Low Adsorption HPLC Columns Based on MaxPeak High Performance Surfaces

Význam tématu

Kvalitní separace a detekce sloučenin s fosfátovými, karboxylovými či dalšími Lewisovou bází bohatými skupinami je v HPLC často limitována adsorpcí těchto analyzátů na kovové povrchy. Tato interakce vede k deformaci tvaru píků, ztrátám analyzovaných látek a kvantitativním nepřesnostem. S rostoucí poptávkou po přesných a citlivých metodách pro organofosfáty, oligonukleotidy, peptidy a glykanové analýzy je řešení těchto efektů klíčové pro farmaceutický výzkum, biotechnologie i environmentální monitoring.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem dokumentu je představit novou technologii MaxPeak High Performance Surfaces (HPS) implementovanou v PREMIER HPLC kolonách a demonstrovat její přínosy v oddělování a detekci kovově citlivých látek. Autoři se zaměřili na:

• mechanismus adsorpce analyzátů na přítomnou vrstvu kovového oxidu
• návrh inertního hybridního organicko-anorganického povrchu
• srovnání chromatografického výkonu a kvality hmotnostních spekter oproti standardnímu kovovému hardware

Použitá metodika a instrumentace

• Waters ACQUITY UPLC systémy s kolonkami BEH C18, CSH C18 a CSH Phenyl Hexyl (130 Å, 1,7 µm)
• Porovnání standardních nerezových kolonek se slitinou nerezové oceli a PREMIER kolonek s MaxPeak HPS povrchem
• Gradientní RP separace s hexylammonium acetátovým pufrem (pH 6,0) a formátovým pufrem (pH 3,0)
• UV detekce (246 nm, 260 nm) a LC–MS analýza v pozitivním i negativním módu
• Test zotavení ATP na speciálním bezešvém, nekovovém systému pro kontrolu kvality HPS fritů

Hlavní výsledky a diskuse

• PREMIER kolony vykázaly konzistentní, ostré píky již od první injekce bez dlouhé kondicionace; standardní kolony vyžadovaly opakované průchody pro stabilizaci signálu
• Obnova citrátových metabolit byla bez kontaminace železem, což vedlo k čistším negativním spektrům a lepší citlivosti
• Modelový peptid s vícenásobnými kyselými residui ukázal výrazně snížené přechylování a lepší rozlišení deamidovaných forem
• Logaritmická závislost ploch píků na hmotnostní dávce prokazovala až o 83 % vyšší signál při nízkém zatížení pro PREMIER kolony
• Stresové zkoušky pH 1–12 při 60–90 °C potvrdily stabilitu HPS povrchu bez výrazné ztráty zotavení ATP

Přínosy a praktické využití metody

• Zvýšená přesnost a reprodukovatelnost kvantifikace kovově senzitivních analyzátů
• Eliminace či minimalizace přídavných chelátorů v mobilní fázi, zachování selektivity a výkonu LC–MS
• Skrácení doby přípravy metody díky redukci kondicionace kolony
• Vhodné pro farmaceutické a biotechnologické aplikace, QA/QC laboratoře a výzkum biomolekul

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další rozšíření HPS technologie na nové typy stacionárních fází pro specifické analytické výzvy
• Integrace s ultravysoce výkonnou kapalinovou chromatografií pro komplexní biomolekulární screening
• Vývoj nízkomolekulárních, volatilních chelátorů pro extrémně náročné aplikace bez ovlivnění MS výkonu
• Automatizovaný vysokopropustný screening s minimalizací kovové kontaminace

Závěr

MaxPeak HPS povrch v PREMIER kolonkách představuje spolehlivé řešení pro potlačení nežádoucích interakcí analyzátů s kovovými povrchy. Technologie zvyšuje zotavení, ostrost píku a kvalitu MS dat, zejména při nízkých koncentracích, bez kompromisů v oddělovacím výkonu. To umožňuje rychlejší, přesnější a robustnější analytické metody pro široké spektrum kovově citlivých látek.

Reference

1. Collins, K.E.; Collins, C.H.; Bertran, C.A. Stainless Steel Surfaces in LC Systems, Part I – Corrosion and Erosion. LCGC 2000, 18(6), 600–608.
2. Wakamatsu, A.; Morimoto, K.; Shimizu, M.; Kudoh, S. A severe peak tailing of phosphate compounds caused by interaction with stainless steel. J. Sep. Sci. 2005, 28, 1823–1830.
3. Asakawa, Y.; Tokida, N.; Ozawa, C.; et al. Suppression effects of carbonate on interaction between stainless steel and phosphate groups. J. Chromatogr. A 2008, 1198–1199, 80–86.
4. Heaton, J.C.; McCalley, D.V. Factors leading to poor peak shape in HILIC. J. Chromatogr. A 2016, 1427, 37–44.
5. Kromidas, S., ed. The HPLC Expert II. Wiley-VCH, 2017.
6. De Pra, M.; Greco, G.; Krajewski, M.P.; et al. Effects of titanium contamination on peak shape and retention. J. Chromatogr. A 2020, 1611, 460619.
7. Myint, K.T.; Uehara, T.; Aoshima, K.; Oda, Y. Polar anionic metabolome analysis by nano-LC/MS. Anal. Chem. 2009, 81, 7766–7772.
8. Winter, D.; Seidler, J.; Ziv, Y.; Shiloh, Y.; Lehmann, W.D. Citrate boosts phosphopeptide analysis by UPLC-ESI-MS/MS. J. Proteome Res. 2009, 8, 418–424.
9. Siegel, D.; Permentier, H.; Bischoff, R. Controlling metal cation effects via acetylacetone. J. Chromatogr. A 2013, 1294, 87–97.
10. Anspach, J.A.; Rao, S.; Rivera, B. Bioinert versus biocompatible column materials. LCGC 2018, 36, 24–29.
11. https://sisw.cz/cz/downloads/polymer-resistance.pdf
12. Lough, J.; Mills, M.J.; Maltas, J. Analyte adsorption in LC valve injectors. J. Chromatogr. A 1996, 726, 67–75.
13. Hambleton, P.; Lough, W.J.; Maltas, J.; Mills, M. Unusual analyte adsorption effects. J. Liq. Chromatogr. Rel. Tech. 1995, 18, 3205–3217.
14. Wyndham, K.D.; O’Gara, J.E.; Walter, T.H.; et al. Evaluation of C18 HPLC phases based on ethylene-bridged hybrid particles. Anal. Chem. 2003, 75, 6781–6788.
15. Cao, M.; Xu, W.; Niu, B.; et al. Automated platform for site-specific deamidation quantitation. J. Pharm. Sci. 2019, 108(11), 3540–3549.
16. Zisman, W.A. Contact Angle, Wettability, and Adhesion. ACS 1964, 1–51.
17. Huang, R.Y.M.; Shao, P.; Burns, C.M.; Feng, X. Sulfonation of poly(ether ether ketone). J. Appl. Polym. Sci. 2001, 82, 2651–2660.
18. Birdsall, R.E.; Kellett, J.; Yu, Y.Q.; Chen, W. Mobile phase additives to reduce metal-ion mediated adsorption. J. Chromatogr. B 2019, 1126–1127, 121773.
19. Basiri, B.; Bartlett, M.G. LC–MS of oligonucleotides: Applications in biomedical research. Bioanalysis 2014, 6(11), 1525–1542.