浅谈制药行业液相色谱仪的选购

张 颖

(上海迪赛诺药业有限公司，上海 201203)



经济交流

浅谈制药行业液相色谱仪的选购

张 颖

(上海迪赛诺药业有限公司，上海 201203)

介绍了液相色谱仪的基本原理，结合日常分析流程逐一分析了仪器各主要模块的技术特点和指标参数及其对整体系统性能的影响。针对制药行业的研发、生产等环节对液相色谱仪的不同应用需求，以技术参数为基础对仪器配置选择加以分析，从可靠性、适用性、维护便利性等多方面综合考虑，以期为制药行业应用液相色谱仪选购提供参考。

制药；液相色谱仪；选购

液相色谱法的基本原理是利用待测样品中各个组分在流动相和固定相中的分配系数差异进行分离，再依次通过检测器进行检测，得到定性定量的分析结果。其应用范围广，能分析大约80%的有机化合物，并具有分离效能高、分析速度快、选择性高、检测灵敏度高等特点[1]，是制药行业使用最为广泛的分析仪器之一，无论是中药、生物药、化学药，液相色谱仪都可对其主要成分、杂质等进行分离和定量，在药物研发和质量控制中发挥重要作用。近年来，随着仪器技术的不断发展，液相色谱仪产品也越来越多，除了沃特世(Waters)、安捷伦(Agilent)、岛津(Shimadzu)、赛默飞(ThermoFisher)等进口品牌厂商，国内的仪器公司如上海伍丰、大连依利特、上海舜宇恒平、浙江福立等液相色谱产品在制药行业中的应用也越来越多，不同品牌、不同配置、各种性能指标参数令人眼花缭乱。本文针对如何能选到既满足工作需要，又经济实惠的产品，结合实际应用需要，对仪器配置、技术指标等进行逐一分析，为仪器选购提供参考。

1 液相色谱仪的组成及相关技术指标

液相色谱仪主要由输液系统、进样系统、检测器、色谱柱、数据采集和处理系统这几大部分组成，其基本分析流程是：由输液系统将流动相输送到液相色谱系统中，进样系统将样品注入，流动相带动样品到达色谱柱进行分离，分离之后依次到达检测器进行检测，由数据采集和处理系统记录色谱图，并进行后续的定性定量分析(如图1)。样品分离的过程是在高压下进行，根据分析条件的不同，压力从几个MPa到几十MPa，因此，高效液相色谱也称为高压液相色谱。

图1 液相色谱分析流程图

1.1 输液系统

输液系统即为高压恒流泵，是液相色谱的“动力”系统，以恒定速度连续平稳地输送流动相，是液相色谱分析稳定性和可靠性的基础，因此在选购时需要重点考察其技术特点和性能指标。与高压恒流泵相关的技术指标包括：流量范围、流量准确度、流量稳定性、最高耐压、压力脉动等。其中，流量准确度和稳定性决定了定性分析结果(保留时间)的可靠性，是非常重要的指标。流量、压力等能满足日常分析需求即可。HPLC系统分析压力是由色谱条件决定的，一般都在20MPa以内，分析使用流量也在2mL/min以下，因此不必苛求宽流量范围和过高的耐受压力。

市场上的高压恒流泵目前常见的有串联式和并联式两种，串联和并联各有优势，都属于往复式柱塞泵，有两个泵头，不同的是串联泵只有一组(两个)单相阀，而并联泵有两组(四个)单向阀，因此并联泵的生产成本相对要高，价格也较贵。但是，在输送流动相精度这一方面，并联泵又有它的优势，对于同一厂家的产品，并联泵的误差更小，容易获得更稳定的流量。由于运行原理的差异，两者在输出控制方式上也存在重要区别[2]。无论是哪种设计的泵，只要能实现稳定可靠的流量输出，满足液相色谱分析精度要求即可(表1)。

1.2 进样系统

进样系统是将样品引入液相色谱系统的装置，一般有手动进样器和自动进样器两种。手动进样器为耐高压的六通进样阀，市场上的液相色谱产品配置RheodyneRR7725i的较多，适用于样品量不高的日常分析。如果样品数量多，配置自动进样器可以大大提高分析效率。自动进样器的技术指标包括：进样范围、进样准确度、进样重复性、进样残留、样品容量、控温范围等。一般来说，在选购液相色谱仪时，考虑到系统成套性，自动进样器都会选择同一品牌的配套型号，因此不作为选购时重点考察的部分。

表1 输液系统的技术指标要求

1.3 检测器

检测器用于监测经色谱柱分离后各组分的组成和浓度变化，相当于液相色谱系统的“眼睛”。一个理想的液相色谱检测器应具备灵敏度高、线性范围宽、通用性好、死体积小、不受温度及流动相变化的影响、使用简便易于维护等等特点。但是，没有任何一种检测器是“万能”的，在采购中须根据实际样品检测需求来选择合适的检测器。

液相色谱检测器的种类较多，在制药行业中常用的包括：紫外检测器(包括可变波长紫外检测器和二极管阵列检测器)、荧光检测器、蒸发光散射检测器、示差折光检测器等。检测器的配置是根据样品性质来选择的，一台液相色谱仪也可以配置多个检测器。紫外检测器和荧光检测器属于选择性检测器，要求被测样品具有紫外吸收或产生荧光；蒸发光散射检测器和示差折光检测器属于通用型检测器，一般用于无紫外吸收的样品分析。检测器的主要技术指标包括：基线噪声、基线漂移、线性、检测池体积、最小检出限等。另外，根据检测器类型的不同，还有一些专属性的技术指标。以最常用的紫外检测器为例，波长范围、波长准确度、波长重复性等也是需要考察的技术指标[3]。噪声和漂移会直接影响分析工作的误差及检测能力，是检测器稳定性的主要表现；最小检出限是根据样品和方法的不同存在差异，在选择时需要多加注意(表2)。

表2 紫外检测器的技术指标要求

1.4 色谱柱

色谱柱是样品进行分离的场所，相当于色谱分离的“心脏”。液相色谱柱的类型非常多，如正相柱、反相柱、凝胶柱、手性柱、亲和柱等等，适用于不同的样品分析需求，所使用的流动相环境也有所区别。色谱柱的主要指标是理论塔板数，即我们通常所说的柱效，它是色谱柱分离能力的体现。另外需要注意的是流动相适用范围、最高耐压等指标，对于凝胶柱则还应考虑适用的分子量范围。

1.5 数据采集和处理系统

数据采集和处理系统即色谱工作站，是采集并记录检测器输出信号和对数据进行后续处理的专用软件。这部分不存在技术指标上的差异，但不同厂家提供的色谱工作站功能不尽相同。尽管在选购仪器时，不需要重点考察色谱工作站的功能，但作为仪器运行日常操作最直接最频繁的部分，操作界面友好的工作站对提高分析工作效率有直接帮助。另外，在制药行业中常常会遇到必须符合一些认证法规的要求，这时需要注意软件是否能满足。一般来说，液相色谱仪厂家也会根据要求提供这方面的技术服务。

2 系统选择

液相色谱仪虽然是由几大部件组成，每个部件有各自的技术指标，但实际上是作为一个整体的分析系统来应用的，因此在选购时，要充分考虑实际应用需求，结合整体技术要求进行选择。对于使用者而言，需要考虑以下几个方面：一、仪器的可靠性，保证得出准确稳定的数据；二、从工作实际出发, 满足分析工作需要，经济实用；三、色谱工作站操作便利，仪器结实耐久, 不易出故障。

2.1 仪器的可靠性

对任何检测类的仪器设备而言，可靠性是根本，如果无法保证每次分析结果的稳定可靠，灵敏度再高、功能再强大的仪器也等同于无用。对于液相色谱仪来说，定性定量重复性即是其可靠性的指标，也是整个色谱系统的整体技术指标，通常，用同一样品的连续5次或6次进样的保留时间和峰面积结果来表示。在《中华人民共和国药典》关于高效液相色谱法的附录说明中，明确规定重复性指标以相对标准偏差表示，连续5次进样的峰面积必须在2%以内。因此，在制药行业中生产质控、药物研发等任何环节，选购的液相色谱产品都必须满足这个标准。与其直接相关的仪器部件技术指标包括：泵流量准确度和稳定性、基线噪声及漂移，在选购时要多加关注。如果配置自动进样器，还需要关注进样准确度、进样重复性、进样残留等指标。需要说明的是，检测器的基线噪声及漂移，分静态与动态两种，静态噪声和漂移是在检测池为空时测定的，动态噪声和漂移是在连续流动相通过检测池时测定，动态指标更符合实际的实验情况，因此也更具参考意义[4]。

由于液相色谱仪的生产厂家越来越多，市场竞争也日趋激烈，所以在宣传资料上标称的技术指标也越来越苛刻，而这些指标往往是在特定的条件下用特定的样品测试出来的。我们在选购时不必追求最好的指标，关键是仪器满足使用需求，可以完成定性定量的分析任务。

2.2 仪器配置

液相色谱的基本配置较为简单：一台或两台输液泵、一台检测器、一根色谱柱、一个手动进样器，再加上一套色谱工作站，就可以组成一套完整的液相色谱系统，开展样品分析工作，应对样品量不大、样品组分较为单一的日常检测工作。但是液相色谱的配置远不止这些，例如：输液系统有梯度、等度之分，检测器有不同类型，色谱柱更是类型繁多。在符合检测需求的前提下，在预算范围内更加合理地配置仪器是选购时考虑的重点。制药行业在生产、研发中都大量需要用到液相色谱，但由于分析目的不同，对于仪器的功能需求也存在一定差异。

在研究工作中，样品比较多样化，也需要新建分析方法，因此配置梯度输液系统具有更大的操作灵活性，可方便随时调整色谱分析条件。液相色谱的梯度配置有二元高压梯度与四元低压梯度两种，其区别在于：二元高压梯度配置两个高压输液泵，按设置流速输出流动相在泵后(即高压状态下)混合，得到不同比例的混合流动相进行梯度洗脱；四元低压梯度配置一个高压输液泵，由比例阀控制流动相的比例，混合之后经高压输液泵输出，由于低压下混合溶液易产生气泡，所以低压梯度必须配置在线脱气装置。配置梯度系统时，需要考察梯度准确度和重复性指标。由于二元高压梯度依靠泵输出流量的变化，在混合器中进行混合，获得不同比例的流动相，因此要特别关注泵在低流速下的流量精度。例如在1mL/min流速下，按95∶5比例输出流动相，其中一个泵的流速应为0.05mL/min，选购时应关心低流速下的准确度及稳定性。对于四元低压梯度来说，流动相的混合精度是由比例阀的精度决定的，因此要关注比例阀的精度。在保证满足制药行业分析需求的前提下，选购时可以综合考虑维护成本、使用便利性等因素。等度输液系统相对于梯度系统价格具有优势，由于结构更为简单，操作和维护对人员的要求相对不苛刻，目前药典中大部分采用液相色谱检测的品种所用分析方法是等度方法，因此在生产质量控制、中间体检测等都可选择等度系统，不仅节省费用，也利于操作人员掌握和日常维护。

由于约80%的有机物均有紫外吸收，紫外检测器又具有灵敏度高、使用方便、易与其他检测器联用等特点，是制药行业应用最广泛的检测器。紫外检测器有可变波长紫外检测器和二极管阵列检测器(DAD)两种。DAD检测器除了具有常规紫外检测器的检测能力之外，还可进行多波长检测、峰纯度测定、紫外扫描，因此，在研究工作中，可优先考虑选择DAD检测器。而对于药品生产的质量检测和控制，由于分析方法都是相对固定的，普通的紫外检测器即可满足需求，与DAD检测器相比，可节省一笔不小的费用。除此之外，示差检测器、荧光检测器和蒸发光散射检测器也较为常用，如果预算有限，需要分析的品种类型比较多但样品量不大，可在一套液相色谱中配置多个检测器以节省成本，使用时只需更换连接管路即可。

色谱柱是液相色谱系统中的消耗品，具有一定的使用期限，使用次数根据样品情况和维护情况有一定差异。最常用的色谱柱为反相填料色谱柱，占到全部色谱分离工作的70%左右[5]，可用于大部分药物的分离检测。在选购时按需求配置类型和数量即可。需要说明的是，色谱柱的品牌不是必须与液相色谱仪的品牌一致，如果有合适的消耗品供应商，可以与仪器厂商提供的色谱柱进行对比，选择更为经济实用的。另外，对于生化样品、血液制品以及价格较高的凝胶柱、手性柱，最好配置一套保护柱，以延长分离柱的使用寿命，减少成本。

2.3 服务与维护

液相色谱仪属于精密仪器，对操作人员有一定要求，在日常使用中的维护工作也非常重要，正确的维护可保证仪器更长时间在良好的状态运行。但是再结实耐用的仪器，也需要更换消耗品，亦需要维护维修。因此在选购调研时后续的服务也需要考虑，包括消耗品的采购周期、价格、维修服务响应速度与质量等。有些仪器公司还会提供延保服务，可以根据预计的使用频率和人员状况来决定是否一同采购。一些易耗品，如泵密封垫、进样针、管路接头等，可在采购仪器时多配置一些。

3 总结和建议

液相色谱在制药行业的应用非常广泛，每年的采购需求也很大。随着仪器技术的不断更新和进步，液相色谱厂家不断推出新型号产品，市场宣传的仪器指标参数也越来越繁杂。在仪器选购时，我们要以实际应用需求为前提，从中找出关键指标，既不必一味追求最新型号最高配置，也不可贪图价格低廉。作为专业的采购人员，应多了解仪器知识，跟进仪器市场的动态，选择质量可靠、价格实惠、服务完善的液相色谱产品。

[1] 于世林. 高效液相色谱方法及应用[M]. 北京；化学工业出版社，2000：4.

[2] 张祥民. 现代色谱分析[M]. 上海：复旦大学出版社，2004：209-211.

[3] 李昌厚. HPLC紫外检测器的主要技术指标及其测试方法的研究[J]. 分析仪器，2009，(6)：36-39.

[4] 法洋，许旭，雷晓玲. 高效液相色谱紫外检测器性能差异的评价[J]. 分析仪器，2005，(4)：39-41.

[5] 刘国诠，余兆楼. 色谱柱技术[M]. 北京；化学工业出版社，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

张颖，女，1975年出生，从事种类大型分析仪器采购及管理工作。

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

2015-01-19