Improving Throughput and Analytical Greenness in Pharmaceutical Discovery Using Ultrashort (2.1 x 10 mm) HPLC Columns

Význam tématu

V prostředí farmaceutického výzkumu je zásadní dosáhnout vysoké propustnosti analytických metod, aby bylo možné rychle vyhodnocovat stovky až tisíce vzorků. Současně roste tlak na udržitelnost a minimalizaci spotřeby rozpouštědel a energie, což se odráží ve snaze o „zelenější“ analytiku měřitelnou pomocí metrik, jako je Analytical Method Greenness Score.

Cíle a přehled studie

Cílem aplikace bylo porovnat ultrakrátké HPLC kolony (2,1×10 mm) se standardními délkami 30 mm a 50 mm, zaměřit se na celkovou dobu analýzy 96 vzorků a vyčíslit vliv délky kolony na propustnost a „zelenost“ metody pomocí AMGS. Modelovým analytem byl acetaminofen ve 250 µg/mL.

Použitá metodika a instrumentace

V experimentu bylo použito reverzní fázové eluční HPLC s následujícími komponentami:

• Systém ACQUITY Premier Binary Solvent Manager s Column Manager, TUV detektorem a Xevo TQ hmotnostním spektrometrem
• Autosampler QuanRecovery Plate s MaxPeak HPS 700 µL
• Kolony XSelect HSS T3 2,1×50 mm, 2,1×30 mm a 2,1×10 mm, částice 2,5 µm
• Mobilní fáze: 0,1 % kyselina mravenčí ve vodě (A) a 0,1 % kyselina mravenčí v acetonitrilu (B)
• Teplota kolony 30 °C, vzorku 10 °C, průtok 0,34 mL/min
• Gradienty optimalizované pro maximální rychlost eluce (ballistic gradients)
• Úprava vstřikovacích parametrů (ruční omezení pre- a post-vymývání, nulové vzduchové mezery, draw rate 500 µL/min, load ahead) pro zkrácení mezipikové prodlevy na průměr 29,4 s

Hlavní výsledky a diskuse

Pro 96 injekcí acetaminofenu byly naměřeny celkové doby analýzy:

• 50 mm kolona: 396,1 min (6,6 h)
• 30 mm kolona: 252,2 min (4,2 h), −36,3 % oproti 50 mm
• 10 mm kolona: 160,7 min (2,68 h), −59,4 % oproti 50 mm

Navzdory nižší účinnosti 10 mm kolony byla selektivita a šířka vrcholu dostatečná pro jednoprvkový analyzovaný vzorek. AMGS pro 10 mm metodu (256,7) byl o 40–68 % nižší než pro metody s delšími kolonami, což odráží úsporu rozpouštědel a energie.

Přínosy a praktické využití metody

Ultrakrátká kolona umožňuje za den zpracovat více 96-well desek, čímž výrazně zvyšuje produktivitu screeningových kampaní. Metoda je zajímavá pro rychlé kvantitativní stanovení jedné složky, zejména v kombinaci s MS detekcí pro potvrzení identity.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření ultrakrátkých kolon v kombinaci s pokročilými rychlými gradienty a automatizovaným řízením vtokových parametrů. Další směřování zahrnuje integraci real-time hodnocení „zelenosti“ metod, vývoj nízkoobjemových detekčních modulů a optimalizaci pro vícekombinační screening.

Závěr

Nasazení 2,1×10 mm kolon výrazně zkracuje dobu analýzy a snižuje ekologickou stopu metod v raných fázích vývoje léčiv. Pro jednoprvkové assay poskytuje adekvátní výkon při minimálních nárocích na spotřebu rozpouštědel a energii.

Reference

1. Romanyshyn LA, Tiller PR. J. Chrom. A. 2001;928:41–51.
2. De Nardi C, Bonelli F. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2006;20:2709–2716.
3. Liu C. SLAS Technology. 2025;32:100292.
4. Hicks MB et al. Green Chem. 2019;21:1816.
5. AMGS calculator, ACS GCI Pharmaceutical Roundtable.
6. Berthelette K et al. Waters application note 720008281. 2024.
7. Berthelette K et al. Waters application note 720008366. 2024.