分析智能和方法寻找，提高高效液相色谱的盈利能力

2021年4月13日

作者:Brigitte Bollig博士代表岛津欧罗巴有限公司

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分析情报

如今，由于用户在工作实践中要求更高的操作效率和更大的灵活性，对理想LC分析工艺的要求正在发生显著变化。这还包括可以执行等效分析操作和数据分析以获得相同结果的环境，即使用户不在实验室或用户不熟悉操作系统。
响应这一需求的一个新概念是分析智能方法，在分析LC仪器中集成越来越多的自动化功能，从而将用户从组织、输入和处理任务中解放出来。这使得专家分析师的专业知识自动化，避免了常见的陷阱，以确保任何人都可以获得同样高质量的数据。如图1所示，Analytical Intelligence通过自动化系统启动、流动相体积检查和柱平衡降低了系统故障的风险。

FlowPilot支持完全自动化的工作流程

分析智能的一个重要组成部分是FlowPilot，新集成到i系列中，实现了从启动和系统适用性测试(SST)到分析并最终关闭系统的全自动工作流程。在启动分析lc系统并完成柱的第一次平衡后，众所周知，压力冲击会通过缩短寿命和导致沟槽而影响柱的长期性能。这就导致了不良的峰形，例如在相应的色谱中出现峰分裂。
LC专家分析师执行的正常工作流程是在控制柱温的情况下逐渐增加流量，以防止柱暴露在过高的压力负载下。在现实生活中，这意味着FlowPilot可以与预热功能相结合，并根据用户需求进行调度。
当自动启动在指定的日期和时间激活系统时，FlowPilot根据柱温逐渐增加流动相流量，从而启动柱的平衡。这意味着，系统自动执行通常由专家分析人员执行的手动操作，以避免色谱柱损坏，并完成lc系统的准备工作，以便进一步分析。

添加自动化的系统适用性测试

在预热阶段后与自动化的系统适用性测试(SST)结合使用，以验证色谱系统适合于预期的分析。SST可以包括特定的参数(例如，理论板的数量、分辨率、拖尾因子或容量因子k)。根据先前选择的标准，“通过”或“失败”的结果将触发基于用户偏好的特定操作(例如，重复、运行或中止下一个样本)。自动测量报告功能，最后停机，所有分析操作完成后关闭仪器，切换到省电模式，完成全自动工作流程(图2)。

图2。LC分析全自动操作的工作流程图(停机→启动→SST→分析→报告结果→停机)

移动相位监控器防止系统故障

必须对流动相水平进行管理，因为在分析过程中溶剂耗尽不仅会导致分析失败，而且还会损坏昂贵的分析柱。特定的监控器可以实时测量剩余的移动相量;它与专用软件结合使用，以检查溶剂水平。
MPM-40移动相监测单元配置有重量传感器和控制器，用于根据实际移动相重量计算溶剂水平。通过局域网连接，MPM-40将移动相瓶内的当前数量数据实时传输到计算机或智能手机。
剩余电平由专用MPMChecker软件以图形方式显示(图3)。当移动相量过低时，会发出警告(橙色)或错误(红色)信号通知用户。MPMChecker还会在满足指定的条件时立即停止lc系统。
图3。移动相位监控器(MPM-40)和MPMChecker。

方法搜索——增强方法优化和鲁棒性评估

新化合物分析方法的发展主要涉及四个步骤:
1.基于所分析的目标化合物的结构和其他性质的信息来预测保留行为的模拟。
2.方法筛选:采用不同的色谱柱和流动相的不同组合，通过试验分析综合筛选柱和流动相候选。
3.方法优化:这里选择在方法搜索和各种参数优化过程中得到最佳结果的柱和流动相。
4.最后一步是方法验证，以评估分析方法的鲁棒性。
采用高压hplc系统，耐压可达130mpa，配有2个泵，均包括一个四元LPGE阀，柱式烘箱包括一个7口6位开关阀。系统可自动尝试多达8种流动相和6种色谱柱的72种组合，全面搜索分析条件。
应开发一种磺胺类药物的分析方法。这种药物用于合成抗菌剂、抗癌剂和其他药物。磺胺类药物的初始条件如图4所示。
在本实验中，以两种不同pH值的磷酸钠缓冲溶液为溶剂a，以乙腈或甲醇为溶剂b，共考虑四种流动相，共考虑六种色谱柱，包括3种Shim-pack XR系列色谱柱。用这4个流动相和6个色谱柱共测试了24个分析条件组合。
图4。寻找磺胺类药物同时分析的分析条件。
方法scout Solution软件自动化所有分析过程
Method scout Solution软件显示的主窗口如图5所示，其中包括流动相、列、样本信息、梯度条件等各种参数。单击相应的图标，可以方便地更改相应的参数。这使得为侦察运行创建批处理非常直观和简单。
图5中描述的以下步骤应该连续执行:
1.选择预注册到数据库中的列和移动阶段
2.梯度条件的规范
3.输入样本信息及其他参数
4.点击[Create Batch]按钮。
通过使用前面描述的启动HPLC的全自动工作流程，方法检测解决方案软件还能够自动化所有分析过程，从准备分析系统(启动)到分析完成后关闭系统(关闭)。因此，该软件可以显著减少指定条件和执行方法搜索分析所需的时间、错误和努力。
图5。方法侦查解主窗口。

节省时间的移动相位混合功能

为了制备目的，该系统包括一个自动流动相混合功能，每个流动相最多四种溶剂的混合组合被发送到两个输送泵(图6)。使用该工具，流动相pH值、盐浓度、添加酸的数量等可以自动调节，减少了在开始分析之前需要制备的流动相的数量。这节省了准备时间，避免了操作错误的风险，并消除了准备额外的流动相的需要。
图6。溶剂混合。

自动梯度剖面

除了现有的线性梯度模式，方法侦察解决方案还支持梯度时间的多线性、逐步模式和等梯度模式。选择梯度模式，及时输入各点有机溶剂浓度后，软件自动生成梯度剖面。在磺胺类药物分析的这个例子中，使用线性梯度模式，如图5中的步骤2所示。
选择移动阶段和列，并指定梯度条件、样本信息等设置后，点击[Create Batch]按钮，查看批量创建预览窗口，点击[Create Batch & Run]按钮开始搜索过程。

多数据报表和数据浏览器快速设置理想条件

根据方法探测产生的大量分析结果确定最佳的流动相和柱组合是具有挑战性的。然而，通过使用LabSolutions DB/CS中包含的多数据报告和数据浏览器功能，可以快速设置理想条件:不仅基于多数据报告中显示的评估值，而且还通过显示每个色谱图的峰值洗脱状态摘要。
此外，数据浏览器还可以显示色谱图的候选人的完美分析设置，基于评估值的结果使用多数据报告。基于多数据报告和数据浏览器功能，成功建立了9种磺胺类药物同时分析的最佳条件。详细信息如图7所示。
图7。通过方法搜索和相应色谱法确定同时分析磺胺类药物的柱相和流动相的最佳组合。
在确定移动相和色谱柱的最佳组合后，方法侦察还可以包括优化梯度条件，以提高分辨率或提高速度。

优化梯度条件

本节描述了一个使用之前确定的流动相和柱优化梯度条件的例子。通过在主方法探测解决方案窗口中选择“自定义”作为梯度模式，可以轻松创建多个梯度条件。在图8中，定义了初始、最终和洗涤浓度，并且可以指定时间程序设置。此外，可以为初始和最终浓度设置选择多种模式。在本例中，初始浓度设置为5、10和15%，最终浓度设置为29、32、35和38%。使用所有这些模式分析12种梯度条件配置的结果。
图8。梯度图案条件设置。
优化初始和最终梯度浓度可提高磺胺二甲胺和磺胺甲氧嘧啶之间以及磺胺二甲氧嘧啶和磺胺喹啉钠之间的分辨率。得到的最佳分析条件和色谱图如图9所示。

结论

使用所述的检测系统，可以轻松快速地确定最佳分析条件。此外，很容易查看所获得的分析结果的评价值和色谱图的摘要。该系统还可用于确定新化合物的分析条件，检查已开发的分析条件的稳健性，测试各种分析柱之间的差异，以及其他应用，同时大大减少了分析操作所需的时间和精力。除了高压hplc系统，专用的方法侦察解决方案软件也兼容模块化四元系统(低压梯度系统)或集成lc系统。这意味着，现有的系统可以很容易地扩展为方法侦察系统。包含自动化功能的分析智能方法充分有利于实验室的生产力和盈利能力。