Automated Sequencing of Elemental Speciation Methods Using HPLC-ICP-MS with a Quick Change Valve Head

Význam tématu

Speciace chemických forem prvků je klíčová pro přesnou analýzu toxicity, mobility a biologické dostupnosti toxických a esenciálních prvků v potravinách, životním prostředí a průmyslových vzorcích.

Regulatorní limity pro formy arseniku, methylrtuti, bromu a jódu stanovují organizace WHO, EU či FDA, což vyžaduje spolehlivé a flexibilní analytické postupy.

Cíle a přehled studie

Studie hodnotila výkonnost a stabilitu automatizovaného HPLC-ICP-MS systému s Quick Change ventilovou hlavou pro sekvenční běh tří separačních metod bez obsluhy.

Analyzovány byly formy arseniku (AsIII/AsV), methylrtuti (MeHg) a halogenových druhů (Br−, BrO3−, I−, IO3−).

Použitá metodika a instrumentace

• HPLC: Agilent 1260 Infinity II s kvaternárním čerpadlem a InfinityLab Quick Change 4-pozicní ventil p/n G4237A.
• ICP-MS: Agilent 7900 s Agilent LC connection kit.
• Speciace 1: aniontová výměnná kolona (Agilent G3288-80000), mobilní fáze PBS/EDTA/ethanol, pH 11 pro As(III)/As(V).
• Speciace 2: C18 kolona (Agilent 959941-902) s L-cysteinovou mobilní fází (pH 2,3) pro MeHg.
• Speciace 3: aniontová výměnná kolona (Agilent G3268-80001), NaH2PO4/Na2SO4/EDTA pro Br−, BrO3−, I−, IO3−.
• Výplach: DI vodou pro odstranění kontaminace mezi metodami.

Hlavní výsledky a diskuse

• Linearita kalibrace všech druhů s R2 > 0,9995.
• Intraday opakovatelnost (RSDr) ≤ 8 % a interday reprodukovatelnost (RSDiR) ≤ 10 % pro špičkové plochy.
• Recovery v rozsahu 90–110 % potvrzující přesnost metody.
• Carry-over redukované na < 2 % díky efektivnímu wash kroku.
• Průběh sekvencí nezávislý na pořadí metod, celková doba analýzy 5,5 h pro tři metody.

Přínosy a praktické využití metody

Automatická výměna kolon a mobilních fází umožňuje nepřetržitou, bezobslužnou analýzu až osmi speciací v jedné sestavě. Zkracuje se čas, snižují náklady na reagencie i riziko chyb při manipulaci se vzorky.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření ventilových hlav pro více kolonek a mobilních fází (až 8 pozic a 12 solventů).
• Integrace s pokročilými ICP-MS (ICP-QQQ) pro vyšší selektivitu.
• Software pro řízení sekvencí a jeho rozšíření o inteligentní nástroje (AI, machine learning).
• Vývoj mikro-LC a přívětivější ekologické mobilní fáze.

Závěr

HPLC-ICP-MS s Quick Change ventilovou hlavou nabízí vysoce stabilní, přesnou a flexibilní platformu pro multi-speciační analýzy. Metoda zvyšuje produktivitu laboratorní práce, minimalizuje riziko chyb a je vhodná pro široké spektrum aplikací v potravinářské, environmentální a průmyslové analytice.

Reference

1. Apostoli P. et al. Elemental speciation in human health risk assessment. World Health Organization, 2006.
2. WHO Guidelines for drinking-water quality, 4th ed. Addendum 1, 2017.
3. US FDA. Guidance for Industry: Action Level for Inorganic Arsenic in Rice Cereals for Infants, 2020.
4. Ackley K.L., Caruso J.A. Separation Techniques. In Handbook of Elemental Speciation, 2003.
5. Ponce de León C.A., Montes-Bayón M., Caruso J.A. Elemental Speciation by Chromatographic Separation with ICP-MS Detection. J. Chromatogr. A, 2002.
6. Marcinkowska M., Barałkiewicz D. Multielemental Speciation Analysis by HPLC/ICP-MS. Talanta, 2016.
7. Handbook of Hyphenated ICP-MS Applications. Agilent Technologies, 5990-9473EN.
8. Tanoshima M., Sakai T., McCurdy E. Arsenic Speciation in Apple Juice using HPLC-ICP-MS ICP-QQQ. Agilent, 5991-0622EN.
9. Sannac S., Chen Y.H., Wahlen R., McCurdy E. Benefits of HPLC-ICP-MS Coupling for Mercury Speciation. Agilent, 5991-0066EN.
10. Nelson J., Dong S.F., Yamanaka M. Simultaneous Iodine and Bromine Speciation in Infant Formula by HPLC-ICP-MS. Agilent, 5994-0843EN.