O que é a Tecnologia Core-shell e Superficialmente Porosa?
Autor Convidado: Ann Montross, Especialista Técnica em Core-shell/Consultora
As colunas de HPLC originalmente utilizavam partículas de sílica de formato irregular. Com o tempo, evoluíram para partículas esféricas totalmente porosas, que trouxeram melhorias significativas na cromatografia em comparação às partículas anteriores.
Figura 1: Partículas Totalmente Porosas
À medida que a indústria progrediu, a tecnologia das partículas também avançou. Há mais de 10 anos, foi desenvolvida uma partícula composta por um núcleo sólido e impermeável de sílica, revestido por camadas de sílica totalmente porosa. Assim nasceu a tecnologia Core-shell, também conhecida como tecnologia superficialmente porosa. Na Figura 2, você pode ver uma micrografia de MET (Microscópio Eletrônico de Transmissão) da partícula Core-shell Kinetex®, onde o núcleo interno sólido e escuro de sílica é cercado por camadas de sílica porosa.
À medida que a indústria progrediu, a tecnologia das partículas também avançou. Há mais de 10 anos, foi desenvolvida uma partícula composta por um núcleo sólido e impermeável de sílica, revestido por camadas de sílica totalmente porosa. Assim nasceu a tecnologia Core-shell, também conhecida como tecnologia superficialmente porosa. Na Figura 2, você pode ver uma micrografia de MET (Microscópio Eletrônico de Transmissão) da partícula Core-shell Kinetex®, onde o núcleo interno sólido e escuro de sílica é cercado por camadas de sílica porosa.
Figura 2: Partícula Core-shell
O que a partícula Core-shell oferece à cromatografia?
A Figura 3 abaixo ilustra o movimento de um analito em uma coluna com partículas totalmente porosas. O alargamento indesejado dos picos ocorre devido à ampla distribuição do tamanho das partículas e ao movimento lento dos analitos dentro e fora da partícula porosa, o que gera dispersão turbulenta.
Na Figura 4, observa-se como um analito se comporta em uma coluna com partículas Core-shell. Em uma coluna preenchida com partículas Core-shell Kinetex, as amostras que percorrem a coluna apresentam um alargamento de banda significativamente menor, devido ao caminho de difusão reduzido. Como resultado, os picos são eluídos como bandas mais estreitas, proporcionando maior altura de pico e resolução.
Figura 4
Aumento de resolução e capacidade de pico: A partícula Core-shell reduz o alargamento das bandas, resultando em picos mais estreitos e, consequentemente, maior resolução e capacidade de pico.
Maior sensibilidade: A redução do alargamento das bandas também melhora a sensibilidade, permitindo limites de detecção mais baixos.
O uso de partículas Core-shell de 5 µm proporciona a eficiência, resolução e sensibilidade equivalentes a uma partícula totalmente porosa de 3 µm. Além disso, para quem possui apenas um sistema HPLC, mas precisa do desempenho de um sistema UHPLC, a partícula Core-shell de 2,6 µm pode ser utilizada em ambos os sistemas. Essa partícula oferece o desempenho de uma partícula totalmente porosa de menos de 2 µm. O tempo de corrida reduzido aumenta a produtividade, economizando tempo e recursos.
Para aproveitar ao máximo as partículas híbridas de 2,6 µm, o sistema HPLC precisa ser otimizado para um menor volume morto fornecido à coluna. Caso contrário, volumes extras podem causar alargamento de banda e menor eficiência devido à dispersão dos picos antes e depois da coluna. Durante a análise, o tempo que um analito passa dentro da coluna HPLC é produtivo, pois ocorre uma separação eficiente dos analitos. As etapas para otimizar o sistema HPLC incluem:
Use assentos de agulha e loops de injeção de menor volume.
Evitar válvulas de troca de coluna, que adicionam volume significativo ao sistema.
Utilizar sistemas de conexão com aperto manual e volume morto zero.
Substituir tubulações de 0,010 polegadas de diâmetro interno por tubulações de 0,005 polegadas, que reduzem o volume morto.
Reduzir o volume após a coluna, utilizando uma célula de fluxo UV de menor volume.
Aumentar a taxa de amostragem do detector para 20 Hz (geralmente ajustada em 5 Hz).
Ajustar a constante de tempo do detector, que muitas vezes é configurada para filtrar ruídos de alta frequência. No entanto, essa filtragem pode afetar os picos finos e de alta resolução que as colunas Core-shell oferecem, por isso deve-se aumentar a constante de tempo.
De forma geral, a partícula Core-shell revolucionou a cromatografia, permitindo métodos mais rápidos sem comprometer a resolução. Essa partícula especializada aumenta a eficiência e produtividade, resultando em menor consumo de solvente. Além disso, a maior sensibilidade possibilita a detecção de níveis mais baixos de analitos sem a necessidade de volume de amostra maior.