Com funcionen els escalfadors de PTFE en escalfament de fases mòbils corrosives per a HPLC?

L'àcid trifluoroacètic, els tampons de fosfat i els reactius d'aparellament d'ions{0}}s'utilitzen habitualment com a fases mòbils en la cromatografia líquida d'alt rendiment. El pre-escalfament de la fase mòbil abans d'entrar a la columna millora la separació, però l'escalfador ha de ser químicament inert per evitar pics fantasma o deriva de la línia de base. S'han d'avaluar tots els components mullats del recorregut del flux en els sistemes HPLC actuals pel potencial d'alliberar extractes o interactuar amb analits.

La necessitat de preescalfar la fase mòbil en HPLC
El preescalfament de la fase mòbil és una operació habitual en cromatografia líquida en condicions de temperatura augmentada (generalment 30-80 graus). El preescalfament garanteix que l'eluent entri a l'entrada de la columna a una temperatura constant i -ben definida i millora:

Repetibilitat del temps de retenció

Simetria i forma del pic

Cinètica de transferència de massa, especialment per a grans biomolècules o fases mòbils viscoses

Eficiència de la columna (plaques)

Quan una fase mòbil freda entra en una columna escalfada sense preescalfament, es produeixen gradients tèrmics sobre el llit de la columna. Això es tradueix en una ampliació de banda, pics distorsionats i un rendiment de separació desigual. El preescalfador se situa normalment directament després de la bomba i abans de l'entrada de l'injector o de la columna, utilitzant una longitud de tub-de forat estret o un petit intercanviador de calor.

Elements de preescalfament metàl·lics Risc de contaminació
Les fases mòbils corrosives s'utilitzen àmpliament en la cromatografia d'interacció hidròfila-invertida, d'intercanvi-iònic i d'interacció hidròfila (HILIC). Les addicions agressives típiques són:

0,05-0,1% (v/v) àcid trifluoroacètic (TFA)

Àcid àcid o àcid fòrmic.

Tampons de fosfat (pH 2-3 i 7-8)

Tampons que contenen àcid perclòric o sulfat

Reactius d'aparellament d'ions-com ara fosfat de tetrabutilamoni o àcid heptansulfònic

Alkaline mobile phase (pH>9) amb hidròxid d'amoni o tampó carbonat.

Si s'utilitza un preescalfador metàl·lic (per exemple, acer inoxidable 316), aquests productes químics corrosius poden lixiviar progressivament ions metàl·lics-principalment ferro, crom i níquel-a la fase mòbil. La velocitat de lixiviació augmenta amb temperatures més altes i amb els eluents-àcids o que contenen halogenurs. Les repercussions de l'anàlisi HPLC són greus:

Pics fantasma - Els ions metàl·lics es poden combinar amb productes químics quelants presents a la mostra o fase mòbil i eluir com a pics inesperats.

Deriva de la línia de base - Acumulació progressiva-de senyal de fons associat al metall, especialment en la detecció d'UV o de conductivitat.

Pics de cua o pèrdua - Els analits susceptibles als metalls (p. ex., pèptids fosforilats, organofosfats, catecolamines o molècules que contenen grups carboxil) poden adsorbir-se a superfícies metàl·liques o precipitar-se com a sals metàl·liques.

Degradació de la columna - Els ions metàl·lics que es lixivien poden dipositar-se a la fase estacionària, afectant la selectivitat i la vida útil de la columna.

Com els escalfadors de PTFE poden superar el problema del preescalfament de les fases mòbils
Un dispositiu d'escalfament de fase mòbil HPLC d'escalfador de PTFE elimina completament el contacte metàl·lic. Les dues configuracions comercials típiques són:

Escalfador tubular de PTFE (tipus amb camisa)
La bobina del preescalfador és una longitud de tub de PTFE (normalment 0,5-2,0 mm de diàmetre intern, 1-5 metres de llarg). El tub està cobert amb una camisa de calefacció flexible o un escalfador de resistència incrustat en PTFE. Tot el conjunt està aïllat tèrmicament. La fase mòbil travessa el tub de PTFE inert, agafant calor de la paret del tub. No hi ha peces metàl·liques mullades.

Escalfador de cartutxos de PTFE Metall{0}}Intercanviador de calor lliure
Un petit escalfador de cartutx, recobert de PTFE, es posa en un bloc de PTFE mecanitzat amb un canal de flux serpentí. El bloc s'escalfa uniformement. La fase mòbil es fa circular pel canal. El disseny proporciona una eficiència de transferència de calor millorada, un volum mort més baix i és molt adequat per a aplicacions UHPLC.

Ambdues configuracions tenen el mateix avantatge bàsic, que la fase mòbil només està en contacte amb PTFE o fluoropolímers adequats (per exemple, PFA, FEP). El PTFE és resistent a tots els dissolvents HPLC populars com ara:

Metanol, acetonitril, tetrahidrofurà

Aigua amb modificador fins al 100% orgànic

Additius àcids (pH 0-3): TFA, àcid fòrmic, fosfòric, perclòric

Additius bàsics (pH 9-12): hidròxid d'amoni, trietilamina, carbonat/bicarbonat

Reactius de parells iònics i sals tampó

No es lliuren ions metàl·lics. A més, la superfície-antiadherent evita l'adsorció de l'analit o l'acumulació de partícules dins del preescalfador.

Característiques de rendiment per a aplicacions HPLC
El preescalfament de la fase mòbil es realitza generalment a temperatures des de l'ambient fins als 80 graus. Els escalfadors de PTFE funcionen bé en aquest rang sense distorsió ni deteriorament químic. La potència és mínima (normalment 20-100 W), ja que només cal escalfar un petit volum de fase mòbil (0,1-5 ml/min). El control PID manté la temperatura al valor donat dins de ± 0,5 graus, assegurant condicions tèrmiques predictibles d'una injecció a una altra.

La inercia d'un preescalfador basat en PTFE{0}}permet als analistes en desenvolupament de mètodes utilitzar fases mòbils agressives (que, d'altra manera, requeririen una substitució regular dels preescalfadors metàl·lics) amb confiança. Per als analits sensibles al metall-, és possible un canal de flux completament inert, des del capçal de la bomba (normalment revestit de PEEK-) passant per l'injector, el preescalfador, la columna i el detector. Els preescalfadors de PTFE són una part important d'aquest-sistema inert.

Diversos proveïdors de cromatografia ofereixen preescalfadors de fase mòbil basats en PTFE-disponibles comercialment. Aquests dispositius solen estar equipats amb una bobina de PTFE, un escalfador de resistència integral amb protecció contra sobretemperatura i una sortida de controlador per a la connexió a un canal d'esdeveniments extern d'un sistema HPLC. Alguns dissenys tenen un-termoparell integrat per al control de llaç tancat.

Limitacions i advertències
Els escalfadors de Ptfe funcionen bé per a les fases mòbils de pre-escalfament, però s'han de tenir en compte alguns factors pràctics:

Pressure rating - PTFE tubing becomes soft at extreme temperatures. The maximum operating pressure should be reduced. For high pressure applications (e.g. >200 bar), el tub de PFA (perfluoroalcoxi) s'escull ocasionalment a causa de la resistència mecànica superior a la temperatura.

Conductivitat tèrmica. El PTFE té una conductivitat tèrmica més baixa que el metall. Per tant, per aconseguir la mateixa velocitat d'escalfament, poden ser necessàries longituds de tubs més llargues i/o potències de l'escalfador més grans en relació amb un preescalfador metàl·lic. Tanmateix, la diferència és menor a cabals normals (0,2-2,0 ml/min).

Temperatura màxima: el PTFE comença a fondre's a temperatures superiors als 200 graus, però el preescalfament de la fase mòbil HPLC rarament supera els 80 graus. Per tant, hi ha un gran buffer de seguretat.

Conclusió: línies de base més netes i resultats HPLC més fiables
En eliminar una font de contaminació en HPLC, els escalfadors de PTFE contribueixen a línies de base més netes i resultats més consistents. Aquests escalfadors ofereixen un canal d'escalfament químicament inert i lliure de metalls-per a fases mòbils corrosives, com ara les que contenen TFA, tampons de fosfat o reactius d'aparellament d'ions-, i faciliten el desenvolupament de mètodes robusts i l'anàlisi rutinària sense les preocupacions de la lixiviació de metalls o les interaccions d'analit.

Totes les superfícies mullades dels instruments analítics han d'estar netes. Un disseny inert senzill, la tècnica d'escalfament de fase mòbil HPLC de l'escalfador de PTFE aborda un problema de llarg-de cromatografia líquida contemporània. Amb els sistemes HPLC que continuen assolint una sensibilitat més alta i límits de detecció més baixos (p. ex. aplicacions LC-MS/MS), la necessitat de components del camí de flux lliure de metall-inclosos els preescalfadors de fase mòbil continuarà sent crítica.