Chemiereport_2016-2

65 AustrianLifeScienceschemiereport.at 2016.2 CHEMIE & TECHNIK Fotos:iStockphoto.com/daboost,WolfgangBrodacz resultierenden Retentionszeiten und Halbwertsbreiten fließen ebenso in den Berechnungsalgorithmus ein wie die Säu- lenparameter (Länge, Innendurchmesser und Filmdicke) und alle pneumatischen Einflussgrößen (Trägergas, Vordruck, Enddruck etc.). Diese werden zur Verbes- serung der Vorhersagepräzision zusätz- lich noch durch exakte Totzeit-Messungen kontrolliert und gegebenenfalls korri- giert. Mittels spezieller mathematischer Modelle werden die thermodynamischen Retentionsindizes und die sogenannte „Coating Efficiency“ (Maßzahl für die Qualität der Phasenbele- gung) iterativ berechnet. Mithilfe dieser Kennzahlen, einer bestimmten Säulendimen- sion und der Pneumatik-Vorga- ben können für jedes beliebige Temperaturprogramm Retenti- onszeiten und Halbwertsbrei- ten jedes gewünschten Ana- lyten simuliert werden. Die daraus berechneten Auflösungs- informationen bzw. die optische Beurteilung der simulierten Chromatogramme ermöglichen eine rasche Erfolgskontrolle der jeweiligen (mehrstufigen) Tem- peraturprofile. Durch wieder- holte Variation der Temperatur- programme, die nach eigenen Vorgaben automatisch generiert werden können (mehrere Milli- onen Varianten pro Stunde bis Tag), wird der optimale Tem- peraturverlauf für eine maxi- male Auflösung bei kürzester Analysenzeit ermittelt. Darü- ber hinaus ist es auch möglich, Länge, Innendurchmesser und Filmdicke der Säulen zu verän- dern bzw. diverse Gasfluss-Än- derungen vorzunehmen und damit wiederum mit Millionen von Temperaturprogrammen zu kombinieren. Am Ende einer kompletten Trennungsoptimie- rung stehen für eine bestimmte stationäre Phase die ideale Geometrie der Kapillare und das optimale Temperaturprogramm fest. Gemessen an den Standards der Zeit, in der das Programm entwickelt wurde, arbeitete es überaus schnell und ermög- lichte erstmals eine präzise Vorhersage und Darstellung von realistischen Chro- matogrammen. Die Software konnte nach Vorgaben zwar schnell simulieren, aber nicht „intelligent“ optimieren. Nur GC-Experten mit dem entsprechenden Fachwissen und einer Portion Entwick- lungserfahrung konnten das Tool effizient nutzen und eine rasante Beschleunigung des Optimierungsprozesses erzielen. Eine sinnvolle Auswahl der erwartungsgemäß erfolgreichen Phasen-Polaritäten und Ausgangsparameter musste ausschließ- lich vom Anwender getroffen werden. (R)evolution Gravierende Änderungen bei neue- ren Windows-Versionen führten zu Kom- patibilitätsproblemen. Windows Vista bzw. Windows 7 erfordern eine virtuelle Maschine, und unter Windows 8 lief selbst die neueste Version „Pro ezGC for Win.“ nicht mehr. Daher wurde 2010 die Ent- scheidung getroffen, keine Windows-An- passungen mehr zu programmieren, sondern ein völlig neues Konzept umzu- setzen. Man hat sich primär an den Wünschen vieler unerfahrener Anwen- der orientiert, die einfach und schnell und vor allem ohne Expertenwissen zu einem Modell gelangen möchten, das für ein Trennproblem eine sofortige Phasen- empfehlung, Dimensionierung der Kapil- larsäule sowie ein optimiertes Tempera- turprogramm zurückmeldet. Das neue Programm sollte auf Knopfdruck „gute“ Ergebnisse liefern, d. h. alle Zielanalyten werden in kurzer Zeit möglichst basis- liniengetrennt. Voraussetzung dafür war auch eine entsprechend umfangrei- che TRI-Bibliothek mit verschiedensten GC-Phasentypen. Derzeit sind ca. 10.000 Verbindungen und 17 verschiedene GC-Phasen eingepflegt. Der Anwender sollte nur wissen müs- sen, welche Analyten zu analysieren sind. Um eine Plattform-unabhängige Anwen- dung zu ermöglichen, wurde eine web- basierte Applikation gewählt, die auf einen potenten Linux- Web-Server zurückgreift und von beliebigen Geräten (PCs, Macs, Tablets, Smartphones etc.) per Webbrowser aufgeru- fen werden kann. Damit wird eine schnelle Rückmeldung für den Anwender angestrebt, der immer von der aktuells- ten Software-Version des sog. „EZGC Chromatogramm Mode- ler“ bedient wird. Nach einer kurzen Registrie- rung ist man als kostenloser User freigeschaltet und braucht sich in Folge nur mehr mit Passwort anmelden ( www. restek.com/ezgc). Eine neue Aufgabenstellung erfordert nur noch die Eingabe der Subs- tanznamen bzw. einer Liste. Die am besten geeignete GC-Phase mit der am besten geeigneten Säulendimensionie- rung sowie dem optimierten Temperaturprogramm werden prompt vom Webserver zurückgemeldet. Eine Berech- nung des Modells für eine kom- binierte Mischung aus den 16 EPA-PAHs und den sogenann- ten 15+1 EU-PAKs (= 24 polyzy- klischen aromatischen Kohlen- wasserstoffe; PAK bzw. PAH) dauerte nur ca. eine Sekunde (Bild 1 ). Die Ergebnistabelle (Bild 2 ) ent- hält die Retentionszeiten, die Halbwerts- breiten und die daraus resultierenden Auflösungen zum jeweils nächstgelege- nen Peak. Auf ungenügende chromatogra- phische Resolution wird färbig (gelb bis rot) hingewiesen. Der gezoomte Chro- matogramm-Ausschnitt in Bild 3 zeigt das einzige kritische Peak-Paar (Nr. 18 + 19). Ein zweckmäßiges Feature sind die auf Knopfdruck verfügbaren Zusatzinforma- tionen (Strukturen, Molgewicht etc. via Lupe in Bild 2 ), und insbesondere das EI-Massenspektrum jedes Analyten, das Massenzahlen mit vier Nachkommastel- len bereithält (High Resolution). Beson- 2 Ergebnistabelle der PAKs aus der vereinten US-EPA- und EU-Liste mit rot markierten Auflösungsdefiziten und den Links zu weiteren Informationen (Lupe).

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