Effizienz in der Qualitätskontrolle: UHPLC erobert die Pharmaindustrie

Einführung in die UHPLC-Technologie

Wie ihre kleine Schwester, die Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC), ist auch die Ultrahochleistungsflüssigkeitschromatographie (UHPLC) ein analytisches Verfahren zur Trennung, Identifizierung und Quantifizierung von Komponenten in Gemischen. Jedes Chromatographiesystem besteht aus einer mobilen und einer stationären Phase. HPLC und UHPLC nutzen Flüssigkeiten als mobile Phase und kleine Feststoffpartikel als stationäre Phase. Die in der mobilen Phase gelösten Verbindungen werden durch Säulen geleitet, die mit der stationären Phase gefüllt sind. Die Trennung erfolgt durch Wechselwirkungen der in der mobilen Phase gelösten Verbindungen mit Partikeln der stationären Phase. Aufgrund ihrer Robustheit, Benutzerfreundlichkeit und veränderlichen Selektivität ist die HPLC eine weit verbreitete Analysemethode. Im Vergleich zur Gaschromatographie (GC) weist die HPLC jedoch geringere Effizienz auf.

Die einfachste Möglichkeit, die Effizienz der Flüssigkeitschromatographie zu steigern, besteht in der Verkleinerung der Partikelgröße des Füllmaterials. Die Verwendung kleinerer Partikel ermöglicht eine effizientere chromatographische Trennung bei höheren Flussraten. Der praktische Nachteil der Verwendung kleinerer Füllmaterialien ist der stark erhöhte Gegendruck. Um dieses Problem zu lösen, führte die Waters Corporation® im Jahr 2004 die UHPLC-Technologie mit Ultrahochdruckpumpen ein. Während HPLC-Systeme Füllmaterialien mit Partikeln von 3 bis 10 µm Durchmesser verwenden und auf Gegendrücke von 400 bar beschränkt sind, zeichnen sich UHPLC-Systeme durch eine geringe Partikelgröße von weniger als 2 µm Durchmesser aus und können Gegendrücke von bis zu 1000 bar bewältigen.

Theoretischer Hintergrund

Ein genauer Blick auf die Van-Deemter-Gleichung hilft zu verstehen, warum die Partikelgröße so wichtig ist. Die Effizienz einer Säule wird in theoretischen Böden gemessen. Die Messung der theoretischen Böden berücksichtigt die Streuung eines Peaks, auch bekannt als Bandenverbreiterung. Sie kann anhand der Retentionszeit jeder Komponente und ihrer Standardabweichung geschätzt werden. Eine hohe Bodenzahl führt zu schmalen und hohen Peaks, was der gewünschten Form entspricht.

Die Bodenzahl kann mit der Säulenlänge normiert werden, um die höhenäquivalente theoretische Bodenzahl zu erhalten. Die empirische Van-Deemter-Gleichung beschreibt die Effizienz als Funktion der linearen Geschwindigkeit.

Die Effizienz ist bei der niedrigsten höhenäquivalenten theoretischen Bodenzahl am besten.

Der A-Term (Wirbeldiffusion) beschreibt die Diffusion, die aufgrund unterschiedlicher Strömungskanäle im Packungsmaterial auftritt. Er hängt mit der Partikelgröße, -qualität und -gleichmäßigkeit des Packungsmaterials zusammen. Eine Verringerung der Partikelgröße verringert den A-Term linear. Der B-Term (Longitudinaldiffusion) beschreibt eine Dispersion, die durch die Längsdiffusion der durch die Säule wandernden Moleküle entsteht. Der B-Term verringert sich durch Erhöhung der linearen Geschwindigkeit.

Der C-Term (Massentransfer) beschreibt die Wechselwirkungen der Moleküle mit der inneren Oberfläche der stationären Phase und ihre Diffusionsdistanz in und aus den Poren des Füllmaterials. Er hängt von der linearen Geschwindigkeit und dem Quadrat der Partikelgröße ab. Eine Verringerung der Partikelgröße verringert den C-Term exponentiell.

Vorteile der UHPLC-Technologie

Die UHPLC-Technologie bietet eine hohe Analysegeschwindigkeit, eine bessere chromatographische Auflösung, eine höhere Empfindlichkeit bei gleichzeitig geringerem Zeitaufwand und reduziertem Lösungsmittelverbrauch. Obwohl diese Fakten bewiesen sind, schreitet die Implementierung dieser Technologie in der pharmazeutischen Qualitätskontrolle nur langsam voran.

Wir haben eine Strategie für die Methodenumstellung von HPLC auf UHPLC entwickelt. Vorteile, einschließlich Kosteneinsparungen, sind schnell sichtbar.

Wir erstellen Business Case, Zulassungsstrategie und Registrierungsdokumente, Methodenvalidierungsdokumente gemäß ICH, Testverfahren und Projektplan.

Der gesamte Prozess dauert ca. 2 Monate. Bei Interesse kontaktieren Sie uns gerne.

Ihr apis labor Team