淺談制藥行業(yè)液相色譜儀的選購

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

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)及其對整體系統(tǒng)性能的影響。針對制藥行業(yè)的研發(fā)、生產(chǎn)等環(huán)節(jié)對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)用液相色譜儀選購提供參考。

制藥；液相色譜儀；選購

液相色譜法的基本原理是利用待測樣品中各個(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，再依次通過檢測器進(jìn)行檢測，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，無論是中藥、生物藥、化學(xué)藥，液相色譜儀都可對其主要成分、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，隨著儀器技術(shù)的不斷發(fā)展，液相色譜儀產(chǎn)品也越來越多，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。本文針對如何能選到既滿足工作需要，又經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的產(chǎn)品，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用需要，對儀器配置、技術(shù)指標(biāo)等進(jìn)行逐一分析，為儀器選購提供參考。

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)檢測器進(jìn)行檢測，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以內(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高的耐受壓力。

市場上的高壓恒流泵目前常見的有串聯(lián)式和并聯(lián)式兩種，串聯(lián)和并聯(lián)各有優(yōu)勢，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，對于同一廠家的產(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。一般來說，在選購液相色譜儀時(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，因此不作為選購時(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 檢測器

檢測器用于監(jiān)測經(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、使用簡便易于維護(hù)等等特點(diǎn)。但是，沒有任何一種檢測器是“萬能”的，在采購中須根據(jù)實(shí)際樣品檢測需求來選擇合適的檢測器。

液相色譜檢測器的種類較多，在制藥行業(yè)中常用的包括：紫外檢測器(包括可變波長紫外檢測器和二極管陣列檢測器)、熒光檢測器、蒸發(fā)光散射檢測器、示差折光檢測器等。檢測器的配置是根據(jù)樣品性質(zhì)來選擇的，一臺液相色譜儀也可以配置多個(gè)檢測器。紫外檢測器和熒光檢測器屬于選擇性檢測器，要求被測樣品具有紫外吸收或產(chǎn)生熒光；蒸發(fā)光散射檢測器和示差折光檢測器屬于通用型檢測器，一般用于無紫外吸收的樣品分析。檢測器的主要技術(shù)指標(biāo)包括：基線噪聲、基線漂移、線性、檢測池體積、最小檢出限等。另外，根據(jù)檢測器類型的不同，還有一些專屬性的技術(shù)指標(biāo)。以最常用的紫外檢測器為例，波長范圍、波長準(zhǔn)確度、波長重復(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能力，是檢測器穩(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)行分離的場所，相當(dāng)于色譜分離的“心臟”。液相色譜柱的類型非常多，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，是采集并記錄檢測器輸出信號和對數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)處理的專用軟件。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足。一般來說，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)來應(yīng)用的，因此在選購時(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

對任何檢測類的儀器設(shè)備而言，可靠性是根本，如果無法保證每次分析結(jié)果的穩(wěn)定可靠，靈敏度再高、功能再強(qiáng)大的儀器也等同于無用。對于液相色譜儀來說，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)果來表示。在《中華人民共和國藥典》關(guān)于高效液相色譜法的附錄說明中，明確規(guī)定重復(fù)性指標(biāo)以相對標(biāo)準(zhǔn)偏差表示，連續(xù)5次進(jìn)樣的峰面積必須在2%以內(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)，選購的液相色譜產(chǎn)品都必須滿足這個(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)。需要說明的是，檢測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池為空時(shí)測定的，動(dòng)態(tài)噪聲和漂移是在連續(xù)流動(dòng)相通過檢測池時(shí)測定，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)廠家越來越多，市場競爭也日趨激烈，所以在宣傳資料上標(biāo)稱的技術(shù)指標(biāo)也越來越苛刻，而這些指標(biāo)往往是在特定的條件下用特定的樣品測試出來的。我們在選購時(shí)不必追求最好的指標(biāo)，關(guān)鍵是儀器滿足使用需求，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單：一臺或兩臺輸液泵、一臺檢測器、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)，開展樣品分析工作，應(yīng)對樣品量不大、樣品組分較為單一的日常檢測工作。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，檢測器有不同類型，色譜柱更是類型繁多。在符合檢測需求的前提下，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，選購時(shí)應(yīng)關(guān)心低流速下的準(zhǔn)確度及穩(wěn)定性。對于四元低壓梯度來說，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。在保證滿足制藥行業(yè)分析需求的前提下，選購時(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)相對于梯度系統(tǒng)價(jià)格具有優(yōu)勢，由于結(jié)構(gòu)更為簡單，操作和維護(hù)對人員的要求相對不苛刻，目前藥典中大部分采用液相色譜檢測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，紫外檢測器又具有靈敏度高、使用方便、易與其他檢測器聯(lián)用等特點(diǎn)，是制藥行業(yè)應(yīng)用最廣泛的檢測器。紫外檢測器有可變波長紫外檢測器和二極管陣列檢測器(DAD)兩種。DAD檢測器除了具有常規(guī)紫外檢測器的檢測能力之外，還可進(jìn)行多波長檢測、峰純度測定、紫外掃描，因此，在研究工作中，可優(yōu)先考慮選擇DAD檢測器。而對于藥品生產(chǎn)的質(zhì)量檢測和控制，由于分析方法都是相對固定的，普通的紫外檢測器即可滿足需求，與DAD檢測器相比，可節(jié)省一筆不小的費(fèi)用。除此之外，示差檢測器、熒光檢測器和蒸發(fā)光散射檢測器也較為常用，如果預(yù)算有限，需要分析的品種類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。在選購時(shí)按需求配置類型和數(shù)量即可。需要說明的是，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)行對比，選擇更為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的。另外，對于生化樣品、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決定是否一同采購。一些易耗品，如泵密封墊、進(jìn)樣針、管路接頭等，可在采購儀器時(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產(chǎn)品，市場宣傳的儀器指標(biāo)參數(shù)也越來越繁雜。在儀器選購時(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最高配置，也不可貪圖價(jià)格低廉。作為專業(yè)的采購人員，應(yīng)多了解儀器知識，跟進(jìn)儀器市場的動(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.

[3] 李昌厚. HPLC紫外檢測器的主要技術(shù)指標(biāo)及其測試方法的研究[J]. 分析儀器，2009，(6)：36-39.

[4] 法洋，許旭，雷曉玲. 高效液相色譜紫外檢測器性能差異的評價(jià)[J]. 分析儀器，2005，(4)：39-41.

[5] 劉國詮，余兆樓. 色譜柱技術(shù)[M]. 北京；化學(xué)工業(yè)出版社，2006：154.

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，從事種類大型分析儀器采購及管理工作。

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

2015-01-19