Pha loãng mẫu tự động trực tuyến: Nâng cao độ chính xác và hiệu quả trong sắc ký ion

Các kỹ thuật viên phòng thí nghiệm thường gặp khó khăn trong việc cân bằng độ chính xác cao mà công việc phân tích của họ yêu cầu với khối lượng công việc đầy đủ và tài nguyên hạn chế. Để có được kết quả chính xác và đáng tin cậy, hai quy trình cơ bản thường được yêu cầu để đảm bảo độ chính xác tuyệt đối: hiệu chuẩn hệ thống phân tích và pha loãng mẫu có nồng độ cao. Khi sử dụng sắc ký ion, các giải pháp tự động hoàn toàn có sẵn để giảm bớt công việc thủ công trong phòng thí nghiệm và tạo điều kiện thuận lợi cho hiệu quả công việc. Các bước chuẩn bị mẫu như pha loãng có thể được thực hiện tự động với Kỹ thuật Pha loãng Nội tuyến Metrohm.

Bài viết gồm những nội dung sau:

Giới thiệu
Kỹ Thuật Pha Loãng Nội Tuyến Metrohm (MIDT)
Pha Loãng Nội Tuyến Logic
Hiệu chuẩn tự động
Lĩnh vực ứng dụng của MIDT
Kết luận

1. Giới thiệu

Định lượng trong sắc ký ion (IC) yêu cầu một hiệu chuẩn bao phủ phạm vi đo lường đã được xác định [1,2]. Các chuẩn hiệu chuẩn cần thiết với các nồng độ khác nhau thường được chuẩn bị từ chuẩn nồng độ cao thông qua pha loãng thủ công. Pha loãng mẫu cũng rất quan trọng trong sắc ký ion để bảo vệ cột tách và bộ dò, giảm thiểu ảnh hưởng của ma trận, và chủ yếu là đảm bảo nồng độ đo được nằm trong phạm vi đã hiệu chuẩn. Các quy trình này tốn thời gian và có nguy cơ cao về sai sót của con người và ô nhiễm. Giải pháp tự động hoàn toàn thông minh nội tuyến của Metrohm cho việc pha loãng và hiệu chuẩn vượt qua những thách thức này (Bảng 1).

Metrohm 800 Dosino là chìa khóa để duy trì độ chính xác và độ chính xác cần thiết trong quy trình tự động hoàn toàn này. Đây là một thiết bị định lượng chính xác và linh hoạt cao. Với phần mềm MagIC Net IC, tất cả các công việc xử lý chất lỏng và định lượng được kiểm soát và tự động hoàn toàn – không cần can thiệp thủ công.

**Bảng 1.** Đánh giá các quy trình thủ công và tự động cho việc pha loãng mẫu có nồng độ cao và chuẩn hiệu chuẩn.
Pha loãng thủ công, chuẩn bị thủ công các chuẩn hiệu chuẩn và mẫu	Quy trình tự động nội tuyến
Lỗi thủ công	Xử lý chất lỏng chính xác qua Dosino
Tốn thời gian	Vận hành độc lập
Chuẩn bị nhiều bước	Pha loãng một bước
Nguy cơ ô nhiễm cao	Quy trình rửa nội tuyến

Bài viết blog này khám phá Kỹ thuật Pha loãng Nội tuyến Metrohm (MIDT) tự động hoàn toàn, giúp việc phân tích các chất phân tích khác nhau (từ d/g đến µg/L) ít tốn thời gian hơn trong khi vẫn giữ độ chính xác và độ chính xác cao. MIDT bao gồm hiệu chuẩn tự động và thực hiện pha loãng cũng như các tính năng logic mở rộng phạm vi đo và cải thiện độ chính xác và khả năng tái lặp của kết quả. Thời gian chuẩn bị ngắn hơn làm giảm khối lượng công việc và cũng tiết kiệm chi phí.

2. Kỹ Thuật Pha Loãng Nội Tuyến Metrohm (MIDT)

Một trong những kỹ thuật chuẩn bị mẫu lâu đời nhất là pha loãng. Việc pha loãng mẫu thường cần thiết không chỉ để bảo vệ cột tách và cải thiện sự phân tách các chất phân tích, mà còn để đảm bảo rằng phạm vi làm việc của phương pháp IC không bị vượt quá. Thay vì thực hiện nhiều bước thủ công, quy trình này có thể được thực hiện trực tuyến bằng hệ thống tự động như được mô tả trong Animation 1.

Animation 1: Cách thức hoạt động của Metrohm Inline Dilution
Các bước thủ công duy nhất cần thiết là đặt mẫu vào giá đỡ của máy lấy mẫu tự động và nhập thông tin pha loãng (hệ số pha loãng) vào bảng mẫu. Toàn bộ quy trình pha loãng được thực hiện tự động. Dosino chuyển lượng mẫu chính xác cần thiết cho bước pha loãng vào vòng đệm, sau đó vòng đệm được lấp đầy và cung cấp với nước siêu tinh khiết hoặc tác nhân pha loãng khác. Lượng mẫu đã đo cộng với lượng nước siêu tinh khiết hoặc tác nhân pha loãng tương ứng được chuyển đến bình pha loãng của Trạm Xử Lý Lỏng gắn trên máy lấy mẫu tự động (Hình 1). Việc khuấy đều được đảm bảo bởi một bộ khuấy. Cuối cùng, mẫu đã pha loãng và được khuấy đều được chuyển đến van tiêm của sắc ký ion bằng máy bơm nhu động. Song song với quá trình phân tích, kim tiêm được làm sạch trong đơn vị rửa của Trạm Xử Lý Lỏng (Hình 1) và bình pha loãng được rửa hoàn toàn để giảm thiểu dư lượng và đảm bảo độ sạch. Các mẫu không pha loãng cũng có thể được phân tích với cùng một thiết bị.

Hình 1. Trạm Xử Lý Lỏng (bên trái) được gắn vào máy lấy mẫu tự động để thuận tiện cho việc pha loãng và rửa tự động.

Hệ số pha loãng có thể được lựa chọn tự do trong phạm vi đo lường không pha loãng đến 1:100, hoặc lên đến 1:2000 với các thiết bị bổ sung cần thiết (ví dụ: kim thép phủ lớp cho việc lấy mẫu). Hệ số pha loãng đơn giản được thêm vào bảng mẫu (Hình 2).

Hình 2. Màn hình làm việc MagIC Net hiển thị bảng mẫu với các thông số cần thiết cho phân tích (ví dụ: phương pháp, loại mẫu, thể tích tiêm và hệ số pha loãng). Hệ số pha loãng (được tô sáng bằng màu xanh) có thể được điều chỉnh tùy theo nồng độ chất phân tích dự kiến trong mẫu tương ứng. Loại mẫu rất quan trọng, vì việc hiệu chuẩn diễn ra tự động theo các pha loãng đã xác định của dung dịch chuẩn hỗn hợp.

3. Pha Loãng Nội Tuyến Logic

Một sự phát triển tiếp theo của MIDT là «Pha Loãng Nội Tuyến Logic». Trong trường hợp này, hệ thống tự động xác định hệ số pha loãng lý tưởng dựa trên phạm vi hiệu chuẩn và tiến hành phân tích mẫu (Hình 3). Ngay cả khi cần các hệ số pha loãng khác nhau cho các chất phân tích khác nhau, hệ thống sẽ thực hiện các bước cần thiết hoàn toàn tự động. Điều này đảm bảo kết quả có độ tin cậy cao, vì chúng luôn nằm trong phạm vi hiệu chuẩn [3].

Hình 3. Minh họa khái niệm pha loãng logic của Metrohm. Nếu nồng độ mẫu nằm ngoài phạm vi hiệu chuẩn, nó sẽ được pha loãng với hệ số pha loãng tối ưu và phân tích lại. Do đó, kết quả luôn nằm trong phạm vi hiệu chuẩn.

4. Hiệu chuẩn tự động

Tất nhiên, không chỉ mẫu mà cả chuẩn cũng có thể được pha loãng theo cách này. Do đó, Metrohm cung cấp khả năng hiệu chuẩn tự động, tức là chỉ cần một chuẩn đa ion duy nhất. Hệ thống pha loãng chuẩn có nồng độ cao này với các hệ số pha loãng khác nhau và thực hiện hiệu chuẩn đa điểm như được mô tả trong Hình 4 [2,4].

Hình 4. Ví dụ về hiệu chuẩn tự động các anion chính đạt được bằng cách sử dụng Kỹ Thuật Pha Loãng Nội Tuyến Metrohm. Các chuẩn hiệu chuẩn đã được pha loãng tự động từ chuẩn hỗn hợp cho anion trong hiệu chuẩn anion, và chuẩn hỗn hợp cho cation trong hiệu chuẩn cation, tương ứng. Hệ số tương quan trong Bảng 2 tiết lộ độ chính xác của kỹ thuật hiệu chuẩn tự động này.

Chất lượng vượt trội của quy trình hiệu chuẩn tự động được thể hiện qua các hệ số tương quan cao (0.9999) và tỷ lệ phục hồi cho nhiều lần tiêm nằm trong khoảng từ 98% đến 101% (Bảng 2) [2,4].

**Bảng 2.** Hệ số tương quan cho hiệu chuẩn tự động các cation và anion với Kỹ Thuật Pha Loãng Nội Tuyến Metrohm. Tất cả các chuẩn đã được tiêm nhiều lần (n = 3) và chuẩn bị từ dung dịch chuẩn hỗn hợp cho anion và cation, tương ứng, điều chỉnh các hệ số pha loãng (DF) 2, 5, 10, 20 và 50.
Cation	Hệ số tương quan	Tỷ lệ phục hồi (%) cho chuẩn DF 5	Anion	Hệ số tương quan	Tỷ lệ phục hồi (%) cho chuẩn DF 5
Lithium	1.000000	100.7	Fluoride	0.999984	99.4
Sodium	0.999998	101.1	Chloride	0.999993	100.6
Potassium	0.999999	101.0	Nitrite	0.999972	98.7
Calcium	0.999993	101.9	Bromide	0.999981	98.2
Magnesium	0.999998	102.8	Nitrate	0.999981	98.6

5. Lĩnh vực ứng dụng của MIDT

Có nhiều lĩnh vực ứng dụng lý tưởng cho việc sử dụng Metrohm Inline Dilution. Các ứng dụng này bao gồm phân tích nước uống và nước máy, cũng như các ma trận phức tạp hơn như dung dịch lọc máu hoặc mẫu thực phẩm và đồ uống. Tìm hiểu thêm từ chuyên gia ứng dụng IC của chúng tôi về giải pháp tối ưu để tăng cường hiệu quả và bảo vệ tối đa hệ thống IC và các cột IC, đặc biệt là đối với các ma trận mẫu phức tạp.

Ask the expert – IC: Can I combine inline dialysis or inline ultrafiltration with inline dilution?

6. Kết luận

Tóm lại, MIDT sẽ mang lại các lợi ích sau cho phân tích của bạn:

MIDT tự động hóa quá trình pha loãng mẫu và chuẩn, đảm bảo kết quả luôn nằm trong phạm vi hiệu chuẩn mong muốn. Các tính năng logic và xử lý mẫu lồng có thể cải thiện thêm hiệu quả. Sự tự động hóa này giảm thiểu lỗi do con người và tăng cường khả năng tái lập – tất cả được thực hiện qua phần mềm MagIC Net.

Kỹ thuật Pha Loãng Nội Tuyến Metrohm có khả năng thích ứng cao với mọi hệ thống sắc ký ion Metrohm với bộ xử lý mẫu chuyên nghiệp 858 bằng cách đơn giản thêm bộ phụ kiện cho Pha Loãng Nội Tuyến. Sự kết hợp của MIDT với Siêu lọc Nội Tuyến hoặc Thẩm tách Nội Tuyến có thể cải thiện thêm hiệu quả và bảo vệ hệ thống IC.

MIDT có khả năng xử lý các loại mẫu và nồng độ khác nhau, có thể quản lý cả mẫu pha loãng và mẫu chưa pha loãng. Trong khi cấu hình chuẩn có thể thực hiện pha loãng trong phạm vi từ 1:1 đến 1:100, phạm vi này có thể dễ dàng mở rộng lên tới 1:2000 với các bộ phận bổ sung.

Nồng độ mẫu được tính toán tự động. Mỗi bước phương pháp đều có thể truy xuất và được tóm tắt bởi MagIC Net trong báo cáo do người dùng định nghĩa, giống như kết quả.

MIDT giảm đáng kể thời gian chuẩn bị và chi phí liên quan bằng cách giảm can thiệp thủ công, khiến kỹ thuật này trở nên lý tưởng cho các môi trường có năng suất cao.

Tài liệu tham khảo

[1] Weiss, J.; Shpigun, O. Handbook of Ion Chromatography, 4th ed.; Wiley-VCH: Hoboken, New Jersey, USA, 2016; Vol. 3.

[2] Seubert, A.; Frenzel, W.; Schäfer, H.; Bogenschütz, G.; Läubli, M. Monograph: Sample Preparation Techniques for Ion Chromatography, 2nd ed.; Metrohm AG: Herisau, Switzerland, 2021.

[3] Metrohm AG. Metrohm Inline Sample Preparation; Metrohm AG: Herisau, Switzerland, 2014.

[4] Hartmann, T.; Czyborra, S. Straightforward Multi-Point Calibration Using a Single Standard.