IC sistemlerini Metrohm Inline Ultrafiltrasyon ve Inline Diyaliz ile korumak

6 Mar 2023

Ürün

Bu makale Parça 2 bir seriye ait.

Git

İyon Kromatografi ve numune filtrasyonu, numune matrislerinin çoğu için bu ön işlem adımı tavsiye edildiğinden el ele yürümektedir. Hem cihazı hem de ayırma kolonunu tehlikeye atabileceğinden, IC sistemine partikül, yosun veya bakteri enjekte etmekten kaçınmak önemlidir. Numuneler genellikle, kirleticileri ve karışan matris bileşenlerini çıkarmak için filtrasyon veya santrifüjleme kullanılarak manuel olarak hazırlanmaktadır. Numuneleri IC analizi için hazırlamanın daha verimli bir yolu, süreci otomatikleştirmek için Metrohm Inline Numune Hazırlama (MISP) tekniklerini kullanmaktır. Metrohm Inline Ultrafiltrasyon (UF) veya Inline Diyaliz teknikleri, IC sistemini zararlı matriks bileşenlerinden korumak için kullanılabilmekte ve manuel işlemleri azaltırken numune verimini de artırmaktadır.

Her konu hakkında daha fazla bilgi edinmek için aşağıdaki linklere tıklayın:

Numuneler İyon Kromatografi ile analiz edilmeden önce neden filtrelenmelidir?
Metrohm Inline Ultrafiltrasyon
Metrohm Inline Diyaliz
Süt numunelerinde Carrez klarifikasyonu ile Metrohm Inline Diyaliz tekniğinin karşılaştırılması

Numuneler İyon Kromatografi ile analiz edilmeden önce neden filtrelenmelidir?

Çeşitli su türlerinin (ör. proses suyu, yüzey suyu, atık su) yanı sıra içecekler, özütler ve sindirim çözeltileri bir IC sistemine zarar verebilmektedir. Bir numunelerdeki partiküller, tortu veya bitki kalıntıları yalnızca IC sistemini kirletmekle kalmamakta, aynı zamanda ayırma kolonu malzemesinde de birikebilmektedir. Partikül birikiminin bir sonucu olarak, kolonun değişim kapasitesi (uygun pik ayrımı için gerekli), sistem basıncındaki hızlı artışla birlikte azalmaktadır. Bu nedenle pik çözünürlüğü zarar görmekte ve ön kolonun yanı sıra ayırma kolonunun toplam kullanım ömrü de önemli ölçüde azalmaktadır.

Metrohm Inline Ultrafiltrasyon

Manuel filtrasyon iyi bilinen bir numune hazırlama adımıdır. Numune önce bir şırıngaya aspire edilir ve ardından numune kabına enjekte edilirken uygun bir filtreden geçirilir. Bu, hem zaman hem de maliyetli sarf malzemeleri gerektiren emek yoğun ve genellikle tekrarlayan bir görevdir. Kullanılan sarf malzemeleri sonucunda önemli miktarda atık oluşmaktadır.

Metrohm Inline Ultrafiltrasyon tekniği, bu dezavantajlar için tam inline ve otomatik bir çözümdür. Inline Ultrafiltrasyon en sık kullanılan MISP tekniğidir. Bu çözüm, kullanıcıların yalnızca tek bir ultrafiltrasyon membranı ile 100'den fazla örneği analiz etmesine olanak tanımaktadır. Matrise bağlı olarak, bir UF membranı 500 veya 600 adede kadar numuneyi filtrelemek için bile kullanılabilir.

Aşağıdaki ilgili blog yayınında, bir UF membranın ne zaman değiştirilmesi gerektiğine ilişkin önerilerimizi bulabilirsiniz.

Inline Ultrafiltrasyon'da filtreleme membranını ne zaman değiştirmem gerekir?

Teknik olarak, herhangi bir Metrohm IC'yi yükseltmek için ultrafiltrasyon sistemleri eklenebilmektedir. Tek gereklilik, otomatik numune alma cihazının bir peristaltik pompa ile donatılmış olmasıdır. Aşağıdaki akış şeması, UF sistemleri için bağlantı ilkesini göstermektedir (Animasyon 1).

Filtrelenmemiş numuneler, numune değiştiriciye yerleştirildikten ve MagIC Net numune listesine girildikten sonra, kullanıcının yapması gereken başka bir şey yoktur. Otomatik numune alıcı, numuneyi şişesinden aspire ederek solüsyonu UF hücresine doğru getirmektedir (Animasyon 1).

Metrohm ultrafiltrasyon hücresi

UF hücresi, ortak bir spiral akış yoluna sahip iki bölmeden oluşmaktadır. Bu hazneler iki ayrı peristaltik pompaya bağlıdır ve bir membran ile ayrılmıştır (Animasyon 1 ve 2). Metrohm Inline Ultrafiltrasyon'un benzersiz konsepti, numunenin yalnızca bir kısmının membran yüzeyinden filtrelenmesi temeline dayanmaktadır (Animasyon 2). Numunenin çoğu, ultrafiltrasyon membranının numune tarafından atık akışına doğru yönlendirilmektedir. Bu durum, partiküllerin filtreye yapışmasını önleyerek numune tarafında sürekli bir akışa izin vermektedir. Partiküller ve diğer istenmeyen matris bileşenleri, filtre keki oluşmayacak şekilde sürekli olarak akıtılmaktadır. «Temiz» filtrat, iyon kromatografa numune enjeksiyonu için loop borusuna doldurulmaktadır.

Metrohm tarafından sunulan standart UF membran (Şekil 1), 0,20 µm gözenek boyutuna sahip rejenere selülozdan yapılmıştır. Gözenek boyutu, manuel filtre membranları veya farklı üreticilerin sunduğu özel filtrasyon kapakları gibi diğer membran teknolojilerinden çok daha küçüktür. 0,5 µm ve daha büyük olan parçacıklar, kolon malzemesi içinde blokajlar oluşturabilmektedir. Membranın gözenek boyutunun küçük olması nedeniyle Metrohm, 0,20 µm'den büyük partiküllerin analitik sisteme girip onu etkilemediğini veya hasar vermediğini garanti edebilmektedir.

Geçtiğimiz yıllar boyunca selüloz membran malzemesiyle gerçekleştirilen ultrafiltrasyon sistemi performans testleri, liç yoluyla kontaminasyonun ihmal edilebilir seviyede olduğunu göstermekte ve kullanıcılara çok iyi ve güvenilir bir deneyim sunmaktadır. Sistem kurulumu esnek ve laboratuvarın ihtiyaçlarına göre uyarlanabilmektedir. İstenildiğinde piyasada bulunan diğer ultrafiltrasyon membranları da kullanılabilmektedir, ancak bunların analizler yapılmadan önce herhangi bir analitik etki veya hatayı elimine etmek için tüketici tarafından kapsamlı olarak test edilmesi gerekmektedir.

Filtrelenmiş numune IC kolonuna enjekte edildikten sonra, tüm numune yolu (UF hücresi dahil), tespite paralel olarak bir veya birden fazla durulama solüsyonu ile iyice durulanmaktadır. Standart durulama ultra saf su (UPW) ile yapılmaktadır. Gerekirse, numune yolunda bakteri üremesini önlemeye yardımcı olmak için UPW'den önce ek durulama solüsyonları (örn. %30 metanol) kullanılabilir. UF hücresinin depolandığı ortam olacağından, her zaman son durulama çözeltisi olarak UPW kullanmak önemlidir. Bu dahili durulama prosedürü ile Inline Ultrafiltrasyon, numuneler arasında %0,1'den daha az taşımayı garanti etmektedir.

Metrohm Inline Ultrafiltrasyon, bu serinin 1. bölümünde belirtilen diğer MISP teknikleriyle de birleştirilebilmektedir. Metrohm Akıllı Kısmi Loop Enjeksiyon Tekniği (MiPT) veya Inline Seyreltme'nin IC sistemine eklenmesi, her numuneyi otomatik olarak kalibre edilmiş konsantrasyon aralığında olacak şekilde hazırlayabilmektdir. Bu numune hazırlama teknikleri, ek sistem koruması sunan, ayırma kolonunun ömrünü uzatan, laboratuvarda önemli ölçüde zaman kazandıran ve bakım ve diğer maliyetleri minimumda tutan güçlü araçlardır.

Metrohm Inline Diyaliz

Genellikle, yüksek organik yüke sahip numune matrislerinden kolloidleri, proteinleri, yağ damlalarını ve daha fazlasını çıkarmak için Carrez arıtması veya harici diyaliz kullanılmaktadır. Bu tür matrise sahip numuneler arasında meyve ve sebze suları, süt, bebek maması ve diğer süt ürünleri bulunmaktadır. Geleneksel olarak, yağ ve proteinler örnekten art arda Carrez reaktifi I (potasyum hekzasiyanoferrat (II)) ve Carrez reaktifi II (çinko asetat) eklenerek çökeltilmektedir. Çökeltmeden sonra solüsyon santrifüjlenerek süzülmekte ve berrak süpernatan solüsyon enjekte edilerek IC ile analiz edilmektedir. Bu ön arıtma, birkaç manuel adımı ve önemli miktarda kimyasal madde ve ekipmanı içermektedir. Bu duruma karşılık, Metrohm numune hazırlama için otomatik, inline bir çözüm sunmaktadır. Metrohm Inline Diyaliz tekniği, diğer zaman yoğun numune ön işlemlerine göre çok ekonomik bir alternatif çözüm olup, kimyasal reaktif kullanımını da gerektirmemektedir.

Bu tekniğin merkezinde yer alan Metrohm Düşük Hacimli diyaliz hücresi (Şekil 2), Inline Ultrafiltrasyon için kullanılan hücre ve membran kurulumuna benzer şekilde, bir selüloz asetat membran ile ayrılmış iki bölmeden oluşmaktadır. Ancak, Inline Ultrafiltrasyon ilkesinden farklı olarak, Inline Diyaliz'de durdurulmuş akış ilkesi uygulanır. Bu ilke, partiküller, yağ, katı yağ ve daha büyük proteinler gibi zararlı matris bileşenleri hariç tutulurken analitlerin difüzyon yoluyla membran yüzeyinden geçmesine olanak tanımaktadır. Matris sürekli olarak yıkandığından, membran kirlenmesi engellenmekte ve basınç uygulanmadığından filtre keki oluşumu önlenmektedir.

Metrohm'un 930 ve 940 IC serisi ürün aileleri, Inline Diyaliz ile kullanıma yönelik bir kit ile kolayca yükseltilebilmektedir. Ancak, IC ve otomatik örnekleyicinin her ikisi de peristaltik pompalarla donatılmalıdır. Teknik standart kurulum, Animasyon 3'te gösterilmektedir.

Süt numunelerinde Carrez klarifikasyonu ile Metrohm Inline Diyaliz tekniğinin karşılaştırılması

İyon kromatografi ile süt numunesi analizi için Inline Diyaliz ve Carrez arıtma yöntemlerinin etkinliğini karşılaştırmak üzere kapsamlı bir araştırma yapılmıştır. Genel olarak, her iki IC sistemi kurulumu, yaklaşık 2000 süt örneği enjeksiyonunun yapıldığı altı aylık test süresi boyunca karşılaştırılabilir sonuçlar vermiştir.

İzlenen parametrelerden biri sistem basıncı olmuştur. Yükselmiş ise, bu, tıkanıklıkların veya ayırma kolonunun bozulmasının varlığını gösterebilmektedir. Sistem basıncı, tüm test serisi boyunca oldukça sabit kalmıştır. Kalite kontrol standartları da belirli aralıklarla enjekte edilmiş ve kolon performansını kontrol etmek için izlenmiştir. Azalan kolon performansı, zayıf pik şeklinin gelişimi ve azalan çözünürlük eğilimi ile kendini göstermekte ve bu da standart altı geri kazanım değerlerine neden olabilmektedir. Yağlar, proteinler veya partiküller ayırma kolonuna girerse bu parametre tetiklenebilmektedir. Ancak test serisi, kalite kontrol standartlarının (klorür, nitrat ve nitrit) geri kazanımlarının her iki kurulum için de oldukça sabit kaldığını göstermiştir (Şekil 3).

Her iki IC kurulumu için de kolon ömrü üzerinde neredeyse hiçbir etki görülmemiştir. Bununla birlikte, geleneksel manuel numune hazırlama yönteminin (Carrez klarifikasyonu) otomatikleştirilmiş Metrohm Inline Diyaliz tekniği ile kapsamlı karşılaştırması, membran işleminin analitik sistemi bakterilere, proteinlere, yağlara ve diğer kontaminantlara karşı uygun şekilde korurken manuel laboratuvar işlemleri, çalışma eforu ve kimyasal kullanımını en aza indirmedeki etkinliğini kanıtlamıştır. Bu çalışma hakkında daha fazla ayrıntı «Metrohm Inline Diyaliz ile süt ürünlerinin basitleştirilmiş analizi» adlı White Paper yayınımızda yer almaktadır.

Böylelikle, Metrohm Inline Diyaliz tekniğinin süt numuneleri gibi süt ürünleri için ideal numune hazırlama aracı olduğu kanıtlanmıştır. Bu teknik, çok çeşitli gıda numuneleri için uygulanabileceği gibi, biyokimya, yakıtlar ve farmasötikler gibi diğer endüstri sektörlerindeki zorlu numuneler için de uygulanabilmektedir. Bu endüstriler için çeşitli uygulama örnekleri bu makalenin sonunda paylaşılmaktadır.

Sonuç

Bu makalede açıklanan her iki membran bazlı inline numune hazırlama tekniği (UF ve diyaliz), tekrarlayan laboratuvar çalışmalarını kolaylaştıran güçlü araçlar olup, aynı zamanda genel analiz maliyetlerini ve kullanılan kimyasalların miktarını azaltırken IC sisteminin korunmasına da yardımcı olmaktadırlar. Bununla birlikte, numune matrisi, Metrohm Inline Ultrafiltrasyon veya Inline Diyaliz tekniklerinin seçilmesi konusunda nihai karar vericidir.