离子色谱在制药行业中的应用

设备
戴安的离子色谱系统，包括：梯度泵、色谱单元、电导检测器、吸收检测器、淋洗液组 织器和PeakNet色谱工作站
试剂和标准
17.8 M-cm 电导以上的去离子水 阴离子分析 50% w/w NaOH (Fisher Scientific)、NaCl、Na2HPO4、乙睛、甲醇 阳离子分析 MSA (Fluka Chemika-BioChemika)
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阳离子和过渡金属离子
AN106 离子色谱在制药工业中的应用
前言
美国食品和药品管理局(FDA)制定了产品的质量和安全标准以保证消费者的权益。为 此，要求处方药必须按照批准程序进行生产，制造设备必须满足清洁度要求。为了与FDA 的要求保持一致， 药品生产厂家必须按照上述要求制造产品并满足某些规范。 药品的可靠性 可以通过测试最终产品来确认。 如果有问题则可能需要追踪药品配料中的可能污染物。 此外， 为了确保药品按照批准程序进行生产，制药厂家必须保证生产设备在生产过程中的洁净度， 必须使用清洗液将上一批产品的残留物清洗干净，而且清洗液本身也要完全冲洗干净。 离子色谱是对带电物质分析定量的常规技术。 虽然反相液相色谱在分析制药工业的药品 中广泛使用，离子色谱也是分析离子型化合物的可选方法，能够证实药物的分析结果，尤其 是磺胺类药物。 本应用注解描述了制药工业中使用离子交换色谱和离子排阻色谱测定 “现货 供应”药物中对离子和赋形剂的方法。此外，讨论了离子色谱法检测离子型清洗剂。
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Dionex 应用注解 微高些。
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阳离子和过渡金属离子
IC能够在制药工业中检查药物配料的质量。 配料的种类有化学成分如药物的活性成分或 赋形剂，也有制药工业中用的水和注射用水。 图8是注射用的水中阳离子的分离谱图。下面一个曲线显示水空白中有非常低含量的钠 离子和钙离子。 上面一个曲线是注射用的水， 含有少量的钾离子和镁离子以及大量的钠离子 和钙离子。 离子色谱还可用于最终配方的分析。 由于FDA要求药物必须按照标准程序来生产， 他们需要经常检查赋形剂和填料的性质以确定其真实性。 由于制造过程中使用截然不同的赋 形剂，如注射剂中使用磷酸盐或柠檬酸盐，填料使用山梨醇、硫酸钙、磷酸钙二盐，IC提供 了简单的解决方案。 图9是抗组胺剂／减充血剂中阴离子的分析。加了保护柱以保护分析柱并延长其寿命。 阴离子捕获柱用于去除氢氧根淋洗液中的污染物。 这个配方中含有活性成分美沙芬氢溴酸盐 和假麻黄碱盐酸盐。从色谱图中可以看出，这两种成分中的对离子都有很大的峰。非活性成 分，柠檬酸和三元磷酸钙在色谱图中都有峰。注意：不带电的成分不干扰测定。 图10是抗组胺剂／减充血剂中阳离子的分析。在这个配方中，没有检测到对离子，因为 它们都是阴离子型的。然而，检测到了非活性成分，如硫酸钙、硅酸镁和几种不带电的粘合 剂和填充物。 图11是用离子排阻色谱监测有机酸的谱图， 有机酸不受强酸阴离子的干扰。 所有的强酸 阴离子在死体积处流出，不干扰后续分离。检测到的唯一的有机酸是柠檬酸。
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Dionex 应用注解 5 mM TBAOH
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用水稀释200 mL Dionex 0.1 M TBAOH离子对试剂(P/N 35360)，定容至4 L。或者，将10 mL 55%溶液最后稀释至4 L。
结果与讨论
离子色谱是成熟的分析强酸性阴离子的方法，如氟离子，氯离子，硫酸根和磷酸根。阴 离子交换的功能基是季铵盐，如图1所示。分离是基于分析物与固定电荷对离子亲和力的不 同。在阳离子交换色谱中，功能基通常是磺酸基或羧酸基，但分离机理是类似的。不带电的 化合物在阳离子交换柱上没有保留。
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最后， 离子色谱在清洗的有效性领域也有应用。 有两种常规的办法可以测试系统是否被 清洗干净。其一是检测最后一次的清洗液的成分，其二是检测最有毒的化合物。样品一般通 过收集洗刷液得到， 或者用已知体积的水清洗设备表面。 收集洗刷液存在的问题是一些难以 接近的地方容易积累化学物质， 导致假阳性。 用水清洗设备表面存在的问题是一些难以接近 的地方容易被忽略。为了解决这些问题，上述两种采样方式都需要，而且测定结果都应在考 虑范围内。 图12是二甲苯磺酸(DBS)与MICRO®中其他成分的分离谱图。 MICRO是许多制药厂家用 于清洗设备的清洗剂。DBS是离子型化合物，因此可以在离子交换树脂上保留。它吸收UV 光，因此可用UV检测。最小定量线为0.1 mg/L（10X基线噪音）。
离子排斥色谱保留的机理如图2所示。在离子排斥色谱中，不带电的化合物基于以下三 个机理而分离：1），Donnan排斥；2），吸附；3），空间排阻。带电化合物通过分析柱没 有保留。因此，这个技术非常适合于弱电离化合物，如弱羧酸。Donnan膜可被看作是环绕 在树脂颗粒表面的一层看不到的壳，允许中性物质通过，而带负电荷的离子不能通过。应用 这个分离机理，弱电离的酸可以基于pKas的不同分离。强电离的无机酸阴离子在固定相上没 有保留， 在柱子的死体积流出。 不带电的物质穿过树脂， 基于吸附和空间排阻的机理而分离。 分离有机酸的离子排斥色谱柱的树脂如图2所示，该树脂容量高、超大孔并且磺酸化。
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Dionex 应用注解 有机酸分析
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全氟丁酸 (Fluka Chemika-BioChemika)、四丁基氢氧化铵（TBAOH）(Dionex)
溶液和试剂的准备
100 mM NaOH 量取992 g (992 mL) of 17.8-M-cm去离子水于淋洗液瓶中，脱气约10 min。在天平上称 其皮重，然后向瓶中加入8.00 g (5.25 mL) 50% NaOH。将淋洗液瓶快速置于仪器上并氮气保 护。 5.00 mM NaOH 量取999.6 g of 17.8-M-cm去离子水于淋洗液瓶中， 脱气约10 min。在天平上称其皮重， 然后向瓶中加入0.400 g (0.262 mL) 50% NaOH。将淋洗液瓶快速置于仪器上并氮气保护。 1.00 M NaCl 称取58.45 g NaCl于1-L 容量瓶中。加入约500 mL去离子水，旋转至固体溶解。然后稀 释至刻度，混匀。 1.00 mM Na2HPO4 称取0.142 g Na2HPO4于1-L 容量瓶中。加入约500 mL去离子水，旋转至固体溶解。然 后稀释至刻度，混匀。 100 mM MSA 称取9.61 g MSA 于1-L 容量瓶中。加入约500 mL去离子水，旋转至固体溶解。然后稀 释至刻度，混匀。 0.400 mM 全氟丁酸 全氟乙酸是FLUKA 10.0-mL瓶装试剂。将10mL全部转移并稀释至1 L得到0.0772 M 存 储溶液。取此溶液5.20 g 稀释至1 L 得到0.400 mM 淋洗液。
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分离后，不带发色团的离子通过抑制型电导检测。NaOH作淋洗液，阴离子抑制的流路 图如图3所示。抑制器有两个目的，一是降低淋洗液的背景电导，二是提高分析物的电导。 在这个例子中，淋洗液中对离子－钠离子被交换成氢离子。离子交换的结果是NaOH转换成 了水。而水是电导非常低的物质。与此同时，与分析物结合的钠离子也交换成了氢离子。由 于氢离子的电导值比钠离子高，分析物的响应值大幅度提高。因此，抑制的最终结果导致分 析物信号增高和淋洗液背景降低。 图4是六种阴离子和两种有机酸用IonPac® AS11阴离子交换柱分离的色谱图。用氢氧根 梯度淋洗，8个峰在8min内可以分离。该方法对保留时间的重现性为0.5%，对峰面积的重现 性为2%。线性范围为1.5个数量级，线性相关系数r2 = 0.999。图5是用另外一个阴离子交换 柱OmniPac® PAX-100分离芳香酸的色谱图。淋洗液中加入NaOH可以调节较高的pH值使酸 离子化。加入乙腈的目的是改变选择性。调节淋洗液中Cl–/OH–比例可以减少平衡时间。因 为分析物带有发色团，可以在254 nm吸收检测。图6是用IonPac CS12A柱分离抑制型电导检 测分析六种阳离子标准溶液的谱图。这个柱子可以使用MSA或硫酸为淋洗液，二者的选择 性类似。抑制器可以通过从淋洗液中除去甲烷磺酸离子达到降低淋洗液电导的目的。图7是 离子排阻色谱分离几种弱有机酸的谱图。IonPac ICE-AS6柱是离子排阻的分析柱，用于分离 低分子量脂肪族有机酸，如羟基取代的有机酸以及脂肪族的醇类化合物和乙二醇。IonPac ICE-AS6分析柱用的标准淋洗液是0.4 mM全氟丁酸。其他单质子酸也能用，但背景电导会稍