Why NanoLC Signal Suddenly Becomes Unstable
nanoLC-MS 분석에서 Signal이 갑자기 불안정해지는 이유
nanoLC-MS proteomics 분석에서는 매우 낮은 유량(flow rate)에서 LC separation과 electrospray ionization이 동시에 이루어집니다.
일반적인 nanoLC flow rate는 다음과 같습니다.
100 nL/min
200 nL/min
300 nL/min
이처럼 ultra-low flow 조건에서는 작은 시스템 변화도 signal instability를 유발할 수 있습니다.
nanoLC-MS에서 signal instability가 발생하면 보통 다음과 같은 현상이 나타납니다.
TIC fluctuation
spray instability
peak intensity variation
signal drop
이러한 문제는 대부분 nanoLC system 또는 emitter 상태와 관련이 있습니다.
nanoLC Signal Instability의 주요 원인
nanoLC signal instability는 보통 다음 원인 중 하나에서 발생합니다.
| 원인 | 발생 빈도 |
|---|---|
| Bubble formation | 매우 흔함 |
| Emitter 문제 | 매우 흔함 |
| nanoLC pump instability | 가끔 |
| Column clogging | 가끔 |
| Gradient mixing 문제 | 드묾 |
실제 proteomics 실험에서는 bubble 문제와 emitter 문제가 가장 흔합니다.
1. Bubble Formation
 |
| 글라스 캐필러리(Glass capillary) 유로 내부에 발생한 여러 개의 기포(Bubble)들이 흐름을 방해합니다 |
nanoLC 시스템에서 signal instability의 가장 흔한 원인은 bubble formation입니다.
nanoLC flow path는 매우 작은 직경의 tubing과 column을 사용하기 때문에 작은 기포도 큰 영향을 줄 수 있습니다.
bubble이 발생하면 다음 현상이 나타납니다.
flow interruption
spray fluctuation
TIC oscillation
특히 다음 위치에서 bubble이 자주 발생합니다.
LC pump head
degasser
nanoLC tubing
column inlet
Mobile Phase Degassing 문제
bubble formation의 주요 원인은 mobile phase degassing 부족입니다.
mobile phase에 dissolved gas가 존재하면 pressure 변화나 temperature 변화에 의해 bubble이 형성될 수 있습니다.
nanoLC 시스템에서는 다음 degassing 방법이 사용됩니다.
vacuum degassing
online degasser
helium sparging
degassing이 제대로 이루어지지 않으면 nanoLC spray가 불안정해질 수 있습니다.
2. Emitter Instability
 |
| nanoESI 이미터 팁의 오염 상태. 시료 내 염(Salt) 성분이 팁 끝에 결정으로 엉겨 붙어 완벽하게 막혀 있습니다. 이 상태에서는 Taylor cone이 형성되지 못하고 시그널 요동이나 끊김 현상이 발생하게 됩니다. |
nanoESI emitter는 매우 작은 tip 구조를 가지고 있습니다.
보통 tip diameter는 다음 범위입니다.
1–10 µm
이 작은 구조 때문에 emitter 상태가 spray stability에 큰 영향을 줍니다.
대표적인 emitter 문제
tip clogging
tip damage
salt accumulation
이러한 문제가 발생하면 다음 현상이 나타납니다.
unstable spray
random signal drop
intensity fluctuation
3. nanoLC Pump Instability
nanoLC pump는 매우 낮은 flow rate에서 작동합니다.
따라서 pump stability가 매우 중요합니다.
pump instability가 발생하면 다음 현상이 나타날 수 있습니다.
flow rate fluctuation
retention time drift
peak shape distortion
대표적인 원인
air bubble in pump
seal wear
pump head contamination
4. Column Clogging
nanoLC column이 partially clogged 상태가 되면 flow resistance가 증가할 수 있습니다.
이 경우 다음 현상이 나타날 수 있습니다.
pressure increase
flow instability
signal fluctuation
특히 오래된 column에서는 packing particle이 이동하면서 emitter 쪽으로 이동할 수 있습니다.
이 경우 emitter clogging과 동시에 문제가 발생할 수 있습니다.
5. Gradient Mixing 문제
nanoLC 시스템에서는 solvent gradient가 정확하게 형성되어야 합니다.
gradient mixing 문제가 발생하면 다음 현상이 나타날 수 있습니다.
retention time variation
peak shape 변화
signal instability
하지만 이러한 문제는 상대적으로 드문 편입니다.
Signal Instability Troubleshooting
nanoLC signal instability가 발생하면 다음 순서로 점검하는 것이 좋습니다.
1. spray 상태 확인
2. emitter tip 상태 확인
3. mobile phase degassing 확인
4. nanoLC pump 상태 점검
5. column pressure 확인
대부분의 경우 문제는 bubble formation 또는 emitter 상태에서 발생합니다.
실제 nanoLC Proteomics 환경에서의 경험
proteomics 분석 환경에서는 다음 상황이 매우 흔합니다.
stable signal
→ 갑작스러운 signal fluctuation
→ emitter 교체 후 정상
이러한 경우 emitter tip contamination 또는 clogging이 원인일 가능성이 높습니다.
또한 mobile phase degassing이 제대로 이루어지지 않으면 bubble 문제가 발생할 수 있습니다.
nanoLC-MS proteomics 분석에서 signal instability는 매우 흔한 문제입니다.
대표적인 원인은 다음과 같습니다.
bubble formation
emitter clogging
nanoLC pump instability
column clogging
이러한 문제는 대부분 emitter 교체 또는 mobile phase degassing 개선으로 해결할 수 있습니다.
nanoLC 시스템에서는 작은 물리적 변화도 signal stability에 큰 영향을 미칠 수 있기 때문에 system maintenance와 sample preparation 관리가 매우 중요합니다.
