Exploration and Optimization of Efficient Separation Conditions for Oligonucleotides by Reversed-Phase Ion-Pair Chromatography

Význam tématu

Reverzní fázová iontově párová chromatografie (RP-IP) představuje klíčovou metodu pro separaci a čištění syntetických oligonukleotidů, které se uplatňují v oblasti nukleových kyselinových léčiv. Optimalizace chromatografických podmínek umožňuje dosáhnout vysoké rozlišitelnosti sekvencí s minimální časovou náročností a snížením manuální práce, což je zásadní pro výzkum i průmyslovou produkci antisenzačních oligonukleotidů.

Cíle a přehled studie / článku

Studie se zaměřila na systematické vyhledání optimálních separačních podmínek pro směs jedenácti oligonukleotidů dT(x) (x = 6, 10, 15–20, 25, 30, 40) s jedinou bází rozdílu v délce řetězce. Pro tuto účel bylo použito softwarové řešení LabSolutions MD vybavené umělou inteligencí, které automatizuje:

• prvotní screening mobilních fází a iontově párových činidel,
• optimalizaci pH a teploty kolony,
• vyhledání gradientního profilu s požadovanou hodnotou rozlišení.

Použitá metodika a instrumentace

Pro chromatografii byla využita sestava Nexera XS inert s kolonkou Shim-pack Scepter Claris C18-120 (100×2,1 mm, 3 µm). Jako mobilní fáze A byly testovány vodné roztoky triethylaminu (TEA), dibutylaminu (DBA) a hexylaminu (HA) v koncentracích 20–100 mmol/l při pH 6,0–7,5, jako mobilní fáze B acetonitril a methanol. Teplotu kolony měříme v rozmezí 40–80 °C, průtok 0,35–1,0 ml/min, detekce UV 260 nm (SPD-M40). Software LabSolutions MD automatizuje návrh podmínek a vyhodnocování chromatogramů.

Hlavní výsledky a diskuse

1. Screening iontově párových činidel ukázal, že TEA nevykazovalo dostatečné rozlišení, zatímco DBA a HA při zvýšené koncentraci vedly k lepší separaci.
2. Design space pro pH a teplotu odhalil, že vyšší teplota kolony podporuje lepší rozlišení nezávisle na iontu a rozpouštědle, zatímco optimální pH závisí na typu organické fáze.
3. Automatizovaná optimalizace gradientu pomocí AI algoritmu dosáhla požadovaného minimálního rozlišení 1,5 pro všechny analyty během několika hodin, přičemž bylo prokázáno snížení lidského zásahu ve srovnání s konvenční metodou.

Přínosy a praktické využití metody

• Výrazné zkrácení doby vývoje HPLC metod pro oligonukleotidy
• Jednoduchá obsluha bez hluboké chromatografické expertízy díky AI podpoře
• Možnost aplikace v QC laboratořích farmaceutické a biotechnologické výroby

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření AI-podporovaných nástrojů na biopolymery s modifikovanými nukleotidy
• Integrace real-time dat z detekce do automatizovaných rozhodovacích algoritmů
• Vývoj prediktivních modelů pro převedení laboratorních podmínek na průmyslové škálování

Závěr

Implementace LabSolutions MD s AI algoritmem významně zefektivnila vývoj RP-IP metod pro separaci oligonukleotidů. Systém umožnil rychlé a přesné vyhledání optimálních podmínek, což přispívá k vyšší produktivitě i konzistenci analýz.

Reference

1. Hosoi C., Ando E. Exploration and Optimization of Efficient Separation Conditions for Oligonucleotides by Reversed-Phase Ion-Pair Chromatography. Shimadzu Application News No.01-00747-EN, 2025.
2. Shimadzu Application News No.01-00664. Automatic Optimization of Gradient Conditions by AI Algorithm, 2025.