Un sistema UHPLC funzionante a 600 barra attraverso un tubo ID da 0,005 pollici lungo 10 cm contiene circa 1,3 µl di fase mobile all'interno di quella linea. Sostituirlo con un tubo con diametro interno della stessa lunghezza di 0,020 pollici e la linea conterrà circa 20 µl. Nient'altro è cambiato, ma le larghezze dei picchi, i tempi di ritenzione e il conteggio apparente delle piastre si sono spostati. Questo è il caso pratico per trattare i tubi UHPLC come un componente del sistema piuttosto che come un impianto idraulico: il diametro interno determina la dispersione, il materiale determina la compatibilità chimica e la qualità del taglio decide se il raccordo sigilla o trasuda.
Quello che segue illustra come interagiscono questi tre fattori, quali numeri appartengono a una scheda tecnica e dove si trovano i limiti realistici per i tubi in polimero e in acciaio inossidabile.
Tubi UHPLC e budget del volume della colonna extra
Il volume della colonna extra è la somma dell'iniettore, del tubo tra l'iniettore e la colonna e della cella del rivelatore. La letteratura sulla risoluzione dei problemi della cromatografia consiglia comunemente di mantenere il totale al di sotto di circa 10-15 µL quando la colonna è riempita con particelle inferiori a 2 µm, poiché tali colonne producono picchi molto stretti e qualsiasi volume all'esterno della colonna li diluisce e li allarga.
Il volume del tubo è facile da calcolare ed è facile da sottovalutare: V = π r² L. Poiché il raggio è quadrato, raddoppiando l'ID quadruplica il volume alla stessa lunghezza. Il grafico seguente mostra cosa significa per le dimensioni del foro normalmente immagazzinate per il lavoro analitico.
Seguono due abitudini. Mantenere il percorso dall'iniettore alla colonna il più breve possibile consentito dalla geometria del campionatore automatico, poiché un ponticello da 5 cm contiene un quarto di quello che contiene un ponticello da 20 cm con lo stesso ID. E non utilizzare un unico foro ovunque: il lato a bassa pressione del sistema, compreso l'ingresso della pompa, il degasatore e le linee di scarico, può contenere tubi da 0,020 pollici o più senza penalità, perché la dispersione non raggiunge mai il rilevatore.
Diametro interno: un compromesso di quarta potenza
I tubi stretti riducono la dispersione ma costano pressione. Il flusso attraverso un piccolo foro segue la relazione di Hagen-Poiseuille, in cui la caduta di pressione è inversamente proporzionale alla quarta potenza del raggio. Dimezzare l'ID moltiplica la caduta di pressione per sedici, motivo per cui gli ultimi centimetri prima della colonna sono sia la parte più sensibile del percorso del flusso sia la parte che con maggiori probabilità fa scattare un limite di pressione.
Intervalli di lavoro che reggono nella pratica UHPLC di routine:
- ID da 0,0025 pollici a 0,005 pollici per la linea dall'iniettore alla colonna, dove la dispersione ha l'effetto maggiore sulla forma del picco.
- Diametro interno da 0,005 pollici a 0,010 pollici dalla colonna al rilevatore, dove un diametro leggermente più grande è solitamente una soluzione accettabile per una contropressione inferiore.
- DI 0,020 pollici e superiore per l'ingresso della pompa, lo scarico e qualsiasi linea di trasferimento a bassa pressione.
Scelta del materiale: Sbirciare, PTFE, FEP, PFA, ETFE e acciaio inossidabile
La selezione del materiale di solito si riduce a due domande: cosa si trova nella fase mobile e cosa viene rilevato.
Sbirciare: il default senza metalli
Il PEEK è la scelta standard per il passaggio dall'iniettore alla colonna nei lavori sensibili ai metalli. È biocompatibile, non rilascia ferro o nichel nel percorso del flusso e tollera i tamponi fosfato e i reagenti di accoppiamento ionico che causano problemi con l'acciaio inossidabile. Ha anche dei limiti: il PEEK si gonfia in DMSO, THF e diclorometano e gli acidi concentrati lo attaccano. Le schede tecniche per i tubi in PEEK di piccolo diametro interno citano comunemente valori di pressione compresi tra circa 5.000 e 7.000 psi (da circa 345 a 480 bar) a temperatura ambiente, che copre la maggior parte delle condizioni del metodo UHPLC.
PTFE e FEP: il lato a bassa pressione
I fluoropolimeri coprono le parti del percorso del flusso dove la pressione è modesta e la resistenza chimica è più importante. PTFE e FEP sono effettivamente inerti per quasi tutte le fasi mobili, sono morbidi e facili da instradare e sono il materiale abituale per le linee di ingresso delle pompe, i collegamenti del degasatore e i rifiuti. Il loro limite di pressione è una frazione di quello del PEEK, quindi non sostituiscono un saltatore ad alta pressione.
Tubo per estrusione in PTFE per applicazioni mediche e per percorsi di fluidi Tubi in fluoropolimero chimicamente resistenti per percorsi di flusso a bassa pressione, con biocompatibilità, ampio intervallo di temperature e usi con catetere o sistema di rilascio. Visualizza il prodotto → PFA ed ETFE: dove la temperatura o la rigidità contano
Il PFA mantiene le sue proprietà meccaniche a temperature più elevate rispetto al FEP, il che è importante quando i tubi si trovano vicino a un forno a colonna. L'ETFE è più rigido e più resistente all'abrasione del PTFE con una resistenza chimica comparabile, quindi viene spesso scelto per linee che vengono maneggiate ripetutamente durante la manutenzione.
Tubo per estrusione medicale PFA per linee di fluidi analitici e industriali Tubi in fluoropolimero per il trasferimento di fluidi di grado alimentare e connessioni analitiche precise, che combinano resistenza chimica e prestazioni in prossimità di strumentazione riscaldata. Visualizza il prodotto → Acciaio inossidabile: il soffitto a pressione
L'acciaio inossidabile 316 con diametro esterno di 1/16 pollici raggiunge pressioni fino a circa 20.000 psi con connessioni eseguite correttamente, motivo per cui i sistemi che funzionano continuamente al di sopra di 1.000 bar di solito rimangono con esso. I compromessi sono reali: gli ioni metallici possono filtrare in fasi mobili ad alto contenuto di sale e gli analiti che chelano i metalli possono adsorbirsi sulla parete.
| Material | Intervallo ID tipico | Pressione di esercizio | Note sui solventi e sugli analiti | La migliore vestibilità |
|---|---|---|---|---|
| PEEK | da 0,0025 a 0,030 pollici | Comunemente indicato da 5.000 a 7.000 psi per piccoli ID | Rigonfiamento in DMSO, THF e diclorometano; evitare gli acidi concentrati; privo di metalli | Linee iniettore-colonna, analiti sensibili ai metalli |
| PTFE | Da 0,010 a 0,062 pollici | Bassa pressione, inferiore a poche centinaia di psi | La più ampia resistenza chimica; morbido e facilmente instradabile | Ingresso pompa, scarico, trasferimento a bassa pressione |
| FEP | Da 0,010 a 0,062 pollici | Bassa pressione | Chimica simile al PTFE, parete trasparente | Linee di scarico del degasatore e del rilevatore |
| PFA | Da 0,010 a 0,062 pollici | Da basso a moderato | Inerzia del fluoropolimero con migliore stabilità alle alte temperature | Linee in prossimità di un forno a colonna |
| ETFE | Da 0,010 a 0,062 pollici | Da basso a moderato | Buona resistenza chimica con maggiore rigidità | Linee gestite durante la manutenzione |
| Acciaio inossidabile 316 | da 0,0025 a 0,020 pollici | Fino a circa 20.000 psi con raccordi corretti | Può rilasciare ioni metallici nei metodi ad alto contenuto di sale o di accoppiamento ionico | Sistemi che funzionano sopra i 1.000 bar |
Laddove la scelta è veramente ravvicinata, un confronto fianco a fianco di Tubi in PTFE e PEEK rispetto all'elenco delle fasi mobili è solitamente il modo più rapido per risolverlo.
Tolleranze, qualità di taglio e raccordi
Due elementi sul disegno di un tubo determinano se un metodo viene trasferito in modo pulito tra gli strumenti: tolleranza ID e qualità di taglio.
La tolleranza del diametro interno viene scritta come cifra assoluta, ad esempio /-0,0005 pollici (circa /-13 µm), o come percentuale del valore nominale. Poiché il volume scala con il quadrato del diametro, la tolleranza si converte direttamente in un'oscillazione del volume e l'oscillazione è proporzionalmente maggiore su un foro piccolo che su uno grande.
La qualità del taglio è la seconda metà del problema. Un tubo tagliato ad angolo, o lasciato con una bavatura all'estremità, non può adattarsi perfettamente al cono di una porta 10-32. Il risultato è un piccolo volume intrappolato direttamente davanti alla colonna, una causa classica di ampiezza eccessiva del picco che nessun condizionamento della colonna potrà rimuovere. Una fresa con guida affilata produce una faccia quadrata e priva di bave; un taglierino diagonale no.
I raccordi completano l'assemblaggio. Il diametro esterno di 1/16 di pollice è standard per le porte coniche da 10-32 e i dadi in PEEK serrati a mano sono la scelta abituale per i tubi in PEEK perché sigillano in modo affidabile e possono essere riutilizzati. Un serraggio eccessivo è l'errore comune: fa scorrere il polimero a freddo, restringe il foro in corrispondenza della connessione e aggiunge silenziosamente sia contropressione che volume morto.
Ciò che appartiene a un disegno di tubazione
Una specifica che sopravvive al cambio del fornitore contiene sei elementi: qualità del materiale e colorante, diametro interno nominale con tolleranza, diametro esterno, lunghezza di taglio con tolleranza, condizione della superficie di taglio e requisiti di pulizia o estraibili per la modalità di rilevamento prevista.
OD e ID sono i numeri che gli acquirenti controllano per primi, ma sono i due meno spesso scritti con una tolleranza allegata. Su un diametro interno di 0,005 pollici, la differenza tra /-0,0005 pollici e una tolleranza non specificata è un'oscillazione del 20% nel volume della linea, che è abbastanza grande da spostare il tempo di ritenzione quando il tubo viene sostituito tra gli strumenti.
Il lato produttivo: la tolleranza all'estrusione è il prodotto
Ningbo LINSTANT Polymer Materials Co., Ltd. è stata fondata nel 2014 e da allora è cresciuta fino a diventare un'impresa high-tech a livello nazionale con oltre 500 membri dello staff professionale. L'azienda si impegna a superare il ruolo di fornitore di componenti tradizionale, sforzandosi di diventare parte integrante dei prodotti dei propri clienti. Dall'abbinamento preciso durante la fase di progettazione collaborativa alla garanzia di affidabilità durante la produzione, LINSTANT si integra profondamente nella catena del valore fondamentale dei prodotti dei suoi clienti, trasformando la tecnologia dei cateteri in un vantaggio competitivo fondamentale per i loro prodotti.
Attraverso la continua innovazione tecnologica e un rigoroso controllo di qualità, siamo in grado di fornire alle aziende produttrici di dispositivi medici soluzioni di sistemi di cateteri personalizzati più sicuri, più precisi e tecnologicamente più avanzati.
Per chiunque richieda tubi polimerici di precisione, le capacità rilevanti sono queste: una struttura per camere bianche conforme GMP di quasi 20.000 m², 15 linee di estrusione importate con coestrusione singola, doppia e tripla, otto linee di estrusione PEEK dedicate, certificazione ISO 13485:2016 e OEM/ODM programmi che funzionano da un disegno e da uno stack di tolleranza anziché da un numero di catalogo.
Domande frequenti sui tubi UHPLC
Q1. Cos'è il tubo UHPLC e in cosa differisce dai tubi HPLC?
Stesso lavoro, numeri più ristretti. I sistemi UHPLC funzionano a pressioni più elevate con colonne inferiori a 2 µm, quindi la linea tra l'iniettore e la colonna ha normalmente un diametro interno inferiore, tipicamente compreso tra 0,0025 e 0,005 pollici, e una tolleranza del diametro interno più stretta rispetto a una linea HPLC convenzionale.
Q2. Quale tubo ID dovrei utilizzare per l'UHPLC?
Utilizzare da 0,0025 a 0,005 pollici dall'iniettore alla colonna, da 0,005 a 0,010 pollici dalla colonna al rivelatore e 0,020 pollici o più sul lato a bassa pressione come ingresso della pompa e scarico.
Q3. I tubi in PEEK sono adatti per l'UHPLC?
Sì, per la maggior parte delle condizioni del metodo ed è la risposta abituale quando il percorso del flusso deve essere privo di metalli. Verificare innanzitutto la compatibilità con i solventi, poiché il PEEK si gonfia in DMSO, THF e diclorometano e rimanere entro il range di pressione per il diametro interno specifico.
Q4. Tubi in PEEK o acciaio inossidabile per UHPLC?
L'acciaio inossidabile sopporta le pressioni più elevate, fino a circa 20.000 psi con i raccordi corretti, ma può rilasciare ioni metallici e interagire con i reagenti di accoppiamento ionico. Il PEEK è inerte e biocompatibile, con un tetto di pressione inferiore e restrizioni sui solventi.
Q5. Come posso tagliare i tubi in PEEK senza creare volume morto?
Utilizzare una taglierina con una guida affilata in modo che la faccia sia quadrata e priva di bave, quindi ispezionare l'estremità prima di installarla. Un taglio angolato o sbavato non si sigilla contro il cono della porta e lascia un volume intrappolato davanti alla colonna.
Q6. Perché il tempo di ritenzione cambia dopo aver sostituito il tubo?
Solitamente una modifica nel volume della colonna extra o nella tolleranza dell'ID. Una linea più lunga o un foro più grande aggiungono volume e ampliano i picchi; un foro fuori tolleranza fa la stessa cosa in modo meno prevedibile, motivo per cui la tolleranza appartiene all'ordine di acquisto.
