Improving Separation and Method Development Efficiency Using the Nexera UC/s UHPLC/SFC Switching System

Význam tématu

Kombinace ultra vysokokapacitní kapalinové chromatografie (UHPLC) a superkritické fluidní chromatografie (SFC) představuje významný krok v oblasti rychlého a selektivního dělení složitých vzorků, včetně chirálních látek, izomerů a kontaminantů. Díky rozdílným fyzikálně-chemickým vlastnostem mobilních fází a odlišným separačním mechanismům lze dosáhnout lepšího rozlišení a zkrácených analýzních časů.

Cíle a přehled studie / článku

Studie popisuje návrh a aplikaci přepínatelného systému Nexera UC/s kombinujícího UHPLC a SFC na jednom přístroji. Cílem bylo ověřit, že využití obou technik v průběhu vývoje metod urychlí detekci optimálních podmínek separace a umožní lepší rozlišení izomerů, chirálních sloučenin a kontaminantů.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda využila standardní UHPLC modul doplněný o jednotku pro dodávku superkritického CO2 a regulátor zpětného tlaku. Systém umožňuje automatické přepínání mezi:

• UHPLC: mobilní fáze vodné nebo organické, tlak regulován ventilovým nastavením.
• SFC: superkritické CO2 s organickým modifikátorem (např. methanol, ethanol), tlak zpětného tlaku 10 MPa.

Společně sdílené komponenty: solventní pumpy, autosampler, koloniová pec, detektor UV.
Klíčové chromatografické podmínky:

• Kolony: Shim-pack HRC-SIL, Shim-pack UC-SIL, CHIRALPAK® (IA, IC, IF aj.).
• Teplota kolony: 40 °C, detekce UV 220–290 nm.
• Flowrate UHPLC: 1–2 mL/min, SFC: 3–3,5 mL/min.

Hlavní výsledky a diskuse

SFC prokázala 3–5× kratší dobu analýzy při srovnatelné efektivitě separace díky nízké viskozitě mobilní fáze. Rozlišení izomerů oleanové a kyseliny ursolové se výrazně zlepšilo u SFC, kde byla separace kompletní, zatímco UHPLC selhala. Při screeningové analýze omeprazolu a warfarinu systém automaticky vyhodnotil 36 kombinací kolony a mobilních fází a softwarový modul Multi-Data Report vybral optimální podmínky: UHPLC pro omeprazol (rozlišení 6,24) a SFC pro warfarin (rozlišení 5,60). Reprodukovatelnost přepínání (pět cyklů) pro propranolol, indapamid a ibuprofen potvrdila stabilitu výsledků bez ovlivnění separace.

Přínosy a praktické využití metody

1) Zrychlení vývoje metod: paralelní screening UHPLC/SFC
2) Vylepšená selektivita: odlišné retenční mechanismy pro složité izomery a chirály
3) Úspora prostoru a investic: sdílené moduly pro obě techniky
4) Jednoduché ovládání: automatické přepínání linek, proplachy a equilibration bez ručního převazování

Budoucí trendy a možnosti využití

1) Integrace hmotnostní spektrometrie pro selektivní detekci stopových látek
2) Rozšíření softwaru o umělou inteligenci pro predikci optimálních podmínek
3) Aplikace v online procesech (procesní chromatografie) a QA/QC výrobních linek
4) Využití alternativních superkritických fluid pro širší spektrum sloučenin

Závěr

Přepínatelný systém Nexera UC/s UHPLC/SFC významně zlepšuje efektivitu vývoje analytických metod kombinací dvou komplementárních separačních technik. Potvrzuje se rychlejší doba analýzy, vyšší selektivita a stabilní reprodukovatelnost při kontinuálním přepínání, což z něj činí cennou platformu pro farmaceutickou, potravinářskou a environmentální analýzu.

Reference

• Terada H., Uchikata T., Matsumoto K., Yamaguchi T., Funada Y. Improving Separation and Method Development Efficiency Using the Nexera UC/s UHPLC/SFC Switching System. Shimadzu Technical Report C190-E212, December 2018.