Optimization of Analytical Conditions, and Scale-up from Analytical to Preparative Scale Using Supercritical Fluid Chromatography

Význam tématu

Optimalizace analytických podmínek a úspěšné zvětšení měřítka (scale-up) ze sledovací (analytické) na preparativní úroveň představuje klíčový krok při přípravě vysoce čistých frakcí pomocí superkritické fluidní chromatografie (SFC). Systematické zkoumání podmínek (method scouting) umožňuje minimalizovat spotřebu vzorku a elučního činidla a zároveň zajistit reprodukovatelnou separaci při následném množstevním nárůstu.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo najít optimální separační podmínky pro směs pěti sloučenin (linalool, ibuprofen, ketoprofen, caffeine, theophylline) na analytickém systému Nexera UC a následně převest tyto podmínky na preparativní systém Nexera UC Prep zvýšením průtoku a objemu injekce proporcionálně k průřezu kolony.

Použitá metodika a instrumentace

Pro method scouting byl využit software Method Scouting Solution, který umožňuje automatizovanou přípravu a vyhodnocení hromadné série analýz. Zkoumány byly kombinace šesti analytických kolon Shim-pack UC-SIL II, UC-HyP, UC-PBr, UC-Py, UC-PyE a UC-Diol II.

• Analytický systém: Nexera UC
• Preparativní systém: Nexera UC Prep
• Kolony: délka 250 mm, průměry 4,6 mm (analytická) a 20 mm (preparativní), částice 5 μm
• Modifikátor: methanol, 20 % (obj.)
• Průtok: 3,0 mL/min (analytika) → 56,7 mL/min (preparativa)
• Teplota kolony: 40 °C
• Injekční objem: 2 μL → 20 μL (test nasycení) → 500 μL (preparativa)
• Detekce: UV 225 nm
• BPR: 10 MPa

Hlavní výsledky a diskuse

Method scouting ukázal nejlepší celkové rozlišení na koloně Shim-pack UC-PBr. Při zvýšení injekčního objemu z 2 μL na 20 μL nedošlo k výraznému zhroucení píků ani ke ztrátě rozlišení. Pro zvětšení měřítka byla provedena přibližně 18,9násobná změna průtoku a 25násobné zvýšení injekčního objemu. Preparativní chromatogram potvrzuje ekvivalentní profil separace bez zhoršení kvality klíčových píků.

Přínosy a praktické využití metody

Automatizované vyhledávání optimálních podmínek snižuje čas a náklady na vývoj metody. Provedený scale-up dokazuje, že analytická optimalizace lze převést na preparativní úroveň bez ztráty rozlišovací schopnosti, což je zásadní pro přípravu čistých frakcí v průmyslové výrobě nebo ve farmaceutickém výzkumu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj inteligentních algoritmů pro prediktivní návrh separačních podmínek, integrace on-line monitoringu kvality frakcí a využití zelených rozpouštědel v SFC. Také představují příležitost mikroskalární a kontinuální procesy preparativní SFC v kombinaci s jednorázovými kolonnami.

Závěr

Studie demonstrovala efektivní přechod od analytického method scouting na preparativní separaci se zachováním kvalitativních parametrů. Tento postup umožňuje rychlý a spolehlivý vývoj metod pro přípravu vysoce čistých látek.

Reference

V textu nejsou uvedeny konkrétní literární zdroje.