挥发性洗脱液制备制造技术

提供一种用于进行分析物的色谱分离的系统；使用所述系统分离分析物的至少一种组分的方法；和在所述系统中使用的洗脱液产生器。一种示范性系统包括：(a)洗脱液产生器，其包括：(i)构造成可由气体加压的壳体，其包括由所述壳体限定的环形空隙，以及与所述环形空隙流体连通的用于所述气体的气体入口和用于所述气体的气体出口；(ii)可渗透所述气体的膜，其限定设置在所述环形空隙内的洗脱液流动通道，所述洗脱液流动通道具有洗脱液前体流体入口和洗脱液出口；(iii)与所述气体入口流体连通的气体源；(iv)所述洗脱液前体流体的源；和(b)设置在所述洗脱液出口下游并与所述洗脱液出口流体连通的色谱柱。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】挥发性洗脱液制备相关申请的交叉引用本申请要求2016年5月6日提交的题为“挥发性洗脱液制备(VolatileEluentPreparation)”的美国专利申请第15/148,988号的优先权，所述申请以全文引用的方式并入本文中。
本专利技术涉及分析型和制备型色谱模式中的液相或离子色谱和分析物的增强检测。
技术介绍
制备色谱洗脱液时的人为错误，以及这些溶液在储存或其它不使用期间的污染，限制了精确组成的洗脱液的形成以及从分析到分析的洗脱液组成的再现性，对色谱分析的再现性产生不利影响。一个重要并且众所周知的实例是制备用于离子色谱(IC)的氢氧化物洗脱液，其中CO2侵入洗脱液会导致碳酸盐污染氢氧化物洗脱液。洗脱液暴露在环境空气中的时间越长，碳酸盐浓度越高。因此，在液相和离子色谱法中需要在“根据需要”的基础上可再现地形成洗脱液的装置和方法。另一个值得关注的领域是分离过程中必不可少的洗脱液组分可能对检测有害。例如，在洗脱液中没有任何离子成分的情况下分离氨基酸、肽和蛋白质是具有挑战性的。然而，当使用电喷雾电离质谱(ESI-MS)(目前最常用于这种分离的检测方法)时，离子成分会显著干扰分析物测量。专利技术了一种基于电渗析膜的洗脱液产生器，其会根据需要在线产生高纯度、可再生的氢氧化物洗脱液(Strong等人《分析化学(Anal.Chem.)》1991,63(5):480-486)。美国专利第5,045,204号公开了一种示范性洗脱液产生器。所述装置产生适用作色谱洗脱液的具有选定离子物种——阳离子(例如钠)或阴离子(例如硫酸根)的高纯度含水流。在一个实施例中，洗脱液产生器包含源通道和由选择渗透性离子交换膜隔开的产物通道，所述选择性离子交换膜包含与所选离子物种具有相同电荷的可交换离子。所述膜允许与离子物种具有相同电荷的离子通过，但是对相反电荷的离子的跨膜通过具有抗性。在源通道和产物通道之间施加电势。其它示范性洗脱液产生器描述于美国专利第6,036,921号和美国专利第6,225,129号中。所有上述装置都是所公开的适用于通过使用水作为载体产生高纯度的酸和碱溶液的电解装置。使用这些装置，可以在线自动生成用作色谱分离中的洗脱液的高纯度，无污染的酸或碱溶液。这些装置简化了梯度分离，现在可以使用电流梯度以最小延迟进行所述分离，而不是使用常规机械梯度泵。另一种示范性洗脱液产生器描述于美国专利第8,647,576号中。通过以下步骤在水溶液中产生酸或碱：(a)在第一酸或碱产生区中提供与含水液体相邻的第一离子源，由第一屏障(例如，阴离子交换膜)大体上隔开，其防止液体流动和仅传输与所述第一离子相同电荷的离子，(b)在第二酸或碱产生区中提供与含水液体相邻的相反电荷的第二离子源，由第二屏障隔开，其仅传输与第二离子相同电荷的离子，和(c)通过施加电势通过所述第一和第二区域以在所述第一或第二区域中的一个中产生含酸的水溶液，并在另一个中产生含碱水溶液，从而结合形成盐而跨第一屏障传输离子。在电解洗脱液产生器中，可以通过简单地改变施加到装置的电流来控制浓度。在色谱分离中，通常需要产生梯度，其中在梯度中包含或不包含有机溶剂的情况下，pH和离子强度独立地或一起变化。这种洗脱液梯度的受控产生的复杂性不仅通过必须制得/处理的单个溶液/流体的数量而增加，这种制备的复杂性还会随着再现性的成比例而增加。超高性能色谱(UPLC)、较小颗粒尺寸和较短色谱柱的兴起也使得需要使用高压混合和多个泵以减少梯度延迟时间。高压侧的洗脱液产生器具有延迟时间较短的优点，并且不需要混合室。此外，电喷雾电离质谱(MS)的广泛使用使得对极高纯度的挥发性缓冲剂的需求成为必需。最近，研究表明，透气膜可用于将碱性气体加入洗脱液流中，以提高pH值，从而对弱酸进行电导检测(Liao等人，《分析化学》2016,88(4):2198-2204)。使用衍生自有机溶剂(例如MeOH、CH3CN)、氨和挥发性碱和挥发性酸的中性气体和气体来改变洗脱液产生器中洗脱液流的组成和特性，为目前的电解洗脱液产生器系列提供了不同并且有前途的补充。如果此类装置可以构造成以等度和梯度形式产生具有可预测和可再现的组成和特征的洗脱液，这将代表色谱领域的显著改进并产生用于色谱法的洗脱液。本专利技术提供这样一种装置、并入这一装置的系统以及在色谱分离中使用所述装置和系统的方法。
技术实现思路
本专利技术提供了对色谱领域中长期公认的问题的解决方案，使用以精确和可再现的方式产生的碱性和酸性洗脱液分离和检测弱解离的酸和碱。本专利技术提供用于向洗脱液前体和/或洗脱液中引入气体(例如CO2、NH3)、衍生自挥发性酸的气体、衍生自挥发性碱的气体或衍生自有机溶剂(例如MeOH、CH3CN)的气体，由此产生含有所需组分并具有所需组成的洗脱液的装置、系统和方法。本专利技术提供了一系列洗脱液形式，其中酸、碱、水溶液和有机溶剂可以预选比例合并。在各个实施例中，将由本专利技术的洗脱液产生器产生的洗脱液并入色谱系统中并用于相关分析物的色谱分离。由本专利技术的洗脱液产生器产生的示范性洗脱液(例如含有衍生自挥发性酸或挥发性碱的气体的洗脱液)分别促进相关分析物的至少一种组分(例如酸或碱组分)解离。解离的分析物可在较低的洗脱液背景下检测到。在各个实施例中，可以使用电导率检测器、蒸发光散射检测器、带电气溶胶检测器和电喷雾电离质谱仪等来不同地检测相关分析物；这些检测器特别受益于不含离子或溶解固体的洗脱液背景。洗脱液组分的固有挥发性使其易于在分离后除去洗脱液组分，从而可以易于灵敏地检测分析物组分。在一个示范性实施例中，分析物组分的检测是仅含有背景溶剂的背景。本专利技术的示范性洗脱液产生器包含中空的可透气的膜，其限定内腔洗脱液流体流动通道。对液体洗脱液前体和/或洗脱液基本上不可渗透的膜对气体是可渗透的，允许气体进入洗脱液流体流动通道的内腔，在所述内腔中气体溶解和/或与洗脱液前体流体或洗脱液的组分反应。由此形成的洗脱液用于在洗脱液产生器下游的色谱柱中进行色谱分离。从流动流中除去挥发性组分描述于美国专利7,306,720和Ullah等人，《分析化学》2004,76(23),7084-7093中。基于本专利技术的市售二氧化碳去除装置(CRD)例如包括薄壁透气加套膜管，其在夹套上抽真空以除去溶解的CO2。或者，可以在夹套中使用碱溶液以吸收通过膜渗出的CO2。如果通过在压力下溶解气体来制得洗脱液，则可以在稍后(在分离完成之后)通过诸如CRD的装置进行洗脱。本专利技术的示范性洗脱液产生器与现有的洗脱液产生器的不同之处在于，将预定量的气体添加到洗脱液前体和/或洗脱液中以形成含有预选量的源自引入洗脱液中的气体的离子的洗脱液，所述洗脱液前体和/或洗脱液通过透气膜与气体源分隔，所述透气膜基本上不可渗透洗脱液前体和/或洗脱液。从下文阐述的详细描述中，本专利技术的其它实施例、目标和优点会显而易知。附图说明图1是用于将CO2引入洗脱液前体的一般洗脱液产生器(“因加瑟器(Engasser)”)设计。图2是本专利技术的示范性洗脱液产生器。图3是显示CO2渗透通过160cm长的膜的压力和所得溶液电导率随时间变化的图。图4是显示随通过2种不同膜长度的压力而变化的溶液电导率、pH和CO2渗透速率的图。图5是显示溶液电导率与通过160cm长的因加瑟器引入到含本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于进行分析物的色谱分离的系统，所述系统包括：(a)洗脱液产生器，其包括：(i)构造成可由气体加压的壳体，其包括由所述壳体限定的环形空隙，以及与所述环形空隙流体连通的用于所述气体的气体入口和用于所述气体的气体出口；(ii)可渗透所述气体的膜，其限定设置在所述环形空隙内的洗脱液流动通道，所述洗脱液流动通道具有洗脱液前体流体入口和洗脱液出口；(iii)与所述气体入口流体连通的气体源；(iv)所述洗脱液前体流体的源；和(b)设置在所述洗脱液出口下游并与所述洗脱液出口流体连通的色谱柱。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.06 US 15/148,9881.一种用于进行分析物的色谱分离的系统，所述系统包括：(a)洗脱液产生器，其包括：(i)构造成可由气体加压的壳体，其包括由所述壳体限定的环形空隙，以及与所述环形空隙流体连通的用于所述气体的气体入口和用于所述气体的气体出口；(ii)可渗透所述气体的膜，其限定设置在所述环形空隙内的洗脱液流动通道，所述洗脱液流动通道具有洗脱液前体流体入口和洗脱液出口；(iii)与所述气体入口流体连通的气体源；(iv)所述洗脱液前体流体的源；和(b)设置在所述洗脱液出口下游并与所述洗脱液出口流体连通的色谱柱。2.根据权利要求1所述的系统，还包括选自与所述气体源和所述气体入口流体连通并插入其间的气体输入螺线管、与所述气体出口流体连通的排气螺线管和其组合的构件。3.根据权利要求2所述的系统，其中选自该气体输入螺线管、所述排气螺线管和其组合的所述构件由控制器控制，以使得所述洗脱液产生器内的所述气体之压力被控制器控制呈预选压力。4.根据权利要求1所述的系统，其还包括与所述洗脱液流动通道入口流体连通，并且构造成向其供应所述洗脱液前体流体的泵。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述膜构造成允许所述气体从所述环形空隙进入所述洗脱液流动通道，并防止或延缓所述洗脱液从所述洗脱液流动通道进入所述环形空隙。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述透气膜为无定形含氟聚合物。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述气体源提供选自CO2、衍生自挥发性酸的气体、衍生自挥发性碱的气体和氨的气体。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述洗脱液是含水洗脱液，并且所述洗脱液前体流体为含水洗脱液前体流体。9.根据权利要求1所述的系统，其还包括延迟装置，其与所述洗脱液出口和所述色谱柱流体连通并插入其间，所述延迟装置构造成延缓所述洗脱液向所述色谱柱流动，且在所述洗脱液流至所述色谱柱之前，促进所述气体溶解于所述洗脱液中。10.根据权利要求1所述的系统，其还包括加热装置，其构造成加热所述洗脱液产生器的至少一部分，从而将所述气体保持呈气态。11.根据权利要求10所述的系统，其中所述加热器至少加热所述气体输入或其组件。12.根据权利要求1所述的系统，其还包括抑制器，其构造成抑制所述洗脱液的离子，所述抑制器设置在所述色谱柱的下游并与其流体连通。13.根据权利要求1所述的系统，其还包括检测器，其构造成检测所述分析物的至少一种组分，所述检测器设置在所述色谱柱的下游并与其流体连通。14.根据权利要求1所述的系统，其还包括与所述气体出口流体连通的真空装置。15.根据权利要求13所述的系统，其中所述检测器包括蒸发型检测器，其选自电晕充电气溶胶检测器、蒸发光散射检测器、电喷雾电离质谱仪和其组合。16.根据权利要求13所述的系统，其还包括设置在所述色谱柱与所述检测器之间的除气装置。17.一种使用相应色谱系统进行色谱分离的方法，其包括：(a)洗脱液产生器，其包括：(i)构造成可由气体加压的壳体，其包括由所述壳体限定的环形空隙，以及与所述环形空隙流体连通的用于所述气体的气体入口和用于所述气体的气体出口；(ii)可渗透所述气体的膜，其限定设置在所述环形空隙内的洗脱液流动通道，所述洗脱液流动通道具有洗脱液前体流体入口和洗脱液出口；(ii)与所述气体入口流体连通的气体源；(iii)所述洗脱液前体流体的源；和(b)设置在所述洗脱液出口下游并与所述洗脱液出口流体连通的色谱柱，所述方法包括：(a1)使所述洗脱液前体流体流过所述洗脱液流动通道，同时所述环形空隙保持在所述气体的正压下，选定所述正压的大小为足以使所述气...

【专利技术属性】
技术研发人员：普南杜·K·达斯古普塔，查尔斯·菲利普·舍洛尔，
申请(专利权)人：德克萨斯系统大学董事会，
类型：发明
国别省市：美国,US