Bombas binarias y cuaternarias: ¿Cómo se crea un gradiente?

¿Cómo se crea un gradiente?

Cualquier cromatógrafo de líquidos (CL) es una amalgama de un determinado conjunto de componentes que proporciona al científico una monografía de la muestra que está analizando. Tradicionalmente, un sistema de CL consta de una bomba, un inyector, un calentador de columna, un detector y, más comúnmente en estos días, un espectrómetro de masas (EM) o detector de masas. En mi última entrada del blog, hablé de las diferencias entre los detectores ópticos y de masas más comunes y sus usos.

Me gustaría hablar de las bombas y de algunos matices de diseño que pueden afectar al funcionamiento de su LC.

Una rápida lección de historia

Los métodos de LC actuales son de dos tipos: isocráticos o de gradiente. Originalmente, todos los métodos de LC empezaron utilizando bombas isocráticas, porque los primeros detectores (índice de refracción, o RI) sólo podían utilizarse con un único disolvente. Pero con la llegada del detector UV, los métodos de separación se desplazaron hacia los análisis de gradiente para mejorar la forma de los picos, así como para disminuir el tiempo de análisis de las muestras. Así, cuando un científico desarrolla un método de LC de gradiente moderno, se utilizará uno de los dos estilos de bombas para el análisis: binaria o cuaternaria.

Antes de entrar en la explicación de cada tipo de bomba, he aquí algunos datos curiosos. La palabra isocrática tiene el siguiente origen griego:

El desglose en latín de los binarios y cuaternarios es el siguiente:

Principios de una bomba binaria

En una bomba binaria, sólo podemos juntar dos disolventes a la vez para crear un gradiente. Esto se consigue teniendo dos bombas independientes, cada una de las cuales proporciona flujo para un disolvente específico. Los disolventes se combinan en una cámara de mezcla situada después de las bombas. Esto crea un entorno de proporción de alta presión porque los disolventes ya están bajo presión antes de llegar al punto de mezcla donde se produce la mezcla.

Como ejemplo, digamos que tenemos un método con el que funciona el disolvente A y el disolvente B en una proporción de 70:30. Si nuestro caudal es de 1,0 mL/min, las bombas suministrarían 0,70 mL/min para el disolvente A y 0,30 mL/min para el disolvente B. (Figura 1)

Principios de una bomba cuaternaria

Una bomba cuaternaria tiene una bomba que se utiliza para suministrar la fase móvil al sistema. El gradiente se crea a través de un dispositivo llamado válvula dosificadora. La válvula dosificadora suministra el gradiente abriendo una "válvula" (apuesto a que esta revelación te ha sorprendido) y entrega un "paquete" de disolvente a la cabeza de la bomba. Una vez que los paquetes de disolventes llegan a la bomba, el émbolo introduce el disolvente en el cabezal de la bomba y crea un entorno turbulento en el que la fase móvil se mezcla.

Dado que la fase móvil no está bajo presión en el punto en el que la válvula dosificadora introduce los paquetes de disolvente, las bombas cuaternarias suelen considerarse de baja presión. Algunos sistemas añaden una cámara de mezcla después de la bomba, para mejorar la homogeneización de la fase móvil antes de entregar la mezcla del gradiente a la columna.

Como ejemplo, digamos que un científico desea ejecutar un método que utiliza los disolventes A, B, C y D en una proporción de 25:25:25:25. La válvula de proporción abriría la válvula de cada disolvente para suministrar un paquete de disolvente de tamaño equivalente a los cabezales de la bomba. (Figura 2)

Conclusión

Los gradientes pueden crearse y suministrarse de diferentes maneras. La primera observación obvia es que el sistema de bombeo cuaternario proporciona flexibilidad al permitir al científico utilizar y mezclar hasta cuatro (4) disolventes diferentes al mismo tiempo. Por otro lado, un sistema binario está restringido a sólo dos (2) disolventes diferentes al mismo tiempo. Sin embargo, hay algo más que esa simple apreciación.

Tecnologías del agua:

• Sistemas de cromatografía binaria, incluyendo HPLC, UPLC y LC de microflujo
• Sistemas de cromatografía cuaternaria, incluyendo HPLC, UHPLC y UPLC
• Gestión isocrática de disolventes para polímeros