Complementary Dual LC as a convenient alternative to multiple heart-cut 2D-LC for samples of medium complexity

Význam tématu

Liquid chromatography je klíčová pro identifikaci a kvantifikaci více látek ve vzorcích střední složitosti. Tradiční 1D-LC často selhává při odlišení 15–30 strukturně podobných analytů. Dvourozměrné metody 2D-LC nabízejí vyšší rozlišení, avšak vyžadují složitou instrumentaci a metody s více přechody (heart-cut). Komplementární Dual LC představuje jednodušší alternativu se dvěma paralelními 1D-analýzami, která zvyšuje separační výkon a kvantitativní spolehlivost.

Cíle a přehled studie / článku

Studie porovnává výkon systému Vanquish Duo UHPLC pro Dual LC s konvenční multi-heart-cut 2D-LC. Jako modelová směs bylo použito 22 polyfenolických sloučenin z čaje a olivového oleje. Cílem bylo zhodnotit:

• kvantifikační přesnost a lineární rozsah
• limity kvantifikace (LOQ)
• produkčnost a čas analýzy
• spotřebu rozpouštědel a vzorku
• jednoduchost obsluhy

Použitá metodika a instrumentace

Pro dokumentaci byly připraveny standardní směsi (1–200 µg/mL) naředěné ve vodě/acetonitrilu nebo vodě/methanolu. Screenováním šesti 1D-LC kolón byly vybrány dvě komplementární metody:

• Metoda 1: Hypersil GOLD aQ, gradient metanolem
• Metoda 2: Accucore Polar Premium, gradient metanolem

Instrumentace Vanquish Duo UHPLC sestávala z:

• dvojice binárních pump
• dvojice DAD detektorů (260 nm, 280 nm)
• Dual Split Sampler, dva oddělené vzorkovače
• dva oddělené komory pro kolóny

Pro multi-heart-cut 2D-LC byly navíc instalovány tři selector ventily a čtyři smyčky (200 µL). Řízení a zpracování probíhalo v Chromeleon 7.2.9 CDS.

Hlavní výsledky a diskuse

Komplementární Dual LC:

• Všechny 22 sloučenin bylo plně rozlišeno kombinačně alespoň jednou metodou (RS≥1,5).
• Celková doba analýzy odpovídala jedné 1D-LC (14,1 min), spotřeba rozpouštědel pouhých 5,8 mL a vzorku 1 µL.
• Průměrný LOQ 1,0 µg/mL, průměrná plocha RSD 0,22 %, r² 0,9998. Produktivita 11,1 píků/min.

Multi-heart-cut 2D-LC:

• Plná separace po čtyřech výřezech, doba analýzy 37,5 min, rozpouštědla 63,8 mL, vzorek 2 µL.
• Průměrný LOQ 2,6 µg/mL, plocha RSD 0,81 %, r² 0,9992. Produktivita 7,8 píků/min.
• Snížení citlivosti a preciznosti způsobené ředěním a vyšším průtokem 2D.

Přínosy a praktické využití metody

Komplementární Dual LC umožňuje:

• vysokou selektivitu a kvantitativní spolehlivost bez složitého hardware
• zrychlení rutinních analýz ve farmacii, potravinářství a průmyslové kontrole kvality
• úsporu rozpouštědel a vzorku
• snadnou integraci do existujících 1D-LC laboratoří

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané rozšíření a vylepšení:

• použití hmotnostní spektrometrie pro identifikaci v režimu Dual LC
• solventní modulace a zlepšené ostření pro nízké detekční meze
• automatizace a digitální nástroje pro optimalizaci metod
• využití AI algoritmů pro návrh komplementárních kolónových párů

Závěr

Komplementární Dual LC na platformě Vanquish Duo je efektivní a snadno implementovatelná alternativa k multi-heart-cut 2D-LC pro středně složité vzorky. Nabízí rychlejší analýzy, nižší LOQ, lepší kvantifikační přesnost a úsporu rozpouštědel. Dvourozměrné řezy zůstávají nezastupitelné tam, kde je potřeba eliminovat matrixové rušení nebo vysoké obsahy soli.

Reference

1. Dumarey M., Heyden Y.V., Rutan S.C. Evaluation of the identification power of RPLC analyses in the screening for drug compounds. Anal. Chem. 2010;82:6056–6065.
2. Pellett J. et al. “Orthogonal” separations for reversed-phase liquid chromatography. J. Chromatogr. A. 2006;1101:122–135.
3. Zeng J. et al. A new method for chemical identification based on orthogonal parallel liquid chromatography separation and accurate molecular weight confirmation. J. Chromatogr. A. 2011;1218:1749–1755.
4. Klavins K. et al. Quantitative metabolite profiling utilizing parallel column analysis for simultaneous reversed-phase and hydrophilic interaction liquid chromatography separations combined with tandem mass spectrometry. Anal. Chem. 2014;86(9):4145–4150.
5. Greco G., Grosse S., Letzel T. Serial coupling of reversed-phase and zwitterionic hydrophilic interaction LC/MS for the analysis of polar and nonpolar phenols in wine. J. Sep. Sci. 2013;36:1379–1388.
6. Wang Y. et al. Novel, fully automatic hydrophilic interaction/reversed-phase column-switching high-performance liquid chromatographic system for the complementary analysis of polar and apolar compounds in complex samples. J. Chromatogr. A. 2008;1204:28–34.
7. Stoll D.R., Carr P.W. Two-dimensional liquid chromatography: A state of the art tutorial. Anal. Chem. 2017;89:519–531.
8. Grosse S., De Pra M., Steiner F. Doubling the throughput of long chromatographic methods by using a novel Dual LC workflow. Thermo Fisher Sci. Application Note 72601, 2018.
9. Grosse S., De Pra M., Steiner F. Simultaneous determination of water- and fat-soluble vitamins in tablets and energy drinks by using a novel Vanquish Flex Duo system for Dual LC. Thermo Fisher Sci. Application Note 72592, 2018.
10. Samonig M. et al. Tandem UHPLC operation for high-throughput LC-MS peptide mapping analyses. Thermo Fisher Sci. Application Note 72203, 2018.
11. Gilar M. et al. Comparison of orthogonality estimation methods for the two-dimensional separation of peptides. Anal. Chem. 2012;84:8722–8732.
12. Pursch M., Lewer P., Buckenmaier S. Resolving co-elution problems of components in complex mixtures by multiple heart-cutting 2D-LC. Chromatographia 2017;80:31–38.
13. Vivo-Truyols G. Towards the optimization of complementary systems in reversed-phase liquid chromatography. Chromatographia 2002;56:699–707.