瓦里安系列10-瓦里安制备色谱系统概述课件.ppt

1、制备色谱系统概制备色谱系统概述述制备液相的重要作用临床前临床前/临床试验临床试验 g产品量产品量Kg化学合成化学合成/结构鉴定结构鉴定/活性测试活性测试mg瓦里安液相色谱系统瓦里安液相色谱系统具有30年生产从分析、少量制备到生产规模制备液相经验的专业公司，在全球范围内已安装400多套大型制备色谱系统半制备液相色谱半制备液相色谱中试规模制备色谱中试规模制备色谱工业规模制备色谱工业规模制备色谱分析液相色谱分析液相色谱 制备色谱技术制备色谱技术v 制备色谱的目的是收集更多的 被纯化的产品，而不是用于分 析化合物的组分含量，产量从 几毫克到几公斤v 制备色谱技术是得到高纯物的 最好的分离方法之一分析液

2、相分析液相 制备液相制备液相强调:l回收样品 l过程控制l文件证据的提供负荷最大化 -体积过载 -浓度过载自动收集强调:l定性和定量分析 l数据处理 l谱图处理 分辨率的最大化少量多次进样 (自动进样器)制备液相与分析液相的区别制备液相与分析液相的区别制备色谱规模划分制备色谱规模划分生产规模制备生产规模制备色谱柱直径色谱柱直径100-600mm中试规模制备中试规模制备色谱柱直径色谱柱直径41-150mm小量制备，小量制备，色谱柱直径色谱柱直径10-50mm mg-g级 g-100g级 100g-kg级制备液相色谱技术应用领域制备液相色谱技术应用领域q 有机合成实验室(Prep LC/HPLC)

3、恒容系统/硅胶(正相色谱)q 肽类纯化梯度系统（HPG or LPG）TFA/ACN/C18q 制药工业梯度系统（HPG or LPG）C18/IEXq 天然产物纯化梯度系统（HPG or LPG）BUFFER/ACN/C18制备色谱中的重要问题制备色谱中的重要问题q 产品的纯度q 处理量 (每单位时间所纯化的样品量)q 回收率q 生产时间q 方法开发与放大纯化成本纯化成本制备色谱分离参数之间的关系制备色谱分离参数之间的关系速度上样量分离度上样量色谱柱规格填料性质样品性质制备色谱方法开发制备色谱方法开发 分析分析HPLC 传统制备色谱传统制备色谱颗粒颗粒 10 40-150 长度长度 25 c

4、m 65 cm柱直径柱直径 4.6 mm 25 mm流速流速 1 ml/min20 ml/min操作时间操作时间 20 min 210 min消耗溶剂消耗溶剂 20 ml 4200 ml 需要方法开发需要方法开发传统的开发方法传统的开发方法高通量放大高通量放大样品相对简单，对产量要求高样品相对简单，对产量要求高x41.4 mmoverloaded4.6 mmoverloaded4.6 mmxx线性放大模式线性放大模式范例：范例：poly-L-lysine poly-L-lysine 分析和制备分离结果分析和制备分离结果l1.1.分析液相分离分析液相分离 (4 4 x250 x250 mm mm

5、 色谱色谱柱柱)l2.2.制备液相分离制备液相分离 (50 50 x250 x250 mm mm 色谱色谱柱柱)方法方法可预测性可预测性产率产率可预测性可预测性时间时间可预测性可预测性成本成本可预测性可预测性4.641.4 mmmm线性放大线性放大样品复杂，对产量要求不高样品复杂，对产量要求不高线性放大因子线性放大因子（linear scale-up factorlinear scale-up factor）即为）即为分析色谱柱和制备色谱柱截面积之比分析色谱柱和制备色谱柱截面积之比线性放大因子线性放大因子：(41.4 mm/2)2/(4.6 mm/2)2=r2prep/r2analytical

6、 =r2prep/r2analytical 可变参数可变参数 不可变参数不可变参数流速流速 填料种类填料种类样品进样体积样品进样体积 样品浓度样品浓度样品管尺寸样品管尺寸 梯度方式梯度方式样品收集体积样品收集体积 温度温度检测器流动池尺寸检测器流动池尺寸 柱长度柱长度管路内径管路内径 柱背压柱背压 死体积死体积 操作时间操作时间溶剂消耗溶剂消耗 回收率回收率样品处理量样品处理量 收集样品的纯度收集样品的纯度 线形放大过程中的可变与不可变参数线形放大过程中的可变与不可变参数为什么为什么要要进行线性放大？进行线性放大？q只需开发一次方法（分析柱上的分离方法）q该方法可直接线性放大到任何尺寸直径的制

7、备柱上 大大减少方法开发过程的时间和成本q减少样品的损失（有时制备时的样品是非常珍贵的）获得最多的被纯化样品 线性放大是制备色谱最快速高效的方法开发过程线性放大是制备色谱最快速高效的方法开发过程合理简单的放大方法合理简单的放大方法Step 1在小直径的分析柱上，进行方法优化，寻找最佳在小直径的分析柱上，进行方法优化，寻找最佳分离条件分离条件Step 2线性增加系统中所有可放大的参数，线性增加系统中所有可放大的参数，但但不要改变不要改变任何任何“”参数参数Step 3进行制备分离进行制备分离线性放大的线性放大的3 3个步骤个步骤从分析到制备放大应用实例从分析到制备放大应用实例仪器设备VARIAN

8、 SD-1溶剂传输系统（二元梯度）200 ML/MIN 泵头ProStar 320 UV/VIS 检测器一、经验型放大二、完全线性放大 从分析到制备放大应用实例从分析到制备放大应用实例经验型放大经验型放大 分析柱分析柱 5um 4.6mm*100mm流速：流速：1.0 ml/min制备柱制备柱 12um 50mm*200mm流速：流速：80ml/min结论：结论：根据经验进行制备放大根据经验进行制备放大,制备结果无法预测制备结果无法预测,耗费时间、溶剂，增加成本，使制备过程复杂化耗费时间、溶剂，增加成本，使制备过程复杂化从分析到制备放大应用实例从分析到制备放大应用实例 线性放大线性放大 制备柱

9、制备柱 Varian Dynamax Microsorb 100-5 C18 5um 250*21.4mm(柱长*内径)R0080220C5 甲醇/水=70/30分析柱分析柱 产品名产品名 Varian Dynamax填料填料 Microsorb 100-5 C18 5um 柱尺寸柱尺寸 250*4.6mm(柱长*内径)Part No.R0080200C5 流动相流动相:甲醇/水=70/30线性放大结果线性放大结果.分析柱分析柱:5 um 250*4.6mm流速流速:1 ml/min制备柱制备柱:5 um 250*21.4mm流速流速:21.6 ml/min线性放大系数:21.6结论：制备分离

10、结果与分析完全一致，极大简化了结论：制备分离结果与分析完全一致，极大简化了制备放大的过程，制备结果更准确制备放大的过程，制备结果更准确线性放大结果线性放大结果.4.6 mm x 25 cm0.65 ml/min20 l injected 147 mm x 25 cm675 ml/min20 ml injected结论：即使放大结论：即使放大1000倍，制备分离效果与分析柱分倍，制备分离效果与分析柱分离效果完全一致，既保证了高效分离制备同时又简离效果完全一致，既保证了高效分离制备同时又简化制备过程方法开发，极大地降低成本。化制备过程方法开发，极大地降低成本。线性放大系数:1000Varian 制

11、备色谱放大方式制备色谱放大方式线性放大线性放大 高通量放大高通量放大 主要特征主要特征:主要特征主要特征:大规模的大规模的“分析型分析型”分离分离,“样品过载型样品过载型”分离分离,*较小的价格敏感性较小的价格敏感性 设备和产品成本设备和产品成本 *较大的价格敏感性较大的价格敏感性 产品成本产品成本*对分辨率要求高对分辨率要求高,*较少强调分离效率，更强调选择性较少强调分离效率，更强调选择性*以数据分析和处理为出发点以数据分析和处理为出发点 *主要以过程控制和文件证据的提供主要以过程控制和文件证据的提供*快速、直接的放大，基本不需要在制备快速、直接的放大，基本不需要在制备 为为 出发点出发点

12、水平进行方法开发水平进行方法开发,*需要方法开发和放大实验需要方法开发和放大实验*简单的数学放大，有预见性简单的数学放大，有预见性 *重点在于填料的大小和色谱柱的重点在于填料的大小和色谱柱的 过载量过载量应用范围应用范围:应用范围应用范围:R&D 中试规模制备中试规模制备小量制备小量制备 生产规模制备生产规模制备 制备液相色谱系统制备液相色谱系统输液泵系统检测器系统进样系统组分收集系统同时满足分析与制备的系统同时满足分析与制备的系统线性放大方式线性放大方式1 1（流量变化的解决方案）（流量变化的解决方案）PrepStar 210/218 泵泵l可更可更换泵头换泵头 泵头规格：泵头规格：5,10

13、,25,50,100,200 ml/min l精确流量控制与优异的再现性精确流量控制与优异的再现性l泵头材质：泵头材质：SST、Ti、PEEK 满足不同的需要满足不同的需要l泵泵耐压范围（耐压范围（Prostar 218)l 最高达最高达8700 psi l200 mL/min 泵泵头头 3500 psi l 100 mL/min 泵泵头头 4000 psiProStar 210/218ProStar 210/218制备系统配置制备系统配置 分析 制备Prostar 210/218泵系统（泵头5-200ml/min可选）Prostar 325 紫外可见检测器多功能阀箱（分析/制备切换阀）772

14、5i和3725手动进样器701组分收集器Star 工作站预装柱或小型装柱机Prepstar SD-1 泵泵线性放大方式线性放大方式2（流量变化的解决方案）（流量变化的解决方案）PrepStar SD-1 泵泵l 泵泵头可更换头可更换泵头规格：泵头规格：50,200,500,800,3200 ml/min l泵头冲洗功能泵头冲洗功能 Max flow Min flow psi 50 1 L 10,000 100 10L 6,000 200 10L 6,000/4,000 500 20L 2,500/1,675 800 20L 1,500/1,020 3200 100L 375PrepStar S

15、D-1 PrepStar SD-1 制备系统配置制备系统配置PrepStar SD-1 溶剂传输系统 ProStar 325检测器泵头：泵头：500/800ml/min 最大耐压：最大耐压：100bar530 系统系统LC&Responder 工作站工作站 ProStar218进进样泵样泵泵头：泵头：200 ml/min多功能阀箱多功能阀箱 分析型手动进样器分析型手动进样器 Prep手动进样器手动进样器 分析分析/制备切换阀制备切换阀 701组分收集仪组分收集仪 Star 工作站工作站分析 制备 手动 大规模制备 自动控制进样、制备过程、组分收集泵头：泵头：200 ml/min 最大耐压最大耐

16、压:400 bar ProStar218进样泵进样泵 分析型手动进样器分析型手动进样器 三通三通 701组分收集仪组分收集仪 Star 工作站工作站分析 制备实现自动制备 Prepstar SD-2 泵泵 高通量制备的解决方案高通量制备的解决方案PrepStar SD-2 泵泵l 泵泵头可更换头可更换 泵头规格：泵头规格：200,800ml/minl 恒容恒容、高压、高压、低低压压梯度梯度混混 合合l活塞清洗装置、生物惰性材料活塞清洗装置、生物惰性材料l 最高耐压：最高耐压：800ml泵头泵头2500 psi 200ml泵头泵头5000 psiPrepStar 530收集收集、控制控制管理套件

17、管理套件样品进样样品进样样品循环样品循环检测器检测器同时收集三个检测器的数据同时收集三个检测器的数据PrepStar530PrepStar530全自动组分选择模块全自动组分选择模块PrepStar 530 PrepStar 530 收集管理套件收集管理套件l提供软件控制界面提供软件控制界面 LC ReSponser Softwarel多功能切换阀控制系统多功能切换阀控制系统 多种溶剂选择 具备进样功能 LPG 低压梯度套件 流份收集 样品循环 废液出口、溶剂回收提供具有弹性且多样化的制备需求提供具有弹性且多样化的制备需求高压梯度高压梯度530530系统示意图系统示意图样品循环样品循环边缘切割与

18、样品循环分离边缘切割与样品循环分离l组分出峰重叠组分出峰重叠l指定边缘切割分离指定边缘切割分离l通过循环分离获得纯品通过循环分离获得纯品l与增加色谱柱长度效果类似与增加色谱柱长度效果类似样品过载应用样品过载应用l提高样品制备产率提高样品制备产率l进行微量样品富集进行微量样品富集LPG LPG 低压梯度套件低压梯度套件配合配合SD-2SD-2泵低压梯度混合套件泵低压梯度混合套件530 LPG 530 LPG 系统示意图系统示意图PrepStar SD-2 PrepStar SD-2 制备系统配置制备系统配置PrepStar SD-2 泵 ProStar 325检测器高压梯度系统高压梯度系统 泵头

19、：泵头：800ml/min 最大耐压：最大耐压：170bar SD-2 530 控制系统控制系统(带循环功能带循环功能)LC Responder 控制控制软件软件 ProStar218进样泵进样泵泵头：泵头：200 ml/min Prep手动进样器手动进样器 组分收集仪组分收集仪 Star 工作站工作站Option:ProStar218进样泵进样泵 大规模制备 自动控制进样、溶剂选择、组分收集、溶剂循环低压梯度系统低压梯度系统 SD-2(1)泵头泵头(1)：option SD-2 530 控制系统控制系统LC Responder 控控制软件制软件 溶剂进口阀溶剂进口阀 LPG系统系统 制备检测

20、器系统检测器系统满足分析和制备需要的检测器满足分析和制备需要的检测器Prostar 325 检测器配有4mm，9mm，9X1mm，4X0.15mm四种规格流动池，最大流量可达3200ml/min，最大检测范围为70AU双光路自动切换，拓展检测范围 应用实例应用实例?进样方式进样方式 手动进样手动进样手动进样：手动进样阀+定量环+注射针 q简单、方便、简单、方便、成本相对较低成本相对较低q进样量有限制进样量有限制 q无法实现自动无法实现自动制备制备 进样方式进样方式 注射泵进样注射泵进样进样泵进样：大体积、自动进样，实现自动制备 注射泵注射泵色谱柱系统色谱柱系统预装柱2.1mm-50mm装柱机4

21、1mm-600mm填料类型对制备效果的影响填料类型对制备效果的影响色谱柱柱效是影响分离效果相当关键的因素色谱柱柱效是影响分离效果相当关键的因素l填料粒径越小，柱效越高填料粒径越小，柱效越高l系统反压将随填料粒径的降低而增加系统反压将随填料粒径的降低而增加l使用小颗粒填料使用小颗粒填料及及更高压力操作是制备发展的趋势更高压力操作是制备发展的趋势粒径粒径(um)孔径孔径(A)填料粒径与柱效填料粒径与柱效小粒径小粒径 vs vs 大粒径填料大粒径填料l4141mmmm制备柱、理论塔板数制备柱、理论塔板数1000010000、等度分离，进样等度分离，进样2020次次柱长柱长：分离时间分离时间：60 m

22、in流速流速：100 mL/min每次溶剂消耗量每次溶剂消耗量：6 Liters总溶剂消耗总溶剂消耗：Liters总耗时总耗时：柱长柱长：分离时间分离时间：20 min流速流速：100 mL/min每次溶剂消耗量每次溶剂消耗量：2 Liters总溶剂消耗总溶剂消耗：填料粒径与回收率填料粒径与回收率 Cyclohexanone(环己酮）环己酮）30 m mm Cyclopentanone（环戊酮）（环戊酮）4030201000.00e+01.00e+62.00e+63.00e+6Fraction#5 m mm填料粒径与回收率填料粒径与回收率小粒径填料回收率为大粒径的两倍小粒径填料回收率为大粒径的

23、两倍HPLCHPLC色谱柱中的空隙色谱柱中的空隙色谱柱死体积色谱柱死体积 色谱柱空隙产生的结果色谱柱空隙产生的结果色谱柱空隙色谱柱空隙轴向压缩功能轴向压缩功能 轴向压缩轴向压缩 效果效果制备色谱装柱机制备色谱装柱机成品柱和装柱机成品柱和装柱机l根据实际需要选择根据实际需要选择何时需要装柱机何时需要装柱机？l直径直径4 cm 4 cm 色谱柱适用色谱柱适用l降低使用成本降低使用成本l提高使用效率提高使用效率l增加应用灵活性增加应用灵活性l统一装柱技术和质量统一装柱技术和质量裝柱机Dynamax Rampak动态轴向压力动态轴向压力l裝柱裝柱机机原位充填原位充填l以以轴轴向向压力来压力来充填色充填

24、色谱谱柱柱l维维持入口端填料持入口端填料紧实紧实Column Ram Bed Solvent Out Solvent In Slurry Packed Preparative ColumnsReservoir to Hold Slurry ColumnHigh Pressure Solvent In Solvent Out Drag force of solvent through the slurry packs the column Smaller particles require higher packing pressuresDynamax RamPak Dynamax RamPak

25、 装柱系统装柱系统采用动态轴向压缩技术装填色谱柱消除色谱柱死体积可装填41/77，100/150mm ID两种规格可装填各种填料(粒径最小为5 mm)柱效与分析柱相当色谱柱填料可经再生后重复使用，降低成本色谱填料重新装填后分离效果Dynamax RamPak 初次装填初次装填No.1 再生再生No.2 再生再生色谱填料再生后经色谱填料再生后经Dynamax RamPak装柱机后，装柱机后，分离效果与初次装填效果完全一致分离效果与初次装填效果完全一致Load&Lock 装柱机装柱机 q轴向加压技术q柱头锁定功能q多种规格ID 50，70 100和250mm，最大600mm，满足多种制备需要q根据

26、需要装填成任一尺寸长度的制备柱q满足过载型的高通量制备的需要？Chiron Bio-LC L&L 柱柱,30cm id x 50cm长长,300 psi,倾斜倾斜.大型大型 L&L 装柱机装柱机Varian Prep/Process ColumnsFeatures RamPak Load&Lock Compression DAC AC+DACPlunger action Top down Bottom upBed lengths 60%60 or 100%Column sizes 41.4-150MM ID50 500MM ID (2”to 6”)(2”to 20”)Market Focus

27、Scale-up#1 Scale-up#1 and#2 (218 and SD-1)(SD-2 and skids)Star Star 工作站工作站 根据时间、峰斜率或阈值自动收集纯化组分 使用Star 工作站直接实现线性放大，并完成数据处理和产生报告LC Responder 工作站工作站在只需要大规模制备时，利用LC ReSponder软件控制SepTech Skid Process SystemsSepTech Skid Process Systems 生产规模制备色谱系统生产规模制备色谱系统工厂-车间和生产过程级别由Varian专门 设计、生产、安装、调试和技术服务 流速=1升/分钟，最

28、大流量8升/分钟自动或手动：进样、梯度和组分收集 控制软件工作站：全文件管理、多用户安全级 防爆系统符合FDA 21CFR Part 11中的电子文件和电子签名要求Chiron ST8000C Bio-LC Sanitary Skid,10 liters/min,300 psi.SD-1 Bio-MPLC Sanitary SystemSD-1 Bio-MPLC SD-1 Bio-MPLC Sanitary System with Sanitary System with UV,pH,and UV,pH,and Conductivity Detectors.Conductivity Detec

29、tors.3.2L/min,325 psi3.2L/min,325 psiSkid 4000XP(浙江日升康润）SD-2_800 实际用户Peptide Peptide 纯化生产纯化生产lPreStar SD-2/530PreStar SD-2/530 高压高压系統系統lPreStar 218 PreStar 218 进样进样泵泵lProStar UVProStar UV 检测器检测器lRamPack 150mmRamPack 150mm瓦里安製備液相系統分析方法分析方法樣品負載樣品負載樣品型態樣品型態通量通量瓦里安建議瓦里安建議液相色譜液相色譜mg-gmg-g非常複雜非常複雜低低線性放大線性

30、放大(SD-1/218)(SD-1/218)薄層色譜或薄層色譜或液相色譜液相色譜mg-kgmg-kg複雜複雜高高超載模式超載模式(SD-2)(SD-2)液相色譜液相色譜數數kgkg複雜複雜高高超載模式超載模式(Skids)(Skids)制备色谱的应用.preplcVarian.preplcVarian制备液相应用领域制备液相应用领域.ppt.ppt瓦里安制备液相国内用户瓦里安制备液相国内用户(部分）部分）用户名应用领域成都地奥多肽纯化海南中和多肽纯化成都凯捷多肽纯化大连化物所天然产物纯化浙江日升康润天然产物纯化浙江日升康润天然产物纯化天津天士力天然产物纯化吉尔生化多肽纯化海门原创药物 新药研发

31、 上海有机所天然产物纯化上海高科多肽纯化上海药物所天然产物纯化瓦里安制备液相国外用户瓦里安制备液相国外用户(部分）部分）辉瑞 礼来默沙东史克惠氏雅培赫斯特道康宁3M密理博 贝克曼NorvatisPrepStar 制备系统特点综述制备系统特点综述PrepStar 制备系统为进行毫克级到克级的常规制备提供了经济、有效的操作平台。根据线性放大的理论，利用进样阀的切换，PrepStar系统可将在分析色谱条件下开发的方法放大应用到制备色谱操作，节约方法开发的时间和样品、溶剂的消耗。可满足方法开发、半制备、克级制备、中试、生产规模的各种应用，是目前市场上应用范围最宽的制备液相色谱系统系统材料包括：不锈钢、钛钢和PEEK，可根据应用选择，非常适用于制药行业和生物技术行业的应用提供可进行线性放大的各种色谱柱，制备柱装填器和样品收集装置可按用户需求设计，符合cGMP规范，对于中试/生产型系统，提供防爆设计，并可增加特殊的安全预警装置 问题。