工業(yè)制備色譜/動態(tài)軸向壓縮系統(tǒng)在制藥行業(yè)中的應(yīng)用

1 前言
　　隨著制藥,、生物化工等行業(yè)的迅速發(fā)展,，制備型液相色譜分離技術(shù)得到越來越廣泛的開發(fā)和應(yīng)用,，已成為分離和純化復(fù)雜混合物的重要方法,，尤其適用于天然產(chǎn)物和生物大分子（多肽,，蛋白質(zhì)等）的分離,。為使樣品得到有效的分離,，色譜柱的裝填必須滿足床層的連續(xù)性,、均勻性,、穩(wěn)定性和緊密性的要求。色譜柱的裝填,，尤其是工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的大直徑柱的裝填,，存在相當(dāng)大的困難。
　　傳統(tǒng)的裝填法分為干法和勻漿法,，干法填裝較笨拙,，柱性能不好，且在填充過程中填料微粒在柱壁區(qū)域易分散,。勻漿法填裝柱內(nèi)填裝密度分布不均勻,，靠近柱壁處的填充密度較高，且柱性能的再現(xiàn)性差,。按照傳統(tǒng)方法填裝大直徑的色譜柱,，床層不穩(wěn)定，會降低分離性能,。目前國內(nèi)市場上銷售的法蘭式封端柱基本上都是采用勻漿法裝填的,。
　　動態(tài)軸向壓縮（Dynamic Axial Compression，簡稱 DAC）技術(shù)是*的裝填制備色譜柱（柱內(nèi)徑大于 50 mm）的*技術(shù),，其原理是采用活塞裝柱（勻漿填充）,，并在操作過程中保持柱床壓縮狀態(tài)以確保其穩(wěn)定性。DAC 法填裝的色譜柱柱床均勻,、性能穩(wěn)定,、密度高、柱效高,，柱性能的再現(xiàn)性好,。采用 DAC 工藝裝填的色譜柱正在逐步主宰整個制備型色譜柱市場。

2 動態(tài)軸向壓縮柱的優(yōu)勢
　　動態(tài)壓縮柱發(fā)展到今天,，主要有以下三種壓縮方式：
　?。?）.軸向壓縮：是一個濕法填裝過程，利用活塞壓縮床層;
    （2）.徑向壓縮：是一個干法填裝過程,，使用雙管的色譜柱,，內(nèi)管用塑料或橡膠做成,，里面裝滿干的填料微粒，在兩管形成的環(huán)形空間中保持一定的壓力,，使色譜柱得到徑向壓縮;
    （3）.環(huán)向壓縮：通過沿色譜柱軸向方向移動一個圓錐桿來實現(xiàn),。
　　目前這三種方法中，軸向壓縮和徑向壓縮方法都已有使用設(shè)備,，對后一種人們還沒有進(jìn)行深入的研究,，且其裝填過程復(fù)雜，裝填原理還沒有被很好地認(rèn)識和理解,，應(yīng)用較少,。動態(tài)軸向壓縮（DAC）法具有多方面的*性，因而得到了更為深入的研究和發(fā)展,。 與傳統(tǒng)的勻漿填裝法及其他填裝方法相比,，DAC 法裝填的色譜柱有很多的優(yōu)點：

　　首先，DAC 柱柱效高,，重現(xiàn)性好,，裝填所用的時間短，可以采用粒徑更小的填料,，減小柱長,，增加柱徑，從而減小管壁效應(yīng),，可以得到幾乎接近分析柱的柱效,，從而可以使純化效率更高。與傳統(tǒng)的法蘭式封端柱相比,，可以大大提高產(chǎn)品的收率和純度。 裝填過程簡單易學(xué),，即使沒有接觸過的人,，也能很快學(xué)會。色譜柱一旦被污染后,，能容易,、方便地卸料，進(jìn)行清洗,，再重新裝填,。

　　其次，在其他裝填方法中,，色譜柱的入口端比較松動,，裝好的柱床不穩(wěn)定，經(jīng)過一段時間的使用,，在入口端容易塌陷形成大大小小的空穴,，液體在空穴內(nèi)會發(fā)生強(qiáng)烈的局部對流,，導(dǎo)致柱效很大的損失。而在 DAC 方法中,，活塞在填裝過程中施加給床層恒定的壓力,，柱頭和活塞端都與床層緊密接觸，柱兩端不會發(fā)生松動而形成空穴,。在柱使用過程中,，仍有恒定的壓力作用于活塞，從而作用于整個床層,，即使經(jīng)過長時間的使用,，柱頂也不會因塌陷產(chǎn)生空穴，因此 DAC柱不會因空穴的形成而引起流體的紊亂,，柱性能可長時間保持穩(wěn)定,。而且即使在使用過程中柱內(nèi)形成了的空隙或裂縫，在未使用期間,，柱內(nèi)形成的空隙或裂縫經(jīng)恢復(fù)之后,，仍能得到初始的柱效。

　　zui后,，DAC 柱盡管比傳統(tǒng)的法蘭式封端柱的一次性投入要大一些,，但是由于 DAC 柱大大提高了產(chǎn)品的收率和純度，延長了色譜柱的使用壽命,，而且可以自己反復(fù)裝填,，從綜合成本效應(yīng)來說，成本反而更低,。所以 DAC 柱可以提高生產(chǎn)效率,，節(jié)約生產(chǎn)成本。 ：同時采購一根內(nèi)徑為 5cm 的常規(guī)制備柱和一套裝柱機(jī),，如果使用較為頻繁,，由于常規(guī)制備柱使用壽命的限制，需要經(jīng)常采購并且由于供貨期的問題導(dǎo)致設(shè)備停用,，初次采購 7 月后,，兩者成本大致相當(dāng)，當(dāng)?shù)?2 年時,，使用裝柱機(jī)可比使用常規(guī)制備柱節(jié)約約 3 萬歐元,。

 3 動態(tài)軸向壓縮柱的影響因素
　　為保證動態(tài)軸向壓縮柱的性能，必須考慮許多因素的影響,。
　　3.1 色譜柱長度的影響：
     在相同條件下,，隨著色譜柱的增長，柱內(nèi)軸向壓力分布范圍越大,。柱越長,，活塞與另一端的壓力差越大,，形成的柱床越不穩(wěn)定，不均勻,，裝填密度會越小,，從而導(dǎo)致色譜柱產(chǎn)生軸向的壓力梯度和密度梯度。
　3.2 填料性質(zhì)的影響：

      對球形微粒,，填料能迅速而平滑的達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài);對形狀不規(guī)則的微粒,，填裝過程中的床層塌陷不可預(yù)測（尤其是當(dāng)填料微粒較大時），填裝情況比較復(fù)雜,。不規(guī)則填料壓力的影響較大,，當(dāng)壓力較大時，會有部分微粒發(fā)生破碎,，從而引起柱長降低,，柱壓降隨之變大。
　3.3 調(diào)漿溶劑的影響：
      調(diào)漿溶劑的性質(zhì)也是很重要的因素,，其好壞是由填料微粒的物化性質(zhì),、表面性質(zhì)和幾何形狀來評價的。如果溶劑選擇不當(dāng),，形成的勻漿就不穩(wěn)定,，微粒的沉積就快，微粒受到的摩擦力就會較大,，從而在柱壁處形成的填裝密度就更不均勻,。
　3.4 壓縮壓力的影響：

     色譜柱的性能依賴于填裝壓力的強(qiáng)度和壓縮時間的長短。動態(tài)軸向壓縮床的行為是非常復(fù)雜的,。在色譜柱的壓縮過程中,，雖然施加給活塞的壓力是相等的，但在床層內(nèi)部,，壓力的傳遞并不能像液體中壓力的傳遞那樣均勻,，接觸活塞的微粒受到直接的壓力，而床層的另一端受到的僅僅是過濾板和法蘭的擠壓,，活塞端床層受到的壓力比固定端的壓力要大,，由于柱壁與微粒之間存在摩擦力,，因此即使是在沿色譜柱軸向的同一截面上,，壓力的分布也是不同的，即在軸向和徑向都存在著壓力梯度,。 對于不規(guī)則填料的軸向壓縮,，壓力越大使微粒破碎的程度就越高，所以低壓下比高壓下得到的柱性能好,，不管微粒的形狀如何,，在壓縮開始階段,，壓力迅速增加達(dá)到zui大值要比逐漸地升高獲得的柱性能好。

　4 軸向壓縮系統(tǒng)
　　動態(tài)軸向壓縮柱必須用zui精密的拋光技術(shù)和同心化技術(shù),，使柱壁的光潔度（≥▽13,，即表面粗糙度Ra≤0.012μm）超過了國外同類產(chǎn)品，并保證了柱管的同心度（0.2μm）,，從而zui大限度的減少了裝柱和使用過程中的管壁效應(yīng),，并可保證重復(fù)裝填多次后仍保持初次裝填時的良好密封性能和柱效。 制備柱在制造上確實有許多關(guān)鍵的技術(shù),，值得一提的是,，制備管柱在樣品的入口端，需要加上一塊分配板（Distribution Plate）,。 多孔直線凹槽分配板,，當(dāng)樣品從窄的管路流入柱子前端時，這塊板子可以加速樣品平均分配于柱體平面,，這一個設(shè)計對于降低譜帶擴(kuò)展效應(yīng)居功闕偉,，這也是制備分離是否成功的重要關(guān)鍵。

　5結(jié)論
　　分離和純化過程中zui頭疼和耗時間的步驟之一是分析規(guī)模的分離不能直接線性放大,。在這種情況下,，需要重新開發(fā)制備方法以達(dá)到或者接近分析方法要求的分辨率，因此延遲新藥開發(fā)中從藥物發(fā)現(xiàn)到優(yōu)化的重要步伐,。分離條件不能直接放大通常發(fā)生在制備柱與分析柱所填充的填料種類不同（或者）制備柱使用比分析柱成本更低的填料時,，而成功地直接放大只能在制備柱和分析柱的填料*相同時實現(xiàn)。

http://sorrent.com.cn/st161418/sale_1704831.html