在當(dāng)今的經(jīng)濟(jì)形勢下，需要以較少的資源實(shí)現(xiàn)更多成果，而“快速”是分析化學(xué)領(lǐng)域內(nèi)經(jīng)常聽到的一個(gè)主題。液相色譜法已成為藥物分析、環(huán)境監(jiān)測、食品檢驗(yàn)和水質(zhì)監(jiān)測等領(lǐng)域內(nèi)眾多定量及定性分析的主要工具。通過 ACQUITY UPLC ® 系統(tǒng)取得的生產(chǎn)能力、選擇性及特異性除了比傳統(tǒng)的 HPLC 消耗更少的溶劑外，還可以改善色譜分析結(jié)果，使實(shí)驗(yàn)工作更加高效。

分析型 HPLC 經(jīng)常采用 4.6 毫米 x 150 毫米 或 250 毫米 的色譜柱，填充物質(zhì)的粒度為 3.0~5.0 微米，工作流速為 1.0~1.4 毫升 / 分鐘。這樣，每個(gè)樣品的 HPLC 分析時(shí)間便是 15~60 分鐘。典型的批量需要 10~20 小時(shí)完成，分析結(jié)果在第二天之前無法用于批簽發(fā)、下一個(gè)臨床劑量、工廠的清潔等方面的決策。流速為 1.4 毫升 / 分鐘時(shí)，這些 HPLC 系統(tǒng)每 20 小時(shí)日消耗約 1.5 升 溶劑，其中通常包括 50% 的有機(jī)溶劑。這些溶劑必須外購并棄置，這一切都會增加總體分析的成本。在平均 250 日的工作年中，最多會增加近 200 升 的有機(jī)溶劑；購買每升乙腈的約需 100 美元，相當(dāng)于 20,000 美元的可消耗成本。鑒于近期乙腈成本的增加以及全球某些地區(qū)的缺貨現(xiàn)狀，非常需要更加高效地利用該有毒溶劑。圖 1 所示為 HPLC 在制藥工業(yè)的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例 – 奎硫平雜質(zhì)分析的代表性樣品圖譜；從圖中可見，梯度分析時(shí)間為 51 分鐘，色譜柱重新平衡需要 16 分鐘。

亞 2 微米多孔柱顆粒的出現(xiàn)以及設(shè)計(jì)用于利用這些顆粒的優(yōu)勢的儀器均提高了色譜分析的能力。亞 2 微米顆粒色譜效能的增加可顯著減少分析時(shí)間。因?yàn)樯�譜柱的色譜分辨能力與色譜柱長度成正比而與色譜柱粒徑成反比，亞 2 微米材料效能的增加，可減少色譜柱長度而達(dá)到相同的效能�？梢酝ㄟ^比較 l/dp 比（色譜柱長 / 粒度）來評價(jià)；對于一個(gè)粒度為 5.0 微米的 150 毫米 長的色譜柱，其 l/dp 比為 150/5 ，比值為 30 。由一個(gè) 5.0 微米粒子移動至一個(gè) 1.7 微米的色譜粒子時(shí)，可以取色譜柱長度為 50 毫米 而不會改變試驗(yàn)的分辨率。由于色譜柱長度隨試驗(yàn)的三個(gè)因素之一而減小，時(shí)間也應(yīng)該隨三個(gè)因素之一而減少，從而提高流量。減小粒度時(shí)，最佳流動相線性速度與粒度成反比增加。因此，由一個(gè) 5.0 微米粒子移動至一個(gè) 1.7 微米的色譜粒子時(shí)，流動相速度增加 3 倍；與色譜柱長度減少 3 倍相結(jié)合，最多可減少 9 倍的分析時(shí)間。

圖 1 硅硫平的反相 HPLC 分離

圖 2 地達(dá)諾新及其雜質(zhì)的 HPLC 與 UPLC 分離（標(biāo)為 A-F ）。 2A . 5.0 微米粒度的 HPLC 分離。 2B. 1.7 微米粒度的 UPLC 分離。

實(shí)際上，科學(xué)家們在使用 UPLC ® 時(shí)都會因?yàn)樵黾恿朔蛛x度和較高的色譜波峰間隔而折衷選擇流量，因此方法的穩(wěn)健性更強(qiáng)。由亞 2 微米顆粒物質(zhì)獲得的色譜效能增加與 UPLC 要求的較短的色譜柱長度相結(jié)合，會產(chǎn)生較尖銳、同時(shí)更加集中的波峰，從而簡化了試驗(yàn)過程，例如在生物分析法中。質(zhì)譜學(xué)會已經(jīng)利用增加的靈敏度和更短的分析時(shí)間來提高 UV 和 LC/MS 試驗(yàn)的靈敏度。

為了實(shí)現(xiàn)這些亞 2 微米顆粒的色譜效能，必須仔細(xì)控制柱前和柱后的譜帶增寬，這對于恒溶劑模式（ isocratic mode ）下的運(yùn)行尤為重要。 ACQUITY 超效能 LC ® 系統(tǒng)專門設(shè)計(jì)用于開發(fā)可由亞 2 微米顆粒 LC 獲得的色譜效能，柱前容量約為 80 微升，且色散性極低。沒有這種嚴(yán)格的控制，波峰形狀就會受到破壞，從而導(dǎo)致較寬的拖尾峰。

與 UPLC 系統(tǒng)相比，后者進(jìn)樣相同的次數(shù)會消耗 71 升 流動相。當(dāng)流動相為 50% 左右的乙腈時(shí)，在整個(gè)分析過程中就可以節(jié)省 174 升 乙腈，成本按 100 美元 / 升計(jì)算， 每年節(jié)約財(cái)務(wù)支出 17,000 美元 。

圖 3. 奎硫平及其雜技的 UPLC 逆相分離。 3A . 2.1 毫米 色譜柱 I.D. 3B. 1.0 毫米 色譜柱 I.D.

ACQUITY UPLC 系統(tǒng)的獨(dú)特設(shè)計(jì)最大限度地減小了系統(tǒng)的延遲體積和系統(tǒng)的分散度，支持使用填充有亞 2 微米物質(zhì)的 1.0 毫米色譜柱 。圖 3B 中所示的數(shù)據(jù)表明在 ACQUITY UPLC BEH C 18 1.0 毫米 x 100 毫米， 1.7 微米色譜柱上進(jìn)行的相同的奎硫平雜質(zhì)分析。樣品是在相同的梯度條件下洗提的，其流速大小為 0.181 毫升 / 分鐘；這表示溶劑用量比 2.1 毫米 HPLC 分離法減少 77% 。因此，若每年同樣要進(jìn)行 4477 次進(jìn)樣， 1.0 毫米分離只會消耗 16.30 升 溶劑，因此僅消耗 8.15 升 乙腈，溶劑用量 減少 97% 。與 HPLC 分析法相比， 1.0 毫米 UPLC 分析只需 800 美元購買乙腈的成本，相當(dāng)于進(jìn)行相同次數(shù)的分析 比 HPLC 法節(jié)省 20,000 美元 。圖 4 所示的數(shù)據(jù)說明與輔助顯像法（ aid visualization ）相比 UPLC 在 1.0 毫米和 2.1 毫米規(guī)模下溶劑和成本的節(jié)省情況。通過該數(shù)據(jù)得知， UPLC 不僅更加高產(chǎn)，而且更加經(jīng)濟(jì)，因?yàn)樵摲椒�每年可以少消耗�?shù)百升溶劑。

結(jié)論

可商購的亞 2 微米顆粒 LC 色譜柱的出現(xiàn)及可利用這些色譜柱的色譜潛力的儀器使色譜工作人員和 LC/MS 科學(xué)工作者能夠提高其分析工作的靈敏度、質(zhì)量和速度。 ACQUITY UPLC 系統(tǒng)的獨(dú)特設(shè)計(jì)使科學(xué)工作者能夠以一種比以往更高效的方式取得這些成果。系統(tǒng)不僅更加高效，還比 HPLC 或“快速 LC ”（采用 4.6 毫米 色譜柱，流速更高）或單片固相顯著減少溶液用量。本白皮書所示的實(shí)例說明，通過遷移至 2.1 毫米 規(guī)模的 UPLC 法，可節(jié)省溶劑 82% ；通過遷移至 1.0 毫米 規(guī)模的 UPLC 法，可 節(jié)省溶劑 97% ，累計(jì)每年可節(jié)省數(shù)萬美元。

這樣的成本節(jié)約具有重要的商業(yè)意義，使用更少的溶劑和產(chǎn)生更少的廢物有益于環(huán)境保護(hù)。

分析時(shí)間

流動相

乙腈

成本

節(jié)約額

溶劑用量與 HPLC 和 UPLC 成本對比

圖 4. UPLC 在 1.0 毫米 和 2.1 毫米 色譜柱下相對 HPLC 的溶劑和成本節(jié)約情況。