Vloeistofchromatografie voor kleuronderzoek (UHPLC)

Introductie

Ultra Hoge Prestatie Vloeistofchromatografie (UHPLC) is een analytische scheidingsmethode die gebruik maakt van het verschil in affiniteit van stoffen met de stationaire fase (kolom met pakking) en de mobiele fase (vloeistof). Elk component in het monster dat oplosbaar is, wordt in meer of mindere mate meegevoerd, waardoor het detecteerbaar is met verschillende retentietijden. Deze techniek is cruciaal voor de analyse van complexe mengsels van organische kleurstoffen.

De UHPLC-apparatuur wordt gekoppeld aan een Fotodiode Array Detector (PDA) en een Hoge Resolutie Massaspectrometer (HRMS) voor uitgebreide identificatiemogelijkheden. Het doel van UHPLC-PDA-HRMS is de scheiding, detectie en identificatie van verbindingen in complexe mengsels. Toepassingen omvatten kleurstofanalyse en organische pigmentenanalyse (zowel natuurlijk als synthetisch).

Afb. 1. UHPLC - Agilent Infinity II 1290 - Rijkserfgoedlaboratorium

Afb. 2. Orbitrap HRMS Q-Exactive - Rijkserfgoedlaboratorium

Gebruikstoepassingen:

Textiel
Schilderijen
Inkten
Verluchte manuscripten
Gebeitste meubels
Andere gepolychromeerde oppervlakken met lakpigmenten

Samenvatting:

Doel: Analyse van complexe mengsels in vloeibare fase.
Identificatie van: Natuurlijke kleurstoffen, synthetische kleurstoffen, synthetische en organische pigmenten.
Bruikbaar voor objecten: Lakpigmentonderzoek in schilderijen, afwerklagen op hout in historische interieurs, vroegmoderne tot vroeg synthetische kleurstoffen in textiel, archeologisch textiel, organische inktcomponenten en verluchte manuscripten, kleurstoffen in wandtapijten en andere tapisserieën.
Benodigdheden: UHPLC met PDA voor het vastleggen van UV-VIS spectra, en HRMS voor nauwkeurige massa-analyse.

Werkingsprincipe van UHPLC-PDA-HRMS

Ultra High-Performance Liquid Chromatography (UHPLC) is een geavanceerde vorm van vloeistofchromatografie die zich onderscheidt door het gebruik van zeer kleine deeltjes in de stationaire fase en hoge drukken in het chromatografische systeem. De kleine deeltjes zorgen voor een verhoogd contactoppervlak tussen de analyten en de stationaire fase, wat resulteert in snellere en efficiëntere scheidingen van verbindingen in een vloeistofmengsel.

Fotodiode Array Detectie (PDA) in UHPLC maakt gebruik van een reeks fotodiodes om het volledige UV-VIS-spectrum van het licht te meten dat door de eluërende componenten gaat. Hierdoor kunnen gelijktijdig meerdere golflengten worden vastgelegd. Het resulterende UV-VIS-spectrum biedt gedetailleerde informatie over de absorptiepatronen van de gescheiden verbindingen, waardoor ze geïdentificeerd kunnen worden op basis van hun specifieke absorptie-eigenschappen.

Hoge Resolutie Massaspectrometrie (HRMS) analyseert de gemeten componenten op basis van hun massa-ladingverhouding (m/z). HRMS biedt een hoge nauwkeurigheid in het bepalen van de massa van geïoniseerde moleculen, wat het mogelijk maakt isotopen en structurele details van de analyten te onderscheiden. Dit resulteert in een specifieke en gevoelige detectie van verbindingen.

Monsterinjectie: Een monster wordt geïnjecteerd in de UHPLC, waar het wordt opgelost in een vloeistof (de mobiele fase).

Data-analyse: De verkregen data, inclusief chromatogrammen, UV-VIS-spectra en massaspectra, worden geanalyseerd om de samenstelling van het monster te identificeren en te kwantificeren.

Kansen en Beperkingen

Kansen:

Toepassingen in de identificatie van organische kleurstoffen in zeer kleine monsters of monsters van vervaagde kleurstoffen of lakpigmenten.

Beperkingen:

Noodzaak van ingewikkelde kalibratie.
Apparatuur is gevoelig voor matrixeffecten of oude contaminaties op het object.
De techniek is destructief, aangezien het monster wordt opgelost.

Hoe Voer je een Analyse Uit

Monstername: Het monster wordt genomen op basis van visueel, spectraal en microscopisch vooronderzoek, waarbij een monsterplan wordt opgesteld (onder andere met een full-spectrum UV/Vis/IR camera).
Voorbewerking: Textielmonsters worden met een twee-staps-extractie voorbewerkt, lakpigmentmonsters met een enkelstaps-extractie.
Monsterinjectie: 5 µl en chromatografische scheiding met een kolom.
Detectie: PDA-detectie voor UV-VIS spectra en HR-MS-analyse voor massa-informatie.

Combineren met Andere Methoden

Crime-Lite (Full-Spectrum UV/Vis/IR Camera): Voor het kiezen van een monsterplek.
Andere Technieken: Zoals SEM-EDX voor organo-metallische complexen en beitsanalyses.
Gaschromatografie: Voor het identificeren van bindmiddelen die het lakpigment dragen.

Literatuur

Maria Perla Colombini, Francesca Modugno (Eds.): Organic Mass Spectrometry in Art and Archaeology. Wiley, 2009. Lees secties over HPLC en GC/MS. - DOI: [10.1002/9780470741917](https://doi.org/10.1002/9780470741917)
Hofenk de Graff: The Colourful Past: Origins, Chemistry, and Identification of Natural Dyestuffs, Abegg-Stiftung, 2004, Riggisberg.
Schweppe, Helmut: Handbuch der Naturfarbstoffe - Vorkommen – Verwendung – Nachweis, ecomed, 1993, Landsberg am Lech.
Cardon, Dominique: Natural Dyes: Sources, Tradition, Technology and Science, Archetype Publications, 2007, London.

Zie ook

Begrippen

wol, kleuronderzoek en pigmenten

Specialist(en)

U kunt op deze kennisbank reageren via het reactieformulier.