Mass Directed SFC Purification Using ACQUITY QDa: Torus 2-PIC Separation of Goldenseal Alkaloids
Aplikace | 2017 | WatersInstrumentace
Preparativní čisticí techniky jsou klíčové pro izolaci bioaktivních látek z přírodních extraktů, které slouží ke studiu jejich farmakologických vlastností a chemické charakterizaci. Superkritická fluidní chromatografie (SFC) umožňuje rychlé a ekologicky šetrné separace díky nízké viskozitě mobilní fáze na bázi CO₂, vysokým průtokům a minimálnímu množství nevolatilních rozpouštědel.
Cílem studie bylo vyvinout a demonstrovat metodiku hmotnostně řízené (mass-directed) purifikace alkaloidů z extraktu z rostliny goldenseal (Hydrastis canadensis) pomocí preparativní SFC-MS na systému Waters Prep 100q a ACQUITY QDa detektoru. Práce zahrnovala vývoj analytické metody, její škálování na preparativní kolonu a ověření čistoty izolovaných látek.
Metodika se skládala z následujících kroků:
Analytická metoda na 1,7 μm koloni dosáhla dobrého rozlišení hlavních alkaloidů (berberin, hydrastin, canadin, methylhydrastin) během <3 min s vysokou citlivostí QDa detekce. Přenos na 5 μm kolonu při zachovaném tlakovém režimu vykázal obdobnou selektivitu, avšak širší píky. Preparativní separace umožnila izolaci čtyř frakcí (6–20 mL) s >99% čistotou pro hlavní složky a rychlým odpařením mobilní fáze. Methylhydrastin vyžadoval více injekcí kvůli nízkému množství v jediné dávce extraktu.
Očekává se další rozvoj stacionárních fází pro selektivní separace více tříd přírodních produktů a rozšíření green chemických principů v preparativní chromatografii. Integrace automatizovaných škálovacích algoritmů a pokročilých detektorů (HRMS, NMR-flow) umožní rychlejší vývoj procesních metod v průmyslu a výzkumu.
Mass-directed SFC purifikace s ACQUITY QDa na systému Prep 100q prokázala svůj potenciál při izolaci alkaloidů z goldensealu s vysokou čistotou a efektivitou. Přenos analytických metod na preparativní úroveň za konstantní hustoty CO₂ ukázal spolehlivé škálování bez výrazné ztráty rozlišení, což podtrhuje výhody SFC-MS pro přírodní produkty.
LC/MS, SFC, LC/SQ
ZaměřeníFarmaceutická analýza
VýrobceWaters
Souhrn
Význam tématu
Preparativní čisticí techniky jsou klíčové pro izolaci bioaktivních látek z přírodních extraktů, které slouží ke studiu jejich farmakologických vlastností a chemické charakterizaci. Superkritická fluidní chromatografie (SFC) umožňuje rychlé a ekologicky šetrné separace díky nízké viskozitě mobilní fáze na bázi CO₂, vysokým průtokům a minimálnímu množství nevolatilních rozpouštědel.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem studie bylo vyvinout a demonstrovat metodiku hmotnostně řízené (mass-directed) purifikace alkaloidů z extraktu z rostliny goldenseal (Hydrastis canadensis) pomocí preparativní SFC-MS na systému Waters Prep 100q a ACQUITY QDa detektoru. Práce zahrnovala vývoj analytické metody, její škálování na preparativní kolonu a ověření čistoty izolovaných látek.
Použitá metodika a instrumentace
Metodika se skládala z následujících kroků:
- Extraktivní příprava: trojnásobná sonikace směsí ethylacetát:methanol (1:1), filtrace a odpaření, rekonstituce ve vodě/methanolu.
- Analytický vývoj: použití Torus 2-PIC 1,7 μm kolony (3 × 50 mm), gradient 5–50 % methanolu s 20 mM NH₄OH během 2,75 min, detekce UV (220 nm) a QDa MS (pozitivní ionizace, m/z 135–1000).
- Škálování: metodika přenesena na 5 μm analytickou kolonu stejného typu při stejném průměrném tlaku pro zajištění konstantní hustoty CO₂ a poté na preparativní kolonu Torus 2-PIC OBD 5 μm (19 × 150 mm) na systému Prep 100q.
- Frakcionace: hmotnostně a UV řízené sběry hlavních alkaloidů (berberin, hydrastin, canadin, methylhydrastin) za průtoku 100 mL/min, ABPR 120 bar.
- Koncentrace: odpaření malých objemů methanolových frakcí ve SpeedVac (<10 min), ověření čistoty na analytické kolony.
Použitá instrumentace
- ACQUITY UPC2® System s PDA detektorem 2998
- ACQUITY Isocratic Solvent Manager se splitrem pro QDa
- ACQUITY QDa® Mass Detector
- Prep 100q SFC System se splitterem-100
- Empower® 3 CDS, MassLynx®
- Torus™ 2-PIC kolony (1,7 μm a 5 μm analytické, 5 μm preparativní)
Hlavní výsledky a diskuse
Analytická metoda na 1,7 μm koloni dosáhla dobrého rozlišení hlavních alkaloidů (berberin, hydrastin, canadin, methylhydrastin) během <3 min s vysokou citlivostí QDa detekce. Přenos na 5 μm kolonu při zachovaném tlakovém režimu vykázal obdobnou selektivitu, avšak širší píky. Preparativní separace umožnila izolaci čtyř frakcí (6–20 mL) s >99% čistotou pro hlavní složky a rychlým odpařením mobilní fáze. Methylhydrastin vyžadoval více injekcí kvůli nízkému množství v jediné dávce extraktu.
Přínosy a praktické využití metody
- Rychlé separace díky nízké viskozitě CO₂-mobilní fáze a vysokým průtokům.
- Ekologičtější přístup s minimem nevodných rozpouštědel a rychlým sušením frakcí.
- Jednoduché škálování pomocí udržení konstantní hustoty mobilní fáze (průměrný tlak).
- Mass-directed frakcionace pro selektivní izolaci i minoritních alkaloidů.
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekává se další rozvoj stacionárních fází pro selektivní separace více tříd přírodních produktů a rozšíření green chemických principů v preparativní chromatografii. Integrace automatizovaných škálovacích algoritmů a pokročilých detektorů (HRMS, NMR-flow) umožní rychlejší vývoj procesních metod v průmyslu a výzkumu.
Závěr
Mass-directed SFC purifikace s ACQUITY QDa na systému Prep 100q prokázala svůj potenciál při izolaci alkaloidů z goldensealu s vysokou čistotou a efektivitou. Přenos analytických metod na preparativní úroveň za konstantní hustoty CO₂ ukázal spolehlivé škálování bez výrazné ztráty rozlišení, což podtrhuje výhody SFC-MS pro přírodní produkty.
Reference
- WebMD. Berberine: Uses, Side Effects, Interactions and Warnings. 2016.
- Hill J., Fairchild J. Design and Implementation of a Simple Achiral Method Development Strategy for UPC² Chemistries. Waters Poster PSTR134833594.
- Hudalla C. et al. UPC² Strategy for Scaling from Analytical to Preparative SFC Separations. Waters App. Note 720004818EN.
- Hudalla C., Tarafder A., Jablonski J. et al. UPC² Strategy for Scaling SFC Methods: Applications for Preparative Chromatography. Waters App. Note 720005064EN.
- Tarafder A., Hill J. Scaling rule in SFC. II. A practical rule for isocratic systems. J. Chromatogr. A. 1482 (2017) 65–75.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Characterizing of the Natural Product Goldenseal Using CORTECS 2.7 μm Columns and ACQUITY QDa Detection
2015|Waters|Aplikace
Characterizing of the Natural Product Goldenseal Using CORTECS 2.7 µm Columns and ACQUITY QDa Detection Kenneth D. Berthelette, Thomas Swann, and Kenneth J. Fountain Waters Corporation, Milford, MA, USA A P P L I C AT I O N B…
Klíčová slova
goldenseal, goldensealhydrastine, hydrastineberberine, berberineroot, rootisocorypalmine, isocorypalminepalmatine, palmatinecanadine, canadinecapsule, capsuledihydro, dihydroherb, herbliquid, liquidminutes, minutesnatural, naturalalliance, alliancefive
Extraction and Isolation of a Natural Product from Schisandra Berry Extract Using SFE and SFC
2015|Waters|Aplikace
Extraction and Isolation of a Natural Product from Schisandra Berry Extract Using SFE and SFC Andrew J. Aubin and Jo-Ann M. Jablonski Waters Corporation, Milford, MA, USA A P P L I C AT I O N B E N…
Klíčová slova
schisandra, schisandrasfe, sfeberry, berrysfc, sfcextraction, extractionqda, qdaisolation, isolationnatural, naturalsupercritical, supercriticalberries, berriesacquity, acquityextract, extractfluid, fluidextractions, extractionsantiprolifeerative
Improving the Productivity in Isolating a Naturally Occurring Bioactive Compound Using Supercritical Fluid Extraction and Preparative Supercritical Fluid Chromatography
2015|Waters|Aplikace
Improving the Productivity in Isolating a Naturally Occurring Bioactive Compound Using Supercritical Fluid Extraction and Preparative Supercritical Fluid Chromatography John McCauley, Jo-Ann Jablonski, Andrew Aubin, and Rui Chen Waters Corporation, Milford, MA, USA A P P L I C AT…
Klíčová slova
sfc, sfcisolating, isolatingbioactive, bioactivenaturally, naturallyoccurring, occurringproductivity, productivityscan, scanisopropanol, isopropanolimproving, improvingsfe, sfediode, diodearray, arraytime, timemin, minnitro
UPC2 Strategy for Scaling SFC Methods: Applications for Preparative Chromatography
2014|Waters|Aplikace
UPC 2 Strategy for Scaling SFC Methods: Applications for Preparative Chromatography Christopher J. Hudalla,1 Abhijit Tarafder,1 Jo-Ann Jablonski,1 Roman Roshchin,1 Kenneth J. Fountain,1 Manisha A. Patel,2 Mark A. Hardink,2 Tony Yan,2 and Frank W. Riley2 1 Waters Corporation, Milford, MA,…
Klíčová slova
density, densityprep, prepmodulation, modulationminutes, minutespreparative, preparativeaverage, averagescale, scalesfc, sfcanalytical, analyticalintermediate, intermediateoutlet, outletprofiles, profilesinlet, inletmodifier, modifierfocused