高效、省時(shí)地自動(dòng)加液

文/ Mark Enders，Siegfied Tuchborn，Christian Finke，Kai Lovis

藥物研發(fā)的合成工藝是藥物從實(shí)驗(yàn)室到大批量生產(chǎn)的重要前提條件，這里的合成工藝指的是一種能按照工業(yè)化批次生產(chǎn)或者連續(xù)性生產(chǎn)模式，經(jīng)濟(jì)、便捷地生產(chǎn)出實(shí)驗(yàn)室所研發(fā)的藥物有效成分的大規(guī)模生產(chǎn)方式。合成工藝中有一項(xiàng)非常重要的工作就是測(cè)定固體物質(zhì)溶解度。在測(cè)定溶解度時(shí)，將一定量待溶解的固體物質(zhì)放置在樣品容器中，加入溶劑，并按照規(guī)定的溫度、時(shí)間條件進(jìn)行混合，當(dāng)規(guī)定的混合時(shí)間一到，從混合容器中吸取一定量的樣品，過(guò)濾掉其中的固體成分，利用高效液相色譜法（HPLC）進(jìn)行待測(cè)液分析，必要時(shí)可以按照規(guī)定，進(jìn)行樣本稀釋。在制藥工業(yè)領(lǐng)域中，待測(cè)的樣品通常是非常昂貴的，所以樣品量都非常小，所使用的混合容器通常也只需要一個(gè)安培瓶就可以了。一般情況下，固體物質(zhì)質(zhì)量最多只有100毫克，使用的溶劑容量也只有0.5毫升至10毫升。

傳統(tǒng)的手工加液

Wuppertal-Elberfeld市的Bayer股份公司的研發(fā)實(shí)驗(yàn)室一直還都是手動(dòng)將溶劑加到每一個(gè)樣品瓶中。實(shí)驗(yàn)人員必須將樣品瓶拿到通風(fēng)柜處，然后一一地向每一個(gè)樣品瓶中添加溶劑，而且加液器都是一次性的，每次加液完成后，所使用的溶劑都要重新送回化學(xué)品安全柜，這一過(guò)程既麻煩又耗時(shí)，并且存在著一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，例如，瓶子掉到地上或者被其他利器碰碎，又或者

以毫升為單位，準(zhǔn)確、高效地定量加液是實(shí)驗(yàn)室的日常工作 // 拜耳公司的綜合開(kāi)發(fā)部門也是每天都在重復(fù)這項(xiàng)工作。本文將介紹一種全自動(dòng)的、可持續(xù)發(fā)展的加液方式—Solvidos溶劑加液架，加液架的應(yīng)用大大地減輕了實(shí)驗(yàn)人員的工作強(qiáng)度，提高了實(shí)驗(yàn)室工作的安全性，也促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室工作環(huán)境的干凈整潔。在加液過(guò)程中將溶劑誤加到別的樣本瓶中，等等。

全自動(dòng)的加液方法

特種設(shè)備制造廠Simatec公司與Bayer公司的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)部合作，共同設(shè)計(jì)、制造了一種名為Solvidos的溶劑加液架，溶劑加液架的應(yīng)用使加液過(guò)程變得簡(jiǎn)單、快捷、安全可靠。溶劑加液架與所使用的安瓿瓶、安瓿瓶架相互匹配，最多可以同時(shí)完成32種不同的溶劑的添加工作。這一系統(tǒng)的核心部件是32個(gè)微量加液?jiǎn)卧?，?jiàn)圖1。有24加液?jiǎn)卧且呀?jīng)配置好了的，可以完成24不同溶劑的加液的任務(wù)，還有八個(gè)安瓿瓶的備用位置，以便隨時(shí)更換。每一個(gè)微量加液?jiǎn)卧加幸桓鶈为?dú)的加液管，并與最大容積為100毫升的溶劑儲(chǔ)存瓶連接，每一根加液管都準(zhǔn)確的對(duì)準(zhǔn)加液架中的相應(yīng)樣品安瓿瓶，因此加液架上的每一個(gè)安瓿瓶都有一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的“專用溶劑庫(kù)”。

加液架的加液任務(wù)的控制系統(tǒng)由西門子公司負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)的，實(shí)驗(yàn)人員可以通過(guò)設(shè)備上的觸摸屏或者通過(guò)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程遙控來(lái)選擇溶劑，控制加液量，啟動(dòng)或者暫停加液任務(wù)，見(jiàn)圖2。一般情況下，各種不同溶劑的加液是同時(shí)開(kāi)始的。

圖1 Solvidos溶劑加液架的前視圖

圖2 加液的控制系統(tǒng)截屏

比機(jī)器人更加緊湊、更可持續(xù)發(fā)展

溶劑加液架的占地面積非常小（長(zhǎng)460毫米、寬500毫米、高1100毫米），可以輕松地放置在實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)柜中。與市場(chǎng)上常見(jiàn)的移液機(jī)器人相比，加液架更加緊湊，機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件也更少，不易發(fā)生機(jī)械故障。溶劑加液架還具有可持續(xù)發(fā)展性，加液任務(wù)不再需要使用一次性移液器，最大程度地避免了溶劑的浪費(fèi)，而且節(jié)約了實(shí)驗(yàn)室耗材。

快捷而又簡(jiǎn)單

溶劑儲(chǔ)存瓶的容量足夠大，可以使用數(shù)周不需更換。溶劑儲(chǔ)存瓶瓶蓋中集成了排氣閥、PTFE材料的薄膜，只有在取出溶劑時(shí)才打開(kāi)。當(dāng)需要向某一溶劑儲(chǔ)存瓶添加溶劑液體時(shí)，反轉(zhuǎn)加液閥的流動(dòng)方向，通過(guò)吸管吸取溶劑儲(chǔ)存瓶中的空氣，專用加液管中的溶劑就會(huì)倒流進(jìn)到溶劑儲(chǔ)存瓶中。整套加液架可以安裝在旋轉(zhuǎn)底座上，使得加液架背面的安瓿瓶也可以向前面的安瓿瓶一樣便于操作。

加液架中的每個(gè)加液?jiǎn)卧伎梢詥为?dú)的計(jì)量校準(zhǔn)，確保即使是微小的加液量也不會(huì)因環(huán)境溫度變化而出現(xiàn)偏差。校準(zhǔn)時(shí)，首先按照規(guī)定的加液量加液，然后稱重，將稱得的重量經(jīng)觸摸屏輸入到加液控制系統(tǒng)中去，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)顯示加液過(guò)程中使用的校準(zhǔn)因子。重復(fù)這一過(guò)程，直到顯示的校準(zhǔn)因子接近1為止。

除了校準(zhǔn)功能之外，加液系統(tǒng)控制軟件還有沖洗清潔功能。如果某種溶劑長(zhǎng)期沒(méi)有使用，或者在向溶劑儲(chǔ)存容器補(bǔ)充液體溶劑時(shí)抽空了加液管，則需要用溶劑沖洗加液管，直到管中沒(méi)有空氣為止，沖洗加液管的最大沖洗量約為1.5毫升。

加液系統(tǒng)的其他應(yīng)用

除了加液之外，這種自動(dòng)化溶劑加液架還有許多其他用武之地。在生物技術(shù)領(lǐng)域中，它還可以測(cè)定培養(yǎng)基中酶或者微生物在某些特定條件（酸堿度pH值、鹽度等）下的穩(wěn)定性。系統(tǒng)中使用的微量加液控制閥能夠抵抗大多數(shù)溶劑和化學(xué)品的腐蝕，具有很好的耐受性。當(dāng)然，輸送的液體中不能含有粒度50微米以上的顆粒，并且不能有結(jié)晶或者溶解物沉淀。