Монолитная колонка для ВЭЖХ

Эта статья поднимает множество проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалить эти сообщения-шаблоны ) Эта статья, возможно, содержит оригинальные исследования . Пожалуйста, улучшите его , проверив сделанные утверждения и добавив встроенные цитаты . Заявления, содержащие только оригинальные исследования, следует удалить. ( Июнь 2014 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) Эта статья написана как личное размышление, личное эссе или аргументированное эссе , в котором излагаются личные чувства редактора Википедии или представлены оригинальные аргументы по теме. Пожалуйста, помогите улучшить его , переписав в энциклопедическом стиле . ( Январь 2011 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Монолитной ВЭЖХ колонки , или монолитную колонка, столбец используется в высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Внутренняя структура монолитной колонны создана таким образом, что внутри колонны образуется множество каналов. Материал внутри колонны, разделяющей каналы, может быть пористым и функционализированным. Напротив, в большинстве конфигураций ВЭЖХ используются колонки, набитые частицами; в этих конфигурациях внутри колонки используются крошечные шарики инертного вещества, обычно модифицированного диоксида кремния . ^[1]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, в то время как монолиты на основе полимеров известны своей способностью разделять большие молекулы белка.

Обзор технологии [ править ]

В аналитической хроматографии цель состоит в том, чтобы разделить и однозначно идентифицировать каждое из соединений в веществе. В качестве альтернативы препаративная хроматография - это метод очистки больших партий материала в производственной среде. Основные методы разделения в ВЭЖХ основаны на прохождении подвижной фазы (вода, органические растворители и т. Д.) Через неподвижную фазу (частицы диоксида кремния, монолиты и т. Д.) В закрытой среде (колонка); Различия в реакционной способности интересующего растворителя, подвижной и неподвижной фаз отличает соединения друг от друга по ряду явлений адсорбции и десорбции. Затем результаты визуально отображаются в виде хроматограммы.. Стационарные фазы доступны во многих вариантах стилей упаковки, а также химических структур и могут быть функционализированы для дополнительной специфичности. Монолитные колонны, или монолиты, являются одним из многих типов стационарной фазовой конструкции.

С хроматографической точки зрения монолиты представляют собой пористые стержневые структуры, характеризующиеся мезопорами и макропорами. Эти поры обеспечивают монолиты с высокой проницаемостью, большим количеством каналов и большой площадью поверхности, доступной для реакционной способности. Каркас монолитной колонны состоит из органического или неорганического субстрата и может быть легко изменен химически для конкретных применений. Их уникальная структура придает им несколько физико-механических свойств, которые позволяют им конкурировать с колоннами с традиционной насадкой.

Исторически сложилось так, что типичная колонка для ВЭЖХ состоит из твердых частиц кремнезема высокой чистоты, сжатых в трубки из нержавеющей стали. Чтобы уменьшить время пробега и повысить селективность, старались уменьшить расстояние диффузии. Для достижения меньших расстояний диффузии произошло уменьшение размеров частиц. Однако по мере уменьшения размера частиц противодавление(для данного диаметра колонки и данного объемного расхода) увеличивается пропорционально. 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 уменьшения размеров частиц возникают и промежуточные пустоты (пространства между частицами), и сложнее проталкивать соединения через меньшие пространства. Современные системы ВЭЖХ обычно рассчитаны на то, чтобы выдерживать 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 множество путей для диспергирования растворенных веществ. Колонки с насадочными частицами имеют значение связности пор около 1,5, в то время как монолиты имеют значения в диапазоне от 6 до более чем 10. Это означает, что в колонке с частицами данный аналит может диффундировать в одну и ту же пору и выходить из нее или проходить через одну пору. и выходят через соединенную пору. Напротив, аналит в монолите может входить в один канал и выходить через любое из 6 или более различных мест. ^[2] Небольшая часть поверхности монолита недоступна для соединений в подвижной фазе. Высокая степень взаимосвязанности монолитов дает преимущество, проявляющееся в низком противодавлении и легко достижимых высоких скоростях потока.

Монолиты идеально подходят для больших молекул . Как упоминалось ранее, размеры частиц уменьшаются в попытке достичь более высокого разрешения и более быстрого разделения, что привело к более высокому противодавлению. Когда частицы меньшего размера используются для разделения биомолекул , противодавление увеличивается еще больше из-за большого размера молекул. В монолитах, где противодавление низкое, а размеры каналов большие, разделение мелких молекул менее эффективно. Это демонстрируется динамическими связывающими способностями - мерой того, сколько образца может связываться с поверхностью неподвижной фазы. Динамическая связывающая способность монолитов для больших молекул может быть на порядок в десять раз больше, чем для твердых частиц. ^[2]

Монолиты не проявляют сил сдвига или завихрения. Высокая взаимосвязанность мезопор позволяет использовать несколько каналов конвективного потока через колонку. Общественный транспортколичества растворенных веществ через колонку относительно не зависит от скорости потока. Это полностью противоречит традиционным набивкам из твердых частиц, в результате чего вихревые эффекты и силы сдвига в значительной степени способствуют снижению разрешения и пропускной способности, как видно на кривой Ван-Демтера. Однако монолиты могут иметь другой недостаток потока: эффект стен. Монолиты кремнезема, в частности, имеют тенденцию отрываться от стенок оболочки колонны. Когда это происходит, поток подвижной фазы происходит вокруг неподвижной фазы, а также через нее, уменьшая разрешение. Эффекты стен были значительно уменьшены за счет достижений в строительстве колонн.

Другие преимущества монолитов, связанные с их индивидуальной конструкцией, включают большую воспроизводимость от колонки к колонке и от партии к партии. Одним из методов создания монолитных колонн является полимеризация структуры на месте . Это включает заполнение формы или трубки колонны смесью мономеров , сшивающего агента, радикального инициатора и порогенного растворителя, а затем инициирование процесса полимеризации в тщательно контролируемых термических условиях или условиях облучения. Монолитная полимеризация in situ позволяет избежать основного источника изменчивости от колонки к колонке, а именно процедуры насадки. ^[3]

Кроме того, колонки с насадочными частицами должны содержаться в среде растворителя и не должны подвергаться воздействию воздуха во время или после процедуры насадки. При контакте с воздухом поры высыхают и больше не обеспечивают достаточной площади поверхности для реакционной способности; столбец необходимо переупаковать или выбросить. Кроме того, поскольку сжатие частиц и однородность упаковки не имеют отношения к монолитам, они демонстрируют большую механическую прочность; если, например, уронить столбики с частицами, целостность столбца может быть нарушена. Монолитные колонны более физически устойчивы, чем их аналоги из твердых частиц.

Развитие технологий [ править ]

Корни жидкостной хроматографии уходят корнями более века назад в 1900 год, когда русский ботаник Михаил Цвет начал эксперименты с растительными пигментами в хлорофилле . ^{[4] [ круговая ссылка ]} Он отметил, что при нанесении растворителя появлялись отдельные полосы, которые мигрировали с разной скоростью вдоль неподвижной фазы. Для этого нового наблюдения он ввел термин «хроматография» - цветное изображение. Его первая лекция на эту тему была прочитана в 1903 году, но наиболее важный его вклад был сделан тремя годами позже, в 1906 году, когда в статье « Адсорбция.анализ и хроматографический метод. Приложения по химии хлорофилла ». Из-за соперничества с коллегой, который открыто и открыто осудил его работу, хроматографический анализ был отложен почти на 25 лет. По иронии судьбы, именно ученики его соперника впоследствии взяли на себя знамя хроматографии в своей работе с каротинами.

В значительной степени неизменной со времен Цветта до 1940-х годов, хроматография с нормальной фазой проводилась путем пропускания растворителя с гравитационной подачей через небольшие стеклянные пробирки, заполненные тонкими шариками адсорбента. ^{[ необходима цитата ]} Однако в 1940-х годах произошла большая революция в газовой хроматографии (ГХ). Хотя ГХ была прекрасным методом анализа неорганических соединений, с помощью этого метода можно разделить менее 20% органических молекул. Это был Ричард Синг , который в 1952 году получил Нобелевскую премию по химии за свою работу с распределительной хроматографией., который применил теоретические знания, полученные в результате работы в GC, в LC. После этой революции 1950-е годы также ознаменовались появлением бумажной хроматографии, обращенно-фазовой распределительной хроматографии (RPC) и хроматографии гидрофобного взаимодействия (HIC). Первые гели для использования в ЖХ были созданы с использованием сшитых декстранов ( сефадекс ) в попытке реализовать предсказание Synge о том, что уникальная цельная неподвижная фаза может обеспечить идеальное хроматографическое решение.

В 1960-х годах были созданы полиакриламидный и агарозный гели в качестве дальнейшей попытки создать цельную стационарную фазу, но чистота и стабильность доступных компонентов не оказались полезными для применения в ВЭЖХ. В это десятилетие была изобретена аффинная хроматография, впервые был использован ультрафиолетовый ( УФ ) детектор в сочетании с ЖХ и, что наиболее важно, родилась современная ВЭЖХ. Чаба Хорват руководил разработкой современной ВЭЖХ, собирая по частям лабораторное оборудование для своих целей. В 1968 году компания Picker Nuclear представила первую коммерчески доступную ВЭЖХ как «Анализатор нуклеиновых кислот». В следующем году были проведены первые международные симпозиумы по ВЭЖХ, и Киркланд в г.DuPont впервые удалось функционализировать тонкие частицы с контролируемой пористостью.

1970-е и 1980-е годы стали свидетелями возобновления интереса к разделительным средам с уменьшенными объемами межчастичных пустот. ^{[ необходима цитата ]} Перфузионная хроматография впервые показала, что хроматографические среды могут поддерживать высокие скорости потока без ущерба для разрешения. ^[5] Монолиты удачно вписываются в этот новый класс сред, поскольку они не имеют пустот и могут выдерживать скорость потока до 9 мл / мин. Полимерные монолиты в том виде, в каком они существуют сегодня, были разработаны независимо в трех разных лабораториях в конце 1980-х годов под руководством Хьертена, Свец и Тенниковой. Одновременно с этим все большее значение приобретали биосепарации, и монолитные технологии оказались полезными в биотехнологическом разделении.

Хотя в 1980-х годах в отрасли основное внимание уделялось биотехнологиям, в 1990-х годах акцент сместился на технологические процессы. ^{[ необходима цитата ]} В то время как обычные хроматографы использовали 3 мкмколонки для твердых частиц, колонки размером менее 2 мкм находились в стадии исследования. Меньшие частицы означают лучшее разрешение и более короткое время работы; также было связано увеличение противодавления. Чтобы выдерживать давление, возникла новая область хроматографии: УВЭЖХ или УЭЖХ - жидкостная хроматография сверхвысокого давления. Новые инструменты были способны выдерживать давление до 15 000 фунтов на квадратный дюйм (1000 бар), в отличие от обычных машин, которые, как сообщалось ранее, могут выдерживать до 5 000 фунтов на квадратный дюйм (340 бар). UPLC - это альтернативное решение тех же проблем, которые решают монолитные колонны. Подобно UPLC, монолитная хроматография может помочь в достижении чистой прибыли за счет увеличения пропускной способности образца, но без необходимости тратить деньги на новое оборудование.

В 1996 году Нобуо Танака , в Киото технологический институт , подготовленные монолитов с использованием диоксида кремния коллоидный синтез подвески ( так называемый « золь-гель ») , разработанной коллеги. ^{[ необходима цитата ]} Процесс отличается от того, который используется в полимерных монолитах. Полимерные монолиты, как упоминалось выше, создаются на месте с использованием смеси мономеров и порогена внутри колонны. С другой стороны, монолиты из диоксида кремния создаются в форме, подвергаются значительной усадке, а затем покрываются полимерными термоусадочными трубками, такими как PEEK.(полиэфирэфиркетон) для уменьшения эффекта стенок. Этот метод ограничивает размер колонок, которые могут быть изготовлены, длиной менее 15 см, и хотя стандартные аналитические внутренние диаметры легко достигаются, в настоящее время существует тенденция к разработке наноразмерных капиллярных монолитов и монолитов кремнезема в масштабе препарирования.

Жизненный цикл технологии [ править ]

Монолиты из кремнезема стали коммерчески доступны только с 2001 года, когда Merck начала свою кампанию Chromolith. ^[6] Технология Chromolith была лицензирована группой Соги и Наканиши в Киотском университете. Новый продукт получил Золотую награду редакторов PittCon как лучший новый продукт, а также награду R&D 100 в 2001 году.

Срок службы отдельных монолитных колонок обычно превышает срок службы их конкурентов по твердым частицам. При выборе поставщика колонки для ВЭЖХ срок службы колонки был вторым по важности для покупателя после воспроизводимости от колонки к колонке. Колонки Chromolith, например, продемонстрировали воспроизводимость 3300 вводов образцов и 50 000 объемов колонки подвижной фазы. Также важным для жизненного цикла монолита является его повышенная механическая прочность; полимерные монолиты способны выдерживать диапазоны pH от 1 до 14, могут выдерживать повышенные температуры и не требуют деликатного обращения. «Монолиты все еще подростки», - утверждает Франтишек Свец, лидер в области новых стационарных фаз для ЖК. ^[7]

Эволюция отрасли [ править ]

Жидкостная хроматография в том виде, в каком мы ее знаем сегодня, по-настоящему началась в 1969 году, когда была разработана первая современная ВЭЖХ, которая была продана как анализатор нуклеиновых кислот . ^[8] Колонки на протяжении 1970-х годов были ненадежными, скорость потока насоса была непостоянной, и многие биологически активные соединения не были обнаружены УФ и флуоресценцией.детекторы. Внимание к методам очистки в 70-х годах превратилось в более быстрые анализы в 1980-х, когда компьютеризированные контроли были интегрированы в оборудование для ВЭЖХ. Более высокая степень компьютеризации привела к тому, что в 1990-х годах упор был сделан на более точное, быстрое и автоматизированное оборудование. В отличие от многих технологий 60-х и 70-х годов, при улучшениях упор делался не на «больше и лучше», а на «меньше и лучше». В то же время, когда пользовательский интерфейс ВЭЖХ улучшался, было критически важно иметь возможность изолировать сотни пептидов или биомаркеров от постоянно уменьшающихся размеров образцов.

Лабораторное аналитическое оборудование было признано отдельной отраслью NAICS и SIC только с 1987 года. ^{[ Цитата необходима ]} Эта сегментация рынка включает не только газовую и жидкостную хроматографию, но также масс-спектрометрию и спектрофотометрические приборы. С тех пор, как рынок был впервые признан отдельным рынком, объем продаж аналитического лабораторного оборудования увеличился примерно с 3,5 млрд долларов в 1987 году до более 26 млрд долларов в 2004 году ^[9].В частности, ожидается, что выручка на мировом рынке жидкостной хроматографии вырастет с 3,4 млрд долларов в 2007 году до 4,7 млрд долларов в 2013 году, при этом ожидается небольшое снижение расходов в 2008 и 2009 годах из-за мирового экономического спада и сокращения или отсутствия расходов. Только на фармацевтическую промышленность приходится 35% всех используемых инструментов для ВЭЖХ. ^[10] Основным источником роста ЖК являются биологические науки и фармацевтические компании.

Технологические приложения [ править ]

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

На недавних торговых выставках и международных встречах по ВЭЖХ интерес к монолитам колонок и биомолекулярным приложениям неуклонно рос, и эта корреляция не случайна. Было показано, что монолиты обладают большим потенциалом в областях «омики» - геномики , протеомики , метаболомики и фармакогеномики , среди прочих. Редукционистский подход к пониманию химических процессов в организме и реакций на различные раздражители, такие как лекарства, имеет важное значение для новых волн здравоохранения, таких как персонализированная медицина .

Фармакогеномика изучает различия в эффективности и токсичности реакции на фармацевтические препараты в зависимости от генома пациента; это корреляция ответа на лекарственный препарат с экспрессией гена у пациента. Джереми K. Николсона из Имперского колледжа , Лондон , использовал Постгеномную точку зрения , чтобы понять побочные реакции и молекулярную основу человеческого disesase. ^[11] Его группа изучала метаболические профили кишечных микробов и смогла увидеть явные различия в реакциях на токсичность и метаболизм лекарств даже среди различных географических групп представителей одной и той же расы. Аффинная монолитная хроматография обеспечивает еще один подход к измерению реакции на лекарство. Дэвид Хейдж вУниверситет Небраски связывает лиганды с монолитными опорами и измеряет явления равновесия связывающих взаимодействий между лекарствами и белками сыворотки . ^[7] Монолитный подход в Болонском университете , Италия , в настоящее время используется для высокоскоростного скрининга кандидатов на лекарства при лечении болезни Альцгеймера . ^[5] В 2003 году Ренье и Лю из Университета Пердью описали многомерную процедуру ЖХ для идентификации однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) в белках . ^[12] SNP - это изменения вгенетический код, который иногда может вызывать изменения конформации белков , как в случае серповидно-клеточной анемии . Монолиты являются особенно полезными в этих видах разделений из - за их превосходную массу транспортных возможностей, низкий Подпор давления в сочетании с быстрее , скоростями потока, а относительная легкость модификации поверхности носителя.

Биоразделение в производственных масштабах также улучшается за счет технологий монолитных колонок. Быстрое разделение и высокая разрешающая способность монолитов для больших молекул означает, что возможен анализ производственных ферментеров в реальном времени. Брожение хорошо известен его использования в производстве алкогольных напитков , но также является важным шагом в производстве вакцин для бешенства и других вирусов . Оперативный анализ в реальном времени имеет решающее значение для мониторинга производственных условий, и при необходимости могут быть внесены корректировки. Компания Boehringer Ingelheim, Австрия, проверила метод производства плазмид ДНК фармацевтического качества с использованием cGMP (коммерческая надлежащая производственная практика).. Они могут обработать 200 л ферментационного бульона на 800 мл монолита. ^[5] В BIA Separations время обработки вируса мозаики томатов значительно сократилось со стандартных пяти дней ручной интенсивной работы до эквивалентной чистоты и лучшего восстановления всего за два часа с монолитной колонкой. ^[5] Другие вирусы также были очищены на монолитах.

Еще одна область интересов для ВЭЖХ - криминалистика . ГХ-МС (газовая хроматография-масс-спектроскопия) обычно считается золотым стандартом судебно-медицинской экспертизы. Он используется вместе 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. ^[12] Анализ бупренорфина , заменителя героина , продемонстрировал потенциальную полезность многомерного LC как метода обнаружения низкого уровня. Методы ВЭЖХ позволяют измерить это соединение до 40 нг / мл., по сравнению с ГХ-МС при 0,5 нг / мл, но ЖХ-МС-МС может обнаруживать бупренорфин на таких низких уровнях, как 0,02 нг / мл. Таким образом, чувствительность многомерной ЖХ в 2000 раз выше, чем у традиционной ВЭЖХ.

Отраслевые приложения [ править ]

Рынок жидкостной хроматографии невероятно разнообразен. От пяти до десяти фирм неизменно являются лидерами рынка, но почти половину рынка составляют небольшие разрозненные компании. В этом разделе отчета основное внимание уделяется роли, которую сыграли несколько компаний в продвижении технологий монолитных колонок на коммерческий рынок.

В 1998 году открылась биотехнологическая компания BIA Separations из Любляны , Словения., возникла. Первоначально технология была разработана Татьяной Тенниковой и Франтишек Свец в ходе сотрудничества между их соответствующими институтами. Патент на эти колонки был приобретен BIA Separations, а Алес Подгорник и Милош Барут разработали первую коммерчески доступную монолитную колонку в форме короткого диска, заключенного в пластиковый корпус. С тех пор компания BIA Separations под торговой маркой CIM представила полные линейки обращенно-фазовых, нормально-фазовых, ионообменных и аффинных полимерных монолитов. Затем Алес Подгорник и Янез Янкар разработали крупномасштабные трубчатые монолитные колонны для промышленного использования. Самый большой столбец, доступный в настоящее время, - 8L. В мае 2008 г. компания Agilent , занимающаяся приборостроением для ЖХ,Technologies согласились продать аналитические колонки BIA Separations, основанные на монолитной технологии. Компания Agilent начала коммерциализацию колонок с фазами сильного и слабого ионного обмена и протеина А в сентябре 2008 г., когда они представили свою новую линейку продуктов Bio-Monolith на конференции BioProcess International.

В то время как BIA Separations первой начала продавать полимерные монолиты на коммерческом рынке, 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 кремнеземных монолитов. Позже Merck получила лицензию от Киотского технологического института на разработку и производство кремнеземных монолитов. Вскоре после этого, в 2001 году, Merck представила свою линейку монолитных колонок для ВЭЖХ Chromolith на выставке аналитического оборудования PittCon. Первоначально, говорит Карин Кабрера, старший научный сотрудник Merck, высокая скорость потока была преимуществом линии Chromolith. Однако, основываясь на отзывах клиентов, компания Merck вскоре узнала, что колонки более стабильны и долговечны, чем колонки, заполненные частицами. ^[7]Колонны были награждены различными наградами за новые продукты. Трудности в производстве кремнеземных монолитов и жесткая патентная защита не позволили другим компаниям разработать аналогичный продукт. Было отмечено, что имеется больше патентов, касающихся того, как инкапсулировать стержень из диоксида кремния, чем патентов, касающихся производства самого диоксида кремния.

Исторически компания Merck была известна своими превосходными химическими продуктами, а в жидкостной хроматографии - чистотой и надежностью своих твердых частиц кремнезема. Компания Merck не известна своими колонками для ЖХ. Спустя пять лет после появления на рынке линейки Chromolith компания Merck приняла очень стратегическое маркетинговое решение. Они предоставили всемирную сублицензию на эту технологию небольшой (объем продаж менее 100 миллионов долларов), инновационной компании, хорошо известной своей передовой технологией колонок: Phenomenex. Это был превосходный стратегический ход по двум причинам. Как упоминалось выше, компания Merck не слишком известна своим производством колонок. Кроме того, наличие более чем одного производителя монолита из диоксида кремния позволяет лучше проверить технологию. Получив сублицензию на технологию от Merck, Phenomenex представила свою линейку продуктов Onyx в январе 2005 года.

По другую сторону монолитных технологий - полимеры. В отличие от колонок из неорганического кремнезема, полимерные монолиты сделаны на основе органического полимера. Компания Dionex , традиционно известная своими возможностями ионной хроматографии, является лидером в этой области. В 1990-х годах Dionex впервые приобрела лицензию на технологию полимерного монолита, разработанную ведущим исследователем монолитной хроматографии Франтисеком Свеком, когда он работал в Корнельском университете.. В 2000 году они приобрели LC Packings, специализирующуюся на насадках колонн LC. LC Packings / Dionex представили свою первую монолитную капиллярную колонку на конференции LC-MS в Монтрё. Ранее в том же году другая компания, Isco, представила монолитную колонку из полистирола и дивинилбензола (PS-DVB) под торговой маркой SWIFT. В январе 2005 года Dionex была продана права на медиа-продукты SWIFT, интеллектуальную собственность, технологии и связанные с ними активы Teledyne Isco. Хотя основная сфера деятельности Dionex традиционно заключалась в ионной хроматографии, благодаря стратегическим приобретениям и передаче технологий, компания быстро зарекомендовала себя в качестве основного производителя полимерных монолитов.

Экономическое влияние [ править ]

Хотя многие достижения ВЭЖХ и монолитов хорошо заметны в рамках 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, расширенных судебно-медицинских исследований в уголовных процессах, лучшего мониторинга окружающей среды и более быстрой отдачи от медицинских тестов.. В будущем, предположительно, этого может не быть. Поскольку медицина со временем становится все более индивидуализированной, понимание потребителями того, что что-то улучшает качество их лечения, кажется более вероятным. Однако дальнейшая мысль о том, что речь идет о монолите или ВЭЖХ, вряд ли вызовет беспокойство у широкой публики.

За технологическими изменениями в этой отрасли стоят два основных фактора затрат . Хотя ЖХ используется во многих различных аналитических областях, в том числе в пищевой промышленности и производстве напитков, в лабораториях судебной экспертизы и в учреждениях для клинических испытаний, наибольший импульс к технологическим разработкам дают научно-исследовательские и производственные подразделения фармацевтической промышленности. Области, в которых высокопроизводительные технологии монолитных колонн, вероятно, будут иметь наибольшее экономическое влияние, - это НИОКР и последующая переработка.

Из области исследований и разработок возникает потребность в более четком и быстром разделении небольших количеств образцов. Единственный этап разработки лекарств под прямым контролем фармацевтической компании - это этап НИОКР. Цель аналитической работы - получить из образца как можно больше информации. На этом этапе критически важны высокая производительность и анализ крошечных количеств образцов. Фармацевтические компании ищут инструменты, которые позволят им лучше измерять и прогнозировать эффективность лекарств-кандидатов в более короткие сроки и с менее дорогостоящими клиническими испытаниями. ^[11] В этой связи большое значение приобрели наноразмерное разделение, высокоавтоматизированное оборудование для ВЭЖХ и многомерная хроматография.

Преобладающим методом повышения чувствительности аналитических методов является многомерная хроматография. В этой практике используются другие методы анализа в сочетании с жидкостной хроматографией. Например, масс-спектрометрия (МС) приобрела большую популярность как оперативный аналитический метод после ВЭЖХ. Однако он ограничен тем, что МС, например спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) или ионизация электрораспылением.методы (ESI) возможны только при использовании очень малых количеств растворенного вещества и растворителя; ЖХ-МС используется с методами нано- или капиллярного масштабирования, но не может использоваться в предварительном масштабе. Еще одна тактика повышения селективности в многомерной хроматографии - это ортогональное использование двух колонок с разной селективностью; то есть ... присоединение ионообменной колонки к колонке с концевым блоком C18. В 2007 году Каргер сообщил, что с помощью многомерной хроматографии и других методов, начиная всего с 12000 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. ^[11] Сегодня жидкостные хроматографы, использующие многомерную ЖХ, могут выделять соединения на фемтомоле (10 ⁻¹⁵моль) и attomole (10 ^-18 моль) уровней.

После того, как лекарство было одобрено Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), фармацевтическая компания делает упор на вывод продукта на рынок. Здесь играет роль подготовительная хроматография или хроматография в технологическом масштабе. В отличие от аналитического анализа, подготовительная хроматография фокусируется на выделении и чистоте соединений. Существует компромисс между степенью чистоты соединения и количеством времени, требуемым для достижения этой чистоты. К сожалению, многие подготовительные или технологические решения, используемые фармацевтическими компаниями, являются патентованными из-за трудностей с патентованием процесса. Следовательно, доступной литературы не так много. Однако некоторые попытки решить проблемы предварительной хроматографии включают монолиты и моделируемые движущиеся слои .

Сравнение захвата белка иммуноглобулина на обычной колонке и монолитной колонке дает некоторые экономически интересные результаты. ^[2] Если время обработки эквивалентно, технологические объемы IgG , антитела , составляют 3 120 л для обычных колонок по сравнению с 5 538 л для монолитных колонок. Это на 78% увеличивает объемную эффективность процесса, и в то же время образуется только десятая часть объема отходов среды. Мало того, что монолитная колонна более экономична при рассмотрении стоимости времени обработки продукта, но, в то же время, используется меньше среды, что означает значительное сокращение переменных затрат.

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

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