İyon Kromatografi (IC) Kütle Spektrometrisi (MS) ile Organik Asitlerin ve İnorganik Anyonların Ölçülmesi

Giriş

İyon Kromatografi (IC) ve Kütle Spektrometrisi (MS) gibi iki güçlü ve hassas iki analitik tekniğin birleştirilmesiyle, çok daha güçlü hibrit bir teknik olan IC-MS meydana gelmektedir. Diğer analitik tekniklerden daha üstün özelliklere sahip olan bu çok parametreli yöntem, tek bir analizde çeşitli organik asitleri ve inorganik anyonları tespit edebilmektedir.

Typical IC-MS System

MS'in yüksek hassasiyeti ve seçiciliği, IC'nin mükemmel ayırma kapasitesi ile birleştiğinde; analitler, karmaşık matrislerde ve/veya girişim yapan iyonların varlığında bile düşük konsantrasyon seviyelerinde çözülüp tespit edilebilmektedir. Bu durum IC-MS'in, UV/VIS veya iletkenlik tespitine göre daha üstün bir kombinasyon olduğunu göstermektedir.

İyon kromatografi farklı iyonları, hatta aynı elementin farklı iyonik formlarını (türleme) ayırabilmekte ve numune matrisinden kaynak-lanan girişimleri azaltabilmektedir. Klasik iletkenlik tespiti ile kombine edilen kütle seçici tespit, analitin kimliğini belirlemeyi ve daha düşük tespit limitlerine ulaşmayı garanti etmektedir. IC-MS hibrit kombinasyonunda, bileşenler spesifik m/z sinyalleriyle ölçüldüğü zaman daha düşük kromatografik çözünürlükte bile doğru ve hassas analiz sağlamaktadır.

Uygun numune hazırlama, IC enjeksiyonundan önce girişim yapan maddeleri ortamdan uzaklaştırmakta ve analit tespit limitlerini iyileş-tirmektedir. Bu önemli adımın tam otomasyonu ile manuel iş yükü azaltılarak, tekrarlanabilir ve güvenilir sonuçlar garanti edilmektedir. Bu gibi avantajlar, Inline Ultrafiltrasyon veya Inline Diyaliz gibi Metrohm Inline Örnek Hazırlama (MISP) teknikleri ile sağlanmaktadır. MISP, yarı iletken endüstrisindeki kimyasalların ve organik solventlerin, su numunelerinin, yiyecek ve içecek sektöründeki sıvı ürünlerin veya idrar gibi klinik numunelerin doğru ve basit bir şekilde analiz edilmesine olanak tanımaktadır.

Yerel IC sürücüleri, kullanıcıların IC sistemlerini (otomatik oto-örnekleyiciler ve Dosino bileşenleri de dahil) MS ile aynı yazılımla kontrol etmesine ve çalıştırılmasına olanak tanımaktadır. Metrohm, Waters™ Empower™ ve Agilent OpenLab CDS için ayrı sürücüler (Empower™ için Metrohm IC Sürücüsü, OpenLab CDS için Metrohm IC Sürücüsü) sunmaktadır.

Bu inceleme yazımızda, farklı örnek matrislerindeki organik asitlerin ve inorganik anyonların doğrudan tanımlanması ve miktarının belirlenmesi için seçilen IC-MS hibrit teknikleri ve uygulamalarına odaklanıyoruz. İçerik dahilinde, aşağıda listelenmiş konuları ele alıyor olacağız:

A.    Yüksek Kaliteli Kimyasallarda Safsızlıklar

·        NMP, metanol, etanol, 2-propanol ve hidrojen peroksitte zayıf organik asitler
- Organik matrislerde organik asitler ve inorganik anyonlar

B.    İçeceklerin Kalite Kontrolü

·        Alkolsüz içeceklerdeki organik asitler

·        Şişe sulardaki oksihalit safsızlıklar

C.    Medikal Uygulamalar: İdrarda Organik Asitler

A. YÜKSEK KALİTELİ KİMYASALLARDA SAFSIZLIKLAR

Yarı iletkenlerin imalatı gibi üretim süreçlerinde, en iyi sonuçların alınabilmesi için çözeltilerin ve ekipmanların her türlü safsızlıktan arındırılmış olması gerekmektedir. İlgili tüm kimyasallar için, prosesin izlenmesi ve sıkı bir şekilde kalite kontrol yapılması zorunludur. Diğer parametrelerin yanı sıra, inorganik anyonların da konsantrasyonunun belirli sınırların altında kalması gereklidir.

Organik asitlerin eser seviyeleri, safsızlık olarak kabul edilmekte ve mikroçip üretimi gibi çeşitli endüstriyel proseslerde girişim yapabilmektedir. Bu işlemler için kullanılan ultra saf suyun en yüksek standartları karşılaması gerekmektedir. Bu duruma ek olarak, organik çözücüler ve diğer kimyasallar, ideal üretim verimi için sıfır veya eser miktarda organik asit içermelidir.

IC-MS, giriş denetimi ve proses kontrolü sırasında yüksek kaliteli kimyasalları, organik asitlerin ve inorganik anyonların eser seviyeleri açısından kontrol etmek için uygun bir analitik tekniktir. Otomatik Metrohm Inline Matriks Eliminasyonu sayesinde birçok farklı matristeki iyonlar, aynı analiz yöntemiyle belirlenebilmektedir.

NMP, Metanol, Etanol, 2-Propanol ve Hidrojen Peroksitte Zayıf Organik Asitler

Anyonların ve zayıf organik asitlerin eser seviyeleri; 1-metil-2-pirolidinon (NMP), metanol, etanol, 2-propanol ve hidrojen peroksit (H₂O₂) içinde IC-MS ile analiz edilmektedir. Numunelerin otomatik olarak ön-konsantrasyon ve matriks eliminasyonu (MISP), örnek üzerinde herhangi bir matris müdahalesi olmaksızın tüm bileşenlerin sağlam ve tekrarlanabilir bir şekilde ölçülmesine olanak tanımaktadır. Analizlerde, bir Metrosep A Supp 7-250/4.0 kolonu kullanılarak pikler arası ayrım gerçekleştirilmiştir. Standart anyonlar ve beş organik asit, ikili yüksek basınç gradyanı ile 30 dakika içinde ayrılmıştır. Numunelerden daha fazla bilgi edinebilmek için, sıralı supressör içeren iletkenlik tespitinin (Şekil 1) arkasına, ikinci bir bağımsız dedektör olarak elektrosprey iyonizas-yonuna (ESI) sahip bir MS bağlanmıştır (Şekil 2). İletkenlik sinyali, ana iyonik bileşiklerin izlenmesi için avantajlıdır. MS sinyali (tek iyon kaydı) ise analitlerin güvenilir bir şekilde tanımlanması ve µg/L aralığında miktarlarının tespiti için uygundur.

Şekil 1. 250 μL’lik ultra saf su örneğinde; florür (400 µg/L), glikolat (40 µg/L), asetat (160 µg/L), propiyonat (80 µg/L), format (160 µg/L), klorür (10 µg/L), bromür (20 µg/L), nitrat (10 µg/L), sülfat (40 µg/L), fosfat (400 µg/L) ve oksalat (160 µg/L) iyonlarına ait iletkenlik sinyali gösterilmektedir. Ayırma, bir Metrosep A Supp 7 - 250/4.0 kolonu (eluent-gradient: sodyum karbonat/ asetonitril, akış hızı 0.8 mL/dakika, kolon sıcaklığı 45°C) ile gerçekleştirilmiştir. Kullanılan yazılım Waters Empower^TM CDS’dir.

Etanol analizinin bir örneği Şekil 2'de gösterilmektedir. Asetat, propiyonat, oksalat, sülfat, nitrat ve klorür bileşenleri, 1-50 µg/L aralığındaki konsantrasyonlarda tespit edilmiştir. Florür, glikolat, bromür ve fosfat konsantrasyonları kalibrasyon aralığının altında (sırasıyla <4 µg/L, <0,4 µg/L, <0,2 µg/L ve <4,4 µg/L) kalmıştır. Format konsantrasyonu ise 160 µg/L'nin üzerinde tespit edilmiştir.

Şekil 2. 1 mL etanol içinde florür (m/z 39), glikolat (m/z 75), asetat (m/z 59), propiyonat (m/z 73), format (m/z 45), klorür (m/z 35), bromür (m/z 79), nitrat (m/z 62), fosfat (m/z 79), sülfat (m/z 97) ve oksalat (m/z 89) (seçilen iyon kayıtları) analizi gösterilmektedir. Ayırma, bir Metrosep A Supp 7- 250/4.0 kolonu (eluent: sodyum karbonat/ asetonitril, yüksek basınç gradient, akış hızı 0.8 mL/dakika, kolon sıcaklığı 45°C) ile gerçekleştirilmiştir. Kullanılan yazılım Waters Empower^TM CDS’dır.

B. İÇECEKLERİN KALİTE KONTROLÜ

Alkolsüz İçeceklerdeki Organik Asitler

Alkolsüz içeceklerdeki organik asitlerin analizi, lezzet ve ağız hissini etkilemeleri nedeniyle ilgi çekicidir. Sitrik, malik ve tartarik asitler gıdalarda sıklıkla asitleşme ajanları olarak kullanılırken, asetik asidin antimikrobiyal etkilere sahip olduğu gösterilmiştir. Laktik asit ise, gıda proseslerinde antimikrobiyal bir madde olarak, kürleme ve dekapaj için, pH'ı ayarlamak veya bir tatlandırıcı madde olarak kullanılabilmektedir. Genel olarak organik asitler için Birleşmiş Milletler Gıda ve Tarım Örgütü’ne (FAO) göre kabul edilebilir günlük alım miktarı açısından herhangi bir sınırlama yoktur, ancak yiyecek ve içeceklerdeki organik asit profili, ürün içeriğinin bozulmasını izlemek için bir gösterge olarak kullanılabilmektedir. IC-MS, gıda matrislerindeki sitrik, şikimik, malik, kinik, tartarik ve fumarik asitler gibi organik asitlerin miktarının belirlenmesi için uygun bir analitik yöntemdir.

Yedi farklı meşrubat baz alınarak, inorganik anyonların yanı sıra yukarıda bahsedilen organik asitlerin miktarının belirlenmesi için hızlı ve sağlam bir IC-MS yöntemi geliştirilmiştir (Tablo 3). Kısa bir çalışma süresi içerisinde (32 dakika) bu yöntem, organik asitlerin MS ile birlikte elüsyonunu hassas bir şekilde tespit etmektedir (Şekil 7). Yüksek kapasitesi ve simetrik pikleri sayesinde Metrosep
A Supp 19, yiyecek ve içecek sektöründe bulunan karmaşık matrislere sahip numuneler için ideal bir ayırma kolonudur.

Otomatik kalibrasyon, Metrohm akıllı Parçasal Loop Enjeksiyon Tekniği (MiPT) ile yapılmıştır ve çizdirilen kuadratik doğrular MS tekniği ile de uyumludur. Kalibrasyonların çoğu 4–200 μg/L konsantrasyon aralığını kapsamaktadır. Daha düşük hassasiyete sahip analitler (florür, şikimat, format, propiyonat, nitrit ve fumarat) 10 veya 20 μg/L'ye kadar ölçülmüştür. Kalibrasyona ilişkin korelasyon katsayıları (R²) kabul edilebilir düzeyde bulunmuştur (0,997– 0,999). Bu uygulama örneğinde, analiz edilen tüm alkolsüz içeceklerde klorür, nitrat, sülfat ve sitrat iyonları tespit edilmiştir. Numunelerin hiçbirinde ise nitrit, bromür, glutarat ve adipat tespit edilmemiştir.

Gazlı elma suyu, aromalı maden suyu, soda ve diğer alkolsüz içeceklerde organik asitlerin belirlenmesine yönelik kullanımı kolay olan IC-MS yöntemi, birlikte elüsyon yapan bileşiklerin tespit edilebilmesi konusunda yeterli seçicilik ve hassasiyet göstermektedir.

Tablo 3. IC-MS ile tek çalışmada analiz edilen 17 organik asit ve yedi inorganik anyon için kütle-yük (m/z) sinyali ve tutunma zamanları listelenmektedir.

Şişe Sulardaki Oksihalit Safsızlıklar

Tedarikçiler, temiz içme suyu sağlamak için sularını klor, klor dioksit, kloramin ve ozonla dezenfekte etmektedirler. Bu dezenfektanlar, suda halihazırda bulunan bazı doğal bileşenlerle birlikte, toksik dezenfeksiyon yan ürünleri (DBP'ler) oluşturabilmektedir. Örneğin ozonlama işlemi, su kaynağında doğal olarak bulunan bromürü, potansiyel bir kanserojen olan bromata dönüştürebilmektedir.

Şekil 7. Soğuk çay (1:20 seyreltilmiş) içerisinde kinat (3,98 mg/L), florür (0,35 mg/L), şikimat (0,18 mg/L), glikolat (1,11 mg/L), laktat (0,29 mg/L), asetat (0,52 mg/L), format (0,69 mg/L), propiyonat (0,96 mg/L), piruvat (0,22 mg/L), nitrat (0,12 mg/L), sülfat (3,43 mg/L)), malat (1,34 mg/L), malonat (0,18 mg/L), süksinat (0,05 mg/L) ve fumarat (1,13 mg/L) analizi gösterilmektedir. Nitrit, bromür, fosfat, glutarat, tartrat ve adipat kalibrasyon aralığının altında kalmıştır. Klorür, oksalat ve sitrat ise kalibrasyon aralığının üzerinde kalmıştır. Ayırma, bir Metrosep A Supp 19 - 150/4.0 kolonu üzerinde gerçekleştirilmiştir (eluent A: 8 mmol/L sodyum karbonat, 0,25 mmol/L sodyum hidrojen karbonat ve %10 (h/h) metanol; eluent B: 80 mmol/L sodyum karbonat, 2,5 mmol/L sodyum hidrojen karbonat ve %10 (h/h) metanol; akış hızı 0.75 mL/dakika, kolon sıcaklığı 60°C). Numune hacmi 10 μL. Kullanılan yazılım Waters Empower^TM CDS’dir.

Klorit ve klorat ise, kloramin arıtma işlemi ile açığa çıkabilmekte ve sağlık açısından bazı riskler oluşturabilmektedir. ABD Çevre Koruma Kurumu'na (US EPA) göre, içme suyundaki limitler bromat için 10 μg/L ve klorit için 1 mg/L olarak belirlenmiştir. Ozonlama ile dezenfekte edilen şişelenmiş doğal mineral ve kaynak sularında, yalnızca 3 µg/L bromat bulunmasına izin verilmektedir. İçme suyundaki klorat limit değeri, şimdilik ABD'de bir düzenlemeye tabii olmamasına rağmen, Dünya Sağlık Örgütü (WHO) tarafından 0,7 mg/L ile sınırlandırılmıştır.

İyon kromatografi (IC) ve iletkenlik tespit tekniği, su arıtma proseslerinde oksihalojenürleri izlemek ve tespit etmek için en çok tercih edilen yöntemdir. Yüksek kapasiteli anyon değiştirme kolonlarının yeterli pik çözünürlüğü sayesinde, analitler örnek matris bileşenlerinden ve birbirlerinden verimli bir şekilde ayrılabilmektedir. Bununla birlikte, yüksek konsantrasyonlardaki (mg/L) inorganik anyonların yanı sıra eser seviyelerdeki (μg/L) oksihaloje-nürlerin ayrılması ve hassas bir şekilde tespit edilmesi söz konusu olduğunda, iletkenlik tespit tekniğinin yetenekleri sınırlı kalabilmektedir. Ek (ikincil) bir tespit tekniği olarak kütle spektrometrisi (MS), bahsedilen bu analizi daha güçlü bir hale getirebilmektedir. Ek MS tespiti ile oksihalo-jenürlere yönelik hassasiyet arttırılarak, seçici kütle sinyalleriyle pik tanımlaması daha kolay ve daha doğru hale gelmektedir. Zayıf çözünürlüğe sahip analit pikleri bile kütle sinyalleriyle (farklı m/z değerlerine sahip olduklarında) kolaylıkla ölçülebilmektedir. Kromatogram süreleri, pikler arasında minimum çözünürlüğün mevcut olduğu noktaya kadar kısaltılabilmekte, böylece numune çalışma verimi artarken, IC-MS kullanılarak aynı veya daha da iyi miktar tayini kalitesi sunulmaktadır.

İçme suyu kalite kontrolü için, daha önce bahsedilen zararlı oksianyonların düşük seviyelerdeki miktarlarının yanı sıra, daha yüksek konsantrasyonlarda doğal olarak bulunabilen diğer yaygın anyonların tespit edilmesi önemlidir. Mikro delikli (microbore) 2 mm Metrosep A Supp 7 kolonunda ayırma, musluk suyundaki yaygın inorganik anyonlara (florür, klorür, bromür, nitrat, fosfat, sülfat) ek olarak ng/L seviyelerindeki oksihalojenürlerin (bromat, klorit, klorat) hızlı bir şekilde (12 dakika) belirlenmesine olanak tanımak-tadır (Şekil 8). 2 mm’lik IC kolonu için gereken düşük akış hızı, iletkenlik dedektörünün herhangi bir akış ayırıcı olmaksızın MS'e doğrudan bağlanabilmesini sağlamaktadır. Duyarlı oksi-anyonlar için IC-MS kullanılarak yeterli hassasiyet seviyelerine ulaşıldığından, kolon sonrası ilave bir çözelti eklenmesine gerek yoktur. Böylece, sistem kurulumu kolay ve sağlam kalmaktadır. Matris yüklü numunelerde, daha da yüksek hassasiyete ulaşmak için ¹⁸O-kimyasal izleyici eklenmiş bromat gibi iç standartlar kullanılabilmektedir.

Şekil 8. Ultra saf suda m/z seviyelerini gösteren görsel, 5 µg/L klorit, 5 µg/L klorat, 5 µg/L bromat, 100 µg/L bromür, 100 µg/L florür, 100 µg/L fosfat, 5 mg/L klorür, 5 mg/L nitrat ve 5 mg/L sülfatın piklerinin üst üste çakıştırılması ile oluşturulmuştur. Metrosep A Supp 7 - 150/2.0 kolonu ile ayrım gerçekleştirilmiştir (eluent - gradient: NaCO₃/ asetonitril, akış hızı 0.25 mL/dakika, kolon sıcaklığı 45°C). Numune hacmi 40 µL. Yazılım Waters Empower^TM CDS’dir.

Bu yöntemin özellikle rutin laboratuvarlar için ek bir faydası da düşük hacimlerde numune alma tekniğinin (Metrohm akıllı Pick-up Tekniği, MiPuT) kullanılmasıdır. Sadece gerekli miktarda numune, hassas bir şekilde alınmakta ve IC'ye enjekte edilmektedir. Enjeksiyon hacmi, her numune için ayrı ayrı seçilebilmektedir. Ayrıca, farklı enjeksiyon hacimleri sayesinde, tek bir stok standardından otomatik kalibrasyon da yapılabilmektedir. Bu nedenle, yalnızca düşük numune hacimleri kısa çalışma süresi içinde ele alınıp ölçülebilirken, aynı zamanda standart hazırlama için genellikle ihtiyaç duyulan süre de en aza indirilmekte ve bu da yöntemi, rutin ve yüksek sayıdaki analiz çalışmaları için daha verimli ve çekici hale getirmektedir.

Oksihalojenürler için MiPuT kullanılarak, tek bir standart çözeltiden farklı hacimlerin enjekte edilmesiyle 15 pg'den 0,5 ng'ye (mutlak miktarlar) kadar kalibrasyon doğruları oluşturulmuştur (Şekil 9). Raporlama limitleri (LOQ) (ör. 100 μL numune hacmiyle 25 ng/L bromat; 2,5 pg bromat, Şekil 10) ng/L aralığında belirlenmiştir. Tekrarlanabilirlik ve spike çalışmaları (Tablo 4, Şekil 11) ise su numunelerinin analizleri için metot performansını göstermektedir.

Şekil 9. Stok standart çözeltisinden (5 µg/L bromat), MiPuT ile 3–100 µL enjekte edilerek, 15 pg ile 0,5 ng aralığında bromat için lineer bir kalibrasyon doğrusu oluşturulmuştur. Kullanılan yazılım Waters Empower^TM CDS’dir.

Şekil 10. 100 µL numune hacmi ile 25 ng/L bromatın (2,5 pg bromat) tespiti gösterilmektedir. Analizlerin üst üste çakıştırılması ile oluşturulan görsel, beş tekrarlı analizin seçilen iyon pikini göstermektedir.

Tablo 4. 0,5 µg/L klorit, 0,5 µg/L klorat, 0,5 µg/L bromat, 10 µg/L bromür ve 10 µg/L fosfattan oluşan 50 µL kontrol standardı ile gerçekleştirilen tekrarlanabilirlik çalışması.

Bromat, klorit ve kloratın yanı sıra, EPA 332.0 standardında açıklanan perklorat tespiti de içme suyunun kalite kontrolü için çok önemlidir. Perklorat, iyotun tiroide alınmasını engelleyen, yenidoğanlarda ve bebeklerde beyin hasarına neden olabilen bir kirletici maddedir. Konu hakkında daha fazla bilgi edinmek için Agilent tarafından sunulan IC-MS [5] ve IC-MS/MS [6] uygulama notlarını inceleyebilirsiniz.

Şekil 11. Yaklaşık 10 mg/L klorür ve nitrat ile, yaklaşık 5 mg/L sülfat içeren musluk suyuna klorat spike edilmiştir (spike seviyesi 1:1 µg/L ve 2: 5 µg/L). Kullanılan yazılım Waters Empower^TM CDS’dir.

İyot türlerinin de eser seviyedeki tespitinin oksihalojenürler ve inorganik anyonların analizi ile birleştirilmesi, IC-MS kombinasyonunun gücünü bir kez daha göstermektedir. İyodür önemli bir mikro besindir ve tiroit hormonlarının sentezinde kullanılır. Oksidatif içme suyu arıtma prosesinde, iyodür iyodata oksitlenerek, potansiyel toksik dezenfeksiyon yan ürünlerinin oluşumunu önlemektedir. Metrosep A Supp 7 kolonu, oksiha-lojenürler ve inorganik anyonların yanında iyodür ve iyodatın tek enjeksiyonda ayrılmasını mümkün kılmaktadır. Otomatik numune hazırlama (ör. Inline Ultrafiltrasyon), manuel iş yükünü azaltmakta ve partikül içerseler bile, yüzey ve içme suyu gibi numunelerin sağlam bir şekilde analiz edilmesine olanak tanımaktadır. Yöntemde miktar tayini, bromat ve perklorat için 0,25 µg/L'ye, bromür, iyodat ve iyodür için 0,5 µg/L'ye (Şekil 12), klorit ve klorat için ise 5 µg/L'ye kadar başarıyla gerçekleştirilmiştir.

Şekil 12. İyodatın (0,5 µg/L) m/z 175 ve m/z 159 (üst panel) olarak ve iyodürün (0,5 µg/L) m/z 127 (alt panel) olarak belirlenmesi gösterilmektedir. Analitler bir Metrosep A Supp 7 - 250/4.0 kolonu (eluent: 1,2 mmol/L sodyum karbonat, %40 (h/h) asetonitril, akış hızı 0.8 mL/dakika, kolon sıcaklığı 45°C) üzerinde ayrılmıştır. Numune hacmi 100 µL’dir. Kullanılan yazılım MagIC Net ve Waters MassLynx™’dir.

Sadece su kalitesi laboratuvarları değil, aynı zamanda adli araştırmalarda oksihalojenürlerin ve inorganik anyonların hassas analizini gerektirir. Daha fazla bilgi edinmek için Metrohm Uygulama Notu AN-M-002’yi inceleyebilirsiniz.

C. MEDİKAL UYGULAMA: İDRARDA ORGANİK ASİTLER

Vücut sıvılarındaki organik asit düzeylerinin belirlenmesi birçok hastalığın teşhisine yardımcı olması açısından önemlidir. Organik asitler, hastanelerde düzenli olarak kan plazması veya idrarda ölçülen parametreler arasındadır. Örneğin idrardaki oksalat oranı, hiperoksalüriyi işaret edebilmektedir. Gliserik asit ise pediatrik hastalarda, amino asit metabolizmasının doğuştan gelen hatalarını taramak için ölçülmektedir. Bu nadir görülen D-gliserik asidüri bozukluğuna, D-gliserat kinaz enzimini kodlayan gendeki mutasyonlar neden olmaktadır. Ortaya çıkan D-gliserat kinaz eksikliği, çeşitli metabolik yolları etkileyerek, nörolojik semptomlara ve D-gliserik asit atılımına yol açabilmektedir.

Aşağıdaki uygulamada, idrar örneğinde gliserat, glikolat, oksalat ve sitrat tayini gerçekleştirilmiştir (Şekil 13). Metrosep A Supp 19 kolonunun sunduğu yüksek pik çözünürlük gücü sayesinde, klorür veya diğer matris bileşenlerinden kaynak-lanan girişimler minimuma indirilmiştir. Klorür ve sülfat gibi inorganik anyonlar da aynı çalışmada analiz edilebilmektedir. Tek bir yüksek basınç pompası ile izokratik elüsyon, basit kurulum, sağlam yöntem performansı ve kolay kullanımı garanti etmektedir. Diğer kimyasalların kolon sonrası eklenmesine gerek olmadığı için bu durum sistem kurulumunu daha basit hale getirmektedir.

Numuneler steril olarak filtrelenerek borik asitle (%2 h/h) 10 kat seyreltilmiştir ve Metrohm akıllı Parçasal Loop Enjeksiyon Tekniği (MiPT) ile IC’ye enjekte edilmiştir. Metrosep A Supp 19 kolonunda ayrım gerçekleştikten sonra, analitler 23 dakika içinde iletkenlik ve MS teknikleri ile tespit edilmiştir (Şekil 13). Organik asitler, yüksek konsantrasyonlu (ör. klorür) inorganik anyonlardan iyi bir şekilde ayrılmış ve bu da kesin ölçüme olanak tanımıştır (Şekil 14).

Şekil 13. İdrar numunesindeki (10 kat seyreltilmiş), 180 ng glikolat (1,8 mg/L; 2 nmol), 860 ng oksalat (8,6 mg/L; 10 nmol) ve 28,7 μg sitrat (287 mg/L; 150 nmol) iyonlarının kütle sinyalleri gösterilmektedir. Gliserat tespit edilememiştir. Ayırma, bir Metrosep A Supp 19 - 150/4,0 kolonu üzerinde gerçekleştirilmiştir (eluent: 30 mmol/L sodyum karbonat, 1 mmol/L sodyum hidrojen karbonat ve %10 (h/h) metanol; akış hızı 0.75 mL/dakika, kolon sıcaklığı 60 °C). Numune hacmi 100 μL. Kullanılan yazılım Waters Empower^TM CDS’dir.

Kalibrasyon mg/L aralığında (2-100 mg/L gliserat, 1-50 mg/L glikolat, 5-250 mg/L oksalat ve 100-5000 mg/L sitrat) çizdirilmiştir ve korelasyon katsayıları (R²); gliserat ve glikolat için >0,999 ve oksalat ve sitrat için >0,98 (MS sinyali, 0’dan geçen kuadratik eğri) olarak elde edilmiştir. Anyonlardan klorür ve sülfat, MS sinyalinden daha doğrusal bir korelasyon sergiledikleri için iletkenlik sinyalleri kullanılarak kalibrasyon çizdirilmiştir. 10–500 mg/L aralığındaki korelasyon katsayıları (R²) hem klorür hem de sülfat (iletkenlik, lineer doğru) için >0,9999’dur.

Şekil 14. 400 ng gliserat (2 mg/L; 3,8 nmol), 200 ng glikolat (1 mg/L; 2,7 nmol), 1 μg oksalat (5 mg/L; 11,2 nmol), 20 μg sitrat (100 mg/L; 104,7 nmol), 2 μg klorür (10 mg/L; 57,1 nmol) ve 2 μg sülfat (10 mg/L; 20,6 nmol) içeren bir standardın iletkenlik sinyali gösterilmektedir. Ayırma, bir Metrosep A Supp 19 - 150/4.0 kolonu ile gerçekleştirilmiştir (eluent: 30 mmol/L sodyum karbonat, 1 mmol/L sodyum hidrojen karbonat ve %10 (h/h) metanol; akış hızı 0.75 mL/dakika, kolon sıcaklığı 60 °C). Numune hacmi 100 μL. Kullanılan yazılım Waters Empower^TM CDS’dir.

Sonuç

Sıvı kromatografi ile kütle spektrometresi (LC-MS), geniş uygulama alanına sahip köklü bir analitik tekniktir. Yüksek tuz içerikli iyonik analitler ve/veya matrisler söz konusu olduğunda ise IC-MS, tercih edilebilen güçlü bir yöntemdir. Metrohm tarafından sunulan IC sistemlerinin öne çıkan özellikleri aşağıda listelenmektedir.

−     Sağlam baskılama (supressör) tekniği

−     Metal içermeyen inert akış hattı

−     Otomatik Inline Örnek Hazırlama (MISP) ve akıllı enjeksiyon (MiIT) Teknikleri

−     Mükemmel ayırma gücüne sahip, çeşitli ve güvenilir iyon değiştirme kolonları

IC-MS, iyon kromatografi ve kütle spektromet-risinin kendine özel tekniklerinden elde edilen faydaları birleştirmekte ve geliştirmektedir. Organik asitler (ör. asetat veya format) dahil olmak üzere, çoklu anyonların yanı sıra küçük inorganik anyonların (ör. klorür ve bromat) da tek seferde hassas ve seçici bir şekilde belirlenmesini sağlamaktadır.

Ek olarak MISP teknikleri, numune hazırlamayı otomatikleştirerek, karmaşık matrisleri bile hassas üst düzey dedektörlerle analize uygun hale getirmekte ve yöntemin verimliliğini arttırmaktadır. MISP, yalnızca insan kaynaklı hataları ve manuel işlemleri azaltmakla kalmamakta, aynı zamanda özellikle yüksek analiz verimi olan laboratuvarlarda zaman ve paradan tasarruf etmenize de yardımcı olmaktadır.

Kaynakça

1. Metrohm White Paper “Measuring organic acids and inorganic anions with ion chromatography mass spectrometry”

2.    Metrohm White Paper “Coupling of IC and plasma mass spectrometry”

3.    Metrohm White Paper “An introduction to ion chromatography mass spectrometry (IC-MS)”

4.    Metrohm Uygulama Notu “Chlorite, chlorate, and perchlorate in explosion residue using IC/MS coupling”

5.    Mathew, J.; Gandhi, J.; Hedrick, J. The Analysis of Perchlorate by Ion Chromatography/Mass Spectrometry. Agilent Technologies, Inc., 5989-0816EN 2004.

6.    Mathew, J.; Gandhi, J.; Mohsin, S.; et al. Quantitative Analysis of Perchlorate by Ion Chromatography MS/MS. Agilent Technologies, Inc., 5989-7907EN 2008.

Yazar: Elif Metin Kulaksız - Metrohm Turkey İyon Kromatografi Ürün Grubu Müdürü