3 Möglichkeiten zur Analyse von GPC/SEC-Daten

Die Erfassung von hochwertigen GPC/SEC-Daten ist nur die halbe Miete. Sobald die Daten vorliegen, benötigen Sie eine Möglichkeit, diese Chromatogramme in bedeutungsvolle numerische Werte umzuwandeln, wie zum Beispiel das Molekulargewicht. Es gibt mehrere Möglichkeiten, dies zu tun, abhängig von der Kombination der verfügbaren Detektoren. Dieser Beitrag wird die drei gängigsten Methoden der GPC/SEC-Datenanalyse diskutieren (alle verfügbar mit OMNISEC!): konventionelle Kalibrierung, universelle Kalibrierung und Multi-Detektion mit Lichtstreuung.

Für eine Videopräsentation, die das folgende Material (und mehr!) enthält, sehen Sie sich bitte mein Einführungsvideo in GPC/SEC in 30 Minuten an.

Konventionelle Kalibrierung

Die einfachste GPC/SEC-Konfiguration ist ein System mit einem Einzeldetektor, bestehend aus einer Pumpe, einem Säulensatz und entweder einem Brechungsindex- (RI) oder einem UV-Detektor. Einer dieser Detektoren wird gewählt, da sie direkt auf die Konzentration der Probe ansprechen, was wichtig ist zur Berechnung der Molekulargewichtsmomente wie Mw und Mn. Um Molekulargewichtswerte aus einer konventionellen Kalibrierung (manchmal auch als Säulenkalibrierung bezeichnet) zu erhalten, muss eine Reihe gut charakterisierter Standards durchgeführt werden. Diese Standards werden verwendet, um eine Kalibrierungskurve zu erzeugen, die zeigt, welches Molekulargewicht (Spitzenmolekulargewicht oder Mp) welchem Retentionsvolumen entspricht, wie in der Abbildung unten dargestellt.

Wenn eine unbekannte Probe analysiert wird, wird das Molekulargewicht jedes Datenschnitts basierend auf seinem Retentionsvolumen und dem entsprechenden Molekulargewicht auf der verwendeten Kalibrierungskurve bestimmt. Da die mit konventioneller Kalibrierung erhaltenen Molekulargewichtswerte von den Standards abhängen, die zur Erstellung der Kalibrierungskurve verwendet wurden, werden die Ergebnisse für eine Probe als relative Molekulargewichtswerte beschrieben.

Der Vorteil der konventionellen Kalibrierung ist, dass es sich um das kostengünstigste GPC/SEC-Setup handelt, das mit den wenigsten Komponenten und den einfachsten Berechnungen auskommt. Der Nachteil besteht darin, dass die erhaltenen Molekulargewichtswerte möglicherweise nicht die tatsächlichen Eigenschaften Ihrer Proben genau widerspiegeln, wenn die Molekülstruktur und somit Form und Größe Ihrer Proben von denen Ihrer Standards abweichen. Und bei einem System mit einem Einzeldetektor könnten die berechneten Daten nicht die tatsächlichen Merkmale Ihrer Probe repräsentieren und Ihr Forschungsprojekt sogar in die Irre führen. Mit anderen Worten, Sie könnten in einer Situation stecken, in der Sie nicht wissen, was Sie nicht wissen!

Sehen Sie die konventionelle Kalibrierung in Aktion mit OMNISEC!

Universelle Kalibrierung

Die Ergänzung eines Viskosimeter-Detektors zu einem Konzentrationsdetektor (meistens ein RI-Detektor) erlaubt es, eine universelle Kalibrierungskurve auf eine unbekannte Probe anzuwenden. Zusätzlich zu den Molekulargewichtsmomenten können andere molekulare Parameter wie intrinsische Viskosität (IV), Hydrodynamischer Radius (Rh) und Mark-Houwink-Parameter bestimmt werden.

Die Antwort des Viskosimeter-Detektors wird von der Molekülstruktur der Probe beeinflusst; genauer gesagt von ihrer Form in Lösung. Daher berücksichtigt die Präsenz des Viskosimeters strukturelle Unterschiede zwischen den zur Erstellung der Kalibrierungskurve verwendeten Standards und den unter Analyse stehenden Proben und liefert letztlich genauere Daten als die, die aus der konventionellen Kalibrierung erhalten werden.

1967 nutzten Benoit et. al. die Beziehung zwischen hydrodynamischem Volumen, Molekulargewicht und intrinsischer Viskosität (siehe Gleichung oben), um zu zeigen, dass die Kalibrierungskurve für Polymere unterschiedlicher Typen zu einer einzigen Kalibrierungskurve zusammengeführt werden kann. Denken Sie daran, dass GPC/SEC auf der Basis der Molekülgröße oder des hydrodynamischen Volumens trennt. Daher, wenn wir das Elutionsvolumen als im Wesentlichen hydrodynamisches Volumen betrachten, können wir das Produkt aus Molekulargewicht und intrinsischer Viskosität gegen das hydrodynamische Volumen auftragen. Das bedeutet, dass alle Polymere, ungeachtet ihrer Struktur und Form, entlang der gleichen, universellen Kalibrierungskurve fallen, wie im Bild unten gezeigt.

Der Vorteil der universellen Kalibrierung ist, dass Sie genaue Molekulargewichtswerte für Ihre Proben erhalten können, unabhängig von den Ihnen zur Verfügung stehenden Standards. Darüber hinaus bietet die Einbeziehung eines Viskosimeter-Detektors mehr Charakterisierungsdaten, einschließlich IV, Rh und Mark-Houwink-Parameter.

Dennoch, auch wenn die Identität der Standards keine Rolle spielt, ist eine Kalibrierungskurve immer noch erforderlich, und daher wird jedes GPC/SEC-System eine einzigartige Kalibrierungskurve haben. Parameter wie Säulen, mobile Phase, Flussrate und Temperatur werden weiterhin die resultierende Kalibrierungskurve beeinflussen.

Sehen Sie universelle Kalibrierung in Aktion mit OMNISEC!

Multi-Detektoranalyse mit Lichtstreuung

Manchmal als Triple Detection, Advanced Detection, SEC-MALS oder Ähnliches bezeichnet, verwendet diese Methode einen Lichtstreudetektor in Kombination mit einem Konzentrationsdetektor, mindestens jedoch zur Berechnung des absoluten Molekulargewichts. Das funktioniert, weil die Intensität des gestreuten Lichts im Verhältnis zum Molekulargewicht einer Probe steht. Viskosimeter- und/oder UV-Vis-Detektoren werden häufig hinzugefügt, um ein leistungsstarkes Multi-Detektor-Analysesystem zu erstellen.

Wie in diesem Beitrag über Multi-Detektor-GPC/SEC ausführlich beschrieben, reagiert jeder Detektor auf einen anderen Aspekt der Probe, was die Berechnung des absoluten Molekulargewichts (genau und nicht abhängig von einer Kalibrierungskurve), IV, Rh, Rg, Mark-Houwink-Parameter, Konzentration und möglicherweise Verzweigung und Kompositionsanalyse -Daten erlaubt. Die Gleichungen, die die Reaktionen jedes Detektors bestimmen, sind unten dargestellt.

Neben der Bereitstellung absoluter Molekulargewichte ist die Multi-Detektion mit einem Lichtstreudetektor vorteilhaft, da sie nicht auf eine Kalibrierungskurve angewiesen ist. Die einfache Kalibrierungsprozess beinhaltet das Durchführen eines einzelnen engen Standards, so oft es Ihnen passt. Wir empfehlen, die Kalibrierung mit einem Verifizierungsstandard zu überprüfen… aber das war’s!

Sobald Sie eine kalibrierte Methode haben, ist die Berechnung der Daten für Ihre Proben einfach – sehen Sie es sich mit OMNISEC im Video unten an!

Abschließende Gedanken

Zusammenfassend hoffe ich, dass dieser Beitrag Ihnen hilft, die drei gängigen Analysemethoden für GPC/SEC-Daten zu differenzieren. Es gibt Vorteile für jede von ihnen, aber die Genauigkeit und Bequemlichkeit der Multi-Detektion mit Lichtstreuung hebt sie als die ideale Methode zur Analyse von GPC/SEC-Daten von den anderen ab. Wenn Sie Fragen haben, zögern Sie bitte nicht, uns zu kontaktieren oder mir direkt eine E-Mail zu schreiben an kyle.williams@malvernpanalytical.com.

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