Recent Trends in Unified Chromatography- Applications, Challenges, and Future Perspectives

Abstract

Introduction: UC on SFC systems enables single-run separations across wide polarity ranges
and offers selectivity that complements LC/GC.
Background: The literature is small, and terminology varies. Main challenges are consistent
with recent studies: keeping the CO2 ® modifier mobile phase single phase, managing
viscosity/pressure at high percentage modifier, minimizing extra-column and strong diluent
effects, and balancing mobile-phase additives with mass spectrometry (MS) response and
matrix effects. Robustness and transfer between instruments also remain challenging.
Aim(s): To determine when UC on SFC platforms can credibly replace multiple LC methods
in a single run while maintaining MS compatability, enabling method transfer and potential
greenness benefit.
Methods: Peer-reviewed English papers (2015-2025) were found via an initial LubCat search
followed by systematic Web of Science searches with keywords and synonyms. Articles
explicitly mentioning UC or describing wide-gradient SFC relevant to analytical
performance/method development were screened by title, abstract and later full text
assessment. 12 met the criteria (last search: August 2025).
Analysis: Selectivity is set primarily by the stationary phase. Small amounts of water and
ammonium salt improve retention control and peak shape for polar/ionic analytes when a
single-phase is maintained. UC has replaced multiple LC runs in mixed polarity case studies.
Limitations are mainly practical: late gradient pressure/viscosity, extra column dispersion,
strong diluents, and compromising MS detection at higher levels of water/salt.
Conclusion and future perspective: UC is most useful as a one run complement to LC when
the mobile phase stays single-phase and small amounts of water with volatile salts preserve
MS response. Next steps are clear reporting for transfer and mapping how much water and
salt UC-MS can tolerate. Greenness should be checked with a standard score. When one UC
run can replace two or more LC runs without loss of sensitivity, UC is a good choice.
Otherwise, it should be used as a complement.

Popular Abstract (Swedish)

Syftet med detta projekt var att redogöra för vad integrerad kromatografi (unified
chromatography, UC) innebär, sammanställa aktuella tillämpningar samt identifiera
begränsningar och utvecklingsbehov för en bredare användning. En systematisk
litteraturundersökning genomfördes och tolv artiklar från 2015–2025 som antingen använde
termen ‘unified chromatography’ eller beskrev hur mängden tillsatt lösningsmedel i koldioxid
(CO2) påverkar metodens prestanda valdes ut för vidare analys.
Eftersom prov ofta innehåller både polära och opolära molekyler krävs i regel flera analyser:
flyktiga ämnen analyseras med gaskromatografi (GC), medan icke-flyktiga eller
värmekänsliga ämnen (till exempel peptider, fosfolipider och större polysackarider)
analyseras med vätskekromatografi (LC). UC är en teknik som gör det möjligt att analysera
ett brett spektrum av analyter i en och samma körning. UC är tidseffektivt, minskar
användningen av skadliga lösningsmedel, och minskar behovet av flera separata körningar
jämfört med traditionella metoder. I praktiken körs UC på moderna instrument avsedda för
superkritisk vätskekromatografi (SFC) där den mobila fasen inledningsvis är CO2 i
superkritiskt eller nära superkritiskt (vätskelikt) tillstånd. Andelen tillsatt lösningsmedel,
oftast metanol och lite vatten, ökas stegvis under körningen med en programmerad gradient.
När andelen tillsatt lösningsmedel ökar eluerar först de icke-polära analyterna, därefter de mer
polära och joniska. Under hela körningen hålls den mobila fasen enfasig och vätskelik genom
kontrollerat tryck och temperatur. Tvåfasområden (där den mobila fasen separerar i gas och
vätska) undviks eftersom de ger ett ojämnt flöde, förskjutna retentionstider och sämre
toppform.
UC fungerar redan i praktiken: studier beskriver fungerande metoder för bland annat
aminosyror, livsmedelsfärgämnen och korta peptider som kan ersätta flera separata LC-
körningar. Kolonnvalet styr i hög grad selektiviteten, och en liten mängd vatten tillsammans
med låga nivåer av flyktiga ammoniumbuffertar ger ofta bättre toppform för polära och
joniska analyter. De tydligaste begränsningarna som upplevs med tekniken gäller
hydrodynamiken när andelen tillsatt lösningsmedel ökar under gradienten. Viskositeten stiger,
systemtrycket ökar, flödet saktar in och topparna breddas. Blandningen kan dessutom närma
sig tvåfasområden, vilket ger ytterligare instabilitet och ökad risk för saltfällning om buffert
används. När andelen tillsatt lösningsmedel blir hög minskar fördelen med CO2s låga
viskositet, och systemet beter sig mer som ett LC-system.
Inom läkemedelsutveckling och farmaci har UC visat sig värdefullt för tidig upptäckt av
nedbrytningsprodukter och föroreningar, vilket ger snabbare och tryggare kvalitetskontroll.
UC har också blivit ett nyttigt komplement i dopningskontroll samt vid analys av färgämnen i
livsmedel och dryck.
Framåt handlar utvecklingen om att göra UC enklare, stabilare och mer rutinvänlig.
Instrumenten behöver tåla högre tryck och ha mer genomtänkta flödesvägar så att körningarna
förblir stabila även när andelen tillsatt lösningsmedel ökar. Två samtidigt styrda
blandningslinjer (dubbel gradient) kan hålla den mobila fasen homogen hela vägen till slutet
av körningen, och ett kort, mer vattenrikt delprogram kan fånga upp de allra mest polära
analyterna. Tydligare och mer koncis rapportering av parametrar så som tryck, temperatur,
flöde och sammansättning underlättar dessutom metodöverföring mellan instrument och
laboratorier. En enkel, enhetlig rapportering av diverse parametrar underlättar
metodöverföring.

• author: Heljic, Ariana
• supervisor: Margareta Sandahl
• organization: Department of Chemistry
• course: KEMK10 20251
• year: 2026
• type: M2 - Bachelor Degree
• subject: Chemistry
• keywords: analytical chemistry, method transfer, mobile phase additives, single-phase window, supercritical fluid chromatography, unified chromatography
• language: English
• id: 9222428
• date added to LUP: 2026-02-11 11:42:51
• date last changed: 2026-02-11 11:42:51