Comment les réchauffeurs en PTFE fonctionnent-ils lors du chauffage de phases mobiles corrosives pour la HPLC ?

L'acide trifluoroacétique, les tampons phosphate et les réactifs d'appariement d'ions -sont couramment utilisés comme phases mobiles dans la chromatographie liquide haute performance. Le pré-chauffage de la phase mobile avant son entrée dans la colonne améliore la séparation, cependant le réchauffeur doit être chimiquement inerte pour éviter les pics fantômes ou la dérive de la ligne de base. Tous les composants mouillés dans le chemin d'écoulement dans les systèmes HPLC actuels doivent être évalués pour déterminer leur potentiel à libérer des extractibles ou à interagir avec des analytes.

La nécessité de préchauffer la phase mobile en HPLC
Le préchauffage de la phase mobile est une opération courante en chromatographie liquide dans des conditions de température élevée (généralement 30 à 80 degrés). Le préchauffage garantit que l'éluant entre à l'entrée de la colonne à une température constante et bien-définie et améliore :

Répétabilité du temps de rétention

Symétrie et forme du pic

Cinétiques de transfert de masse, notamment pour les grosses biomolécules ou les phases mobiles visqueuses

Efficacité des colonnes (plaques)

Lorsqu'une phase mobile froide entre dans une colonne chauffée sans préchauffage, des gradients thermiques se produisent sur le lit de la colonne. Cela entraîne un élargissement de la bande, des pics déformés et des performances de séparation inégales. Le préchauffeur est généralement situé directement après la pompe et avant l'entrée de l'injecteur ou de la colonne, utilisant une longueur de tube à alésage étroit-ou un minuscule échangeur de chaleur.

Risque de contamination des éléments de préchauffage métalliques
Les phases mobiles corrosives sont largement utilisées dans la chromatographie d'interaction-en phase inversée,-d'échange d'ions et d'interaction hydrophile (HILIC). Les ajouts agressifs typiques sont :

0,05-0,1 % (v/v) d'acide trifluoroacétique (TFA)

Acide acide ou acide formique.

Tampons phosphates (pH 2-3 et 7-8)

Tampons contenant de l'acide perchlorique ou du sulfate

Réactifs d'appariement d'ions -, tels que le phosphate de tétrabutylammonium ou l'acide heptanesulfonique

Alkaline mobile phase (pH>9) avec un tampon d'hydroxyde d'ammonium ou de carbonate.

Si un préchauffeur métallique (par exemple en acier inoxydable 316) est utilisé, ces produits chimiques corrosifs peuvent progressivement lessiver des ions métalliques-principalement du fer, du chrome et du nickel-dans la phase mobile. Le taux de lixiviation est augmenté par des températures plus élevées et des éluants acides ou contenant des halogénures-. Les répercussions de l’analyse HPLC sont graves :

Pics fantômes - Les ions métalliques peuvent se combiner avec des produits chimiques chélateurs présents dans l'échantillon ou la phase mobile et éluer sous forme de pics inattendus.

Dérive de la ligne de base - Accumulation progressive- du signal de fond associé au métal, en particulier dans la détection des UV ou de la conductivité.

Perte ou traînée de pic - Les analytes sensibles aux métaux (par exemple, les peptides phosphorylés, les organophosphates, les catécholamines ou les molécules contenant des groupes carboxyle) peuvent s'adsorber sur les surfaces métalliques ou précipiter sous forme de sels métalliques.

Dégradation de la colonne - Les ions métalliques lessivés peuvent se déposer sur la phase stationnaire, affectant la sélectivité et la durée de vie de la colonne.

Comment les réchauffeurs en PTFE peuvent résoudre le problème du préchauffage des phases mobiles
Un dispositif de chauffage de phase mobile HPLC en PTFE élimine complètement le contact avec le métal. Les deux configurations commerciales typiques sont :

Chauffage tubulaire en PTFE (type à gaine)
Le serpentin de préchauffage est une longueur de tube en PTFE (généralement de 0,5 à 2,0 mm de diamètre interne et de 1 à 5 mètres de long). Le tube est recouvert d'une enveloppe chauffante flexible ou d'une résistance chauffante noyée dans du PTFE. L'ensemble est isolé thermiquement. La phase mobile traverse le tube inerte en PTFE, absorbant la chaleur de la paroi du tube. Aucune pièce métallique n'est mouillée.

Cartouche chauffante en PTFE en métal-échangeur de chaleur gratuit
Une minuscule cartouche chauffante, recouverte de PTFE, est placée dans un bloc de PTFE usiné avec un canal d'écoulement en serpentin. Le bloc est chauffé uniformément. La phase mobile circule via le canal . La conception offre une efficacité de transfert de chaleur améliorée, un volume mort réduit et est bien adaptée aux applications UHPLC.

Les deux configurations présentent le même avantage fondamental, à savoir que la phase mobile est uniquement en contact avec du PTFE ou des polymères fluorés appropriés (par exemple PFA, FEP). Le PTFE résiste à tous les solvants HPLC courants tels que :

Méthanol, acétonitrile, tétrahydrofurane

Eau avec jusqu'à 100 % de modificateur organique

Additifs acides (pH 0-3) : TFA, acide formique, phosphorique, perchlorique

Additifs basiques (pH 9-12) : hydroxyde d'ammonium, triéthylamine, carbonate/bicarbonate

Réactifs de paires d'ions et sels tampons

Aucun ion métallique n'est libéré. De plus, la surface antiadhésive-évite l'adsorption de l'analyte ou l'accumulation de particules dans le préchauffeur.

Caractéristiques de performances pour les applications HPLC
Le préchauffage de la phase mobile est généralement effectué à des températures allant de la température ambiante à 80 degrés. Les réchauffeurs en PTFE fonctionnent bien dans cette plage sans distorsion ni détérioration chimique. La puissance est minime (généralement 20 à 100 W) car seul un infime volume de phase mobile (0,1 à 5 ml/min) doit être chauffé. Le contrôle PID maintient la température à la valeur donnée à ±0,5 degré, garantissant des conditions thermiques prévisibles d'une injection à l'autre.

L'inertie d'un préchauffeur à base de PTFE-permet aux analystes en développement de méthodes d'utiliser en toute confiance des phases mobiles agressives (qui nécessiteraient autrement un remplacement régulier des préchauffeurs métalliques). Pour les analytes sensibles aux métaux-, un canal d'écoulement complètement inerte – depuis la tête de pompe (généralement revêtue de PEEK-) en passant par l'injecteur, le préchauffeur, la colonne et le détecteur – est possible. Les préchauffeurs en PTFE constituent une partie importante de ce système entièrement-inerte.

Plusieurs fournisseurs de chromatographie proposent des préchauffeurs de phase mobiles à base de PTFE-disponibles dans le commerce. Ces appareils sont généralement équipés d'une bobine PTFE, d'une résistance chauffante intégrée avec protection contre la surchauffe et d'une sortie de contrôleur pour la connexion à un canal d'événement externe d'un système HPLC. Certaines conceptions disposent d'un thermocouple intégré-pour un contrôle en boucle fermée.

Limites et mises en garde
Les radiateurs en PTFE fonctionnent bien pour le préchauffage des phases mobiles-, mais quelques facteurs pratiques doivent être pris en compte :

Pressure rating - PTFE tubing becomes soft at extreme temperatures. The maximum operating pressure should be reduced. For high pressure applications (e.g. >200 bar), les tubes PFA (perfluoroalcoxy) sont parfois choisis en raison de leur résistance mécanique supérieure à la température.

Conductivité thermique. Le PTFE a une conductivité thermique inférieure à celle du métal. Par conséquent, pour obtenir le même taux de chauffage, des longueurs de tubes plus longues et/ou des puissances de chauffage plus élevées peuvent être nécessaires par rapport à un préchauffeur métallique. La différence est cependant mineure aux débits ordinaires (0,2 à 2,0 mL/min).

Température maximale : le PTFE commence à fondre à des températures supérieures à 200 degrés, mais le préchauffage de la phase mobile HPLC-dépasse rarement 80 degrés. Il existe donc une grande marge de sécurité.

Conclusion : des lignes de base plus propres et des résultats HPLC plus fiables
En éliminant une source de contamination en HPLC, les réchauffeurs en PTFE contribuent à des lignes de base plus propres et à des résultats plus cohérents. Ces réchauffeurs offrent un canal de chauffage chimiquement inerte et sans métal-pour les phases mobiles corrosives telles que celles contenant du TFA, des tampons phosphate ou des réactifs d'appariement d'ions-et facilitent le développement de méthodes robustes et l'analyse de routine sans les soucis de lixiviation des métaux ou d'interactions avec les analytes.

Toutes les surfaces mouillées des instruments d'analyse doivent être propres. De conception simple et inerte, la technique de chauffage de phase mobile HPLC avec réchauffeur PTFE résout un problème de longue date de la chromatographie liquide contemporaine. Alors que les systèmes HPLC continuent d'atteindre une sensibilité plus élevée et des limites de détection plus basses (par exemple, applications LC-MS/MS), le besoin de composants de chemin d'écoulement sans métal-, y compris les préchauffeurs de phase mobiles, restera critique.