¿Qué es el microflujo LC?

¿Cuáles son las diferencias entre la microescala y la LC convencional?

La LC de microflujo (también conocida como microescala) se ha aplicado ampliamente a la investigación proteómica durante años. Recientemente, a medida que los sistemas LC-MS de microflujo siguen evolucionando, cada vez más laboratorios de diversos campos están sopesando las implicaciones de aplicar esta tecnología "pequeña es bella".

En esta y en mis dos próximas entradas del blog, hablaré de cómo los beneficios se contraponen a las compensaciones al pasar a una plataforma de microflujos y de lo que los laboratorios de diversas disciplinas pueden hacer para inclinar la relación de recompensa y riesgo a su favor.

¿Qué es exactamente el microflujo LC?

En comparación con el flujo convencional, el enfoque del microflujo reduce dos variables clave:

1. El diámetro interior (ID) del canal fluídico dentro del dispositivo de separación, por ejemplo, la columna de LC;
2. El volumen de fluido que fluye a través de las columnas en un tiempo determinado.

Aunque no existe una definición universal de microflujo, suele referirse a un caudal que oscila entre 1 y 100 µl/min o al uso de columnas con un diámetro interior de entre 0,1 y 1,0 mm.

¿Cuáles son las ventajas del microflujo LC?

Con una columna de pequeño diámetro interior, los sistemas de LC requieren un menor flujo de fluido para realizar una separación cromatográfica, lo que consume menos disolvente y, por tanto, convierte a la LC de microflujo en una tecnología respetuosa con el medio ambiente o más ecológica. Como resultado, la LC-MS se convierte en una técnica instrumental más mediatizada, más ligera y más ecológica.

Por supuesto, ésta NO es la única razón por la que muchos laboratorios insisten en utilizar esta plataforma. Lo más importante es que este enfoque a escala proporciona la última ventaja, la ganancia de sensibilidad sobre sus homólogos de alto flujo.

El gráfico de la Figura 1 muestra que, para algunos analitos, los ID de columna en el extremo inferior del rango de microescala pueden aumentar la sensibilidad de forma importante. La sensibilidad aumenta enormemente cuando el ID de la columna desciende a 150 µm. En el caso de algunos péptidos, el aumento de la sensibilidad puede llegar a ser de 40 veces.

El aumento de la intensidad de la señal de EM no tiene nada que ver con la concentración del analito en la columna. Este aumento de la sensibilidad se debe en gran medida a la mejora de la eficacia del muestreo y a la reducción de los efectos de la matriz (los efectos de la matriz se tratarán en mi próximo artículo).

Veamos cómo el microflujo LC mejora la eficacia del muestreo...

A caudales superiores a 100 µl/min, se pierde una parte importante de la sensibilidad debido a la limitada eficacia del muestreo. Un penacho de electrospray generado por un flujo de LC convencional puede ser bastante amplio y divergente (Figura 2). La entrada a un espectrómetro de masas tiene la capacidad de muestrear sólo una parte del penacho. Para maximizar la eficacia del muestreo, lo más habitual es situar la entrada del EM ortogonalmente a la sonda de electrospray para muestrear los bordes del penacho de electrospray donde hay gotas finas.

A medida que se reduce el caudal de disolvente, el penacho de electrospray disminuye de tamaño y se vuelve más convergente, como se ve en la Figura 2 a la izquierda. Esto permite que la entrada del espectrómetro de masas sea más eficiente para capturar un mayor porcentaje del penacho. El resultado es una señal creciente.

Una buena analogía es un niño que bebe de una fuente de agua. Como se puede ver en la imagen de la izquierda, la niña hace un gran trabajo bebiendo una pequeña cantidad de agua cuando se trata de un flujo fino de una pequeña salida. Puede que no sea perfecta y que le caiga algo de agua en el vestido, pero en general hace un buen trabajo y se consigue el resultado previsto. Si le pedimos a un niño que intente beber de un aspersor, como se puede ver en la imagen de la derecha más abajo... bueno, digamos que esta tarea se vuelve mucho menos eficiente y más difícil de realizar.

Otra importante ventaja de rendimiento es el potencial del microflujo para simplificar el análisis al ampliar el rango dinámico de la medición de analitos. En el caso de algunos analitos, el microflujo amplía el límite superior y el límite inferior de detección, lo que elimina la necesidad de realizar múltiples experimentos para determinar las concentraciones de los compuestos de alta y baja abundancia que aparecen juntos en mezclas complejas.

Al utilizar un menor caudal junto con una mayor sensibilidad, los experimentos microfluídicos permiten satisfacer la petición de los usuarios de hacer más con menos, ya que necesitan conservar muestras valiosas, reducir los costes de los disolventes o minimizar el impacto medioambiental del uso de reactivos tóxicos.

Las ventajas de la LC-MS de microflujo proporcionan a los científicos de laboratorio una valiosa medida entre las plataformas de nanoescala y las de macroescala. La LC-MS de microflujo no es una tecnología nueva y, debido a sus ganancias de sensibilidad, no solo se ha utilizado en la investigación proteómica, sino que ahora se aplica en el descubrimiento de biomarcadores, el bioanálisis y el análisis medioambiental.

Ahora que hemos revisado los aspectos que consideramos buenos de la LC-MS de microflujo, ¿qué aspectos se consideran malos de la LC/MS de microflujo? ¿Es maravilloso todo lo relacionado con el microflujo? ¿Es cierto que el microflujo puede ser laborioso? ¿Requiere usuarios altamente cualificados para realizar el trabajo? ¿Es posible utilizarlo para los análisis de rutina?

En mi próximo post, responderé a estas preguntas, así como discutiré el avance técnico del LC-MS de microflujo que se ha producido en los últimos años.

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