（聊城萬合工業(yè)制造有限公司 秦學)
摘要：結合我公司新研制的產(chǎn)品——DAC800型工業(yè)化高壓制備液相色譜分離純化裝備，概述大型工業(yè)化制備液相色譜分離純化裝備的基本構成，并探討了一些影響線性放大到工業(yè)化生產(chǎn)的基本因素。希望能夠為今后藥企選擇和使用該設備提供指導建議和方法，以滿足制藥行業(yè)對產(chǎn)品率、低成本、高純度的規(guī)?；蛛x純化要求，進而提升我國藥企的競爭力。
關鍵詞：DAC800；工業(yè)化制備液相色譜；色譜分離裝備；規(guī)模化分離純化
制備色譜是分離科學中zui有效的制備性分離技術，是很多研究領域和現(xiàn)代化的合成醫(yī)藥、生物制藥、植物提取中*的分離手段。但受到傳統(tǒng)制藥工藝的影響，到目前為止，工業(yè)化高壓制備液相色譜純化裝備還處于等待被認知和接受的階段，應用這種工藝技術的醫(yī)藥生產(chǎn)廠商還很少。特別是在生物、化工生產(chǎn)過程中，為迎接產(chǎn)品成本質量標準方面的商業(yè)競爭及環(huán)境保護壓力的挑戰(zhàn)，必須進行色譜生產(chǎn)過程放大和操作*化方面的探索。人們更深刻地認識到研究制備色譜放大過程中并將其用于實踐研究，可節(jié)省開發(fā)時間、選定溶劑及固定相，使工藝更加穩(wěn)定耐用，zui終降低成本并加速其市場化進程。
本文將結合我公司DAC800大型工業(yè)化制備液相色譜裝置，重點介紹下設備使用過程中的一些主要技術要點，以便為設備下一步的推廣應用提供參考。
一 DAC800型工業(yè)化制備液相色譜分離裝備簡介
DAC800大型工業(yè)化制備液相色譜分離裝備【正面圖】
DAC800大型工業(yè)化制備液相色譜分離裝備【俯瞰圖】
裝備由直徑為800mm的動態(tài)軸向加壓色譜柱、大流量高壓輸液泵、進樣泵、在線檢測器及數(shù)據(jù)處理軟件、自動餾分收集器、防爆控制系統(tǒng)及輔助裝置等組成。
色譜柱的功能是將混合物中各組分分離。對色譜柱的一般要求是柱效高、選擇性好、分離速度快。
輸液泵的功能是將洗脫劑在高壓下連續(xù)不斷地送入柱系統(tǒng)，使含有目標物的液態(tài)混合物在色譜柱中完成分離過程。
進樣泵的作用是將待分離樣品引入色譜柱。
在線檢測器、高壓輸液泵、色譜柱是組成HPLC的三大關鍵部件。經(jīng)過色譜柱分離后的各組分與流動相一起進入檢測器，按照樣品的物理或化學特性將信息轉換為易測量的電信號，并記錄下來，得到樣品組分分離的色譜圖。由譜峰的位置、形狀和大小判斷分離的優(yōu)劣，并進行定性、定量分析。隨著計算機科技的發(fā)展，遠程控制也成為工業(yè)化制備液相色譜系統(tǒng)的一大特點。操作人員可以在終控室通過PC機完成對設備的控制和監(jiān)測。
餾分收集系統(tǒng)是使通過動態(tài)軸向壓縮柱洗脫的柱后溶劑通過工藝程序控制，有序的分流到不同的儲存罐。每一個餾分收集管路設置一處取樣口，便于隨時提取樣品進行分析觀測。
設備控制系統(tǒng)包括正向防爆電氣控制柜、兩通和三通電控氣動球閥、泵后流量計、壓力變送器、氣路和液路管以及控制元件組成。正向防爆電氣控制柜內設置驅動溶劑泵和進樣泵的驅動板、馬達變頻器、系統(tǒng)核心控制單元（MCU）以及液晶顯示單元。
輔助裝置包括勻漿裝柱機和翻轉及升降裝置：勻漿裝柱機的功能一是采用機械方式攪拌應用于動態(tài)軸向柱的填料，使之與裝柱液均勻混合；二是將已經(jīng)攪拌均勻的填料注入柱管內。翻轉及升降裝置用于設備的初期組裝、定期檢修、更換柱內填料。
二 大型工業(yè)化制備液相色譜分離裝備應用要點
1 填充裝柱
（1）選擇合適的填料
填料粒徑的選擇是制備色譜分離中的關鍵問題。填料粒徑主要從柱效和壓力兩方面影響著制備色譜的應用。壓力影響著運行成本，柱效影響著分離效果,但兩者又互相制約。提高柱效zui有效的方式是用相當小的顆粒以減少提純時間、溶劑消耗、產(chǎn)品稀釋度及提純成本。與傳統(tǒng)的制備色譜填料(粒徑至少100μm) 相比，典型的制備用的填料為10～20μm ，柱床長度也較短，一般250～450mm。另外保證填料的窄的粒徑分布也很重要，以避免太微小的顆粒產(chǎn)生柱后壓以及太大的顆粒導致低柱效。一般來講在制備色譜中使用小顆粒填料，可以獲得高柱效，尤其是對于難分離物系，可以獲得很高的分離度。在滿足分離要求的前提下，使用較大顆粒填料，可以獲得較大的生產(chǎn)能力,而且填料的價格相對便宜，因而更能有效降低生產(chǎn)成本。制備液相色譜zui常用的固定相填料是球形硅膠（正相）和C18（反相）。
（2）確定合適的裝柱壓力及柱床長度
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。
動態(tài)軸向壓縮（Dynamic Axial Compression，簡稱 DAC）技術是*的裝填制備色譜柱（柱內徑大于 50 mm）的*技術，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[4]。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。
色譜柱的性能依賴于填裝壓力的強度和壓縮時間的長短。動態(tài)軸向壓縮床的行為是非常復雜的。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。一般來講，對于10μm的規(guī)則填料一般推薦裝柱壓力為7MPa。
在相同條件下（相同粒徑的填料和裝柱壓力），隨著色譜柱的增長，柱內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，從而導致色譜柱產(chǎn)生軸向的壓力梯度和密度梯度，因此一般裝柱長度不超過450mm。
此外，由于制備色譜柱填料顆粒較小且柱床壓力較高，通過柱內的流動相受到流動阻力較大，因此分離時需用高壓輸液泵向色譜柱提供流量穩(wěn)定、重現(xiàn)性好的流動相。選擇大流量高壓輸液泵時要具有以下性能：輸出壓力高，密封性能好；流量范圍寬，流量穩(wěn)定，輸出的流動相基本無脈沖；耐腐蝕，同時具有自清洗裝置；泵腔體死體積小，有利于更換洗脫液。
2 摸索工藝參數(shù)以實現(xiàn)線性放大
考慮直接進行放大生產(chǎn)可能存在的問題和投入資金較大的問題，一般需要先做中試（使用柱徑一般在50-150mm的制備柱）進行工藝摸索，然后再直接放大到大型工業(yè)化規(guī)格。具體過程隨產(chǎn)品種類及色譜方法的不同而不同，需區(qū)別對待，但有一些一般原則可供參考：
（1）確定*工藝參數(shù)。每種色譜均有以下相關因素：固定相（包括種類及顆粒大?。⒘鲃酉啵ㄏ疵撘海?、柱尺寸（柱徑和長度）、流速、洗脫方式（等度或梯度）等。在保證一定分離度的情況下，流速越大越好。流速的確定，受三個因素制約：一是分離度；二是填料本身性能(如分離蛋白用的許多填料本身較軟，無法承受太高流速)；三是硬件設備, 即泵的工作能力。
（2）綜合考慮限制因素。進行放大生產(chǎn)前需要獲得一些參數(shù)，如年產(chǎn)量要求、純度要求、原料價格、設備的操作指標等。例如泵的流速、壓力,這些可能是限制因素。也可能泵的流速允許很高，但在此流速下，檢測和收集組分都成了問題。原料如果很貴，則分離度應大，以保證得率?？赡艿那闆r下，上樣量越大越好，增大上樣量按兩種方式進行,單純增加上樣的濃度(體積很小)叫濃度超載；保持適當濃度，只增加上樣體積叫體積超載。濃度超載在制備中意義更大，但樣品濃度上限需實驗確定。一般實際操作中都采用一定濃度下的體積超載，超載量受分離度的制約。
（3）明確重點考慮因素。產(chǎn)率的增加有兩個因素一是提高上樣量；二是在保證一定分離度即產(chǎn)品達一定純度的基礎上，增加流速。但不同色譜有不同的重點優(yōu)化參數(shù)，其值的變化對產(chǎn)率有較大影響，優(yōu)化應重點針對這些參數(shù)進行。
3 集成控制與遠程操作
通過動態(tài)軸向壓縮柱洗脫的柱后溶液，經(jīng)過檢測器分析檢測后分流到不同的儲液罐實現(xiàn)收集。用戶可以按樣品分離后組分流出的先后次序，或按時間、或按色譜峰的起止信號，根據(jù)控制軟件預先設定好的程序，自動完成收集工作。由于流量較大，一般檢測器的流通池無法完成瞬間大流量的柱后液檢測，必須換用高流通量的流通池，以保證大流量的柱后溶液能夠迅速被檢測分離，保證回收的餾分純度。
三 結論
工業(yè)制備色譜技術由于具有其他方法*的特點及強大的分離能力，必將成為分離與純化領域中的主要方法之一。采用質優(yōu)價廉的填料、設計合理的色譜柱, 及正確選擇流程和工藝參數(shù)是色譜分離純化過程達到低投入、高產(chǎn)出的關鍵因素。相應的理論研究可深化對制備色譜的認識, 指導實際應用。
