淺談制藥行業液相色譜儀的選購

張 穎

(上海迪賽諾藥業有限公司，上海 201203)

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經濟交流

淺談制藥行業液相色譜儀的選購

張 穎

(上海迪賽諾藥業有限公司，上海 201203)

介紹了液相色譜儀的基本原理，結合日常分析流程逐一分析了儀器各主要模塊的技術特點和指標參數及其對整體系統性能的影響。針對制藥行業的研發、生產等環節對液相色譜儀的不同應用需求，以技術參數為基礎對儀器配置選擇加以分析，從可靠性、適用性、維護便利性等多方面綜合考慮，以期為制藥行業應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組分在流動相和固定相中的分配系數差異進行分離，再依次通過檢測器進行檢測，得到定性定量的分析結果。其應用范圍廣，能分析大約80%的有機化合物，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[1]，是制藥行業使用最為廣泛的分析儀器之一，無論是中藥、生物藥、化學藥，液相色譜儀都可對其主要成分、雜質等進行分離和定量，在藥物研發和質量控制中發揮重要作用。近年來，隨著儀器技術的不斷發展，液相色譜儀產品也越來越多，除了沃特世(Waters)、安捷倫(Agilent)、島津(Shimadzu)、賽默飛(ThermoFisher)等進口品牌廠商，國內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品在制藥行業中的應用也越來越多，不同品牌、不同配置、各種性能指標參數令人眼花繚亂。本文針對如何能選到既滿足工作需要，又經濟實惠的產品，結合實際應用需要，對儀器配置、技術指標等進行逐一分析，為儀器選購提供參考。

1 液相色譜儀的組成及相關技術指標

液相色譜儀主要由輸液系統、進樣系統、檢測器、色譜柱、數據采集和處理系統這幾大部分組成，其基本分析流程是：由輸液系統將流動相輸送到液相色譜系統中，進樣系統將樣品注入，流動相帶動樣品到達色譜柱進行分離，分離之后依次到達檢測器進行檢測，由數據采集和處理系統記錄色譜圖，并進行后續的定性定量分析(如圖1)。樣品分離的過程是在高壓下進行，根據分析條件的不同，壓力從幾個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

輸液系統即為高壓恒流泵，是液相色譜的“動力”系統，以恒定速度連續平穩地輸送流動相，是液相色譜分析穩定性和可靠性的基礎，因此在選購時需要重點考察其技術特點和性能指標。與高壓恒流泵相關的技術指標包括：流量范圍、流量準確度、流量穩定性、最高耐壓、壓力脈動等。其中，流量準確度和穩定性決定了定性分析結果(保留時間)的可靠性，是非常重要的指標。流量、壓力等能滿足日常分析需求即可。HPLC系統分析壓力是由色譜條件決定的，一般都在20MPa以內，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式和并聯式兩種，串聯和并聯各有優勢，都屬于往復式柱塞泵，有兩個泵頭，不同的是串聯泵只有一組(兩個)單相閥，而并聯泵有兩組(四個)單向閥，因此并聯泵的生產成本相對要高，價格也較貴。但是，在輸送流動相精度這一方面，并聯泵又有它的優勢，對于同一廠家的產品，并聯泵的誤差更小，容易獲得更穩定的流量。由于運行原理的差異，兩者在輸出控制方式上也存在重要區別[2]。無論是哪種設計的泵，只要能實現穩定可靠的流量輸出，滿足液相色譜分析精度要求即可(表1)。

1.2 進樣系統

進樣系統是將樣品引入液相色譜系統的裝置，一般有手動進樣器和自動進樣器兩種。手動進樣器為耐高壓的六通進樣閥，市場上的液相色譜產品配置RheodyneRR7725i的較多，適用于樣品量不高的日常分析。如果樣品數量多，配置自動進樣器可以大大提高分析效率。自動進樣器的技術指標包括：進樣范圍、進樣準確度、進樣重復性、進樣殘留、樣品容量、控溫范圍等。一般來說，在選購液相色譜儀時，考慮到系統成套性，自動進樣器都會選擇同一品牌的配套型號，因此不作為選購時重點考察的部分。

表1 輸液系統的技術指標要求

1.3 檢測器

檢測器用于監測經色譜柱分離后各組分的組成和濃度變化，相當于液相色譜系統的“眼睛”。一個理想的液相色譜檢測器應具備靈敏度高、線性范圍寬、通用性好、死體積小、不受溫度及流動相變化的影響、使用簡便易于維護等等特點。但是，沒有任何一種檢測器是“萬能”的，在采購中須根據實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、蒸發光散射檢測器、示差折光檢測器等。檢測器的配置是根據樣品性質來選擇的，一臺液相色譜儀也可以配置多個檢測器。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生熒光；蒸發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。檢測器的主要技術指標包括：基線噪聲、基線漂移、線性、檢測池體積、最小檢出限等。另外，根據檢測器類型的不同，還有一些專屬性的技術指標。以最常用的紫外檢測器為例，波長范圍、波長準確度、波長重復性等也是需要考察的技術指標[3]。噪聲和漂移會直接影響分析工作的誤差及檢測能力，是檢測器穩定性的主要表現；最小檢出限是根據樣品和方法的不同存在差異，在選擇時需要多加注意(表2)。

表2 紫外檢測器的技術指標要求

1.4 色譜柱

色譜柱是樣品進行分離的場所，相當于色譜分離的“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，所使用的流動相環境也有所區別。色譜柱的主要指標是理論塔板數，即我們通常所說的柱效，它是色譜柱分離能力的體現。另外需要注意的是流動相適用范圍、最高耐壓等指標，對于凝膠柱則還應考慮適用的分子量范圍。

1.5 數據采集和處理系統

數據采集和處理系統即色譜工作站，是采集并記錄檢測器輸出信號和對數據進行后續處理的專用軟件。這部分不存在技術指標上的差異，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，不需要重點考察色譜工作站的功能，但作為儀器運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，在制藥行業中常常會遇到必須符合一些認證法規的要求，這時需要注意軟件是否能滿足。一般來說，液相色譜儀廠家也會根據要求提供這方面的技術服務。

2 系統選擇

液相色譜儀雖然是由幾大部件組成，每個部件有各自的技術指標，但實際上是作為一個整體的分析系統來應用的，因此在選購時，要充分考慮實際應用需求，結合整體技術要求進行選擇。對于使用者而言，需要考慮以下幾個方面：一、儀器的可靠性，保證得出準確穩定的數據；二、從工作實際出發, 滿足分析工作需要，經濟實用；三、色譜工作站操作便利，儀器結實耐久, 不易出故障。

2.1 儀器的可靠性

對任何檢測類的儀器設備而言，可靠性是根本，如果無法保證每次分析結果的穩定可靠，靈敏度再高、功能再強大的儀器也等同于無用。對于液相色譜儀來說，定性定量重復性即是其可靠性的指標，也是整個色譜系統的整體技術指標，通常，用同一樣品的連續5次或6次進樣的保留時間和峰面積結果來表示。在《中華人民共和國藥典》關于高效液相色譜法的附錄說明中，明確規定重復性指標以相對標準偏差表示，連續5次進樣的峰面積必須在2%以內。因此，在制藥行業中生產質控、藥物研發等任何環節，選購的液相色譜產品都必須滿足這個標準。與其直接相關的儀器部件技術指標包括：泵流量準確度和穩定性、基線噪聲及漂移，在選購時要多加關注。如果配置自動進樣器，還需要關注進樣準確度、進樣重復性、進樣殘留等指標。需要說明的是，檢測器的基線噪聲及漂移，分靜態與動態兩種，靜態噪聲和漂移是在檢測池為空時測定的，動態噪聲和漂移是在連續流動相通過檢測池時測定，動態指標更符合實際的實驗情況，因此也更具參考意義[4]。

由于液相色譜儀的生產廠家越來越多，市場競爭也日趨激烈，所以在宣傳資料上標稱的技術指標也越來越苛刻，而這些指標往往是在特定的條件下用特定的樣品測試出來的。我們在選購時不必追求最好的指標，關鍵是儀器滿足使用需求，可以完成定性定量的分析任務。

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、一個手動進樣器，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，開展樣品分析工作，應對樣品量不大、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不止這些，例如：輸液系統有梯度、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，在預算范圍內更加合理地配置儀器是選購時考慮的重點。制藥行業在生產、研發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具有更大的操作靈活性，可方便隨時調整色譜分析條件。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，其區別在于：二元高壓梯度配置兩個高壓輸液泵，按設置流速輸出流動相在泵后(即高壓狀態下)混合，得到不同比例的混合流動相進行梯度洗脫；四元低壓梯度配置一個高壓輸液泵，由比例閥控制流動相的比例，混合之后經高壓輸液泵輸出，由于低壓下混合溶液易產生氣泡，所以低壓梯度必須配置在線脫氣裝置。配置梯度系統時，需要考察梯度準確度和重復性指標。由于二元高壓梯度依靠泵輸出流量的變化，在混合器中進行混合，獲得不同比例的流動相，因此要特別關注泵在低流速下的流量精度。例如在1mL/min流速下，按95∶5比例輸出流動相，其中一個泵的流速應為0.05mL/min，選購時應關心低流速下的準確度及穩定性。對于四元低壓梯度來說，流動相的混合精度是由比例閥的精度決定的，因此要關注比例閥的精度。在保證滿足制藥行業分析需求的前提下，選購時可以綜合考慮維護成本、使用便利性等因素。等度輸液系統相對于梯度系統價格具有優勢，由于結構更為簡單，操作和維護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，因此在生產質量控制、中間體檢測等都可選擇等度系統，不僅節省費用，也利于操作人員掌握和日常維護。

由于約80%的有機物均有紫外吸收，紫外檢測器又具有靈敏度高、使用方便、易與其他檢測器聯用等特點，是制藥行業應用最廣泛的檢測器。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紫外檢測器的檢測能力之外，還可進行多波長檢測、峰純度測定、紫外掃描，因此，在研究工作中，可優先考慮選擇DAD檢測器。而對于藥品生產的質量檢測和控制，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，可節省一筆不小的費用。除此之外，示差檢測器、熒光檢測器和蒸發光散射檢測器也較為常用，如果預算有限，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檢測器以節省成本，使用時只需更換連接管路即可。

色譜柱是液相色譜系統中的消耗品，具有一定的使用期限，使用次數根據樣品情況和維護情況有一定差異。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。在選購時按需求配置類型和數量即可。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商，可以與儀器廠商提供的色譜柱進行對比，選擇更為經濟實用的。另外，對于生化樣品、血液制品以及價格較高的凝膠柱、手性柱，最好配置一套保護柱，以延長分離柱的使用壽命，減少成本。

2.3 服務與維護

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工作也非常重要，正確的維護可保證儀器更長時間在良好的狀態運行。但是再結實耐用的儀器，也需要更換消耗品，亦需要維護維修。因此在選購調研時后續的服務也需要考慮，包括消耗品的采購周期、價格、維修服務響應速度與質量等。有些儀器公司還會提供延保服務，可以根據預計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、進樣針、管路接頭等，可在采購儀器時多配置一些。

3 總結和建議

液相色譜在制藥行業的應用非常廣泛，每年的采購需求也很大。隨著儀器技術的不斷更新和進步，液相色譜廠家不斷推出新型號產品，市場宣傳的儀器指標參數也越來越繁雜。在儀器選購時，我們要以實際應用需求為前提，從中找出關鍵指標，既不必一味追求最新型號最高配置，也不可貪圖價格低廉。作為專業的采購人員，應多了解儀器知識，跟進儀器市場的動態，選擇質量可靠、價格實惠、服務完善的液相色譜產品。

[1] 于世林. 高效液相色譜方法及應用[M]. 北京；化學工業出版社，2000：4.

[2] 張祥民. 現代色譜分析[M]. 上海：復旦大學出版社，2004：209-211.

[3] 李昌厚. HPLC紫外檢測器的主要技術指標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[J]. 分析儀器，2005，(4)：39-41.

[5] 劉國詮，余兆樓. 色譜柱技術[M]. 北京；化學工業出版社，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