微生物および生化学技術ジャーナル

概要

液体クロマトグラフィーによる API におけるコアシェル粒子の応用

マリク・カイサル・フセイン

高性能液体クロマトグラフィー (HPLC) と超高性能液体クロマトグラフィー (UHPLC または UPLC) は、医薬品有効成分 (API) の分析と日常的な内部管理に最も広く使用されているツールです。サンプル混合物を含む制御された液体溶媒を、固体吸着剤で満たされたカラムに通すためにポンプを使用します。サンプル内の各成分は、吸着剤とわずかに異なる相互作用をするため、さまざまな成分に異なる流量が発生し、カラムから出るときに成分が分離されます。HPLC は、従来の液体クロマトグラフィーと動作圧力がかなり高い (50～350 バール) という点で区別されますが、従来の液体クロマトグラフィーでは、可動部分をカラムに通すために重力が使用されるのが一般的です。分析 HPLC で分離されるサンプル量が少ないため、一般的なカラムのサイズは、直径が 2.1～4.6 メートル単位、長さが 30～250 メートル単位です。また、HPLC カラムは、より小さな吸着剤粒子 (平均粒子サイズが 2～50 μm) で作られています。これにより、混合物を分離した後で HPLC に優れた分解能 (化合物を区別する能力) が提供され、人気のある自然作用技術になります。

通常相 HPLC (NP-HPLC) この方法は、二酸化ケイ素などの極性固定表面に対する分析物の親和性を利用して分析物を分離します。そのため、分析物が物質表面と極性相互作用する能力が利用されます。NP-HPLC は非極性、非水性移動部を使用し、非極性溶媒に直接溶解する分析物を分離するのに効果的に機能します。分析物は極性固定部と結合し、保持されます。表面同化強度は、分析物の極性が増加すると増加します。相互作用強度は、分析物分子の構造内の実用的​​なグループだけでなく、立体的要因にも依存します。相互作用強度に対する立体障害の影響により、この方法は構造異性体を分離できます。移動部で多くの極性溶媒を使用すると、分析物の保持時間が長くなりますが、多くの疎水性溶媒を使用すると、抽出が速くなる傾向があります。移動相中の微量の水のような極度に極性の強い溶媒は、固定相の固体表面に吸着して固定相の固体（水）層を形成し、これが保持に重要な役割を果たすと考えられています。この動作は、従来の分離法にやや特異なものです。なぜなら、この分離法は、化学吸着メカニズムによってほぼ完全に制御されるからです。つまり、分析対象物は、物質表面に接続された物質の溶媒和層ではなく、固体表面とともに移動します。表面吸着法は、カラム内の構造化合物の分離や、 活性化（乾燥）二酸化ケイ素または酸化アルミニウム担体上の薄層吸着法に広く使用されています。

UPLC、または UHPLC (超高速液体クロマトグラフィー) と HPLC は、どちらも化合物または混合物の成分を分離するための液体クロマトグラフィー技術です。UHPLC と HPLC はどちらも多くの状況で利点がありますが、UHPLC が明らかに最適な選択肢となる場合もあります。何よりも、UHPLC はカラム粒子が小さいため、より高い分解能を提供します。カラム内の物質 (ロジンまたは固定相とも呼ばれます) の種類に応じて、UHPLC は分子サイズ、極性、または電荷に基づいて化合物を分離します。これらの技術における最も重要な課題は、迅速かつ経済的な分離です。両方の技術は、その特性、高い精度、および優れた正確さで最も人気があります。一方、いくつかの制限があります。場合によっては、従来の HPLC は分析時間が長く、大量の有機溶媒を使用します。また、UHPLC は背圧が高く、抵抗加熱があります。これらの制限を克服するために、科学者は新しいタイプのカラム粒子を開発しました。一般的に、HPLC と UHPLC では、バックボーンを支える 2 種類のまったく異なる二酸化ケイ素カラム材料が使用されます。完全に多孔質の二酸化ケイ素粒子を持つ固定相は、研究の基本基準に適合しますが、HPLC のすべての制限を満たします。ただし、近年では、コアシェル二酸化ケイ素粒子 (固体コアと多孔質シェルの組み合わせ) が、実行時間を短縮した非常に経済的な分離のためにますます使用されています。

このように、コアシェル技術は、UHPLC で使用される 2 μm 未満の粒子と同様の経済的な分離を提供しながら、欠点 (潜在的に低い背圧) を排除します。コアシェル粒子の重要な要因は、多孔質シェル層のサイズと厚さです。後者は、Van Deemter の式を使用して説明できます。コアシェル粒子で満たされたカラムは、医薬品有効成分の分析と内部管理の非常に幅広い用途で使用されています。