Eluyentes y advertencias para LC-MS

Eluyentes y advertencias para LC-MS

Los eluyentes se suelen elegir en función de la solubilidad de un compuesto de interés y su compatibilidad con diversas técnicas de ionización utilizadas en LC-MS. La volatilidad y la capacidad del eluyente para donar un protón son importantes en la ESI y en otras técnicas de ionización atmosférica.

Se utilizan eluyentes primarios próticos como el metanol y mezclas con agua, como metanol/agua 1:1 o acetonitrilo/H2O 1:1 (aunque la mezcla de agua/metanol aumenta la viscosidad mucho más allá que el agua o el mentol como eluyente puro debido a una reacción exotérmica resultante). La presión de vapor relativamente baja del agua puede ser perjudicial para la sensibilidad cuando se utiliza al 100 %. Se obtiene una mejor sensibilidad cuando se reduce la tensión superficial mediante la adición de un eluyente orgánico volátil. Los tensioactivos con mayor afinidad por los protones, aunque aumentan la liberación de iones de las gotas nebulizadas, también pueden reducir la sensibilidad.

Los codisolventes apróticos, como el DMSO al 10 % en agua y el alcohol isopropílico, mejoran la solubilidad de algunos compuestos. El ácido fórmico se suele añadir a niveles bajos (0,1 %) para facilitar la ionización, asegurando que el analito sea más básico que el eluyente. Sin embargo, incluso en pequeñas cantidades, algunos ácidos, como el TFA, aunque son necesarios para compuestos que de otro modo serían insolubles, pueden limitar la sensibilidad.

En el modo de ionización de ESI, los tampones y las sales (Na+, K+ y fosfato) provocan una reducción de la presión de vapor y, en consecuencia, una señal reducida. El aumento de la tensión superficial de las gotas y la reducción resultante de la volatilidad pueden remediarse utilizando tampones relativamente más volátiles, como el acetato de amonio, formado por un par débil de ácido-base.

Consideraciones sobre los eluyentes

  • El eluyente en la fase gaseosa limita la ionización por ESI a moléculas más básicas que el eluyente. La excepción es la fotoionización (que no es ionización ácido/base), pero a pesar de ello está mediada por eluyentes.
  • La eliminación del eluyente y del vapor de agua de la región de ionización aumenta los tipos de compuestos que se pueden ionizar a presión atmosférica.
  • La reducción del volumen de líquido en relación con la muestra o el analito de interés contenido en el líquido mejora el rendimiento de la ESI (es decir, reduce los caudales).
  • Eluyentes útiles
    • Agua
    • Acetonitrilo
    • Metanol
    • Etanol
    • Propanol
    • Isopropanol
  • Aditivos aceptables
    • Ácido acético
    • Ácido fórmico
    • Hidróxido amónico
    • Formiato de amonio (concentración de sal = 10 mM o menos)
    • Acetato de amonio (concentración de sal = 10 mM o menos)
  • Sales no volátiles (fosfato, borato, citrato, etc.)
    • Se puede depositar en los capilares de la fuente y del tapón, lo que requiere más operaciones de limpieza y mantenimiento.
    • Los diseños de fuentes modernas pueden manejar mejor los compuestos no volátiles que los diseños más antiguos
  • Los agentes tensoactivos (surfactantes/detergentes) inhiben la ionización por electrospray
  • Los ácidos inorgánicos son corrosivos
  • Ácido trifluoroacético (TFA)
    • Hasta cierto punto, suprime el electrospray de iones positivos a niveles superiores al 0,01 %.
    • Electrospray de iones negativos muy suprimido.
  • Trietilamina (TEA)
    • Una PA alta (232 Kcal/mol) produce un ion [M+H]+ intenso a 102 m/z
    • Produce supresión de la ionización positiva por electrospray de compuestos menos básicos.
  • Tetrahidrofurano (THF)
    • El THF al 100 % es altamente inflamable, por lo que la APCI y la mayoría de las técnicas de interfaz utilizan nitrógeno como gas nebulizador. (El uso de aire crea un riesgo de explosión).
    • Reacciona con los tubos de PEEK.

Supresión de iones y elección de compuestos químicos

La supresión de iones es uno de los problemas más visibles a los que se enfrentan los espectrometristas que utilizan la ESI como técnica de ionización. La publicación de la Administración de Drogas y Alimentos de EE. UU. (FDA), Guidance for Industry on Bioanalytical Method Validation (Registro Federal, 66, 100, 28526) en 2001 indica la necesidad de tal consideración para garantizar que la calidad del análisis no se vea comprometida. El artículo indica varios protocolos experimentales para evaluar la presencia de supresión de iones. Se compara la respuesta de monitorización de reacciones múltiples (MRM) (áreas o alturas de los picos) de un analito en una muestra enriquecida posterior a la extracción con la del analito inyectado directamente en la fase móvil pura. Una señal de analito baja en la matriz en comparación con el eluyente puro indica la presencia de agentes interferentes.

Una publicación de C. Mallet et al describe dónde están presentes los efectos de la matriz del cromatograma sobre el analito (y el patrón interno). Los experimentadores utilizan un flujo continuo de una solución estándar que contiene el analito de interés y su patrón interno añadido al efluente de la columna. Después de inyectar un extracto de muestra en blanco en el sistema de LC, una caída en la línea base constante indica la supresión de la ionización del analito debido a la presencia de material de interferencia.

Químicas de columna

Uno de los cambios tecnológicos que se han producido es la llegada de las sustancias químicas de las columnas híbridas y de las partículas altamente selectivas de menos de dos micrómetros de diámetro. Las sustancias químicas híbridas dependen menos de los modificadores de la fase móvil que pueden causar la supresión de iones y el aumento de la selectividad de las partículas.

LC de presión ultra alta frente a HPLC tradicional

La reciente comercialización del trabajo del profesor J. Jorgenson (Universidad de Carolina del Norte), a menudo denominado genéricamente UHPLC (cromatografía líquida de ultra alta presión), ofrece la posibilidad de aumentar la información derivada de los análisis de LCMS habituales. Comercializado por Waters Corporation como UPLC, o cromatografía líquida de ultra rendimiento, el aumento de la capacidad de los picos en relación con la HPLC permite definir entidades químicas que de otro modo se habrían coeluido bajo los picos más amplios de la HPLC. La concentración de los picos en bandas (normalmente) de dos segundos de anchura o menos aumenta la posibilidad de incrementar la sensibilidad al favorecer la respuesta del espectrómetro de masas a las mejoras en la relación señal-ruido.

El concepto de UPLC altera parámetros familiares establecidos en la práctica de separaciones tradicionales, como los caudales, el tamaño de las partículas, e incluso nuestra apreciación de las curvas de van Deemter. A medida que la presión de funcionamiento aumenta desde ~2000 psi hasta 20 000 psi, los diámetros de partículas inferiores a 2 µm se acercan al límite teórico descrito en 1969 por John Knox en su «Ecuación de Knox». Una vez que se han abordado los problemas consiguientes del aumento de la tensión mecánica y los efectos térmicos exagerados, las mejoras en el rendimiento de la MS son una consecuencia un tanto contradictoria de la teoría.

Consideradas como cambios en la eficacia debidos a la velocidad lineal representada como un gráfico de Van Deemter, las columnas rellenas con partículas de 1,7 μm de diámetro funcionan mejor independientemente del flujo.

Aunque todas las columnas muestran un rendimiento disminuido a velocidades lineales extremadamente bajas, que es un hecho al que estamos acostumbrados en la práctica de HPLC, las que tienen partículas de menor diámetro funcionan mejor y muestran un menor deterioro del rendimiento a una mayor velocidad lineal.

Un ejemplo de cómo la tecnología ha redefinido el enfoque del diseño experimental es la comparación de las separaciones HPLC «heredadas» con las separaciones UPLC. No solo los principios subyacentes han redefinido las separaciones (hasta cuatro veces más cortas), sino que la selectividad ha aumentado, descubriendo detalles ocultos como los metabolitos del midazolam en la figura. La separación mejorada indica un segundo metabolito de glucurónido m/z = 548,125.

Los avances tecnológicos a menudo revelan más detalles, como se ve con la mayor capacidad de picos de UPLC en comparación con la separación por HPLC tradicional de lo que se pensaba que era un solo glucurónido

Consulte los manuales de HPLC y UPLC en la Biblioteca de recursos www.waters.com


Consulte también:

  • C.R. Mallet, Z. Lu y J.R. Mazzeo, A study of ion supression effects in electrospray ionization from mobile phase aditives and solid-phase extracts, Rapid Commun. Mass Spectrom. Vol 18, 1, 49–58 2004.
    • Por qué es importante: Trabajo que suele estar referenciado y que aborda las comparaciones de SPE.
  • L.L. Jessome, D. A. Volmer, Ion Suppression: A Major Concern in Mass Spectrometry, LCGC, Vol. 24, 5 de mayo de 2006
    • Por qué son importantes: Proporciona un debate exhaustivo de uno de los principales obstáculos encontrados en ESI: los cambios de afinidad de protones en fase gaseosa que afectan a la cuantificación.
  • Toyo'oka, Toshimasa, Determination Methods for Biologically Active Compounds by Ultra-Performance Liquid Chromatography Coupled with Mass Spectrometry: Application to the Analyzes of Pharmaceuticals, Foods, Plants, Environments, Metabonomics, and Metabolomics, Journal of Chromatographic Science, Vol. 46, 3, marzo de 2008, págs. 233-247
    • Por qué es importante: Proporciona una descripción completa de las publicaciones relacionadas con la práctica cromatográfica moderna.
  • U. Neue, Theory of Peak Capacity in Gradient Elution, J Chromatogr A. 24 de junio de 2005; 1079 (1-2): 153-61.
    • Por qué es importante: Debate contemporáneo de la práctica cromatográfica moderna.
  • J. H. Knox y M. Saleem, Kinetic conditions for Optimum Speed and Resolution in Column Chromatography, J. Chromatogr. Sci., 7 (1969) 614-622
    • Por qué es importante: Uno de los artículos fundamentales que predicen la práctica cromatográfica moderna.

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