High Speed vs. High Resolution Analyses in HPLC: A Critical Performance Comparison of Column Options Using Poppe and Kinetic Plots

Význam tématu

Rychlá a vysoce rozlišovací chromatografie hraje klíčovou roli v oblasti analytické chemie a průmyslové kontroly kvality. Optimalizace poměru mezi časem analýzy a účinností (počet plat) ovlivňuje možnosti detekce, objem vzorku i nároky na kapacitu a tlak chromatografického systému. Porovnání sub-2 µm plně porézních a 2,7 µm povrchově pórovitých částic (Poroshell 120) pomocí Poppe a kinetických diagramů umožňuje vybírat vhodnou kolonku pro konkrétní aplikační cíle.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo kriticky porovnat výkonnost dvou typů kolon – sub-2 µm ZORBAX RRHD Eclipse Plus C18 a 2,7 µm Poroshell 120 EC-C18 – při optimalizovaných podmínkách provozního tlaku a teploty. Studie využila modelová data podle van Deemterovy rovnice a přeměnu na Poppe plány pro objektivní hodnocení poměru účinnosti a rychlosti separace.

Použitá metodika a instrumentace

• Chromatografický systém: Agilent 1290 Infinity LC System.
• Kolonky: ZORBAX RRHD Eclipse Plus C18 (1,8 µm) a Poroshell 120 EC-C18 (2,7 µm), rozměry 2,1×50 mm a série spojených modulů pro delší analýzy.
• Teplota: 40 °C, mobilní fáze: acetonitril/voda s úpravou složení pro k′=6.
• Analyty: hexanofenony pro stanovení platové výkonnosti (N) a časového poměru (t₀/N).
• Analýza: van Deemterova data transformována do Poppe diagramů (porovnání h = A + B/ν + C·ν).

Hlavní výsledky a diskuse

• Povrchově pórovité částice Poroshell 120 vykázaly nižší hmin (1,90 vs. 2,38) a menší C-člen ve van Deemterově rovnici, což svědčí o rychlejším přenosu hmoty.
• Teoretické Poppe diagramy ukázaly, že při polovičním provozním tlaku (550 bar) Poroshell 120 dosahuje podobné efektivity jako sub-2 µm kolona při 1000 bar.
• Rychlé analýzy na krátké koloně (5 cm) poskytly srovnatelný poměr N/t₀ (log(t₀/N) kolem –3,2) pro oba typy kolonek.
• V dlouhých analýzách (55 cm) dosáhly obě kolony vysokého počtu plat (cca 10^5), přičemž ZORBAX RRHD mírně převyšoval Poroshell 120 při vyšším tlaku.

Přínosy a praktické využití metody

• Poroshell 120 umožňuje dosáhnout vysoké účinnosti při nižším tlaku, čímž snižuje provozní náklady a opotřebení systému.
• Optimalizace podle Poppe plánů pomáhá rychle zvolit vhodnou kolonku a provozní podmínky pro požadovanou rovnováhu mezi rychlostí a rozlišením.
• Metoda usnadňuje přechod mezi HPLC a UHPLC systémy s ohledem na dostupné maximální tlaky a mechanickou odolnost zařízení.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Zkoumání vlivu zvýšené teploty a alternativních organických rozpouštědel (např. methanol) na efektivitu povrchově pórovitých kolon.
• Vývoj nových stacionárních fází a kombinace částic pro další snížení tlaku a zlepšení selektivity.
• Implementace automatických nástrojů pro návrh optimálních Poppe a kinetických analýz přímo v chromatografickém softwaru.
• Rozšíření aplikací do bioanalytiky a proteomiky, kde vysoká rychlost a účinnost klíčově zvyšují throughput.

Závěr

Srovnání sub-2 µm plně porézních a 2,7 µm povrchově pórovitých kolon prostřednictvím Poppe diagramů potvrdilo, že Poroshell 120 nabízí podobnou účinnost při nižších tlacích. Pro HPLC systémy s limitem 600 bar je výhodnou volbou, zatímco v UHPLC lze obě varianty efektivně využít podle specifických požadavků na rychlost, selektivitu a zatížitelnost.

Reference

• Link JC, Barber WE, Long W, Mack A. High Speed vs. High Resolution Analyses in HPLC: A Critical Performance Comparison of Column Options Using Poppe and Kinetic Plots. Agilent Technologies, PittCon 2010.
• Jia Liu, Hongli Wang, Sami Chaana, Charles Lofton, Xiaoli Wang. Agilent Technologies a AstraZeneca Pharmaceuticals.