張 穎

(上海迪賽諾藥業(yè)有限公司，上海 201203)

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經(jīng)濟(jì)交流

淺談制藥行業(yè)液相色譜儀的選購(gòu)

張 穎

(上海迪賽諾藥業(yè)有限公司，上海 201203)

介紹了液相色譜儀的基本原理，結(jié)合日常分析流程逐一分析了儀器各主要模塊的技術(shù)特點(diǎn)和指標(biāo)參數(shù)及其對(duì)整體系統(tǒng)性能的影響。針對(duì)制藥行業(yè)的研發(fā)、生產(chǎn)等環(huán)節(jié)對(duì)液相色譜儀的不同應(yīng)用需求，以技術(shù)參數(shù)為基礎(chǔ)對(duì)儀器配置選擇加以分析，從可靠性、適用性、維護(hù)便利性等多方面綜合考慮，以期為制藥行業(yè)應(yīng)用液相色譜儀選購(gòu)提供參考。

制藥；液相色譜儀；選購(gòu)

液相色譜法的基本原理是利用待測(cè)樣品中各個(gè)組分在流動(dòng)相和固定相中的分配系數(shù)差異進(jìn)行分離，再依次通過(guò)檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，得到定性定量的分析結(jié)果。其應(yīng)用范圍廣，能分析大約80%的有機(jī)化合物，并具有分離效能高、分析速度快、選擇性高、檢測(cè)靈敏度高等特點(diǎn)[1]，是制藥行業(yè)使用最為廣泛的分析儀器之一，無(wú)論是中藥、生物藥、化學(xué)藥，液相色譜儀都可對(duì)其主要成分、雜質(zhì)等進(jìn)行分離和定量，在藥物研發(fā)和質(zhì)量控制中發(fā)揮重要作用。近年來(lái)，隨著儀器技術(shù)的不斷發(fā)展，液相色譜儀產(chǎn)品也越來(lái)越多，除了沃特世(Waters)、安捷倫(Agilent)、島津(Shimadzu)、賽默飛(ThermoFisher)等進(jìn)口品牌廠商，國(guó)內(nèi)的儀器公司如上海伍豐、大連依利特、上海舜宇恒平、浙江福立等液相色譜產(chǎn)品在制藥行業(yè)中的應(yīng)用也越來(lái)越多，不同品牌、不同配置、各種性能指標(biāo)參數(shù)令人眼花繚亂。本文針對(duì)如何能選到既滿(mǎn)足工作需要，又經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的產(chǎn)品，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用需要，對(duì)儀器配置、技術(shù)指標(biāo)等進(jìn)行逐一分析，為儀器選購(gòu)提供參考。

1 液相色譜儀的組成及相關(guān)技術(shù)指標(biāo)

液相色譜儀主要由輸液系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、檢測(cè)器、色譜柱、數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)這幾大部分組成，其基本分析流程是：由輸液系統(tǒng)將流動(dòng)相輸送到液相色譜系統(tǒng)中，進(jìn)樣系統(tǒng)將樣品注入，流動(dòng)相帶動(dòng)樣品到達(dá)色譜柱進(jìn)行分離，分離之后依次到達(dá)檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，由數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)記錄色譜圖，并進(jìn)行后續(xù)的定性定量分析(如圖1)。樣品分離的過(guò)程是在高壓下進(jìn)行，根據(jù)分析條件的不同，壓力從幾個(gè)MPa到幾十MPa，因此，高效液相色譜也稱(chēng)為高壓液相色譜。

圖1 液相色譜分析流程圖

1.1 輸液系統(tǒng)

輸液系統(tǒng)即為高壓恒流泵，是液相色譜的“動(dòng)力”系統(tǒng)，以恒定速度連續(xù)平穩(wěn)地輸送流動(dòng)相，是液相色譜分析穩(wěn)定性和可靠性的基礎(chǔ)，因此在選購(gòu)時(shí)需要重點(diǎn)考察其技術(shù)特點(diǎn)和性能指標(biāo)。與高壓恒流泵相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)包括：流量范圍、流量準(zhǔn)確度、流量穩(wěn)定性、最高耐壓、壓力脈動(dòng)等。其中，流量準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性決定了定性分析結(jié)果(保留時(shí)間)的可靠性，是非常重要的指標(biāo)。流量、壓力等能滿(mǎn)足日常分析需求即可。HPLC系統(tǒng)分析壓力是由色譜條件決定的，一般都在20MPa以?xún)?nèi)，分析使用流量也在2mL/min以下，因此不必苛求寬流量范圍和過(guò)高的耐受壓力。

市場(chǎng)上的高壓恒流泵目前常見(jiàn)的有串聯(lián)式和并聯(lián)式兩種，串聯(lián)和并聯(lián)各有優(yōu)勢(shì)，都屬于往復(fù)式柱塞泵，有兩個(gè)泵頭，不同的是串聯(lián)泵只有一組(兩個(gè))單相閥，而并聯(lián)泵有兩組(四個(gè))單向閥，因此并聯(lián)泵的生產(chǎn)成本相對(duì)要高，價(jià)格也較貴。但是，在輸送流動(dòng)相精度這一方面，并聯(lián)泵又有它的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于同一廠家的產(chǎn)品，并聯(lián)泵的誤差更小，容易獲得更穩(wěn)定的流量。由于運(yùn)行原理的差異，兩者在輸出控制方式上也存在重要區(qū)別[2]。無(wú)論是哪種設(shè)計(jì)的泵，只要能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的流量輸出，滿(mǎn)足液相色譜分析精度要求即可(表1)。

1.2 進(jìn)樣系統(tǒng)

進(jìn)樣系統(tǒng)是將樣品引入液相色譜系統(tǒng)的裝置，一般有手動(dòng)進(jìn)樣器和自動(dòng)進(jìn)樣器兩種。手動(dòng)進(jìn)樣器為耐高壓的六通進(jìn)樣閥，市場(chǎng)上的液相色譜產(chǎn)品配置RheodyneRR7725i的較多，適用于樣品量不高的日常分析。如果樣品數(shù)量多，配置自動(dòng)進(jìn)樣器可以大大提高分析效率。自動(dòng)進(jìn)樣器的技術(shù)指標(biāo)包括：進(jìn)樣范圍、進(jìn)樣準(zhǔn)確度、進(jìn)樣重復(fù)性、進(jìn)樣殘留、樣品容量、控溫范圍等。一般來(lái)說(shuō)，在選購(gòu)液相色譜儀時(shí)，考慮到系統(tǒng)成套性，自動(dòng)進(jìn)樣器都會(huì)選擇同一品牌的配套型號(hào)，因此不作為選購(gòu)時(shí)重點(diǎn)考察的部分。

表1 輸液系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)要求

1.3 檢測(cè)器

檢測(cè)器用于監(jiān)測(cè)經(jīng)色譜柱分離后各組分的組成和濃度變化，相當(dāng)于液相色譜系統(tǒng)的“眼睛”。一個(gè)理想的液相色譜檢測(cè)器應(yīng)具備靈敏度高、線性范圍寬、通用性好、死體積小、不受溫度及流動(dòng)相變化的影響、使用簡(jiǎn)便易于維護(hù)等等特點(diǎn)。但是，沒(méi)有任何一種檢測(cè)器是“萬(wàn)能”的，在采購(gòu)中須根據(jù)實(shí)際樣品檢測(cè)需求來(lái)選擇合適的檢測(cè)器。

液相色譜檢測(cè)器的種類(lèi)較多，在制藥行業(yè)中常用的包括：紫外檢測(cè)器(包括可變波長(zhǎng)紫外檢測(cè)器和二極管陣列檢測(cè)器)、熒光檢測(cè)器、蒸發(fā)光散射檢測(cè)器、示差折光檢測(cè)器等。檢測(cè)器的配置是根據(jù)樣品性質(zhì)來(lái)選擇的，一臺(tái)液相色譜儀也可以配置多個(gè)檢測(cè)器。紫外檢測(cè)器和熒光檢測(cè)器屬于選擇性檢測(cè)器，要求被測(cè)樣品具有紫外吸收或產(chǎn)生熒光；蒸發(fā)光散射檢測(cè)器和示差折光檢測(cè)器屬于通用型檢測(cè)器，一般用于無(wú)紫外吸收的樣品分析。檢測(cè)器的主要技術(shù)指標(biāo)包括：基線噪聲、基線漂移、線性、檢測(cè)池體積、最小檢出限等。另外，根據(jù)檢測(cè)器類(lèi)型的不同，還有一些專(zhuān)屬性的技術(shù)指標(biāo)。以最常用的紫外檢測(cè)器為例，波長(zhǎng)范圍、波長(zhǎng)準(zhǔn)確度、波長(zhǎng)重復(fù)性等也是需要考察的技術(shù)指標(biāo)[3]。噪聲和漂移會(huì)直接影響分析工作的誤差及檢測(cè)能力，是檢測(cè)器穩(wěn)定性的主要表現(xiàn)；最小檢出限是根據(jù)樣品和方法的不同存在差異，在選擇時(shí)需要多加注意(表2)。

表2 紫外檢測(cè)器的技術(shù)指標(biāo)要求

1.4 色譜柱

色譜柱是樣品進(jìn)行分離的場(chǎng)所，相當(dāng)于色譜分離的“心臟”。液相色譜柱的類(lèi)型非常多，如正相柱、反相柱、凝膠柱、手性柱、親和柱等等，適用于不同的樣品分析需求，所使用的流動(dòng)相環(huán)境也有所區(qū)別。色譜柱的主要指標(biāo)是理論塔板數(shù)，即我們通常所說(shuō)的柱效，它是色譜柱分離能力的體現(xiàn)。另外需要注意的是流動(dòng)相適用范圍、最高耐壓等指標(biāo)，對(duì)于凝膠柱則還應(yīng)考慮適用的分子量范圍。

1.5 數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)即色譜工作站，是采集并記錄檢測(cè)器輸出信號(hào)和對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)處理的專(zhuān)用軟件。這部分不存在技術(shù)指標(biāo)上的差異，但不同廠家提供的色譜工作站功能不盡相同。盡管在選購(gòu)儀器時(shí)，不需要重點(diǎn)考察色譜工作站的功能，但作為儀器運(yùn)行日常操作最直接最頻繁的部分，操作界面友好的工作站對(duì)提高分析工作效率有直接幫助。另外，在制藥行業(yè)中常常會(huì)遇到必須符合一些認(rèn)證法規(guī)的要求，這時(shí)需要注意軟件是否能滿(mǎn)足。一般來(lái)說(shuō)，液相色譜儀廠家也會(huì)根據(jù)要求提供這方面的技術(shù)服務(wù)。

2 系統(tǒng)選擇

液相色譜儀雖然是由幾大部件組成，每個(gè)部件有各自的技術(shù)指標(biāo)，但實(shí)際上是作為一個(gè)整體的分析系統(tǒng)來(lái)應(yīng)用的，因此在選購(gòu)時(shí)，要充分考慮實(shí)際應(yīng)用需求，結(jié)合整體技術(shù)要求進(jìn)行選擇。對(duì)于使用者而言，需要考慮以下幾個(gè)方面：一、儀器的可靠性，保證得出準(zhǔn)確穩(wěn)定的數(shù)據(jù)；二、從工作實(shí)際出發(fā), 滿(mǎn)足分析工作需要，經(jīng)濟(jì)實(shí)用；三、色譜工作站操作便利，儀器結(jié)實(shí)耐久, 不易出故障。

2.1 儀器的可靠性

對(duì)任何檢測(cè)類(lèi)的儀器設(shè)備而言，可靠性是根本，如果無(wú)法保證每次分析結(jié)果的穩(wěn)定可靠，靈敏度再高、功能再?gòu)?qiáng)大的儀器也等同于無(wú)用。對(duì)于液相色譜儀來(lái)說(shuō)，定性定量重復(fù)性即是其可靠性的指標(biāo)，也是整個(gè)色譜系統(tǒng)的整體技術(shù)指標(biāo)，通常，用同一樣品的連續(xù)5次或6次進(jìn)樣的保留時(shí)間和峰面積結(jié)果來(lái)表示。在《中華人民共和國(guó)藥典》關(guān)于高效液相色譜法的附錄說(shuō)明中，明確規(guī)定重復(fù)性指標(biāo)以相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差表示，連續(xù)5次進(jìn)樣的峰面積必須在2%以?xún)?nèi)。因此，在制藥行業(yè)中生產(chǎn)質(zhì)控、藥物研發(fā)等任何環(huán)節(jié)，選購(gòu)的液相色譜產(chǎn)品都必須滿(mǎn)足這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。與其直接相關(guān)的儀器部件技術(shù)指標(biāo)包括：泵流量準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性、基線噪聲及漂移，在選購(gòu)時(shí)要多加關(guān)注。如果配置自動(dòng)進(jìn)樣器，還需要關(guān)注進(jìn)樣準(zhǔn)確度、進(jìn)樣重復(fù)性、進(jìn)樣殘留等指標(biāo)。需要說(shuō)明的是，檢測(cè)器的基線噪聲及漂移，分靜態(tài)與動(dòng)態(tài)兩種，靜態(tài)噪聲和漂移是在檢測(cè)池為空時(shí)測(cè)定的，動(dòng)態(tài)噪聲和漂移是在連續(xù)流動(dòng)相通過(guò)檢測(cè)池時(shí)測(cè)定，動(dòng)態(tài)指標(biāo)更符合實(shí)際的實(shí)驗(yàn)情況，因此也更具參考意義[4]。

由于液相色譜儀的生產(chǎn)廠家越來(lái)越多，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也日趨激烈，所以在宣傳資料上標(biāo)稱(chēng)的技術(shù)指標(biāo)也越來(lái)越苛刻，而這些指標(biāo)往往是在特定的條件下用特定的樣品測(cè)試出來(lái)的。我們?cè)谶x購(gòu)時(shí)不必追求最好的指標(biāo)，關(guān)鍵是儀器滿(mǎn)足使用需求，可以完成定性定量的分析任務(wù)。

2.2 儀器配置

液相色譜的基本配置較為簡(jiǎn)單：一臺(tái)或兩臺(tái)輸液泵、一臺(tái)檢測(cè)器、一根色譜柱、一個(gè)手動(dòng)進(jìn)樣器，再加上一套色譜工作站，就可以組成一套完整的液相色譜系統(tǒng)，開(kāi)展樣品分析工作，應(yīng)對(duì)樣品量不大、樣品組分較為單一的日常檢測(cè)工作。但是液相色譜的配置遠(yuǎn)不止這些，例如：輸液系統(tǒng)有梯度、等度之分，檢測(cè)器有不同類(lèi)型，色譜柱更是類(lèi)型繁多。在符合檢測(cè)需求的前提下，在預(yù)算范圍內(nèi)更加合理地配置儀器是選購(gòu)時(shí)考慮的重點(diǎn)。制藥行業(yè)在生產(chǎn)、研發(fā)中都大量需要用到液相色譜，但由于分析目的不同，對(duì)于儀器的功能需求也存在一定差異。

在研究工作中，樣品比較多樣化，也需要新建分析方法，因此配置梯度輸液系統(tǒng)具有更大的操作靈活性，可方便隨時(shí)調(diào)整色譜分析條件。液相色譜的梯度配置有二元高壓梯度與四元低壓梯度兩種，其區(qū)別在于：二元高壓梯度配置兩個(gè)高壓輸液泵，按設(shè)置流速輸出流動(dòng)相在泵后(即高壓狀態(tài)下)混合，得到不同比例的混合流動(dòng)相進(jìn)行梯度洗脫；四元低壓梯度配置一個(gè)高壓輸液泵，由比例閥控制流動(dòng)相的比例，混合之后經(jīng)高壓輸液泵輸出，由于低壓下混合溶液易產(chǎn)生氣泡，所以低壓梯度必須配置在線脫氣裝置。配置梯度系統(tǒng)時(shí)，需要考察梯度準(zhǔn)確度和重復(fù)性指標(biāo)。由于二元高壓梯度依靠泵輸出流量的變化，在混合器中進(jìn)行混合，獲得不同比例的流動(dòng)相，因此要特別關(guān)注泵在低流速下的流量精度。例如在1mL/min流速下，按95∶5比例輸出流動(dòng)相，其中一個(gè)泵的流速應(yīng)為0.05mL/min，選購(gòu)時(shí)應(yīng)關(guān)心低流速下的準(zhǔn)確度及穩(wěn)定性。對(duì)于四元低壓梯度來(lái)說(shuō)，流動(dòng)相的混合精度是由比例閥的精度決定的，因此要關(guān)注比例閥的精度。在保證滿(mǎn)足制藥行業(yè)分析需求的前提下，選購(gòu)時(shí)可以綜合考慮維護(hù)成本、使用便利性等因素。等度輸液系統(tǒng)相對(duì)于梯度系統(tǒng)價(jià)格具有優(yōu)勢(shì)，由于結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，操作和維護(hù)對(duì)人員的要求相對(duì)不苛刻，目前藥典中大部分采用液相色譜檢測(cè)的品種所用分析方法是等度方法，因此在生產(chǎn)質(zhì)量控制、中間體檢測(cè)等都可選擇等度系統(tǒng)，不僅節(jié)省費(fèi)用，也利于操作人員掌握和日常維護(hù)。

由于約80%的有機(jī)物均有紫外吸收，紫外檢測(cè)器又具有靈敏度高、使用方便、易與其他檢測(cè)器聯(lián)用等特點(diǎn)，是制藥行業(yè)應(yīng)用最廣泛的檢測(cè)器。紫外檢測(cè)器有可變波長(zhǎng)紫外檢測(cè)器和二極管陣列檢測(cè)器(DAD)兩種。DAD檢測(cè)器除了具有常規(guī)紫外檢測(cè)器的檢測(cè)能力之外，還可進(jìn)行多波長(zhǎng)檢測(cè)、峰純度測(cè)定、紫外掃描，因此，在研究工作中，可優(yōu)先考慮選擇DAD檢測(cè)器。而對(duì)于藥品生產(chǎn)的質(zhì)量檢測(cè)和控制，由于分析方法都是相對(duì)固定的，普通的紫外檢測(cè)器即可滿(mǎn)足需求，與DAD檢測(cè)器相比，可節(jié)省一筆不小的費(fèi)用。除此之外，示差檢測(cè)器、熒光檢測(cè)器和蒸發(fā)光散射檢測(cè)器也較為常用，如果預(yù)算有限，需要分析的品種類(lèi)型比較多但樣品量不大，可在一套液相色譜中配置多個(gè)檢測(cè)器以節(jié)省成本，使用時(shí)只需更換連接管路即可。

色譜柱是液相色譜系統(tǒng)中的消耗品，具有一定的使用期限，使用次數(shù)根據(jù)樣品情況和維護(hù)情況有一定差異。最常用的色譜柱為反相填料色譜柱，占到全部色譜分離工作的70%左右[5]，可用于大部分藥物的分離檢測(cè)。在選購(gòu)時(shí)按需求配置類(lèi)型和數(shù)量即可。需要說(shuō)明的是，色譜柱的品牌不是必須與液相色譜儀的品牌一致，如果有合適的消耗品供應(yīng)商，可以與儀器廠商提供的色譜柱進(jìn)行對(duì)比，選擇更為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的。另外，對(duì)于生化樣品、血液制品以及價(jià)格較高的凝膠柱、手性柱，最好配置一套保護(hù)柱，以延長(zhǎng)分離柱的使用壽命，減少成本。

2.3 服務(wù)與維護(hù)

液相色譜儀屬于精密儀器，對(duì)操作人員有一定要求，在日常使用中的維護(hù)工作也非常重要，正確的維護(hù)可保證儀器更長(zhǎng)時(shí)間在良好的狀態(tài)運(yùn)行。但是再結(jié)實(shí)耐用的儀器，也需要更換消耗品，亦需要維護(hù)維修。因此在選購(gòu)調(diào)研時(shí)后續(xù)的服務(wù)也需要考慮，包括消耗品的采購(gòu)周期、價(jià)格、維修服務(wù)響應(yīng)速度與質(zhì)量等。有些儀器公司還會(huì)提供延保服務(wù)，可以根據(jù)預(yù)計(jì)的使用頻率和人員狀況來(lái)決定是否一同采購(gòu)。一些易耗品，如泵密封墊、進(jìn)樣針、管路接頭等，可在采購(gòu)儀器時(shí)多配置一些。

3 總結(jié)和建議

液相色譜在制藥行業(yè)的應(yīng)用非常廣泛，每年的采購(gòu)需求也很大。隨著儀器技術(shù)的不斷更新和進(jìn)步，液相色譜廠家不斷推出新型號(hào)產(chǎn)品，市場(chǎng)宣傳的儀器指標(biāo)參數(shù)也越來(lái)越繁雜。在儀器選購(gòu)時(shí)，我們要以實(shí)際應(yīng)用需求為前提，從中找出關(guān)鍵指標(biāo)，既不必一味追求最新型號(hào)最高配置，也不可貪圖價(jià)格低廉。作為專(zhuān)業(yè)的采購(gòu)人員，應(yīng)多了解儀器知識(shí)，跟進(jìn)儀器市場(chǎng)的動(dòng)態(tài)，選擇質(zhì)量可靠、價(jià)格實(shí)惠、服務(wù)完善的液相色譜產(chǎn)品。

[1] 于世林. 高效液相色譜方法及應(yīng)用[M]. 北京；化學(xué)工業(yè)出版社，2000：4.

[2] 張祥民. 現(xiàn)代色譜分析[M]. 上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2004：209-211.

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Factors evaluation for choosing high performance liquid chromatograph used in pharmaceutical industry.

ZhangYing

(ShanghaiDesanoPharmaceuticalInvestmentCo.,Ltd.,Shanghai201203,China)

The instrument configurations are discussed based on the various application requirements in pharmaceutical industry. Moreover, in order to find a suitable and cost-effective HPLC product, reliability, suitability and maintenance should be considered.

pharmaceutical; high performance liquid chromatograph(HPLC); purchase

張穎，女，1975年出生，從事種類(lèi)大型分析儀器采購(gòu)及管理工作。

10.3936/j.issn.1001-232x.2015.03.018

2015-01-19