Monolitická HPLC kolona - Monolithic HPLC column

Tento článek má několik problémů. Prosím pomozte zlepšit to nebo diskutovat o těchto otázkách na internetu diskusní stránka. (Zjistěte, jak a kdy tyto zprávy ze šablony odebrat) tento článek případně obsahuje původní výzkum. Prosím zlepšit to podle ověřování vznesené nároky a přidání vložené citace. Výroky sestávající pouze z původního výzkumu by měly být odstraněny. (Červen 2014) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony) tento článek je psán jako osobní reflexe, osobní esej nebo argumentační esej který uvádí osobní pocity editora Wikipedie nebo představuje originální argument o tématu. Prosím pomozte to vylepšit přepsáním do encyklopedický styl. (Ledna 2011) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony)

A monolitická HPLC kolona, nebo monolitický sloupec, je sloupec používaný v vysoce účinná kapalinová chromatografie (HPLC). Vnitřní struktura monolitického sloupu je vytvořena takovým způsobem, že uvnitř kanálu se tvoří mnoho kanálů. Materiál uvnitř kolony, který odděluje kanály, může být porézní a funkcionalizovaný. Naproti tomu většina konfigurací HPLC používá kolony naplněné částicemi; v těchto konfiguracích malé kuličky inertní látky, obvykle upravené oxid křemičitý, jsou použity uvnitř sloupce.^[1]

Přehled technologií

V analytické chromatografii je cílem oddělit a jednoznačně identifikovat každou ze sloučenin v látce. Alternativně je preparativní chromatografie v měřítku metoda čištění velkých dávek materiálu ve výrobním prostředí. Základní metody separace v HPLC se spoléhají na a Mobilní fáze (voda, organická rozpouštědla atd.) procházející a stacionární fáze (ucpávky oxidu křemičitého, monolity atd.) v uzavřeném prostředí (kolona); rozdíly v reaktivitě mezi sledovaným rozpouštědlem a mobilní a stacionární fází odlišují sloučeniny od sebe v řadě adsorpčních a desorpčních jevů. Výsledky se poté vizuálně zobrazí ve výsledku chromatogram. Stacionární fáze jsou k dispozici v mnoha variantách stylů balení i chemických struktur a lze je pro větší přesnost funkcionalizovat. Sloupy v monolitickém stylu nebo monolity jsou jedním z mnoha typů struktury stacionární fáze.

Monolity jsou z chromatografického hlediska porézní tyčové struktury charakterizované mezopóry a makropóry. Tyto póry poskytují monolitům s vysokou propustností, velkým počtem kanálů a vysokou povrchovou plochou dostupnou pro reaktivitu. Páteř monolitické kolony se skládá buď z organické nebo anorganické substrát a lze jej snadno chemicky upravit pro konkrétní aplikace. Jejich jedinečná struktura jim dává několik fyzikálně-mechanických vlastností, které jim umožňují soutěžit s tradičně nabitými kolonami.

Historicky se typická HPLC kolona skládá z vysoce čistého částicového oxidu křemičitého lisovaného do trubek z nerezové oceli. Aby se zkrátily doby chodu a zvýšila se selektivita, byly sledovány menší rozptylové vzdálenosti. K dosažení menších rozptylových vzdáleností došlo ke zmenšení velikosti částic. Jak se však velikost částic zmenšuje, protitlak (pro daný průměr kolony a daný objemový průtok) se úměrně zvyšuje. Tlak je nepřímo úměrný druhé mocnině velikosti částic; tj. když je velikost částic snížena na polovinu, tlak se zvyšuje čtyřnásobně. Je to proto, že s zmenšováním velikostí částic dochází také k mezerámovým prázdnotám (prostorům mezi částicemi) a je těžší prosadit sloučeniny skrz menší prostory. Moderní systémy HPLC jsou obecně navrženy tak, aby odolaly protitlaku asi 18 000 liber na čtvereční palec (1 200 barů), aby se s tímto problémem vyrovnaly.

Monolity mají také velmi krátké difúze vzdálenosti a zároveň poskytuje více cest pro rozptyl rozpuštěných látek. Zabalené částicové kolony mají hodnoty připojení pórů asi 1,5, zatímco monolity mají hodnoty v rozmezí od 6 do větší než 10. To znamená, že v částicové koloně může daný analyt difundovat do a ze stejného póru nebo vstupovat jedním pórem a opusťte připojený pór. Naproti tomu analyt v monolitu je schopen vstoupit do jednoho kanálu a opustit kterékoli ze 6 nebo více různých míst.^[2] Malý z plocha povrchu v monolitu je pro sloučeniny v mobilní fázi nepřístupný. Vysoký stupeň vzájemné propojitelnosti v monolitech poskytuje výhodu viditelnou v nízkých protitlacích a snadno dosažitelných vysokých průtokech.

Monolity jsou ideální pro velké molekuly. Jak již bylo zmíněno dříve, velikosti částic se snižují ve snaze dosáhnout vyššího rozlišení a rychlejší separace, což vedlo k vyšším protitlakům. Když se k oddělení používají menší velikosti částic biomolekuly, zpětné tlaky se dále zvyšují kvůli velké velikosti molekuly. V monolitech, kde jsou zpětné tlaky nízké a velikosti kanálů velké, jsou separace malých molekul méně účinné. To je demonstrováno dynamickými vazebnými kapacitami, měřítkem toho, kolik vzorku se může vázat na povrch stacionární fáze. Dynamické vazebné kapacity monolitů pro velké molekuly mohou být řádově desetkrát větší než u částic.^[2]

Monolity nevykazují žádné smykové síly ani účinky víření. Vysoká vzájemná propojenost mezopórů umožňuje více cest konvekčního proudění kolonou. Hromadná doprava množství rozpuštěných látek přes kolonu je relativně neovlivněno průtokem. To je zcela v rozporu s tradičními ucpávkami částic, přičemž vířivé efekty a smykové síly významně přispívají ke ztrátě rozlišení a kapacity, jak je vidět na vanDeemterově křivce. Monolity však mohou trpět jinou nevýhodou toku: efekty stěny. Zejména monolity oxidu křemičitého mají tendenci se odtrhávat od bočních okrajů svého sloupu. Když k tomu dojde, dojde k toku mobilní fáze kolem stacionární fáze i skrz ni, čímž se sníží rozlišení. Efekty stěn byly výrazně sníženy pokrokem v konstrukci sloupů.

Mezi další výhody monolitů plynoucí z jejich individuální konstrukce patří větší reprodukovatelnost mezi sloupci a mezi dávkami. Jednou z technik vytváření monolitických sloupů je polymerovat struktura in situ. To zahrnuje naplnění trubek formy nebo kolony směsí monomery, zesíťovací činidlo, radikálový iniciátor a porogenní rozpouštědlo, poté se zahájí polymerační proces za pečlivě kontrolovaných tepelných nebo ozařovacích podmínek. Monolitické in situ polymerizace vyhýbá se primárnímu zdroji variability sloupců, což je postup balení.^[3]

Kromě toho musí být náplňové kolony s částicemi udržovány v prostředí rozpouštědla a nemohou být vystaveny vzduchu během nebo po procesu balení. Pokud jsou vystaveny vzduchu, póry vyschnou a již neposkytují dostatečný povrch pro reaktivitu; kolona musí být znovu zabalena nebo vyřazena. Dále, protože komprese částic a rovnoměrnost náplně nejsou pro monolity relevantní, vykazují větší mechanickou odolnost; pokud například dojde k pádu kolon s částicemi, může dojít k poškození integrity kolony. Monolitické kolony jsou fyzikálně stabilnější než jejich částicové protějšky.

Vývoj technologií

Kořeny kapalinová chromatografie rozšířit zpět před více než stoletím do roku 1900, kdy ruský botanik Michail Tsvet začal experimentovat s rostlinou pigmenty v chlorofyl.^{[4][kruhový odkaz ]} Poznamenal, že když bylo aplikováno rozpouštědlo, objevily se odlišné pruhy, které migrovaly různou rychlostí podél stacionární fáze. Pro toto nové pozorování vytvořil termín „chromatografie“, barevný obrázek. Jeho první přednáška na toto téma byla uvedena v roce 1903, ale k jeho nejdůležitějšímu příspěvku došlo o tři roky později, v roce 1906, kdy referát „Adsorpce analytická a chromatografická metoda. Aplikace na chemii chlorofylu, “byla zveřejněna. Soupeření s kolegou, který pohotově a hlasově odsoudil jeho práci, znamenalo, že chromatografická analýza byla odložena na téměř 25 let. Velkou ironií této záležitosti je, že to byli studenti jeho soupeře, kteří se později při práci s karotiny ujali chromatografického banneru.

Od Tswettovy doby do 40. let 20. století se téměř nezměnilo, chromatografie s normální fází bylo provedeno předáním a gravitace plněné rozpouštědlo malými skleněnými trubičkami naplněnými kuličkami adsorbentu.^{[Citace je zapotřebí ]} Bylo to však ve 40. letech, kdy došlo k velké revoluci plynová chromatografie (GC). Ačkoli GC byla skvělá technika pro analýzu anorganické pomocí této techniky lze oddělit méně než 20% organických molekul. to bylo Richard Synge, který v roce 1952 vyhrál Nobelova cena v chemii pro jeho práci s rozdělovací chromatografie, který aplikoval teoretické znalosti získané z práce v GC na LC. Od této revoluce v padesátých letech 20. století došlo také k nástupu papírové chromatografie, dělené chromatografie s reverzní fází (RPC) a hydrofobní interakční chromatografie (HIC). První gely pro použití v LC byly vytvořeny pomocí zesítěných dextranů (Sephadex ) ve snaze realizovat Syngeovu předpověď, že jedinečná stacionární fáze z jednoho kusu může poskytnout ideální chromatografické řešení.

V šedesátých letech polyakrylamid a agaróza gely byly vytvořeny v dalším pokusu o vytvoření jednodílné stacionární fáze, ale čistota a stabilita dostupných složek se neukázala jako užitečná pro implementaci do HPLC. V tomto desetiletí byla vyvinuta afinitní chromatografie, ultrafialová (UV ) detektor byl poprvé použit ve spojení s LC a hlavně se zrodila moderní HPLC. Csaba Horvath vedl vývoj moderní HPLC sestavením laboratorního vybavení tak, aby vyhovovalo jeho účelům. V roce 1968 společnost Picker Nuclear Company uvedla na trh první komerčně dostupnou HPLC jako „Analyzátor nukleových kyselin“. V následujícím roce se konaly první mezinárodní sympozia o HPLC a Kirkland na DuPont byl poprvé schopen funkcionalizovat částice granulí s řízenou pórovitostí.

V 70. a 80. letech došlo k obnovenému zájmu o separační média se sníženým objemem meziprostorových prázdnot.^{[Citace je zapotřebí ]} Perfuze chromatografie poprvé prokázala, že chromatografická média mohou podporovat vysoké průtokové rychlosti bez ztráty rozlišení.^[5] Monolity do této nové třídy médií vhodně zapadají, protože nevykazují žádný prázdný objem a vydrží průtoky až 9 ml / minutu. Polymerní monolity, jaké dnes existují, byly vyvinuty nezávisle třemi různými laboratořemi na konci 80. let vedenými Hjertenem, Svecem a Tennikovou. Zároveň se bioseparace staly stále důležitějšími a monolitické technologie se ukázaly jako prospěšné při separacích biotechnologií.

Ačkoli se průmysl v 80. letech zaměřoval na biotechnologie, v 90. letech se pozornost přesunula na procesní inženýrství.^{[Citace je zapotřebí ]} Zatímco hlavní chromatografové používali 3μm kolony s částicemi, sub-2μm kolony byly ve fázi výzkumu. Menší částice znamenaly lepší rozlišení a kratší doby chodu; došlo také k souvisejícímu zvýšení protitlaku. Aby bylo možné odolat tlaku, vzniklo nové pole chromatografie: UHPLC nebo UPLC - ultra vysokotlaká kapalinová chromatografie. Nové přístroje dokázaly snášet tlaky až 15 000 liber na čtvereční palec (1 000 barů), na rozdíl od konvenčních strojů, které, jak již bylo dříve uvedeno, pojmou až 5 000 liber na čtvereční palec (340 barů). UPLC je alternativním řešením stejných problémů, které řeší monolitické sloupy. Podobně jako UPLC může monolitická chromatografie pomoci spodnímu řádku tím, že zvýší průchodnost vzorku, ale bez nutnosti utrácet kapitál za nové vybavení.

V roce 1996 Nobuo Tanaka, na Kjótský technologický institut, připravené monolity oxidu křemičitého pomocí a koloidní syntéza suspenze (aka „sol-gel ”) Vyvinutý kolegou.^{[Citace je zapotřebí ]} Tento postup se liší od postupu používaného v polymerních monolitech. Polymerní monolity, jak je uvedeno výše, se vytvářejí in situ pomocí směsi monomerů a porogenu uvnitř hadičky kolony. Na druhé straně monolity oxidu křemičitého se vytvářejí ve formě, podléhají značnému smršťování a poté se plátují do polymerní smršťovací trubice PEEK (polyetheretherketon) ke snížení účinků na stěny. Tato metoda omezuje velikost sloupců, které lze vyrobit, na méně než 15 cm a je standardní analytická vnitřní průměry jsou snadno dosažitelné, v současné době existuje trend vývoje nanoměřítku kapilární a monolitické křemičité monolity.

Životní cyklus technologie

Monolity oxidu křemičitého jsou komerčně dostupné pouze od roku 2001, kdy Merck zahájili kampaň Chromolith.^[6] Technologie Chromolith získala licenci od skupiny Soga a Nakanishi na Kjótské univerzitě. Nový produkt získal Zlatou cenu editorů PittCon za nejlepší nový produkt a také cenu Cena R&D 100, oba v roce 2001.

Jednotlivé monolitické sloupy mají a životní cyklus která obecně převyšuje částku jejích konkrétních konkurentů. Při výběru dodavatele HPLC kolony byla životnost kolony na druhém místě po reprodukovatelnosti mezi sloupci, což je důležité pro kupujícího. Ukázaly se například chromolitové kolony reprodukovatelnost 3 300 injekcí vzorku a 50 000 objemů kolony mobilní fáze. Pro životní cyklus monolitu je také důležitá jeho zvýšená mechanická odolnost; polymerní monolity jsou schopné odolat pH rozmezí od 1 do 14, vydrží zvýšené teploty a není nutné s ním zacházet jemně. "Monolity jsou stále teenagery," potvrzuje Frantisec Svec, lídr v oblasti nových stacionárních fází LC.^[7]

Vývoj průmyslu

Kapalinová chromatografie, jak ji známe dnes, má svůj skutečný začátek v roce 1969, kdy byla navržena a uvedena na trh první moderní HPLC nukleová kyselina analyzátor.^{[Citace je zapotřebí ]} Kolony v 70. letech byly nespolehlivé, průtoky čerpadel byly nekonzistentní a mnoho biologicky aktivních sloučenin uniklo detekci pomocí UV a fluorescence detektory. Zaměření na metody čištění v 70. letech se proměnilo v rychlejší analýzy v 80. letech, kdy byly počítačové kontroly integrovány do HPLC zařízení. Vyšší stupně automatizace pak v 90. letech vedly k důrazu na přesnější, rychlejší a automatizovanější zařízení. Atypické pro mnoho technologií 60. a 70. let, důraz ve vylepšování nebyl kladen na „větší a lepší“, ale na „menší a lepší“. Ve stejné době, kdy se zlepšovalo uživatelské rozhraní HPLC, bylo zásadní izolovat stovky z nich peptidy nebo biomarkery ze stále se zmenšujících velikostí vzorků.

Laboratorní analytické vybavení bylo uznáno pouze jako samostatný a odlišný průmysl NAICS a SIC od roku 1987.^{[Citace je zapotřebí ]} Tento segmentace trhu zahrnuje nejen plynovou a kapalinovou chromatografii, ale také hmotnostní spektrometrie a spektrofotometrické přístroje. Od svého prvního uznání jako samostatného trhu vzrostl prodej analytického laboratorního vybavení z přibližně 3,5 miliard USD v roce 1987 na více než 26 miliard USD v roce 2004.^[8] Konkrétně se očekává, že příjmy na světovém trhu s kapalinovou chromatografií vzrostou z 3,4 miliardy USD v roce 2007 na 4,7 miliardy USD v roce 2013, s mírným poklesem výdajů očekávaným v letech 2008 a 2009 z důvodu celosvětového ekonomického propadu a snížených nebo stagnujících výdajů. Samotný farmaceutický průmysl představuje 35% všech používaných nástrojů HPLC.^[9] Hlavní zdroj růstu v LC pochází z biologické vědy a farmaceutické společnosti.

Technologické aplikace

V nejranější formě byla k oddělení pigmentů chlorofylu použita ruská botanička kapalinovou chromatografií. O několik desetiletí později použili další chemici postup ke studiu karotinů. Kapalinová chromatografie byla poté použita pro izolaci malých molekul a podobných organických sloučenin aminokyseliny a naposledy byl použit v peptid a DNA výzkum. Monolitické kolony byly nápomocny při pokroku v oblasti biomolekulárního výzkumu.

Na nedávných veletrzích a mezinárodních setkáních pro HPLC neustále rostl zájem o kolonové monolity a biomolekulární aplikace a tato korelace není náhoda. Ukázalo se, že monolity mají velký potenciál v „omických“ oblastech - genomika, proteomika, metabolomika, a farmakogenomika, mezi ostatními. Redukční přístup k porozumění chemickým cestám těla a reakcím na různé podněty, jako jsou léky, jsou nezbytné pro nové vlny zdravotní péče jako personalizovaná medicína.

Farmakogenomika studuje, jak se odpovědi na farmaceutické výrobky liší v účinnosti a toxicita na základě variací v genomu pacienta; jedná se o korelaci odpovědi léčiva na genovou expresi u pacienta. Jeremy K. Nicholson z Imperial College, Londýn, použili postgenomické hledisko k pochopení nežádoucích účinků léků a molekulárního základu lidské nemoci.^[10] Jeho skupina studovala vnitřnosti mikrobiální metabolické profily a byli schopni vidět výrazné rozdíly v reakcích na toxicitu léčiva a metabolismus i mezi různými geografickými distribucemi stejné rasy. Afinitní monolitická chromatografie poskytuje další přístup k měření reakce na léčivo. David Hage v University of Nebraska váže ligandy na monolitické podpory a opatření rovnováha jevy vazebných interakcí mezi léky a sérum bílkoviny.^[7] Přístup založený na monolitu v Boloňská univerzita, Itálie, se v současné době používá k vysokorychlostnímu screeningu kandidátů na léky při léčbě Alzheimerova choroba.^[5] V roce 2003 Regnier a Liu z Purdue University popsal vícerozměrný LC postup pro identifikaci jednonukleotidové polymorfismy (SNP) v bílkoviny.^[11] SNP jsou změnami v genetický kód které mohou někdy způsobit změny v proteinová konformace, jako je tomu v případě srpkovitá anémie. Monolity jsou obzvláště užitečné v těchto druzích separací kvůli jejich nadřazenosti hromadná doprava schopnosti, nízké protitlaky spojené s rychlejšími průtoky a relativní snadnost úpravy nosného povrchu.

Bioseparace ve výrobním měřítku jsou také vylepšeny technologií monolitních kolon. Rychlé separace a vysoká rozlišovací schopnost monolitů pro velké molekuly znamená, že je možná analýza v reálném čase na produkčních fermentorech. Kvašení je dobře známý pro své použití při výrobě alkoholické nápoje, ale je také zásadním krokem při výrobě vakcíny pro vzteklina a další viry. Pro sledování výrobních podmínek je zásadní online analýza v reálném čase a v případě potřeby lze provést úpravy. Společnost Boehringer Ingelheim Austria potvrdila metodu pro výrobu farmaceutické kvality DNA s cGMP (obchodní správné výrobní postupy) plazmidy. Jsou schopni zpracovat 200 litrů kvašení vývar na 800 ml monolitu.^[5] V Separace BIA, doba zpracování virus mozaiky rajčat výrazně snížil ze standardních pěti dnů ručně intenzivní práce na ekvivalentní čistotu a lepší zotavení za pouhé dvě hodiny s monolitickou kolonou.^[5] Jiné viry byly také čištěny na monolitech.

Další oblastí zájmu pro HPLC je forenzní. GC-MS (Plynová chromatografie - hmotnostní spektroskopie) je obecně považován za zlatý standard pro forenzní analýzu. Používá se ve spojení s online databázemi pro rychlou analýzu sloučenin při testech na alkohol v krvi, příčina smrti, pouliční drogy a analýza potravin, zejména v případech otravy.^[11] Analýza buprenorfin, a heroin náhrada, prokázala potenciální užitečnost vícerozměrného LC jako metody detekce na nízké úrovni. Metody HPLC mohou měřit tuto sloučeninu při 40 ° C ng /ml, ve srovnání s GC-MS při 0,5 ng / ml, ale LC-MS-MS dokáže detekovat buprenorfin v úrovních pouhých 0,02 ng / ml. Citlivost vícerozměrné LC je proto 2 000krát vyšší než u běžné HPLC.

Průmyslové aplikace

Trh s kapalinovou chromatografií je neuvěřitelně rozmanitý. Pět až deset firem trvale zaujímá vedoucí postavení na trhu, přesto téměř polovinu trhu tvoří malé, roztříštěné společnosti. Tato část zprávy se zaměří na role, které mělo několik společností při zavádění technologií monolitických kolon na komerční trh.

V roce 1998 byla založena biotechnologická společnost Separace BIA z Lublaň, Slovinsko, vznikl. Tuto technologii původně vyvinuli Tatiana Tennikova a František Svec během spolupráce mezi příslušnými ústavy. Patent na tyto kolony získal BIA Separations a Aleš Podgornik a Miloš Barut vyvinuli první komerčně dostupnou monolitickou kolonu ve formě krátkého disku zapouzdřeného v plastovém pouzdře. Společnost BIA Separations s ochrannou známkou CIM od té doby zavedla celou řadu polymerních monolitů s reverzní fází, normální fází, iontovou výměnou a afinitou polymerních monolitů. Aleš Podgornik a Janez Jancar poté pokračovali ve vývoji velkoplošných trubkových monolitických sloupů pro průmyslové použití. Největší dostupný sloupec je v současné době 8L. V květnu 2008, LC přístrojová elektrárna Agilent technologie souhlasily s uvedením analytických sloupců BIA Separations na základě monolitické technologie. Agilent komercializoval sloupy silnými a slabými iontová výměna phase and Protein A v září 2008, kdy na mezinárodní konferenci BioProcess představili svoji novou produktovou řadu Bio-Monolith.

Zatímco společnost BIA Separations byla první, kdo komerčně prodával polymerní monolity, Merck KGaA byla první společností, která prodávala monolity oxidu křemičitého. V roce 1996 Tanaka a spolupracovníci z Kjótského technologického institutu publikovali rozsáhlou práci o technologiích monolitu oxidu křemičitého. Společnost Merck později získala licenci od Kjótského technologického institutu na vývoj a výrobu monolitů oxidu křemičitého. Ihned poté, v roce 2001, představila společnost Merck na analytickém přístrojovém veletrhu PittCon svoji řadu monolitických HPLC kolon Chromolith. Karin Cabrera, vedoucí vědecká pracovnice společnosti Merck, původně říkala, že vysoký průtok byl prodejním bodem pro chromolitovou linku. Na základě zpětné vazby od zákazníků se však společnost Merck brzy dozvěděla, že kolony jsou stabilnější a mají delší životnost než kolony plné částic.^[7] Ve sloupcích byli příjemci různých ocenění za nové produkty. Problémy s výrobou monolitů oxidu křemičitého a těsné patent ochrana vyloučila pokusy jiných společností o vývoj podobného produktu. Bylo poznamenáno, že existuje více patentů týkajících se toho, jak zapouzdřit křemičitou tyč, než je tomu při výrobě samotného oxidu křemičitého.

Historicky je společnost Merck známá svými vynikajícími chemickými produkty a v kapalinové chromatografii čistotou a spolehlivostí svého částicového oxidu křemičitého. Společnost Merck není známá svými LC sloupci. Pět let po zavedení řady Chromolith učinila Merck velmi strategické marketingové rozhodnutí. Poskytli celosvětovou sublicenci této technologie malé (inovativní společnosti s tržbami méně než 100 mil. USD) známé díky své špičkové technologii sloupců: Phenomenex. Jednalo se o vynikající strategický krok ze dvou důvodů. Jak již bylo zmíněno výše, společnost Merck není známá výrobou kolon. Kromě toho více než jednoho výrobce monolitu oxidu křemičitého slouží k lepšímu ověření technologie. Po sublicencování technologie od společnosti Merck představila společnost Phenomenex v lednu 2005 svoji produktovou řadu Onyx.

Na druhé straně monolitických technologií jsou polymery. Na rozdíl od sloupců s anorganickým oxidem křemičitým jsou polymerní monolity vyrobeny z báze organického polymeru. Dionex, tradičně známý pro své schopnosti iontové chromatografie, vedl tuto stranu pole. V 90. letech společnost Dionex poprvé získala licenci na technologii polymerního monolitu vyvinutou předním výzkumníkem monolitické chromatografie Frantiscem Svecem, když byl na Cornell University. V roce 2000 získali společnost LC Packings, jejíž kompetence byly v oblasti kolonových náplní LC. Společnost LC Packings / Dionex odhalila na konferenci LC-MS v Montreux svůj první monolitický kapilární sloupec. Na začátku téhož roku představila další společnost, společnost Isco, monolitickou kolonu s polystyren divinylbenzenem (PS-DVB) pod značkou SWIFT. V lednu 2005 byla společnosti Dionex prodána práva na mediální produkty, duševní vlastnictví, technologie a související aktiva společnosti Teledyne Isco SWIFT. Ačkoli hlavní kompetence Dionexu byly tradičně v iontové chromatografii, prostřednictvím strategických akvizic a technologických transferů se rychle etablovalo jako primární výrobce polymerních monolitů.

Ekonomický dopad

Ačkoli mnoho pokroků HPLC a monolitů je v mezích analytického a farmaceutického průmyslu vysoce viditelné, je nepravděpodobné, že by si obecná společnost tohoto vývoje byla vědoma. V současné době mohou být zákazníci svědky technologického vývoje v analytickém průmyslu v podobě širší škály dostupných řešení farmaceutické výrobky vyšší čistoty, pokročilé forenzní testování v trestních řízeních, lepší monitorování životního prostředí a rychlejší návratnost lékařské testy. V budoucnu to pravděpodobně nebude tak. Vzhledem k tomu, že se medicína postupem času individualizuje, zdá se pravděpodobnější vědomí spotřebitelů, že něco zlepšuje jejich kvalitu péče. Další myšlenka, že se jedná o monolity nebo HPLC, se však pravděpodobně nebude týkat široké veřejnosti.

Existují dva hlavní řidiči nákladů za technologickými změnami v tomto odvětví. Ačkoli LC využívá mnoho různých analytických oblastí, včetně potravinářského a nápojového průmyslu, forenzních laboratoří a zařízení pro klinické testování, největší impuls k technologickému vývoji pochází z oblasti výzkumu a vývoje a výroby farmaceutického průmyslu. Oblasti, ve kterých vysoce výkonné monolitické kolonové technologie pravděpodobně budou mít největší ekonomický dopad, jsou výzkum a vývoj a následné zpracování.

Z Výzkum a vývoj pole přichází touha po odhodlanějších a rychlejších separacích od menších množství vzorků. Jedinou fází vývoje léčiv pod přímou kontrolou farmaceutické společnosti je fáze výzkumu a vývoje. Cílem analytická práce spočívá v získání co nejvíce informací ze vzorku. V této fázi je kritická vysoká propustnost a analýza malého množství vzorků. Farmaceutické společnosti hledají nástroje, které jim umožní lépe měřit a předpovídat účinnost kandidátských léků v kratších dobách a s levnějšími klinickými studiemi.^[10] Za tímto účelem se staly vlivnými separace v nanoměřítku, vysoce automatizované HPLC zařízení a vícerozměrná chromatografie.

Převažující metodou ke zvýšení citlivosti analytických metod byla vícerozměrná chromatografie. Tato praxe využívá další analytické techniky ve spojení s kapalinovou chromatografií. Například, hmotnostní spektrometrie (MS) velmi získal na popularitě jako online analytická technika po HPLC. Je to však omezené v těch členských státech, jako je jaderná magnetická rezonanční spektroskopie (NMR) nebo ionizace elektrosprejem techniky (ESI), je proveditelné pouze při použití velmi malého množství rozpuštěné látky a rozpouštědla; LC-MS se používá s technikami nano nebo kapilárního měřítka, ale nelze jej použít v přípravném měřítku. Další taktikou pro zvýšení selektivity ve vícerozměrné chromatografii je použití dvou sloupců s různou selektivitou ortogonálně; tj ... propojení iontoměničové kolony s C18 koncovkou uzavřenou kolonou. V roce 2007 Karger uvedl, že pomocí vícerozměrné chromatografie a dalších technik, počínaje pouze asi 12 000 buňkami obsahujícími 1–4 μg proteinu, dokázal identifikovat 1867 jedinečných proteinů. Z nich může Karger izolovat 4, které mohou být zajímavé jako markery rakoviny děložního čípku.^[10] Dnes mohou kapalinové chromatografy využívající vícerozměrný LC izolovat sloučeniny na femtomole (10⁻¹⁵ krtek) a attomol (10⁻¹⁸ hladiny).

Poté, co byl lék schválen US Food and Drug Administration (FDA) se farmaceutická společnost zaměřuje na uvedení produktu na trh. To je místo, kde hraje roli preparativní nebo procesní chromatografie. Na rozdíl od analytické analýzy se preparativní chromatografie zaměřuje na izolaci a čistotu sloučenin. Mezi stupněm čistoty sloučeniny a časem potřebným k dosažení této čistoty existuje kompromis. Bohužel, mnoho přípravných řešení nebo řešení v měřítku procesu používaných farmaceutickými společnostmi jsou patentovaná, kvůli problémům s patentováním procesu. Z tohoto důvodu není k dispozici velké množství literatury. Některé pokusy řešit problémy chromatografie na prep stupnici však zahrnují monolity a simulované pohyblivé postele.

Srovnání imunoglobulin zachycení proteinu na konvenční koloně a monolitické koloně přináší některé ekonomicky zajímavé výsledky.^[2] Pokud jsou doby zpracování ekvivalentní, zpracovejte objemy IgG, an protilátka, jsou 3120 l pro konvenční sloupy versus 5 538 l pro monolitické sloupy. To představuje 78% zvýšení efektivity objemu procesu, přičemž současně vzniká pouze desetina objemu odpadu médií. Nejen, že je sloupec s monolitem ekonomicky uvážlivější, pokud jde o hodnotu doby zpracování produktu, ale současně se používá méně médií, což představuje významné snížení variabilních nákladů.

Reference

externí odkazy

• "Historie HPLC." https://web.archive.org/web/20100410045845/http://kerouac.pharm.uky.edu/.