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Troubleshooting Viales: Revisión de parámetros
clave en sistemas de inyección
Presentan: Esmeralda Moliner & Olatz Mitxelena Chat: Bàrbara Bagó, Marta Burrull y Sandra Salvador
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Desafíos en los laboratorios
Realizar y asegurar la exactitud de los resultados cromatográficos a través de un enfoque de garantía de la calidad.
Minimizar el tiempo empleado en el diagnóstico de problemas o malfuncionamiento.
Trabajar con métodos robustos que aporten resultados sólidos, fiables y duraderos.
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Botella- Bomba Autoinyector Columna Detector Fase móvil
Tiempo de retención Área
Linearidad
Resolución
”Tailing” Nº platos
Ruido/drift
Mapa origen malfuncionamiento
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Autoinyector y Viales
Viales: a menudo lo último en considerar en caso de problemas*, aunque puede ser el mejor punto de inicio a revisar en la resolución de problemas.
(*) Problemas: - Forma de pico - Área/sensibilidad - Linealidad - Contaminación cruzada - Contaminación: picos fantasma - Paradas imprevistas equipo
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Agenda
Origen problemas cromatográficos relacionados con el inyector
Contribución de los viales a los problemas – Aspectos Dimensionales – Aspectos Composición/Químicos
Viales Certificados: la calidad de los viales y su contribución
a la calidad de los análisis LC Combinación óptima vial/inyector/método
– Septum – Tapón – Vial
o Volumen muestra limitado o Pequeños volúmenes de inyección
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Origen problemas en Inyector
Inyector – Parámetros programados erróneamente – Aire en la jeringa de muestra o jeringas de lavado – Volumen de inyección inconsistente o fuera de rango – Loop de muestra obstruido – Loop de muestra mal configurado – Tornillos y férrulas del loop fijadas incorrectamente – Jeringa dañada o mal configurada – Jeringa contaminada – Fuga por las válvulas – Fuga por el sello – Insuficiente volumen de muestra en el vial para realizar la inyección – Vial colocado en una posición equivocada – Utilización de viales no adecuados – Solventes de inyector inadecuados
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Posibles problemas relacionados con sistema de inyección: “Carryover”
Problema Origen Inyector Solución
Más picos de los esperados o mayor área de la esperada
Carryover: compuestos que se arrastran de una inyección anterior. Puede deberse a: 1. Inyector no se limpia suficente en
cada inyección
a. Sistema de limpieza de aguja no funciona
b. Disolventes de limpieza de inyector inadecuados
c. Tiempo programado de limpieza insuficiente
d. Solventes de inyector contaminados
e. Viales inadecuados: fuente de contaminación
2. Columna no se limpia bien en cada
inyección
Chequear el equipo para diagnosticar origen de contaminación (documento de ayuda: diagnóstico de contaminación). Determinar si carryover es en columna y/o inyector. a. Revisar inyector y reemplazar piezas
defectuosas
b. Revisar los solventes de limpieza de inyector y sustituir por unos más adecuados al método
c. Aumentar tiempo/volumen de limpieza en el método
d. Hacer una inyección a full loop, si la cromatografia es ok, el solvente de limpieza está contaminado.
e. Descartar viales como fuente de contaminación (cambiar vial, eliminar tapón)
- Incrementar fase de limpieza en gradiente o tiempo entre inyección e inyección
?
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Posibles problemas relacionados con sistema de inyección: Forma de pico
Problema Origen Inyector Solución
Picos anchos ó picos con cola
Volumen de inyección o concentración de muestra demasiado elevada Diluyente de muestra demasiado orgánico respecto a la fase móvil Solvente de purga del inyector con demasiada proporción de orgánico Modo de inyección inadecuado en inyectores donde se existen opciones de modo de inyección Tornillo o férrulas conectadas de modo incorrecto y generan volumen muerto
Reducir a la mitad el volumen de inyección para chequear si es el problema, diluir la muestra si es necesario Chequear y sustituir si es necesario. Diluir la muestra con fase móvil si es posible Solvente de purga debe tener composición similar a la de la fase móvil inicial respecto al porcentaje agua/orgánico y debe ser compatible con el diluyente de muestra Probar con otro modo de inyección. Por ej con Full loop puede que inyectemos demasiada cantidad de muestra en la columna. Chequear conexiones y conectarlos correctamente
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Forma de pico y consecuencias
Problema
Origen Inyector Solución
Picos con hombros o fronting Picos inacabados
Volumen de inyección demasiado grande o sample overload, demasiada concentración Diluyente de muestra demasiado orgánico Composición de solvente de purga del inyector demasiado orgánico Volumen inyectado o concentración de muestra demasiado elevada
Diluir la muestra o reducir volumen de inyección. Reducir volumen de inyección ó disminuir porcentaje de orgánico del diluyente Solvente de purga del inyector debe tener composición similar a la de la fase móvil inicial Diluir la muestra o reducir volumen de inyección
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Posibles problemas relacionados con sistema de inyección: Pérdida de sensibilidad
Problema
Origen Inyector Solución
Línea de base plana Pérdida de sensibilidad
No se ha inyectado Aguja o loop obstruido Volumen de inyección incorrectamente programado Inyector mal configurado Concentración insuficiente La muestra no está completamente disuelta o precipita a lo largo del tiempo. Muestra se evapora o degrada Muestra adherida a vial o partes de inyector (ejemplo aguja de peek, los compuestos hidrofóbicos se enganchan a ella)
Revisar suficiente volumen de muestra en vial, vial en correcta posición, test de pesada para saber si aspira muestra Sustituir aguja o loop Chequear el volumen de inyección Chequear volumen de loop y aguja. Caracterizar de nuevo volumen de loop y aguja si procede Aumentar concentración o volumen de inyección Chequear su solubilidad y si hace falta elevar la temperatura del compartimento de muestras (a temperaturas bajas puede ser insoluble) Disminuir la temperatura del compartimento de muestras Utilizar viales adecuados (desactivados, plástico). Utilizar piezas inyector adecuadas (probad otro tipo de agujas)
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Posibles problemas relacionados con sistema de inyección: Pérdida de sensibilidad Problema
Origen Inyector Solución
Pérdida de sensibilidad
Aguja calibrada demasiado alta, o mal programada en el método Disolventes de inyector: demasiado orgánico, resulta en mala forma de pico, especialmente para los compuestos más hidrofílicos Jeringa de muestra: No se han purgado o hay burbujas. Jeringa de muestras mal configurada Fuga en el inyector (jeringa, loop, aguja…) Velocidad de aspiración de la jeringa demasiado alta. Puede coger burbujas Burbuja de aire en el fondo del vial, habitual en los insertos Volumen de muestra dentro del volumen residual del vial o placa Efecto vacío/presión vial
Realizar de nuevo calibración Z de la aguja. Comprobar la posición de la aguja en el método si procede Cambiar la composición de solventes de inyector Purgar el inyector y chequear la jeringa Chequear configuración del inyector Realizar test de inyector, Chequear fugas en las conexiones del inyector Cambiar la velocidad de aspiración en el método Poner volumen de muestra superior al volumen residual Vigilar volúmenes residuales de cada tipo de vial o placa Utilizar septum pre-slit
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Posibles problemas relacionados con sistema de inyección: cambios tiempo de retención
Problema Origen inyector Solución Decremento progresivo en el tr Incremento progresivo en el tr Cambio del tiempo de retención a un nuevo valor fijo
Diluyente de muestra es más fuerte que fase móvil Volumen de inyección y concentración excesivos En modos de inyección Partial loop con presión asistida con el solvente de purga diferente de fase móvil
Reducir el volumen de inyección o bien diluirlo con fase móvil. Si se utiliza un solvente más débil que la fase móvil, se puede inyectar un 10% del volumen de la columna, pero si este solvente es más fuerte, tan sólo un 1%. Reducir el volumen de inyección o bien diluirlo con fase móvil. Si se utiliza un solvente más débil que la fase móvil, se puede inyectar un 10% del volumen de la columna, pero si este solvente es más fuerte, tan sólo un 1%. Chequear o cambiar solvente de purga del inyector por una adecuado y caracterizarlo
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Agenda
Origen problemas cromatográficos relacionados con el inyector
Contribución de los viales a los problemas – Aspectos Dimensionales – Aspectos Composición/Químicos
Viales Certificados: la calidad de los viales y su contribución
a la calidad de los análisis LC Combinación óptima vial/inyector/método
– Septum – Tapón – Vial
o Volumen muestra limitado o Pequeños volúmenes de inyección
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Reproducibilidad succión volumen de muestra Evaporación Diseño de Aguja– elección correcta de vial Desplazamiento y descorazonamiento de septum Inyector dañado– parada instrumento
Mechanical Issues
Total Recovery Max Recovery QSert
1.- Aspectos Dimensionales
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Síntoma – área de pico aumenta tras primera inyección del mismo vial
o Primera inyección– área de pico menor o Inyecciones posteriores– área de pico mayor
Posible causa: – Inadecuada ventilación –formación de vacío
o Vacío provoca succión parte de muestra en la retirada de la aguja (cuando sale del vial)
Test – confirmación – Eliminar la tapa y septum del vial – Realizar múltiples inyecciones – Área de pico consistente– el problema era el vacío: Septum Pre-slit
1.1.- Variación succión muestra
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1.1.- Variación succión muestra Recomendación
Recomendación – septum “pre-slit” para precisión de succión de muestra
Ante la necesidad de usar septum no “pre-slit” (relacionado con evaporación) – Consejo:
o Dejar espacio frontal– no llenar el vial hasta el tope
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1.2.- Evaporación
Pérdida de solvente– septum resellable – Slit y no slit (PTFE/silicona)
Pérdida de solvente– septum no resellable Pérdida de Analito de la muestra
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1.2.- Evaporación – septum resellable
Estudio evaporación: septum (PTFE/silicona) pre-slit vs no slit – Acetona – volátil (T ambiente~ 20° C)
o Septum perforado con Aguja Alliance o 20 viales para cada condición
Non Slit SlitNo pierce 2 hours 0 0
3 days 0.16% 2.16%
Pierced 2 hours 0 03 days 1.53% 3.20%
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Pérdida evaporación– septum no resellable
PTFE solamente – no resella– gran pérdida PTFE / silicona – resella Temperatura ambiente~ 20° C
-08%
-07%
-06%
-05%
-04%
-03%
-02%
-01%
00%
0 5 10 15 20 25 30
% lo
ss
Hours
Evaporative Loss 50/50 Acetonitrile/Water
PTFE – does not reseal
Slit PTFE/silicone –does reseal
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Pérdida Evaporación Analito
~1.5% pérdida evaporación~ 10° C Concentración Analito varía
– Naftaleno (neutral + menor MW) evapora – Componentes polares(ej: propranolol) no
QCRM 186006363 Methanol/20 mM potassium phosphate
-100000
-80000
-60000
-40000
-20000
0
20000
40000
60000
0 20 40 60 80
Ch
ang
e P
eak
Are
a
Hours in Vial
Analyte Concentration
propranolol
amitriptyline
butyl paraben
naphthalene
dipropyl phthalate
acenaphthene
propranolol
naphthalene
amitriptyline
butyl paraben
dipropyl phthalate
propranolol amitriptyline naphthalene % Change 19.73% 19.23% -62.59% MW 296 277 128 BP 435°C 398°C 78°C
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1.2.- Evaporación Recomendaciones
Considerar Volatilidad Analito /solvente Tiempo que muestra permanecerá en los viales tras la primera
inyección de aguja Habilidad de resellado del septum Opciones Tiempos de análisis cortos:
– Muchas posibilidades- incluyendo septum que no resellable
Tiempos de análisis largos: Requiere septum resellable o septum no slit – Re-inyectar muestra – mucho tiempo tras inyección inicial
o Dividir muestra en más de un vial o Refrigerar muestras nuevo tapón entre usos
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1.3.- Diseño de aguja
Diseños de aguja diferentes – Aguja ACQUITY UPLC H-Class con
orificio de succión en extremo – Aguja Alliance– aguja sólida, orificio
de succión lateral – Aguja “Fixed Loop” ACQUITY UPLC
con aguja de punción– succión en extremo o Aguja de Muestra se desliza del
interior de la aguja de punción
Piercing Needle Sample Needle
H-Class – bottom draw
Bottom Draw
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1.3.- Diseño de aguja
Combinación vial-diseño aguja para correcta adquisición muestra - p.e. Alliance® 2695 aguja orificio lateral
2 mL vial Total Recovery Vial
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1.3.- Diseño de aguja
Aguja ACQUITY Maximum Recovery Vial – posiciona volumen limitado de
muestra al centro del vial para aguja de inyector de succión centrada en la punta
Max Recovery Vial
Bottom Draw Needle
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1.3.- Diseño de aguja “Default offset”
Los sistemas de inyección tienen un “Default offset” o posicionamiento de aguja por defecto –Dirección Z – dónde para la aguja
“Needle offset” erróneo puede: –Inhabilidad de succionar suficiente muestra del vial –Volumen residual excesivo –Dañar la aguja –Dañar el vial
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1.3.- Diseño de aguja Recomendaciones
Conocer especificaciones dimensionales del autoinyector Calibrar posicionamiento de aguja si procede Elegir diseño de vial para maximizar volumen de muestra
(volumen total y volumen residual)
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1.3.- Diseño de aguja Recomendaciones
Selector Viales http://www.waters.com/app/selector/en/vials.html
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1.4.- Desplazamiento y descorazonamiento de septum
Calibrar posicionamiento de aguja para evitar daños– eje Z Alinear autoinyector /rack viales o carrusel para punción
central del septum Sistemas no alineados y posición incorrecta de la aguja pueden
causar daños en la aguja y/o rotura del vial,
Capa Teflon
Capa Silicona
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1.4.- Desplazamiento de septum Diseño aguja puntiagudo vs romo
Posibles razones para agujas redondeadas – La aguja se puede redondear al golpear
una superficie dura, entre otros – No visible a simple vista (el desplazamiento de septum suele ser
una señal o un warning en sistema de inyección)
Agujas redondeadas requieren 3-5 veces la fuerza para perforar el septum
Afilada
Redondeada Aguja redondeada
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1.4.- Desplazamiento de septum Qué sucede en la punción
Con aguja afilada: Silicona es elástica y la aguja estira y separa.
Capa PTFE– estira hasta rotura– no tiene la memoria de la silicona
Con aguja redondeada: la silicona no
se separa, creando un hisopo aguja/silicona que ha de romper la capa de PTFE.
El septum cede hasta rotura de capa PTFE (puede verse afectado el resellado) o septum se desprende de la tapa
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1.4.- Desplazamiento de septum Recomendaciones
No aplicar demasiada fuerza al enroscar el tapón Calibrar posicionamiento de aguja para evitar daños– eje Z Definir “Default Offset” adecuado Alinear autoinyector /rack viales or carrusel para punción
central del septum Utilizar tapones con septum adecuado y proporción óptima
capas Teflon/Silicona
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1.4.- Descorazonamiento septum
Descorazonamiento o “Coring” – tapa o
septum demasiado dura (H-Class no recomendado “cap mat”).
[En ocasiones la congelación de muestra fragiliza material tapas]
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1.5.- Aguja dañada
Aguja dañada al golpear superficie dura – Vial no adecuado (o no adecuado “Needle Offset”) – Puede alterar capacidad de resellado de la silicona al deformarla:
irreproducibilidad áreas
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1.5.- Aguja dañada
Vial fuera tolerancia Vial Certificado Waters
Todos contenedores necesitan fondo arqueado para ser estables.
Para autoinyectores– anchura debe ser controlada.
Este fondo de vial podría causar daño de aguja y posible rotura de vial
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1.5.- Aguja dañada Recomendaciones
Tapa placa y septum vial adecuados “Needle offset” en función del vial Dimensiones adecuadas vial:
• Altura • Anchura • Cuello • Rosca • Proporción Silicona/PTFE y características material
(rigidez, fragilidad) esencial • La anchura del fondo es muy importante para la
profundidad de aguja • El vial debe ser cilíndrico con septum centrado para
punción
¡Viales fuera de Tolerancias Dimensionales pueden causar daños en la aguja!
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1.- Aspectos Dimensionales Resumen
Considerar el tipo de aguja del inyector – Calibrar posicionamiento de aguja, alineamiento
o Evitamos inyecciones fallidas y daños a aguja
Septum pre-slit recomendado para ventear y succión precisa repetitiva de muestra
Considerar viales adecuados para volumen de muestra limitado-recomendaciones de fabricante.
Los viales Certificados aseguran calidad
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Picos fantasma (extraíbles vial) Degradación analito/muestra Adsorción Analito/muestra en vial
Mechanical Issues 2.- Aspectos Composición/Químicos
Vidrio (superfície polar Si-O-H)
Tapón (PP/PE, polímeros)
Septum (Silicona/PTFE, polímeros)
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2.1- Picos fantasma
Fabricación Vidrio – proceso final de re-cocido o “annealing” – Resultado: superficie polar muy limpia y seca – Realza impurezas y facilita su adherencia – Pueden ser resíduos de:
o Procesado incompleto o Manipulación inapropiada o Empaquetado
Septum – PTFE/silicona
o Curado incompleto– picos (depende detector/sensitibilidad)
• ¡Cuidado!: evitar que el laboratorio sea el origen • Manipulación (rotulación, p.e.) y almacenaje • Instrumentación más sensible
Surfactantes, Lubricantes, Antiestáticos, Antioxidantes, Silicona bajo Mw
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2.1- Picos fantasma Extraíbles septum
Resistencia a solventes (PTFE/silicona) – Agujas “Flow through” FTN (mayoría
inyectores Alliance y ACQUITY H-Class + I-Class )
– En inserción de aguja en septum, solvente lavado de aguja entra en contacto
– En retirada de la aguja – muestra/solvente “rascan” la aguja
Si re-inyectamos del mismo vial: o Contacto aguja con solvente de lavado
de inyección anterior o Si solventes pueden solvatar algo del
septum, la aguja conllevará a contaminación de la muestra
o Aparición de picos en segunda inyección y posteriores
Solvente Lavado de Aguja
Resistencia silicona vs PTFE/silicona ¿múltiples inyecciones?
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2.1- Picos fantasma Extraíbles septum-Múltiples inyecciones
Alliance HPLC / ELSD, THF solvente lavado de aguja
Pico inesperado
Línea base verde, vial sin tapón
Resistencia silicona una vez pinchado PTFE/silicona
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2.1- Picos fantasma Extraíbles septum- Recomendaciones
(Lavado Aguja 100% ACN)
Primera inyección
Varias inyecciones Polímero de Silicona solvatado
Soluciones: Química
– Menor % ACN lavado aguja
Elección producto – Usar septums mínimo sangrado
o TruView Septum tapa negra
Estrategia inyección muestra – Dividir muestra en diferentes
viales– evitar re-inyección / contaminación
Nota: Considerar que a mayor sensibilidad del sistema, requiere materiales más exigentes (Garantía Viales Certificados)
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2.2- Degradación analitos
Analitos sensibles a la luz: viales ámbar filtran algunas longitudes de onda de la luz
Analitos sensibles pH: ¡cuidado! el vidrio puede aumentar el pH
de soluciones acuosas. Recomendaciones:
– Viales de plástico – Viales TruView– son neutros – Muestra tamponada
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2.3- Adsorción analitos Más de un mecanismo de adsorción: El vidrio contiene intercambiadores iónicos, grupos silanoles, …la
superficie puede ser compleja y algunos analitos pueden tener gran reactividad (más crítico para concentraciones muy pequeñas)
Enlace no específico: p.e. Gentamicina
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2.3- Adsorción analitos Recomendaciones
Viales vidrio desactivado (DV): vidrio tratado con organosilano para amortiguar silanoles superfície y hacer hidrófoba la superficie.
Viales TruView™: proceso patentado de vidrio Viales de plástico: polipropileno PP
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Agenda
Origen problemas cromatográficos relacionados con el inyector
Contribución de los viales a los problemas – Aspectos Dimensionales – Aspectos Composición/Químicos
Viales Certificados: la calidad de los viales y su contribución
a la calidad de los análisis LC Combinación óptima vial/inyector/método
– Septum – Tapón – Vial
o Volumen muestra limitado o Pequeños volúmenes de inyección
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Viales Certificados
Testing LC/GC Certified LCMS Certified TruView LCMS CertifiedDimensions √ √ √Septum GC Test √ √ √HPLC UV Test - residues √ √ √MS Scan - ionizable masses and polymer √ √Low Adsorption Test - ng/mL level √
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Analyte Concentration µg/mL 100's ng/mL ng/mL or lessDetection UV/ RI MS more sensitive MS
Key Features cleaner septa
low adsorption glass, cleanest/lowest bleed
septum
Certification Tests
Certificación para garantizar calidad dimensional-composicional de los viales en análisis LC
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Viales Certificados
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Viales Certificados Recomendaciones
Analyte Concentration Detection Source Recommended
Product
µg/mL UV, RI (non MS) LC/GC Certified Vials
100's ng/mL single quadrapole and older MS/MS LCMS Certified Vials
1 ng/mL and lower MS/MS Truview LCMS
Certified Vials
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Agenda
Origen problemas cromatográficos relacionados con el inyector
Contribución de los viales a los problemas – Aspectos Dimensionales – Aspectos Composición/Químicos
Viales Certificados: la calidad de los viales y su contribución
a la calidad de los análisis LC Combinación óptima vial/inyector/método
– Septum – Tapón – Vial
o Volumen muestra limitado o Pequeños volúmenes de inyección
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Combinación Óptima
¿Sistema cromatográfico? ¿Autoinyector? ¿Detector? ¿Tiempo permanencia vial? ¿Solvente muestra? ¿Inyección única o múltiples inyecciones del mismo vial? ¿Volumen total a inyectar? ¿Disponibilidad muestra? ¿Características críticas analitos?
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Combinación Óptima Herramientas
Documentación técnica-catálogo 720001818es
Soporte equipo Columnas y Servicio Técnico
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¡Gracias!
Eskerrik Asko! ¡Gràcies!
¡Merci!
¡Grazas!
Thank you!