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2015匹兹堡会议上亮相的液相新品

2015-8-21 2:34:08      点击:

1.HPLC设备的大趋势

   目前为止,2015年是富有成效的一年,新的高效液相色谱(HPLC)产品和超临界流体色谱(SFC)产品不断涌现。继2004年第一代超高压液相色谱(UHPLC)系统的商业化,更多的第二代UHPLC系统也在10年后逐步亮相。以下是HPLC设备的一些大趋势:

  (1)改进的第二代UHPLC系统,能够提供更高的工作压力,更低的扩散性,新型的柱温箱或自动进样器,以及更短的运行周期。

  (2)制造商通常会提供一种单一的包括不同压力等级的仪器平台(如Agilent的1290、1260和1220系列),也可能提供不同的配置方式的仪器平台(如模块化系统和一体化系统)。模块化系统通常具有更好的性能,而对于质量控制应用来说一体化系统则具有更低的价格(例如Shimadzu的Nexera X2采用了模块化系统,而Nexera-i则采用了一体化系统)。

  (3)新系统可以是一种全新的平台(如JASCO的LC-4000和Thermo的Vanquish),也可以是原有系统的升级版本(如Agilent的1290 Infinity Ⅱ),还可以是专门的应用系统(例如Shimadzu的Nexera-e是一种二维液相色谱系统。

  (4)虽然硬件规格仍然是重要的,但采购决策仍然取决于色谱数据系统(CDS)的选择。

  SFC正在逐渐成为手性分离纯化的首选技术,市场上SFC的制造商也在逐渐增加(JASCO和Shimadzu)。表1列举了2015年匹兹堡会议上或者前一年中推出的突出产品(按供应商名称的字母顺序排列)以及每种产品的更加详细的描述和评论。

表1 2015年匹兹堡会议上或者前一年中推出的HPLC新产品

 

2.新型HPLC和UHPLC系统及其扩展

  表1中总结了一些新型的HPLC和UHPLC系统以及专门的应用系统和模块,以下是更加详细的描述。

  Agilent 1290 Infinity II UHPLC:继1290 Infinity UHPLC推出5年后,Agilent实现了对其王牌UHPLC系统的重大升级。所有的模块具有相似的外观和尺寸(柱温箱模块尺寸稍宽),配有自动进样器和柱温箱,显著增强了仪器性能。Agilent 1290 Infinity II可耐受更高的压力(1300bar),降低系统扩散。通过使用一种新型的多通道进样器(具有可选的分流操作的双进样针设计)将循环时间缩短到数秒之内,从而提高系统通量。通过集成浅抽屉堆栈式设计,可以极大提高系统的总样品容量达到16个微量滴定板或6144个样品(432个样品瓶)。借助多重溶剂冲洗进样针的外部和反冲针座的功能,从而可以将交叉污染控制在9ppm之下。新型柱温箱空间更大,容纳放置8根短柱,并且能容纳30cm的长柱,柱温箱温度控制范围在4℃~110℃。两种耐受1300bar的泵(二元高速泵和四元蠕动泵)的使用改善了混合精密度。使用一种新型的二极管阵列检测器,采样频率高达240Hz和更小的流通池,可以提高2.1mm内径的色谱柱的灵敏度。该系统使用仪器控制框架和快速控制驱动程序软件,可以很方便的连接到任何安捷伦色谱数据系统(如OpenLab或MassHunter)或者第三方色谱数据系统。新型快速连接接头(手动拧紧,可耐受1300bar压力)通过自适应的管道插入长度可消除流路连接的死体积。

  图1显示了Agilent 1290 Infinity II系统的双进样针设计消除了进样之间的等待时间,从而缩短了进样周期。

  图1 Agilent 1290 Infinity II系统采用新型多通道自动进样器,其双针设计能够省去进样之间的等待时间,从而缩短进样周期

  Cecil Instruments的Merit HPLC systems:该液相色谱系统低成本,内置色谱软件和紫外(或二极管阵列)检测器,可用于教学、质量控制、柱筛选以及工艺开发应用

  JASCO的LC-4000系列的HPLC和UHPLC系统:JASCO的LC-4000系列是最新的LC平台,包含多种300mm宽的可组合的模块。通过配置这些模块可以组合成常规HPLC(500bar)。快速分析型HPLC(700bar),UHPLC(1300bar),或者制备型液相系统(20、50或120ml/min)。LC-4000可以代替JASCO现有的X-LC-3000或LC-2000系统。所有系统都可以用升级的JASCO ChromNAV 2.0 CS操作软件进行控制。

  以下是该系统中30多种用于分析或制备规模应用的新型模块:

  自动进样器:常规HPLC(300bar,60个进样瓶),快速HPLC(700bar,180个进样瓶),UHPLC(1300bar,180个进样瓶),制备规模(400bar,最大进样10ml,40个进样瓶)

  柱温箱:紧凑型,大容量型(放置6或10根色谱柱),制备型(控温范围是室温-15℃~100℃),以及可进行柱后衍生反应的柱温箱

  泵:四种分析型的泵(二元或四元,700bar或1300bar),带有动态或紊流混合器和内置微型脱气装置。三种制备型的泵,最大流速分别为20ml/min、50ml/min和120ml/min,额定压力500bar,带有可选的溶剂脱气和回收功能

  检测器:紫外可见检测器,光电二极管阵列检测器,折光检测器(分析或制备),荧光检测器,圆二色性检测器,旋光检测器

  ChromNAV 2.0 CS操作软件:在Windows 7或Windows 8.1的图形用户界面下操作,最多控制四个JASCO系统,该色谱数据系统遵循联邦法规21章第11款。此外,可选ChromNAV-FC CDS用于制备液相系统,ChromNAV-GPC用于分子量分布的计算。

  PerkinElmer 的Altus HPLC/UPLC:在2015匹兹堡会议上,PerkinElmer推出了他们的Altus HPLC和Altus UPLC系统,可通过Waters的Empower液相数据系统,广泛用于环境、工业和应用市场。

  Shimadzu Nexera-i and Prominence-i系统:Shimadzu推出了两款外观相同的一体化HPLC系统(Prominence-i)和UHPLC系统(Nexera-i),可以用来替代现有的Prominence和Nexera XR/X2模块化系统。根据Shimadzu的说法,i系列中的i代表“一体化”,也代表“创新”、“直观”和“智能”。这些一体化的设计通常用于质量控制和大学实验室中,可以通过Shimadzu的LabSolutions系统或其他主流的第三方液相数据系统进行控制。每个系统都配有一个内置的彩色触摸屏可用于控制所有液相参数,包括自动开关、手动清洗、批处理编辑功能和色谱图的显示。从前面板可以很方便的看到系统的当前状态(就绪、预运行、运行和故障)。放置好样品后可以立即通过前面板运行一个分析程序。此外还可以通过智能设备实现远程监控。

  内置的自动进样器重复进样1μL以下样品的进样周期是14s,该自动进样器最多可以容纳216个1.5ml进样瓶。大容量风冷型柱温箱可以容纳6支长度10cm或3支长度30cm的色谱柱,柱温控制范围是室温-10℃到85℃。内置四元泵的额定压力是440bar(Prominence-i)或660bar(Nexera-i),使用并行双柱塞设计。配置了一个低压阀允许切换七个溶剂瓶。内置的紫外可见或光电二极管阵列检测器配置了TC光学流通池,能够减少环境温度变化导致的信号漂移。Shimadzu的LabSolutions系统可以实现许多方便的自动功能,如开机、清洗、柱平衡、基线检查、关机、系统验证和邮件通知。

  Shimadzu Nexera-e 2D-LC系统:Shimadzu Nexera-e(e代表“指数”)是基于公司的Nexera X2 UHPLC系统的一种全面的二维液相色谱系统。该系统通过一个内置的阀切换装置,将两个“正交”的分离模式进行耦连,采用光电二极管阵列检测器或质谱检测器进行检测,一般用于分析复杂样品。使用LC×LC辅助软件来配置和设置系统。通过ChromSquare软件使用来进行全二维定性和定量分析,这一软件还能显示质谱数据。图2显示了一个复杂中药样品的第一维分离结果色谱图,并通过ChromSquare软件显示所得的含有超过200个峰的二维轮廓图。

 

图2 (左)一个复杂中药样品的第一维分离结果色谱图(紫外检测器);(右)通过ChromSquare软件的全二维模式正交分离出的超过200个峰的二维轮廓图;第一维的共洗脱峰(表现为左图中的肩峰)在右图中分离为两个不同的点。

  Thermo的Scientific Vanquish UHPLC系统:Thermo的Scientific Vanquish UHPLC系统是一款新型的一体化、低扩散性、完全生物兼容的UHPLC系统,泵耐压1500bar(22500psi)。分离式进样器HT能够实现0.01~100μL的精确进样。进样周期减少至15s,交叉污染控制在4ppm之下。进样器支持HPLC进样瓶进样和多孔板进样(96孔和384孔)。可选的charger模块最多可以加载 23 块多孔板,高达 8832 份样品,该模块还包含一个条形码识别器,可以判断样品架是否是空的。独特的柱温箱H(控温范围5℃~120℃)在两种恒温模式下操作:一种是静止空气模式,通过减小UHPLC柱内部的径向热量梯度从而提高柱效;另一种是模仿其他厂家柱温箱的强制空气温控模式。二元泵H具有独特的并联双活塞式设计,具有可变冲程的体积容量。泵的流量精度达±0.1%,波动小于0.4%。它支持六种溶剂的二元高压梯度混合(每个泵连接3种,一共有9种组合),默认混合体积25μL。

  内置的二极管阵列检测器使用二氧化硅“光管”技术,流通池体积为2μL或13μL(光路长度分别为10mm和60mm),支持4个可编程的狭缝宽度(从1nm至8nm)。Chromeleon变色龙软件同时支持色谱和质谱的各种功能。

  图3显示了一种药物10次重复进样的重叠色谱图结果,表明了Vanquish UHPLC系统具有优异的精密度。图4在静止空气模式(提高柱效)和强制空气温控模式(模仿其他厂家的柱温箱)下模拟的UHPLC柱内部热量分布图。

图3 含有三种主要成分的药物样品10次重复进样的叠加色谱图,显示了Vanquish UHPLC优异的精密度(峰面积RSD值约0.03%)

图4 Thermo Scientific Vanquish UHPLC系统压力非常高时模拟的UHPLC柱内部热量分布图

3.HPLC模块

  今年推出了一些新的HPLC模块:

  Agilent Infinity II ELSD:升级版的蒸发光散射检测器,改善了线性动态范围,能够控制低于室温的漂移管温度,适合分析热不稳定的化合物。

  SofTA 2300 ELSD:SofTA的升级版2300蒸发光散射检测器,拥有超过3个数量级的动态范围,使用氦气作为雾化器来增加灵敏度。

  Scientific Systems Next Gen pumps:Scientific Systems, Inc. (SSI)推出了一种新的下一代泵家族(M1、MX、LS、LU、LD、PR和CP泵),流速范围宽(0.001-300ml/min),耐压范围宽(50-25000psi)。公司的产品线能够提供分析和制备液相,快速液相,超临界流体色谱,微型计量,加工,超高液相以及生物兼容的液相。

4.色谱数据系统

  今年也推出了一些新的色谱数据系统的更新版本:

  Agilent OpenLab CDS:改进版本的OpenLab CDS具有更加直观的用户界面,数据处理速度更快,该系统遵循联邦法规21章第11款,具有一个针对新型Infinity II Multisampler自动进样器的样品入口的图形化工具。

  Chromperfect SEVEN CDS:在Windows 7和Windows 8下运行的Chromperfect SEVEN CDS v.6.0.10也能在Windows 10的预览版上运行。Chromperfect SEVEN client-server 和 small laboratory (SL) CDS都是遵循联邦法规21章第11款的,能够控制几乎所有的气相系统和多种液相系统。

  DataApex Clarity v.6 CDS:DataApex推出了Clarity v.6 CDS的一个升级版本,该版本具有更强的用户界面,能够执行序列运行和全二维气象色谱扩展功能,为质谱和火焰离子化检测器提供更高的线性范围,此外也能对Hitachi 液相系统和Advion质谱系统进行控制。

5.制备级的液相色谱、超临界流体色谱以及其他相关产品

  今年还推出了一些新的制备级的液相色谱、超临界流体色谱以及其他相关产品:

  Grace Reveleris Prep系统:Grace Reveleris Prep是一种中压(1700psi)混合型快速色谱-制备液相纯化系统,采用12英寸中的触摸屏上的集成控制软件进行控制。最大流速200ml/min,拥有内置的自动进样器和组分收集器,能够提供三通道的UV-vis信号和ELSD信号。该系统简单灵活,尤其适合于有机合成和样品纯化实验室使用。

  JASCO 4000 Series SFC系统:JASCO推出了五款SF-4000系列超临界流体色谱产品,分别用于半微量、分析、分析或半制备、半制备和制备规模的超临界流体色谱。该系统流速范围0.2ml/min~150ml/min,泵耐压500bar,可变定量环进样,最多容纳180个样品,有多种色谱柱和溶剂可供选择,有多种检测器如紫外、圆二色、光电二极管阵列、火焰离子化、蒸发光散射和质谱检测器,此外还配备封闭式自动馏分收集器。

  Shimadzu Nexera-UC SFE–SFC系统:Shimadzu Nexera-UC(多用色谱) SFE–SFC是一种新型对复杂样品中的一系列化合物(包括不稳定化合物)进行在线自动提取和超快分析。自动化的Nexera SFE系统能够提取48个样品(使用0.2ml或5ml萃取容器,温度最高80℃,耐压40MPa),然后进行在线超临界流体色谱分析并用质谱和紫外检测。这是唯一一种适合于对复杂样品(如食品基质或土壤中的多种农药残留和多环芳烃)、体液或血斑中的不稳定脂质和某些疾病的生物标记物、清洁验证中的取样拭子和有机聚合物中的添加剂进行分析的系统。Nexera SFC系统含有一个带背压控制的LC-30AD泵(最高5ml/min,耐压66MPa),可以用作手性筛选(在12根色谱柱,4种有机改性剂中进行选择)或者超临界流体色谱-紫外检测分析系统。系统的自动提取和直接分流的超临界流体色谱-质谱接口,使得在用其测定复杂样品基质中的不稳定和水敏性分析物时能够得到重复性和灵敏度较高的结果。

 

图5 固相萃取-超临界流体色谱-质谱联用系统的两个实际应用结果。(a)膳食补充剂中的还原型辅酶Q10分析,下面的在线SPE-SFC分析结果优于上面的溶剂萃取-SFE分析;(b)清洁验证中取样拭子和空白拭子经SPE提取样品中残留清洁剂(烷基苯磺酸盐)的SFC色谱图


  Applied Separations eCO2 Chrom:Applied Separations的eCO2 Chrom是一种使用液体(不是超临界流体)二氧化碳作为主要洗脱剂的快速色谱。用一个标准的二氧化碳钢瓶为系统提供驱动压力。另有一个副泵用于添加洗脱改性剂(如甲醇)。该纯化系统可以使用一次性的或反复使用的色谱柱,另外还有集成的软件,一个紫外检测器以及一个自动组分收集器。