美國Vision / 2022年十二月份電子報 -用於 HPLC 管柱填充料顆粒形狀均勻性之重要性。

前言

高效液相層析（或高壓液相層析）是一種分離技術，用於分析化學的許多領域，以分離、鑑定和定性特定溶液中的各種化合物。 HPLC 使用裝有層析填料的層析管柱，當分子泵入層析管柱時，該填料會保留分子，延遲時間(retention time)取決於填料、載液（溶劑）和特定類型的分子。注入樣品中的每種化學物質能通過 UV 和質譜檢測來識別。大多數傳統的分析型 HPLC 填料的平均直徑約為 2 至 30 微米，通常是基於二氧化矽或氧化鋁的材料。填充材料的粒徑通常使用假設所有顆粒均呈球形的方法進行測量。情況可能並非如此，因為在製造二氧化矽和黏著劑時，細粒和不規則形狀的顆粒可能佔最終產品的一定百分比。隨著粒徑減小，細粒和不規則形狀顆粒的影響要求對二氧化矽材料的進料品質有著更大程度的控制。顆粒形狀的變化會直接影響重現性。

層析管柱的填充階段背壓會因 HPLC 顆粒的形狀而有很大差異。當用於分離分子時，使用完美球形顆粒的填充 HPLC 樣品管柱的流動具有非常可預測的性能。 此外，製造僅具有真正球形顆粒的層析管柱將是可預測的一致性。

然而，在許多情況下，用於 HPLC 層析柱填料的一些顆粒形狀不規則。不規則填料和細粉的百分比會改變層析管柱性能的一致性，並使 HPLC 層析管柱的製造成本更加昂貴，因為在實現生產一致性方面需要額外的小心和具備一定專業知識。 如果進貨批次的材料含有不同百分比的不規則顆粒，則可能會導致生產停機。理想情況下，如果有一種方法可以讓填料製造商指定形狀特徵並讓層析管柱製造商根據這些規格檢查進料，那麼HPLC層析管柱的製造將變得更可預測、成本更低並表現出一致的性能。

圖像分析的最新進展可以提供答案。本應用資料中概述的實驗中使用的分析技術是動態影像分析。使用影像分析，當粒子通過檢測區域時，圖像被捕獲和分析。 ISO 13322-2 被用作當今市場上所有動態影像分析儀器的指引。對 HPLC 層析管柱填充料使用影像分析的主要好處是能夠識別和量化進料中存在的不同顆粒形狀。

實驗

在特定 HPLC 層析柱的製造過程中觀察到的不一致的填充壓力及其性能的差異促使我們對該樣品進行分析。 在本實驗中，Pi Sentinel PRO 顆粒形狀分析儀測量了用於填充粒徑排阻層析管柱的傳入HPLC材料。 對進料進行了適當的抽樣，以確保抽取均勻的樣本。 然後將樣品懸浮在水中並進行分析。 Pi Sentinel PRO 系統就像雷射式粒徑分析系統一樣循環樣品。 測量所有粒子並隨機定向以測量所有粒徑，而不僅僅只有在兩側取樣。

結果和討論

在分析和查看所有顆粒影像後，很明顯該氧化鋁樣品具有兩種不同的形狀群。 一種是棒狀的，另一種具有接近統一的縱橫比，但顆粒不是圓形的。 如果使用假定所有顆粒均為球形的尺寸分析技術對樣品進行分析，則無法區分這些棒狀和不規則顆粒。

在一分多鐘內收集的 10,000 個氧化鋁顆粒樣品的隨機影像圖。 每個影像圖下方的值代表每個粒子的 Feret 長徑比 (Aspect ratio)。

在為該樣品開發方法時，長徑比大於 1.9 的顆粒被認為是棒狀的，更有可能對層析管柱的填充效率產生負面影響。 該長徑比閾值自已經出現和未出現先前描述的問題的樣品批次。 如直方圖和統計數據所示，該柱填充材料中棒狀顆粒的百分比為總分佈的15.90%，與之前批次的合格材料相比，證明該柱中棒狀粒子是過多的。

直方圖示意

統計數據

僅查看 Feret長徑比大於 1.9 的那些粒子的影像圖，可以更好地了解這些粒子的外觀。 經由建立一種方法來確定填裝的氧化鋁 Feret 長徑比中，棒狀顆粒不超過 10%，客戶使用 Pi Sentinel PRO 創建一個簡單的過程品質控制指示標準。

發現長徑比大於 1.9 的 1,591 個粒子的縮略圖樣本。

使用百分比統計功能，進貨品質控制可以輕鬆快速地確定大量材料是否符合或不符合制定的標準。

Percentile Statistics 功能能夠查看粒子統計數據和通過/失敗 (Pass / Fail)標準。

結論

Pi Sentinel PRO 及其動態影像分析技術可以經由在進行層析管柱製造之前發現 HPLC 填充材料的不一致性來幫助降低成本。製造商仍負責確定來料的非球形顆粒的可接受百分比。 一旦製造商建立了進貨品質控制標準，Pi Sentinel PRO 就可以用作合格/不合格檢測工具，以確定球形顆粒與非球形顆粒的百分比。在流程早期解決這一潛在問題可提高產量並有助於確保一致的 HPLC 層析柱品質和性能。

資料來源：Vision Analytical官網

若您對此產品有興趣，歡迎蒞臨明技公司-Vision產品網頁或www.particleshape.com參觀