Монолитная колонка для ВЭЖХ

Монолитная колонка для ВЭЖХ , или монолитная колонка, представляет собой колонку, используемую в высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Внутренняя структура монолитной колонны создана таким образом, что внутри колонны образуется множество каналов. Материал внутри колонны, разделяющий каналы, может быть пористым и функционализированным. Напротив, в большинстве конфигураций ВЭЖХ используются колонки с насадкой из частиц; крошечные шарики инертного вещества, обычно модифицированного диоксида кремния . в этих конфигурациях внутри колонны используются Монолитные колонны можно разделить на две категории: монолиты на основе диоксида кремния и монолиты на основе полимеров. Монолиты на основе диоксида кремния известны своей эффективностью в разделении более мелких молекул, тогда как монолиты на основе полимеров известны своей способностью разделять большие молекулы белка.

Обзор технологий

Цель аналитической хроматографии — разделить и однозначно идентифицировать каждое соединение в веществе. Альтернативно, препаративная хроматография представляет собой метод очистки больших партий материала в производственных условиях. Основные методы разделения в ВЭЖХ основаны на подвижной фазы (воды, органических растворителей пропускании и т. д.) через неподвижную фазу (набивки из частиц диоксида кремния, монолиты и т. д.) в закрытой среде (колонке); различия в реакционной способности интересующего растворителя, а также подвижной и неподвижной фаз отличают соединения друг от друга в ряде явлений адсорбции и десорбции. Результаты затем визуально отображаются на результирующей хроматограмме . Стационарные фазы доступны во многих вариантах упаковки, а также в различных химических структурах и могут быть функционализированы для дополнительной специфичности. Колонны монолитного типа, или монолиты, являются одним из многих типов структур стационарной фазы.

Монолиты, с точки зрения хроматографии, представляют собой пористые стержневые структуры, характеризующиеся мезопорами и макропорами. Эти поры обеспечивают монолитам высокую проницаемость, большое количество каналов и большую площадь поверхности, доступную для реакционной способности. Основа монолитной колонки состоит из органического или неорганического субстрата и может быть легко изменена химически для конкретных применений. Их уникальная структура придает им ряд физико-механических свойств, которые позволяют им конкурировать с колонками с традиционной насадкой.

Исторически сложилось так, что типичная колонка для ВЭЖХ состоит из частиц диоксида кремния высокой чистоты, сжатых в трубки из нержавеющей стали. Чтобы сократить время работы и повысить селективность, были выбраны меньшие диффузионные расстояния. Для достижения меньших диффузионных расстояний произошло уменьшение размеров частиц. Однако по мере уменьшения размера частиц противодавление (для данного диаметра колонны и данного объемного расхода) пропорционально увеличивается. Давление обратно пропорционально квадрату размера частиц; т.е. когда размер частиц уменьшается вдвое, давление увеличивается в четыре раза. Это связано с тем, что по мере того, как размеры частиц становятся меньше, промежуточные пустоты (пространства между частицами) также уменьшаются, и соединения становится труднее проталкивать через меньшие пространства. Современные системы ВЭЖХ обычно рассчитаны на противодавление около 18 000 фунтов на квадратный дюйм (1200 бар), чтобы справиться с этой проблемой.

Монолиты также имеют очень короткие расстояния диффузии , а также обеспечивают несколько путей для рассеивания растворенных веществ. Колонки с насадочными частицами имеют значения связности пор около 1,5, тогда как монолиты имеют значения в диапазоне от 6 до более 10. Это означает, что в колонке с частицами данный аналит может диффундировать в одну и ту же пору и выходить из нее или проникать через одну пору. и выйти через связанную пору. Напротив, аналит в монолите может войти в один канал и выйти через любой из 6 или более различных каналов. Незначительная часть поверхности монолита недоступна для соединений подвижной фазы. Высокая степень взаимосвязи в монолитах дает преимущество, заключающееся в низком противодавлении и легко достижимых высоких скоростях потока.

Монолиты идеально подходят для больших молекул ; хотя очистка более крупных молекул может занять очень много времени. Как упоминалось ранее, размеры частиц уменьшаются в попытке достичь более высокого разрешения и более быстрого разделения, что привело к более высокому противодавлению. используются частицы меньшего размера Когда для разделения биомолекул , противодавление еще больше увеличивается из-за большого размера молекул. В монолитах, где противодавление низкое, а размеры каналов большие, разделение малых молекул менее эффективно. Об этом свидетельствует динамическая способность связывания, мера того, сколько образца может связаться с поверхностью неподвижной фазы. Динамическая связывающая способность монолитов для крупных молекул может быть в десятки раз выше, чем для дисперсных упаковок.

Монолиты не проявляют сдвиговых сил или вихревых эффектов. Высокая взаимосвязанность мезопор обеспечивает несколько путей конвективного потока через колонку. Массовый транспорт растворенных веществ через колонку практически не зависит от скорости потока. Это полностью противоречит традиционным насадкам из частиц, в которых вихревые эффекты и силы сдвига в значительной степени способствуют потере разрешения и емкости, как видно из кривой ВанДеемтера. Монолиты, однако, могут страдать от другого недостатка потока: стеновых эффектов. Монолиты из кремнезема особенно имеют тенденцию отрываться от стенок оболочки колонны. Когда это происходит, поток подвижной фазы происходит вокруг неподвижной фазы, а также сквозь нее, что снижает разрешение. Влияние стен было значительно уменьшено благодаря достижениям в строительстве колонн.

Другие преимущества монолитов, обеспечиваемые их индивидуальной конструкцией, включают большую воспроизводимость результатов от колонки к колонке и от партии к партии. Одним из методов создания монолитных колонн является полимеризация конструкции на месте . Это включает в себя заполнение формы или трубок колонки смесью мономеров , сшивающего агента, свободнорадикального инициатора и порообразующего растворителя, а затем инициирование процесса полимеризации в тщательно контролируемых термических условиях или условиях облучения. in situ Монолитная полимеризация позволяет избежать основного источника изменчивости колонок, а именно процедуры упаковки.

Кроме того, колонки с насадочными частицами должны храниться в среде растворителей и не должны подвергаться воздействию воздуха во время или после процедуры упаковки. При воздействии воздуха поры высыхают и больше не обеспечивают достаточной площади поверхности для реакционной способности; колонку необходимо переупаковать или выбросить. Кроме того, поскольку сжатие частиц и однородность упаковки не имеют значения для монолитов, они обладают большей механической прочностью; например, если колонки с частицами уронить, целостность колонки может быть нарушена. Монолитные колонны более физически стабильны, чем их сыпучие аналоги.

Развитие технологий

Корни жидкостной хроматографии уходят корнями более века назад в 1900 год, когда русский ботаник Михаил Цвет начал экспериментировать с растительными пигментами в хлорофилле . Он отметил, что при нанесении растворителя появляются отчетливые полосы, мигрирующие с разной скоростью вдоль неподвижной фазы. Для этого нового наблюдения он ввёл термин «хроматография» — цветное изображение. Его первая лекция по этой теме была прочитана в 1903 году, но наиболее важный его вклад произошел три года спустя, в 1906 году, когда была опубликована статья « Адсорбционный анализ и хроматографический метод. Приложения по химии хлорофилла». Соперничество с коллегой, который охотно и открыто осуждал его работу, привело к тому, что хроматографический анализ был отложен почти на 25 лет. Великая ирония заключается в том, что именно ученики его соперника позже подхватили знамя хроматографии в своих работах с каротинами.

практически не изменившаяся со времен Цветта до 1940-х годов, Нормально-фазовая хроматография, проводилась путем пропускания растворителя, подаваемого под действием силы тяжести , через небольшие стеклянные трубки, заполненные гранулами пелликулярного адсорбента. Однако именно в 1940-х годах произошла великая революция в газовой хроматографии (ГХ). Хотя ГХ был прекрасным методом анализа неорганических соединений, с помощью этого метода можно разделить менее 20% органических молекул. Именно Ричард Синдж , получивший в 1952 году Нобелевскую премию по химии за работу в области распределительной хроматографии , применил теоретические знания, полученные в результате его работы в ГХ, к ЖХ. В результате этой революции в 1950-е годы также появились бумажная хроматография, распределительная хроматография с обращенной фазой (RPC) и хроматография гидрофобного взаимодействия (HIC). Первые гели для использования в ЖХ были созданы с использованием сшитых декстранов ( сефадекса ) в попытке реализовать предсказание Synge о том, что уникальная цельная неподвижная фаза может обеспечить идеальное хроматографическое решение.

В 1960-х годах были созданы полиакриламидные и агарозные гели в рамках еще одной попытки создать цельную неподвижную фазу, но чистота и стабильность доступных компонентов не оказались полезными для использования в ВЭЖХ. ультрафиолетовый ( УФ В это десятилетие была изобретена аффинная хроматография, впервые использован ) детектор совместно с ЖХ и, самое главное, родилась современная ВЭЖХ. Чаба Хорват руководил разработкой современной ВЭЖХ, собирая лабораторное оборудование для своих целей. В 1968 году компания Picker Nuclear Company выпустила на рынок первую коммерчески доступную ВЭЖХ под названием «Анализатор нуклеиновых кислот». В следующем году был проведен первый международный симпозиум по ВЭЖХ, и Киркланд из компании DuPont впервые смог функционализировать пелликулярные частицы с контролируемой пористостью.

В 1970-е и 1980-е годы возобновился интерес к разделительным средам с уменьшенными объемами межчастичных пустот. Перфузионная хроматография впервые показала, что хроматографические среды могут поддерживать высокие скорости потока без ущерба для разрешения. Монолиты удачно вписываются в этот новый класс сред, поскольку они не имеют объема пустот и могут выдерживать скорость потока до 9 мл/мин. Полимерные монолиты в том виде, в каком они существуют сегодня, были разработаны независимо тремя разными лабораториями в конце 1980-х годов под руководством Йертена, Свеца и Тенниковой. В то же время биоразделение становилось все более важным, и монолитные технологии оказались полезными в биотехнологическом разделении.

Хотя в 1980-х годах промышленность фокусировалась на биотехнологиях, в 1990-х годах акцент сместился на технологические процессы. В то время как основные хроматографы использовали колонки с частицами размером 3 мкм , колонки с размером частиц менее 2 мкм находились на стадии исследований. Меньшие частицы означали лучшее разрешение и более короткое время анализа; наблюдалось также связанное с этим увеличение противодавления. Чтобы выдержать давление, возникла новая область хроматографии: УВЭЖХ или UPLC – жидкостная хроматография сверхвысокого давления. Новые инструменты способны выдерживать давление до 15 000 фунтов на квадратный дюйм (1000 бар) в отличие от обычных машин, которые, как утверждалось ранее, могут выдерживать давление до 5000 фунтов на квадратный дюйм (340 бар). UPLC — альтернативное решение тех же проблем, которые решают монолитные колонны. Как и UPLC, монолитная хроматография может улучшить прибыль за счет увеличения пропускной способности образцов, но без необходимости тратить капитал на новое оборудование.

В 1996 году Нобуо Танака из Киотского технологического института приготовил монолиты диоксида кремния, используя метод коллоидного суспензионного синтеза (он же « золь-гель »), разработанный коллегой. Этот процесс отличается от того, который используется в полимерных монолитах. Полимерные монолиты, как упоминалось выше, создаются на месте с использованием смеси мономеров и порообразователя внутри трубок колонны. Монолиты из диоксида кремния, с другой стороны, создаются в форме, подвергаются значительной усадке, а затем покрываются полимерной термоусадочной трубкой, такой как PEEK (полиэфирэфиркетон), чтобы уменьшить влияние стенок. Этот метод ограничивает размер колонок, которые могут быть изготовлены, до длины менее 15 см, и хотя стандартные аналитические внутренние диаметры легко достигаются, в настоящее время существует тенденция к разработке наноразмерных капиллярных и препарационных кварцевых монолитов.

Жизненный цикл технологии

Монолиты из диоксида кремния стали коммерчески доступны только с 2001 года, когда компания Merck начала свою кампанию Chromolith. Технология Chromolith была лицензирована группой Соги и Наканиси из Киотского университета. Новый продукт получил золотую награду редакции PittCon за лучший новый продукт, а также награду R&D 100 Award в 2001 году.

Отдельные монолитные колонны имеют жизненный цикл , который обычно превышает жизненный цикл их конкурентов из твердых частиц. При выборе поставщика колонок для ВЭЖХ срок службы колонки был для покупателя вторым по значимости после воспроизводимости результатов от колонки к колонке. Колонки Chromolith, например, продемонстрировали воспроизводимость 3300 вводов проб и 50 000 объемов подвижной фазы в колонке. Для жизненного цикла монолита также важна его повышенная механическая прочность; полимерные монолиты выдерживают диапазон pH от 1 до 14, выдерживают повышенные температуры и не требуют деликатного обращения. «Монолиты еще молоды», — утверждает Франтисек Швец, лидер в области новых стационарных фаз для LC.

Эволюция отрасли

Жидкостная хроматография в том виде, в котором мы ее знаем сегодня, действительно получила свое начало в 1969 году, когда была разработана и продана первая современная ВЭЖХ как анализатор нуклеиновых кислот . Колонки на протяжении 1970-х годов были ненадежными, скорости потока насосов были непостоянными, а многие биологически активные соединения не обнаруживались УФ- и флуоресцентными детекторами. Акцент на методах очистки в 70-х годах сменился более быстрым анализом в 1980-х, когда компьютеризированное управление было интегрировано в оборудование ВЭЖХ. Более высокая степень компьютеризации в 1990-е годы привела к акценту на более точное, быстрое и автоматизированное оборудование. Нетипичный для многих технологий 60-х и 70-х годов акцент в улучшениях делался не на «больше и лучше», а на «меньше и лучше». В то время как пользовательский интерфейс ВЭЖХ совершенствовался, критически важно было иметь возможность изолировать сотни пептидов или биомаркеров из постоянно уменьшающихся размеров образцов.

как отдельная отрасль только Лабораторное аналитическое оборудование было признано NAICS и SIC с 1987 года. Эта сегментация рынка включает не только газовую и жидкостную хроматографию, но также масс-спектрометрию и спектрофотометрические приборы. С тех пор, как аналитическое лабораторное оборудование впервые было признано отдельным рынком, продажи аналитического лабораторного оборудования увеличились примерно с 3,5 миллиардов долларов в 1987 году до более чем 26 миллиардов долларов в 2004 году. В частности, ожидается, что доходы на мировом рынке жидкостной хроматографии вырастут с 3,4 миллиардов долларов в 2007 году до 4,7 миллиардов долларов в 2013 году, при этом в 2008 и 2009 годах ожидается небольшое снижение расходов из-за мирового экономического спада и снижения или стагнации расходов. Только на фармацевтическую промышленность приходится 35% всех используемых инструментов ВЭЖХ. Основным источником роста LC являются бионауки и фармацевтические компании.

Технологические приложения

В своей самой ранней форме жидкостная хроматография использовалась для разделения пигментов хлорофилла русским ботаником. Спустя десятилетия эту процедуру для изучения каротинов использовали и другие химики. Затем жидкостную хроматографию использовали для выделения небольших молекул и органических соединений, таких как аминокислоты , а совсем недавно она стала использоваться в пептидов и ДНК исследованиях . Монолитные колонны сыграли важную роль в развитии области биомолекулярных исследований.

На недавних выставках и международных встречах по ВЭЖХ интерес к колоночным монолитам и биомолекулярным приложениям неуклонно рос, и эта корреляция не случайна. Было показано, что монолиты обладают большим потенциалом в областях «омики» — геномике , протеомике , метаболомике и фармакогеномике , среди других. Редукционистский подход к пониманию химических процессов в организме и реакций на различные раздражители, например лекарства, имеет важное значение для новых волн здравоохранения, таких как персонализированная медицина .

Фармакогеномика изучает, как реакция на фармацевтические продукты различается по эффективности и токсичности в зависимости от изменений в геноме пациента; это корреляция реакции на лекарство с экспрессией генов у пациента. Джереми К. Николсон из Имперского колледжа использовал в Лондоне постгеномную точку зрения, чтобы понять побочные реакции на лекарства и молекулярную основу заболеваний человека. Его группа изучила метаболические профили кишечных микробов и смогла увидеть четкие различия в реакциях на токсичность лекарств и метаболизме даже среди различных географических групп одной и той же расы. Аффинная монолитная хроматография обеспечивает еще один подход к измерению реакции на лекарство. Дэвид Хейдж из Университета Небраски связывает лиганды с монолитными носителями и измеряет явления равновесия связывающих взаимодействий между лекарствами и белками сыворотки . ) в настоящее время используется монолитный подход В Болонском университете ( Италия для высокоскоростного скрининга потенциальных лекарств для лечения болезни Альцгеймера . В 2003 году Ренье и Лю из Университета Пердью описали процедуру многомерной ЖХ для идентификации однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) в белках . SNP представляют собой изменения в генетическом коде , которые иногда могут вызывать изменения конформации белка , как в случае с серповидноклеточной анемией . Монолиты особенно полезны в таких видах разделения из-за их превосходных возможностей переноса массы , низкого противодавления в сочетании с более высокими скоростями потока и относительной простотой модификации опорной поверхности.

Биоразделение в промышленных масштабах также улучшается за счет технологий монолитных колонок. Быстрое разделение и высокая разрешающая способность монолитов для больших молекул означает, что возможен анализ в реальном времени на производственных ферментерах. Ферментация хорошо известна благодаря ее использованию при изготовлении алкогольных напитков , но также является важным этапом производства вакцин от бешенства и других вирусов . Онлайн-анализ в режиме реального времени имеет решающее значение для мониторинга условий производства, и при необходимости можно внести коррективы. Берингер Ингельхайм Австрия утвердила метод с использованием cGMP (коммерческой производственной практики) для производства ДНК- плазмид фармацевтического качества . Они способны обработать 200 л ферментационного бульона на монолите объемом 800 мл. В компании BIA Separations время обработки вируса томатной мозаики значительно сократилось со стандартных пяти дней интенсивной ручной работы до эквивалентной чистоты и лучшего извлечения всего за два часа с использованием монолитной колонки. На монолитах были очищены и другие вирусы.

Еще одной областью интересов ВЭЖХ является судебная экспертиза . ГХ-МС (газовая хроматография-масс-спектроскопия) обычно считается золотым стандартом судебно-медицинской экспертизы. Он используется в сочетании с онлайн-базами данных для быстрого анализа соединений в тестах на алкоголь в крови , причину смерти, уличные наркотики и анализ пищевых продуктов, особенно в случаях отравления. Анализ бупренорфина , заменителя героина , продемонстрировал потенциальную полезность многомерного ЖХ как метода обнаружения низкого уровня. Методы ВЭЖХ позволяют измерить это соединение при концентрации 40 нг / мл по сравнению с методом ГХ-МС при концентрации 0,5 нг/мл, но ЖХ-МС-МС позволяет обнаружить бупренорфин даже на уровнях 0,02 нг/мл. Таким образом, чувствительность многомерной ЖХ в 2000 раз выше, чем у обычной ВЭЖХ.

Промышленные приложения

Рынок жидкостной хроматографии невероятно разнообразен. Пять-десять фирм постоянно являются лидерами рынка, однако почти половина рынка состоит из небольших, фрагментированных компаний. В этом разделе отчета основное внимание будет уделено роли, которую сыграли несколько компаний в выведении технологий монолитных колонн на коммерческий рынок.

новая биотехнологическая компания BIA Separations В 1998 году в Любляне , Словения , возникла . Первоначально технология была разработана Татьяной Тенниковой и Франтишеком Свецем в ходе сотрудничества между их соответствующими институтами. Патент на эти колонки был приобретен компанией BIA Separations, а Алеш Подгорник и Милош Барут разработали первую коммерчески доступную монолитную колонку в форме короткого диска, заключенного в пластиковый корпус. Компания BIA Separations под торговой маркой CIM с тех пор представила полную линейку обращенно-фазовых, нормально-фазовых, ионообменных и аффинных полимерных монолитов. Затем Алеш Подгорник и Янез Янчар разработали крупномасштабные трубчато-монолитные колонны для промышленного использования. Самая большая колонка, доступная в настоящее время, составляет 8 л. В мае 2008 года производитель приборов для ЖХ Agilent Technologies согласился продавать аналитические колонки BIA Separations, основанные на монолитной технологии. Компания Agilent вывела на рынок колонки с сильными и слабыми ионообменными фазами и белком А в сентябре 2008 года, когда на конференции BioProcess International они представили свою новую линейку продуктов Bio-Monolith.

В то время как BIA Separations была первой компанией, выпустившей на коммерческий рынок полимерные монолиты, Merck KGaA была первой компанией, которая начала продавать монолиты из диоксида кремния. В 1996 году Танака и его коллеги из Киотского технологического института опубликовали обширную работу по технологиям изготовления кремнеземного монолита. Позже компания Merck получила лицензию Киотского технологического института на разработку и производство кремнеземных монолитов. Вскоре после этого, в 2001 году, компания Merck представила линейку монолитных колонок Chromolith для ВЭЖХ на выставке аналитических приборов PittCon. По словам Карин Кабрера, старшего научного сотрудника компании Merck, высокая скорость потока была преимуществом линии Chromolith. Однако, основываясь на отзывах клиентов, компания Merck вскоре узнала, что эти колонки более стабильны и долговечны, чем колонки с частицами. Колонки были удостоены различных наград за новые продукты. Трудности в производстве монолитов диоксида кремния и строгая патентная защита не позволили другим компаниям разработать аналогичный продукт. Было отмечено, что существует больше патентов на способы герметизации кремнеземного стержня, чем на производство самого кремнезема.

Исторически компания Merck была известна своей превосходной химической продукцией, а в жидкостной хроматографии — чистотой и надежностью дисперсного диоксида кремния. Компания Merck не известна своими колонками для ЖХ. Через пять лет после запуска линии Chromolith компания Merck приняла очень стратегическое маркетинговое решение. Они предоставили международную сублицензию на эту технологию небольшой (менее 100 миллионов долларов продаж) инновационной компании, хорошо известной своей передовой технологией колонок: Phenomenex. Это был превосходный стратегический ход по двум причинам. Как упоминалось выше, компания Merck не очень известна производством колонок. Кроме того, наличие более одного производителя монолита кремнезема способствует лучшей проверке технологии. Получив сублицензию на технологию от Merck, Phenomenex представила линейку продуктов Onyx в январе 2005 года.

По другую сторону монолитных технологий находятся полимеры. В отличие от колонн из неорганического кремнезема, полимерные монолиты изготовлены на основе органического полимера. Компания Dionex , традиционно известная своими возможностями ионной хроматографии, лидирует в этой области. В 1990-х годах компания Dionex впервые приобрела лицензию на технологию полимерного монолита, разработанную ведущим исследователем монолитной хроматографии Франтисеком Свецем, когда он учился в Корнелльском университете . В 2000 году они приобрели компанию LC Packings, специализирующуюся на насадках для колонок ЖХ. Компания LC Packings/Dionex представила свою первую монолитную капиллярную колонку на конференции по ЖХ-МС в Монтрё. Ранее в том же году другая компания, Isco, представила монолитную колонку из полистирола и дивинилбензола (ПС-ДВБ) под брендом SWIFT. В январе 2005 года Dionex были проданы права на медиа-продукты SWIFT, интеллектуальную собственность, технологии и связанные с ними активы Teledyne Isco. Хотя основная специализация Dionex традиционно заключалась в ионной хроматографии, благодаря стратегическим приобретениям и передаче технологий она быстро зарекомендовала себя как основной производитель полимерных монолитов.

Экономический эффект

Хотя многочисленные достижения ВЭЖХ и монолитов широко заметны в аналитической и фармацевтической промышленности, маловероятно, что общество в целом осведомлено об этих разработках. В настоящее время потребители могут стать свидетелями технологических разработок в отрасли аналитических наук в виде более широкого спектра доступных фармацевтических продуктов более высокой чистоты, передовых судебно-медицинских исследований в уголовных процессах, лучшего мониторинга окружающей среды и более быстрой окупаемости медицинских тестов . В будущем, предположительно, это может измениться. Поскольку медицина со временем становится все более индивидуализированной, осознание потребителями того, что что-то улучшает качество их медицинской помощи, кажется более вероятным. Однако дальнейшая мысль о том, что речь идет о монолитах или ВЭЖХ, вряд ли заинтересует широкую общественность.

стоят два основных фактора затрат За технологическими изменениями в этой отрасли . Хотя ЖХ используется во многих различных аналитических областях, включая производство продуктов питания и напитков, судебно-медицинские лаборатории и центры клинических испытаний, наибольший стимул к технологическим разработкам исходит от научно-исследовательских и производственных подразделений фармацевтической промышленности. Областями, в которых технологии монолитных колонн с высокой производительностью, вероятно, будут иметь наибольший экономический эффект, являются НИОКР и дальнейшая переработка.

В области исследований и разработок возникает стремление к более четкому и быстрому отделению от меньших количеств проб. Единственным этапом разработки лекарств, находящимся под непосредственным контролем фармацевтической компании, является этап исследований и разработок. Цель аналитической работы – получить как можно больше информации из выборки. На этом этапе решающее значение имеют высокая производительность и анализ небольших количеств образцов. Фармацевтические компании ищут инструменты, которые позволят им лучше измерять и прогнозировать эффективность потенциальных лекарств в более короткие сроки и с менее дорогостоящими клиническими испытаниями. С этой целью большое значение приобрели нано-разделение, высокоавтоматизированное оборудование для ВЭЖХ и многомерная хроматография.

Преобладающим методом повышения чувствительности аналитических методов стала многомерная хроматография. В этой практике используются другие методы анализа в сочетании с жидкостной хроматографией. Например, масс-спектрометрия (МС) стала очень популярной в качестве метода онлайн-аналитики после ВЭЖХ. Однако он ограничен тем, что МС, такой как спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) или методы ионизации электрораспылением (ESI), возможен только при использовании очень небольших количеств растворенного вещества и растворителя; ЖХ-МС используется с методами нано- или капиллярного масштаба, но не может использоваться в подготовительном масштабе. Другая тактика повышения селективности в многомерной хроматографии заключается в использовании ортогональных двух колонок с разной селективностью; то есть... соединение ионообменной колонки с колонкой, закрытой C18. В 2007 году Каргер сообщил, что с помощью многомерной хроматографии и других методов, начав всего с примерно 12 000 клеток, содержащих 1-4 мкг белка, он смог идентифицировать 1867 уникальных белков. Из них Каргер может выделить 4, которые могут представлять интерес как маркеры рака шейки матки. Сегодня жидкостные хроматографы, использующие многомерную ЖХ, могут изолировать соединения с фемтомолями (10 ⁻¹⁵ крот) и аттомоль (10 ⁻¹⁸ моль) уровни.

После того как лекарство одобрено Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA), фармацевтическая компания делает упор на вывод продукта на рынок. Именно здесь играет роль подготовительная или технологическая хроматография. В отличие от аналитического анализа, препаративная хроматография фокусируется на выделении и чистоте соединений. Существует компромисс между степенью чистоты соединения и количеством времени, необходимым для достижения этой чистоты. К сожалению, многие из подготовительных или технологических решений, используемых фармацевтическими компаниями, являются запатентованными из-за трудностей с патентованием процесса. Поэтому литературы не так много. Однако некоторые попытки решить проблемы препаровой хроматографии включают использование монолитов и имитацию движущихся слоев .

Сравнение захвата белка иммуноглобулина на обычной колонке и монолитной колонке дает некоторые экономически интересные результаты. Если время обработки эквивалентно, объемы обработки IgG (антитела ) составляют 3120 л для обычных колонок по сравнению с 5538 л для монолитных колонок. Это означает увеличение эффективности процесса на 78%, при этом образуется лишь десятая часть объема отходов среды. Монолитная колонна не только более экономична с точки зрения стоимости времени обработки продукта, но в то же время используется меньше среды, что представляет собой значительное снижение переменных затрат.

Внешние ссылки

• «История ВЭЖХ». https://web.archive.org/web/20100410045845/http://kerouac.pharm.uky.edu/ .