Pharmazeutische Analytik der Zukunft

Optimierung der HPLC-Säulen

die chromatographischen Methoden
der Kapillargaschromatographie und der Hochdruckflüssigkeitschromatographie (HPLC) sowie die elektrophoretischen Methoden der Polyacrylamid-Gelelektrophorese (SDS-PAGE) und der Kapillarelektrophorese (CE) zur Verfügung. Derzeit ist die HPLC die Methode der Wahl in der pharmazeutisch-chemischen Industrie. Man arbeitet mit validierten, robusten Säulen; den ehemals langen Analysenzeiten begegnet man mit kürzeren Säulen.
Die Trennleistung einer Säule ist der Teilchengröße des Füllmaterials umgekehrt proportional und wird von der Packungsgüte des Materials determiniert. Für eine schnelle, gute Trennung von Substanzen wären Teilchen mit 1 bis 2 mm Durchmesser wünschenswert. Als produktionstechnisch schwierig erweist sich in diesem Größenbereich eine Klassierung der Teilchen. Mittlerweile hat man jedoch neue Technologien entwickelt, die die Herstellung monodisperser, poröser Silicapartikel im mm- und Sub-mm-Bereich erlauben. Mit diesen kleinen Teilchen muss die Länge einer Trennsäule erheblich verringert werden, um der Erhöhung des Säulendrucks zu begegnen.
Einen geringeren Druckabfall an der Trennsäule beobachtet man bei den monolithischen Säulen mit einem kontinuierlichen Säulenbett. Hierbei entfällt der Füllprozess. Die Säulen erlauben zudem hohe Flussraten von bis zu 10 ml/min. Die Herstellung der monolithischen Säulen ist jedoch nicht einfach, und sie haben ihre Anwendung vorwiegend im präparativen Bereich.

Kopplung analytischer Verfahren

• Automatisierte Reversed Phase HPLC (RP-HPLC) mit Gradientenelution. Eine Probenaufbereitung ist hierfür nicht erforderlich, es werden kurze 3-4-mm-RP-Säulen verwendet, und die Detektion erfolgt mittels Diodenarraydetektor (DAD), durch Messung der Lichtstreuung oder massenspektrometrisch (MS). Nachteilig bei dieser Methode ist, dass polare Verbindungen nicht erfasst werden und aufgrund fehlender Pufferung des Eluenten eine schlechte Reproduzierbarkeit für saure/basische Substanzen beobachtet wird.
• RP-Mikro HPLC mit Gradientenelution gekoppelt mit MS. Eine Probenaufbereitung ist hierfür ebenfalls nicht erforderlich; da jedoch die Lebensdauer der Säule von der Probenreinheit abhängig ist, empfiehlt sich diese Methode nur bei kleinen Volumina oder nach entsprechender Probenvorbereitung. Es werden kurze

Fused-Silica-Säulen verwendet, die mit
5 mm RP Kieselgel gepackt sind. Die Detektion erfolgt z.B. mittels UV-Detektor oder massenspektrometrisch.
JProteinscreening mittels zweidimensionaler HPLC, gekoppelt mit MS. Eine Probenaufbereitung mittels sogenannter -restricted access Säulen ermöglicht eine Trennung von Analyt und Matrix. Für die erste Dimension werden Kationen- oder Anionenaustauscher verwendet, die eine eher langsame, aber hochauflösende Trennung ermöglichen. Die so gewonnenen Fraktionen werden in der zweiten Dimension über RP-Kieselgelsäulen weiter aufgetrennt. Die Detektion erfolgt z.B. mittels DAD oder massenspektrometrisch. Zeitlich abgestimmte Analysenzeiten lassen eine weitgehende Automatisierung zu.

Elektrochromatographie

Die Trennleistung der CEC ist im Vergleich mit derjenigen der HPLC bei gleicher Teilchengröße etwa fünfmal größer. Neben der höheren Säuleneffizienz können auch die Retention und die Selektivität durch Angleich der stationären und mobilen Phase höher sein. Die Verwendung kleiner Korngrößen (1 bis 2 mm) des Trennmaterials ist ohne Druckerhöhung möglich. Die CEC lässt sich zudem sehr gut mit der MS koppeln.
Bei den zukünftigen Erfordernissen an schnelle, effiziente Analysenmethoden sind die klassischen etablierten Methoden nicht geeignet, vielmehr muss eine sinnvolle Kombination bekannter Methoden sowie eine Miniaturisierung erfolgen. Zu klären ist noch, welche Methoden sich für eine Miniaturisierung eignen und bis zu welcher Dimension diese letztendlich getrieben werden muss. Dr. P. Högger
Quelle
Vortrag von Prof. Dr. Klaus Unger, Institut für Anorganische und Analytische Chemie der Universität Mainz, über -Die gegenwärtigen Herausforderungen in der pharmazeutischen Analytik und ihre möglichen Lösungen - Konzepte, Methoden und Werkzeuge am 12. Januar 1999 im Pharmazeutisch-lebensmittelchemischen Kolloquium der Universität Münster.

Optimierung der HPLC-Säulen

die chromatographischen Methoden
der Kapillargaschromatographie und der Hochdruckflüssigkeitschromatographie (HPLC) sowie die elektrophoretischen Methoden der Polyacrylamid-Gelelektrophorese (SDS-PAGE) und der Kapillarelektrophorese (CE) zur Verfügung. Derzeit ist die HPLC die Methode der Wahl in der pharmazeutisch-chemischen Industrie. Man arbeitet mit validierten, robusten Säulen; den ehemals langen Analysenzeiten begegnet man mit kürzeren Säulen.
Die Trennleistung einer Säule ist der Teilchengröße des Füllmaterials umgekehrt proportional und wird von der Packungsgüte des Materials determiniert. Für eine schnelle, gute Trennung von Substanzen wären Teilchen mit 1 bis 2 mm Durchmesser wünschenswert. Als produktionstechnisch schwierig erweist sich in diesem Größenbereich eine Klassierung der Teilchen. Mittlerweile hat man jedoch neue Technologien entwickelt, die die Herstellung monodisperser, poröser Silicapartikel im mm- und Sub-mm-Bereich erlauben. Mit diesen kleinen Teilchen muss die Länge einer Trennsäule erheblich verringert werden, um der Erhöhung des Säulendrucks zu begegnen.
Einen geringeren Druckabfall an der Trennsäule beobachtet man bei den monolithischen Säulen mit einem kontinuierlichen Säulenbett. Hierbei entfällt der Füllprozess. Die Säulen erlauben zudem hohe Flussraten von bis zu 10 ml/min. Die Herstellung der monolithischen Säulen ist jedoch nicht einfach, und sie haben ihre Anwendung vorwiegend im präparativen Bereich.

Kopplung

analytischer Verfahren

• Automatisierte Reversed Phase HPLC (RP-HPLC) mit Gradientenelution. Eine Probenaufbereitung ist hierfür nicht erforderlich, es werden kurze 3-4-mm-RP-Säulen verwendet, und die Detektion erfolgt mittels Diodenarraydetektor (DAD), durch Messung der Lichtstreuung oder massenspektrometrisch (MS). Nachteilig bei dieser Methode ist, dass polare Verbindungen nicht erfasst werden und aufgrund fehlender Pufferung des Eluenten eine schlechte Reproduzierbarkeit für saure/basische Substanzen beobachtet wird.
• RP-Mikro HPLC mit Gradientenelution gekoppelt mit MS. Eine Probenaufbereitung ist hierfür ebenfalls nicht erforderlich; da jedoch die Lebensdauer der Säule von der Probenreinheit abhängig ist, empfiehlt sich diese Methode nur bei kleinen Volumina oder nach entsprechender Probenvorbereitung. Es werden kurze

Fused-Silica-Säulen verwendet, die mit
5 mm RP Kieselgel gepackt sind. Die Detektion erfolgt z.B. mittels UV-Detektor oder massenspektrometrisch.
JProteinscreening mittels zweidimensionaler HPLC, gekoppelt mit MS. Eine Probenaufbereitung mittels sogenannter -restricted access Säulen ermöglicht eine Trennung von Analyt und Matrix. Für die erste Dimension werden Kationen- oder Anionenaustauscher verwendet, die eine eher langsame, aber hochauflösende Trennung ermöglichen. Die so gewonnenen Fraktionen werden in der zweiten Dimension über RP-Kieselgelsäulen weiter aufgetrennt. Die Detektion erfolgt z.B. mittels DAD oder massenspektrometrisch. Zeitlich abgestimmte Analysenzeiten lassen eine weitgehende Automatisierung zu.

Elektrochromatographie

Die Trennleistung der CEC ist im Vergleich mit derjenigen der HPLC bei gleicher Teilchengröße etwa fünfmal größer. Neben der höheren Säuleneffizienz können auch die Retention und die Selektivität durch Angleich der stationären und mobilen Phase höher sein. Die Verwendung kleiner Korngrößen (1 bis 2 mm) des Trennmaterials ist ohne Druckerhöhung möglich. Die CEC lässt sich zudem sehr gut mit der MS koppeln.
Bei den zukünftigen Erfordernissen an schnelle, effiziente Analysenmethoden sind die klassischen etablierten Methoden nicht geeignet, vielmehr muss eine sinnvolle Kombination bekannter Methoden sowie eine Miniaturisierung erfolgen. Zu klären ist noch, welche Methoden sich für eine Miniaturisierung eignen und bis zu welcher Dimension diese letztendlich getrieben werden muss. Dr. P. Högger
Quelle
Vortrag von Prof. Dr. Klaus Unger, Institut für Anorganische und Analytische Chemie der Universität Mainz, über -Die gegenwärtigen Herausforderungen in der pharmazeutischen Analytik und ihre möglichen Lösungen - Konzepte, Methoden und Werkzeuge am 12. Januar 1999 im Pharmazeutisch-lebensmittelchemischen Kolloquium der Universität Münster.