Марвин МакМастер – хроматографист с более чем 25-летним стажем работы – пишет в своей книге, что 90% всех проблем в системах высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), с которыми он сталкивался в своей практике, были связаны с колонками. А те, в свою очередь, были вызваны использованием некачественной воды. Таким образом, примеси, содержащиеся в воде, могут свести на нет все преимущества, предлагаемые производителями современных аналитических приборов.

Со столь громкого заявления хотел бы начать данный очерк, который будет посвящен концепции использования очищенной воды и растворителей для ВЭЖХ в современной аналитической лаборатории. Приведенная ниже информация поможет Вам избежать наиболее распространенных проблем, связанных с загрязнением воды. Статья посвящена преимущественно применению метода ВЭЖХ, но все сказанное в ней в той или иной степени справедливо в отношении любых высокоточных и чувствительных приложений. Поскольку вода в аналитической лаборатории является таким же химическим реагентом, к качеству которого необходимо относиться не менее строго, чем к качеству любого другого реагента высокой степени чистоты.

Системы ВЭЖХ

ВЭЖХ в наши дни является одним из самых распространенных аналитических методов, используемых в различных лабораториях для широкого спектра приложений. Системы ВЭЖХ характеризуются:

• Повышенной чувствительностью
• Большой скоростью проведения исследований
• Высокой воспроизводимостью результатов. 

Чтобы в полной мере использовать потенциал ВЭЖХ, чистота реагентов и растворителей должна соответствовать самым высоким стандартам.

Очищенная вода: в одном ряду с растворителями

Для растворителей, используемых в ВЭЖХ, существует несколько различных типов или градаций по степени чистоты: HPLC, LC-MS, ULC/MS. Учитывая, что обычно вода содержится в растворах в довольно высоких концентрациях (от нескольких до десятков процентов!), количество примесей, которые могут проникнуть из нее, будет более ощутимым, нежели из других компонентов раствора. Таким образом, по важности использования очищенная вода находится в одном ряду с растворителями для ВЭЖХ высокой степени чистоты.

Становится понятно, что для предотвращения искажений результатов анализа и для поддержания прибора в надлежащем состоянии очень важно использовать воду, не содержащую посторонних примесей. Надежным источником такой воды является свежеприготовленная сверхчистая вода, полученная с помощью эффективной системы очистки.

Группы примесей

Вода разной степени очистки различается по содержанию примесей, потенциально влияющих на разделение компонентов. Существует пять основных групп примесей:

• Неорганические ионы
• Органические
• Частицы и коллоиды
• Бактерии и их субпродукты
• Растворенные газы

Влияние загрязненной воды на результаты ВЭЖХ-анализа

В ходе многочисленных практических исследований, которые проводились при поддержке научно-исследовательского центра компании «Мерк Миллипор», было установлено искажающее влияние недостаточно чистой воды на результаты, получаемые по данным ВЭЖХ-анализа. Кроме того, ионные, бактериальные и механические примеси имеют свойство аккумулироваться в колонках – влияют на процесс разделения и приводят к их забиванию. Это является причиной низкой воспроизводимости результатов, плохого разрешения и, наконец, аварийной остановки самого прибора.

Органические примеси

Органическое загрязнение оказывает, пожалуй, наибольшее влияние на проведение ВЭЖХ и тем более на ультраВЭЖХ. Первый и наиболее распространенный источник органики в хроматографе – это смесь воды и растворителя, используемая в качестве подвижной фазы. Посторонние органические примеси, содержащиеся в подвижной фазе, накапливаются в колонке, что приводит к очень нестабильной и шумной базовой линии, появлению множества посторонних пиков на хроматограмме и сокращению срока службы колонки.

Показатель органической загрязненности воды

Общий органический углерод, или ТОС, отражает общее содержание углерода и является показателем органической загрязненности воды. Бутилированная вода для ВЭЖХ не имеет спецификации по уровню ТОС. Уровень ТОС меняется в зависимости от производителя и значительно превосходит уровень ТОС в свежеприготовленной сверхчистой воде (табл. 1).

Бактерии проявляют долгосрочный эффект: однажды попав в прибор, они никуда не исчезают, а продолжают расти и размножаться. В основном они загрязняют инжекторы и насос, части масс-спектрометра, могут засорять колонки и фритты, приводя к повышению противодавления. Также бактерии выделяют ионы и органику, что обусловливает появление паразитных пиков.

Типы лабораторной воды и области ее применения

Производители систем очистки воды делят воду на три типа: 1, 2 и 3 – по остаточному содержанию рассмотренных выше примесей в каждом из них (табл. 2).

Тип 1

Как видно из данных таблицы, самая чистая вода – типа 1, которая известна как вода Milli-Q®, или сверхчистая вода, являющаяся идеальным реактивом для ВЭЖХ и всех смежных методов.

Тип 2

Вода типа 2 – это чистая вода, которая соответствует по качеству воды дистиллированной/бидистиллированной и подходит для многих (кроме высокоточных и чувствительных) лабораторных приложений. Она также рекомендована в качестве источника для получения сверхчистой воды типа 1.

Очистка воды

Для производства сверхчистой воды типа 1 используют комбинацию различных технологий очистки для эффективного удаления примесей. Очистка воды может быть разделена на два основных этапа:

• Подготовительный, в ходе которого удаляют от 95 до 99% примесей, изначально представленных в воде
• Так называемый этап доочистки, во время которого удаляют оставшиеся примеси для получения сверхчистой воды (рисунок).

Как уже неоднократно подчеркивалось, вода высокой степени очистки (типа 1), пригодная для ВЭЖХ, не должна содержать органических примесей, ионов, частиц и бактерий. В табл. 3 приведен обзор всех примесей, критичных для ВЭЖХ, эффектов их влияния на приборы для ВЭЖХ и результаты, а также технологии очистки воды для наиболее эффективного удаления той или ионной группы примесей.

Лидер в инновациях получения сверхчистой воды

В последние десятилетия компания Merck Millipore – лидер по инновациям в процессе получения сверхчистой воды для хроматографии. Успех был достигнут благодаря сочетанию нашего опыта в создании систем очистки воды с пониманием требований жидкостной хроматографии и способов детектирования. Технологии и системы очистки воды разрабатывались с учетом двух основных факторов:

• Отсутствия влияния на исследуемые вещества
• Оптимизации эффективности работы хроматографической системы

Эти цели достигаются путем снижения содержания примесей в очищенной воде с использованием наиболее оптимальной комбинации различных технологий очистки, приведенных на рисунке.

Системы получения чистой воды Elix®

Преимущества:

• Не требуется предварительное умягчение
• Производительность постоянна и не зависит от температуры воды
• Контроль параметров воды на всех этапах очистки
• Регистрация параметров воды в электронной памяти и вывод данных на внешнее устройство (принтер или компьютер)
• Качество получаемой воды не зависит от качества исходной воды
• Система валидируется в соответствии с требованиями GMP
• Программное обеспечение Millitrack® для удаленного доступа, настройки, контроля качества и диагностики систем очистки воды в соответствии с требованиями GMP

Применение:

• Приготовление буферов
• Приготовление микробиологических сред
• Приготовление химических и биохимических реагентов
• Питание лабораторного оборудования
• Подготовка воды для последующей очистки в системах Milli-Q®

Merck Millipore предлагает системы очистки воды Elix® с производительностью от 3 до 15 л/ч и резервуары объемом от 30 до 350 л. Система Elix® Advantage оснащена встроенной УФ-лампой 254 нм и удаленным устройством для отбора очищенной воды E-POD (возможно подключение до трех устройств к одной системе) с финишным фильтром для получения воды требуемого качества.

Система очистки воды, резервуар для хранения воды и точка отбора E-POD могут быть размещены в лаборатории удобным для Вас способом: на столе, под столом, а также на стене.

Системы очистки воды Elix® и Elix® Advantage сконструированы для работы в соответствии с требованиями GMP и имеют протоколы квалификации установки (IQ) и квалификации функционирования (OQ), а также оснащены инновационным программным обеспечением с возможностью валидации (Millitrack® Complience).

Система получения сверхчистой воды Milli-Q® Advantage A10

Преимущества:

• Универсальность
• Полный контроль качества воды
• Высокочувствительные датчики
• Возможность подключения до трех удаленных устройств для отбора воды
• Устройство для отбора воды адаптировано под любой вид посуды
• Автоматический отбор воды
• Полное соответствие требованиям GMP
• Программное обеспечение Millitrack® для удаленного доступа, настройки, контроля качества и диагностики систем очистки воды в соответствии с требованиями GMP

Применение:

• Приготовление подвижной фазы для хроматографии
• Приготовление холостых проб и стандартных растворов для спектроскопии и других аналитических методов
• Приготовление буверов для биохимических экспериментов
• Клеточная и молекулярная биология

Система очистки воды и точка отбора Q-POD могут быть размещены в лаборатории удобным для Вас способом: на столе, под столом, а также на стене.

Система очистки воды Milli-Q® Advantage А10 сконструирована для работы в соответствии с требованиями GMP и имеет протоколы квалификации установки (IQ) и квалификации функционирования (OQ), а также оснащена инновационным программным обеспечением с возможностью валидации (Millitrack® Complience).

У Вас есть возможность использовать совместно с системой очистки воды специализированное программное обеспечение под названием Millitrack®. Все, что необходимо сделать для его активации, это подключить систему к компьютеру через обычный интернет-кабель. С этим программным обеспечением Вы можете следить за работой системы очистки воды с экрана любого компьютера  как в локальной сети внутри Вашей организации, так и удаленно, например из дома.

Вы можете в любое время и в любом месте получить доступ к Вашей системе очистки воды и доступ к информации:

• О качестве воды
• Текущих параметрах работы системы
• Статусе всех расходных материалов и т. д.

Если Вы ведете документооборот в отношении качества используемой воды, то теперь это можно делать в электронном виде.

Если система требует вмешательства нашего сервисного инженера, то теперь в большинстве случаев есть возможность осуществлять удаленную диагностику и ремонт без необходимости приезда специалиста.

Более того, у Вас есть возможность создавать несколько категорий доступа к системе: уровень сервисного инженера, уровень штатного работника, уровень заведующего лабораторией или начальника отдела/цеха. Эта позволяет контролировать историю не только функционирования системы в отношении качества воды, но и работы Вашего персонала на данной системе. Например, Вы можете увидеть, какой сотрудник и когда последний раз работал на системе, сколько воды отбирал, и другие показатели.

Важность вопроса

Подводя итоги, отметим, что очищенную воду широко применяют для проведения ВЭЖХ: приготовление бланков, стандартов и образцов, подвижной фазы, а также для отмывки и ополаскивания посуды. Результаты многочисленных экспериментов подтверждают важность использования для этих целей свежеприготовленной сверхчистой воды с низким содержанием органики, неорганики, частиц и бактерий.

При попадании этих примесей на любой из названных этапов проведения ВЭЖХ они остаются на протяжении всего эксперимента и могут существенно повлиять на конечный результат.

Поэтому очень важно всегда помнить, что вода – это такой же химический реагент высокой степени чистоты в аналитической лаборатории, и обращаться с ним необходимо так же аккуратно и осторожно, как и с другими реагентами подобного качества.

Статья подготовлена С. А. Шестаковым, Merck Millipore, по просьбе ООО «ХИМЛАБОРРЕАКТИВ» для раздела «Аналитический контроль: в фокусе – cистемы водоочистки и фильтрации» журнала «Фармацевтическая отрасль», сентябрь № 4 (51) 2015.

По всем вопросам о системах очистки воды, а также о другой продукции производства компании Merck Millipore обращайтесь к официальному дилеру компании в Украине – ООО «ХИМЛАБОРРЕАКТИВ» по тел.: (044) 494-42-42.