Shimadzu Nexera X4 je nová generace UHPLC systému navržená pro maximální separační účinnost, ultrarychlé gradientové analýzy a práci s velmi nízkými průtoky. Systém minimalizuje mimokolonové rozšiřování píků, poskytuje přesné a stabilní dávkování mobilní fáze až do tlaku 130 MPa a je vhodný jak pro samostatné UHPLC aplikace s PDA detekcí, tak jako vysoce výkonný chromatografický front-end pro LC-MS.
Klíčovým prvkem je technologie Nexflow, která omezuje disperzi vzorku bez nutnosti zmenšovat vnitřní průměr kapilár. Nexera X4 tak dosahuje hodnoty ECBB (extra-column band broadening) 7 µL, přičemž konstrukce současně omezuje riziko ucpávání průtokové cesty.
Konfigurace systému
Nexera X4 je modulární systém, který lze sestavit podle konkrétní aplikace. Typická konfigurace zahrnuje:
- LC-40B X4 – binární čerpací jednotka
- SIL-40C X4 – vysokotlaký autosampler
- SPD-M40 X4 – PDA detektor
- CTO-40C – termostat kolon
- SSU-40 – jednotka přepínání mobilních fází a online odplynění
- SCL-40 / CBM-40 / CBM-40lite – systémový kontrolér
LC-40B X4 – binární čerpací jednotka
LC-40B X4 využívá čtyři nezávisle řízené písty a regulaci tlaku. Tato konstrukce omezuje pulzaci průtoku a zlepšuje rychlost odezvy při gradientových změnách, což je důležité zejména u velmi krátkých UHPLC metod.
Technické specifikace LC-40B X4
- Typ čerpadla: mikroobjemové dvojité pístové čerpadlo
- Gradient: binární vysokotlaký
- Maximální tlak: 130 MPa
- Rozsah průtoku: 0,0001–2,0000 mL/min
- Přesnost průtoku: ±1 % při 1 mL/min a 80 MPa
- Reprodukovatelnost retenčního času:
- ≤0,04 % RSD
- nebo ≤0,003 min SD
- Gradientový rozsah: 0–100 %
- Krok nastavení složení: 0,1 %
- Preciznost gradientového složení: ≤0,1 % RSD
- Rozsah pH: 1–14
- Automatické promývání těsnění: standardně
SSU-40 – přepínání mobilních fází a odplynění
SSU-40 rozšiřuje flexibilitu binárního systému o automatický výběr rozpouštědel a online odplynění. Každému čerpadlu lze přiřadit až čtyři mobilní fáze, což je výhodné například při screeningu chromatografických metod.
- Až 4 rozpouštědla na jedno čerpadlo
- Maximálně 2 připojená čerpadla
- Celkem až 8 dostupných mobilních fází
- Počet odplyňovaných cest: 5
- Objem odplyňovací cesty: 400 µL
SIL-40C X4 – vysokotlaký autosampler
SIL-40C X4 je navržen tak, aby minimalizoval disperzi během dávkování a současně poskytoval velmi nízký carryover. Nová vysokotlaká ventilová konstrukce má přibližně o 60 % menší vnitřní objem než konvenční provedení a autosampler nabízí rychlé interní i externí promývání jehly.
Technické specifikace SIL-40C X4
- Maximální tlak: 130 MPa
- Rozsah injekčního objemu: 0,01–50 µL
- Přesnost při 5 µL: ±1 %
- Linearita: ≥0,9999
- Doba injekčního cyklu: ≤6,7 s
Reprodukovatelnost dávkování:
- 0,5–0,9 µL: ≤1,0 % RSD
- 1,0–1,9 µL: ≤0,5 % RSD
- 2,0–4,9 µL: ≤0,25 % RSD
- ≥5 µL: ≤0,15 % RSD
Carryover:
- bez promývání: ≤0,0010 %
- s promýváním: typicky ≤0,0003 %
Kapacita vzorků:
- 288 pozic – 3× 96jamková destička
- 1152 pozic – 3× 384jamková destička
- 252 × 1mL vialka
- 162 × 1,5mL vialka
- 84 × 4mL vialka
- 36 × 10mL vialka
- 72 × 1,5mL mikrozkumavka
Termostatování vzorků:
- standardně integrované
- rozsah: 4–45 °C
- přesnost: ±2 °C
- Rozsah pH průtokové cesty: 1–14
- Rozměry: 260 × 500 × 280 mm
- Hmotnost: 24 kg
SPD-M40 X4 – PDA detektor
SPD-M40 X4 je nízkodisperzní detektor s fotodiodovým polem vybavený kapilární průtokovou celou. Konstrukce omezuje rozšiřování chromatografických píků i vliv změn indexu lomu mobilní fáze, čímž podporuje stabilnější základní linii a vysokou citlivost při rychlých gradientech.
Technické specifikace SPD-M40 X4
- Zdroj světla: D₂ lampa
- Fotodiodové pole: 1024 prvků
- Rozsah vlnových délek: 190–800 nm
- Přesnost vlnové délky: ≤±1 nm
- Reprodukovatelnost vlnové délky: ≤±0,1 nm
- Šířka štěrbiny: 1,2 nebo 8 nm
- Spektrální rozlišení: ≤1,4 nm
- Drift: ≤0,5 × 10⁻³ AU/h
- Šum: ≤4,0 × 10⁻⁶ AU
- Linearita: typicky 3,0 AU
- Maximální vzorkovací frekvence: 250 Hz
Standardní kapilární cela:
- Optická dráha: 10 mm
- Objem: 0,5 µL
- Maximální tlak: 8 MPa
Volitelná cela:
- Optická dráha: 85 mm
- Objem: 4,2 µL
- Maximální tlak: 8 MPa
- Rozsah pH: 1–13
- Rozměry: 260 × 500 × 140 mm
- Hmotnost: 10 kg
CTO-40C – termostat kolon
CTO-40C využívá nucenou cirkulaci vzduchu a elektronické chlazení pro stabilní regulaci teploty chromatografických kolon.
- Rozsah teplot: 10 °C pod okolní teplotou až 100 °C
- Přesnost teploty: ±0,5 °C
- Preciznost: 0,1 °C (±0,05 °C)
- Kapacita:
- až 6 kolon délky 250 mm
- nebo 3 kolony délky 300 mm
*Alternativně lze systém konfigurovat s užším termostatem CTO-40S, který nabízí maximální teplotu 85 °C.
Nexflow – minimalizace mimokolonové disperze
Technologie Nexflow minimalizuje mimokolonové rozšiřování chromatografických píků, aniž by bylo nutné použít extrémně úzké kapiláry.
To umožňuje současně:
- využít vysokou účinnost moderních UHPLC kolon,
- zachovat robustní průtokovou cestu,
- snížit riziko ucpání,
- zlepšit tvar píků,
- zvýšit S/N,
- zachovat výkon i při velmi rychlých separacích.
V demonstračním porovnání výrobce dosáhla Nexera X4 přibližně 0,8× FWHM a 1,4× vyššího S/N oproti typickému UHPLC systému.
Ultrarychlé gradienty
Čtyři nezávisle řízené písty LC-40B X4 a tlaková zpětná vazba umožňují velmi rychlé změny složení mobilní fáze při zachování vysoké reprodukovatelnosti.
V demonstrační farmaceutické metodě byla doba analýzy zkrácena:
- z 15 min u konvenčního HPLC
- na 3,4 min u srovnávaného UHPLC-like systému
- na přibližně 1,1 min s Nexera X4.
V tomto příkladu výrobce uvádí až 14násobné zvýšení laboratorní produktivity a reprodukovatelnost retenčního času 0,006 % RSD (n=6).
Mikroobjemová LC a úspora rozpouštědel
Nexera X4 je optimalizována také pro analytickou miniaturizaci. Kombinuje přesné dávkování objemů ≤1 µL, stabilní průtok při nízkých průtocích a nízkou systémovou disperzi, takže lze efektivně využívat narrow-bore kolony.
V kombinaci s kolonami o vnitřním průměru 1,0 mm lze výrazně snížit spotřebu mobilní fáze. V modelovém příkladu 800 analýz měsíčně výrobce uvádí:
- 3,0mm ID: 7,7 L
- 2,1mm ID: 3,8 L
- 1,0mm ID: 0,9 L.
Nexlock™ II
Nové připojení Nexlock II používá čelní těsnění bez klasických ferrulí. Konstrukce:
- minimalizuje mrtvý objem spojů,
- podporuje nízkodisperzní chromatografii,
- umožňuje připojení kolony bez nářadí,
- zachovává vysokou tlakovou odolnost.
Optimalizace pro LC-MS
Pro spojení s hmotnostní spektrometrií je dostupný Nexflow Tubing pro MS, který omezuje rozšiřování píků mezi výstupem kolony a rozhraním MS. Díky tomu lze lépe zachovat separační účinnost systému také při LC-MS a LC-MS/MS analýzách.
Nexera X4 je proto vhodná jako chromatografický front-end například pro vysokorychlostní triple quadrupole LC-MS/MS systémy.
Analytical Intelligence
Nexera X4 integruje automatizované diagnostické a ochranné funkce pro zvýšení robustnosti analýzy. Systém může:
- při spuštění kontrolovat stav zpětného ventilu a autosampleru,
- zabránit zahájení analýzy při zjištěném problému,
- stabilizovat průtok,
- pomáhat chránit chromatografickou kolonu,
- průběžně monitorovat provoz,
- automaticky reagovat na vybrané problémy během sekvence.
Tyto funkce využívají koncept Analytical Intelligence, který kombinuje automatizaci, IoT, M2M a AI pro snížení závislosti výsledků na zkušenosti obsluhy.
Typické aplikace
- Farmaceutická analýza a kontrola nečistot
- Vývoj a transfer UHPLC metod
- QA/QC
- Bioanalýza
- Farmakokinetické studie
- LC-MS/MS
- Vysokokapacitní analýza vzorků
- Ultrarychlé gradientové separace
- Analytická miniaturizace
- Narrow-bore LC
- Metabolomika a další omické aplikace
- Potravinářská a environmentální analýza
- Výzkum a vývoj
