小规模粉末扩散器

Jacquelyn Cole and Rui Chen TharSFC, a Waters Company, Pittsburgh, Pennsylvania, USA. 引言 当比较HPLC和SFC的多项应用时，有人发现SFC因超临界液体的低粘滞度和高扩散率而能提供更好的选择性和更短的分析时间。 SFC用于制备模式时可显著降低成本，这是因为馏份通常收集在较小体积的挥发性醇中而由此减少了相当多的纯化后续工作。乙腈（ACN）的持续短缺也促使多个行业对SFC在分析和纯化方面能否替代乙腈依赖性反相液相色谱（RPLC）进行评价。现在，科学家在探寻、企业也在开发更多适用于SFC的包括UV、FID、MS和ELSD在内的检测器。 蒸发光散射检测器（ELSD）最初为高效液相色谱（HPLC）进行基于质量的非挥发性化合物检测而设计1。因为这种检测机制不依赖于化合物的光学属性，所以ELSD被认为是一种通用检测器，特别适用于检测不存在紫外光发色团的分析物。很多制药实验室和化学实验室将ELSD与紫外检测和质谱（MS）同时使用，以确保用于对组成各异或比较复杂的混合化合物进行色谱分析的通用检测的&ldquo 真实性&rdquo 。ELSD也被发现可广泛用于包括膳食补充剂、运动营养品、维生素、有机食品、饮料、化妆品和美容产品在内的天然产品的分析和纯化。 我们曾报告过使用SFC ELSD分析运动饮料中甜味剂的个案研究2以及对SFC ELSD试验参数所进行的详细评价3，这两项研究均采用分析规模。我们在此呈现关于ELSD用于小规模制备型SFC的可行性研究。我们希望此处所述的结果能促进专业人员将ELSD并入涉及分析和制备规模SFC的日常工作流程中。 试验 材料 酮洛芬和对乙酰氨基酚购自西格玛奥德里奇公司（美国密苏里州圣路易斯市）。将酮洛芬和对乙酰氨基酚溶解于HPLC级甲醇中，制得用于分析试验的0.5 mg/mL储备液和用于纯化的5 mg/mL储备液。硅胶柱（分析型：4.6 x 250 mm，填充5 &mu m颗粒；制备型：10 x 250 mm，填充6 &mu m颗粒）购自普林斯顿色谱仪器公司（美国新泽西州普林斯顿）。 色谱分析 各项试验均使用配备沃特世2998型光电二极管阵列（PDA）检测器和沃特世ELSD（美国马萨诸塞州米尔福德）的一台SFC Investigator II仪器（沃特世子公司T harSFC，美国宾夕法尼亚州匹兹堡）进行。 ELSD信号（模拟信号输出）通过模数转换器传输到SuperChrom软件。一个10 &mu L的定量环用于各次分析型进样，而一个200 &mu L的定量环则用于各次制备型进样。ELSD使用一根内径0.010英寸的不锈钢三通和25 &mu x50 cm的PeekSil管在PDA和反压调节器之间分流出来。分析型方法在流速为4 mL/分钟（85:15 CO2/甲醇）、反压为150巴和温度为40˚ C的条件下运行。分析型方法的ELSD条件设置如下：增益=1000、喷雾器温度= 45˚ C、管道温度= 45˚ C、压力= 30 psi。制备型方法在流速为10 mL/分钟（80:20 CO2/甲醇）、反压为150巴和温度为40˚ C的条件下运行。ELSD条件设置如下：增益=1000、喷雾器温度= 28 ˚ C、管道温度= 50 ˚ C、压力= 60 psi。收集装置上的补偿泵被设置为每分钟用泵抽吸2 mL甲醇。对于纯化应用，以200&mu L的进样量连续进样五次，或者说每种化合物进样1 mg（两种化合物共2 mg），那么每种化合物的进样总量为5mg（两种化合物共10 mg）。 结果和讨论 图1显示了使用ELSD和UV得出的酮洛芬/对乙酰氨基酚混合物的分析型SFC色谱图。ELSD和UV信号之间略微存 在时间滞后（约2秒）。由于ELSD信号用于馏份触发，因此滞后时间对制备型色谱特别重要。应充分注意确保信 号处理时间与流出液达到收集阀的时间保持一致，或者需要进行适当的计时补偿，以尽可能减少收集过程中的 损失。例如，在我们的试验中使用了一根25 &mu × 50 cm的PeekSil管，以将主流量分流到ELSD中。首选小内径管， 以尽可能减少进入ELSD的流量，实现样本损失量的最小化。然而，管长由UV和ELSD信号之间的时间滞后而决 定。较长的管子将因抗性增强而进一步减少流入ELSD的样本量；然而，这也将增加两种信号之间的时间滞后。 在本例中，2秒的时间滞后小于总峰宽的3%。 其次，我们优化了制备型进样的ELSD设置，结果如图2所示。从分析型到制备型设置出现了两个改变：流速从4 mL/分钟提高到10 mL/分钟，改性剂百分比从15%增加20%；这两种改变将导致流入ELSD的液体增多。在我们的前一项研究3中，对气体流速和蒸发温度的作用进行了描述。简言之，气体流速越高，停留时间就越短，出现散射的次数也越少，进而信号越差。气体流速越高，喷雾过程中所形成的小颗粒就越多。粒径的减小也导致散射光的强度降低。此外，也建议将蒸发温度维持在尽可能低的水平下，以保持粒径的一致性，并通过增强溶解结晶作用而获得更好的信号。这一点与图2所示的结果吻合：增加气体流速和降低蒸发温度似乎可产生带有更少&ldquo 尖峰&rdquo 的更窄色谱峰。注意制备型进样的样本浓度要高得多；灵敏度不再是主要关注点。恰恰相反，优化目标在于产生可靠且重现性好的信号。有代表性的制备型SFC色谱图见图3。图3(b)显示了叠加进样的SFC色谱图。循环时间通过进行叠加进样而更为缩短，进一步提高了产能。回收率和纯度通过再次进样所收集的馏份并将由此得到的峰面积与预先绘制的校准曲线进行比较而确定。在本研究中，酮洛芬和对乙酰氨基酚的回收率分别为88%和84%，纯度分别为98%和100%。 结论 在本研究中，我们证实了使用ELSD可触发小规模制备型SFC的馏份收集。本研究所用标准品的回收率大于84%，纯度大于98%。仪器配置和ELSD优化方面的根本原则应该同样适用于大规模制备型SFC。 参考文献 [1] M. Dreux、M. Lafosse和L. Morin-Allory，液相色谱和气相 色谱国际版，9, 148&ndash 156 (1996). [2] J.L. Lefler和R. Chen，液相色谱和气相色谱美国国内 版，应用文集增刊，26(6), 42&ndash 43 (2008). [3] T. DePhillipo、J.L. Lefler和R. Chen，液相色谱和气相色 谱欧洲版，应用文集增刊，22(3), 38-39 (2009). 关于沃特世公司 (www.waters.com) 50多年来，沃特世公司(NYSE:WAT)通过提供实用和可持续的创新，使医疗服务、环境管理、食品安全和全球水质监测领域有了显著进步，从而为实验室相关机构创造了业务优势。 作为一系列分离科学、实验室信息管理、质谱分析和热分析技术的开创者，沃特世技术的重大突破和实验室解决方案为客户的成功创造了持久的平台。 2010年沃特世拥有16.4亿美元的收入和5,400名员工，它将继续带领全世界的客户探索科学并取得卓越成就。

回首2014年生物医药领域的并购事件，很难不被这些巨头们的&ldquo 财大气粗&rdquo 震慑住!排在榜首的并购案来自于阿特维斯(Actavis)和艾尔健(Allergan)660亿美元的联姻，这笔交易也使得合并后的企业跻身全球十大药企。此外，阿特维斯还以250亿美元收购了品牌药制造商森林实验室(Forest Laboratories)，这比交易也排在榜单的第三位。 　　排在榜单第二位的是美国医疗巨头美敦力(Medtronic)以430亿美元收购爱尔兰同行Covidien。2014年至今，超过100亿美元的并购案就有9起。就好像，不玩一次上百亿以上的并购就称不上巨头一样。然而，什么事都有例外的，瑞士制药公司罗氏(Roche)在今年席卷生物医药行业的大规模收购浪潮中，走出了属于他们自己的路。 　　今年7月，罗氏的CEO Severin Schwan在接受瑞士《金融经济报》记者的采访中称，罗氏计划避开大规模收购浪潮，专注于小规模的收购和合作。在2014年即将结束之际，我们也看到了罗氏这一年来的动向完全证实了Severin Schwan所说的话。 　　罗氏今年最大的一笔比购交易为83亿美元 　　今年8月，罗氏表示公司已经同意以83亿美元收购位于美国旧金山的Intermune生物制药公司，交易将以现金的方式进行。这是罗氏今年以来最大的收购事件，此次收购将扩大罗氏制药在呼吸领域药物的市场份额。 　　Intermune公司拥有治疗特发性纤维化肺病的新药-吡非尼酮(pirfenidone)。此药已经在世界几大主要国家如欧洲、加拿大、日本和中国获得上市批，但是在美上市许可仍在审批之中。 　　同样在8月，曾有消息称，罗氏正与合作伙伴日本中外制药(Chugai)谈判，以100亿美元收购后者剩余约40%股份，不过最终中外制药出面否认了这一传闻。 　　不过，大收购没有，小收购还真的不少。那么，罗氏今年将哪些公司收入囊中了呢?先来说说12月，像中国人过年置办年货一样，罗氏在12月进入了疯狂采购期，目前为止已经收购了4家公司。 　　疯狂采购的12月 　　12月2日，罗氏宣布收购Ariosa Diagnostics公司，该公司主攻数字靶向区域选择及靶向区域测序，并取得进行NIPT(无创产前检测)业务的CLIA(临床实验室标准)的认证。罗氏诊断表示收购Ariosa旨在为扩充公司的体外诊断业务，并进军无创产前检测行业。 　　12月中旬，罗氏诊断与AvanSci Bio公司签署了一项协议，购买与载玻片上的组织切片的高性能显微切割相关联的所有产品。该系统由仪表、软件和所使用的研究人员和临床医生的消耗品来提取组织的特定区域具有较高的精确度和纯度用于后续的分子分析，包括实时PCR、微阵列和测序。 　　12月20日，罗氏宣布收购位于美国加州的生物软件科技公司Bina Technologies。Bina公司目前已开发出针对基因组学数据分析的一体化系统Bina-GMS (Genomic Management System)，可实现对全基因组测序、全外显子组测序、转录组测序、目标区域靶向测序等类型的数据分析。Bina公司将在2015年Q1与罗氏测序业务部门完成整合，同时将为罗氏测序产品开发Bina-GMS系统以支持从二代到四代测序产品的数据分析。 　　此外，近日，罗氏(Roche)近日宣布耗资4.89亿美元收购奥地利生物技术公司Dutalys，该公司是一家双特异性抗体发现和开发方面的专家。通过收购Dutalys，罗氏获得了双特异性抗体平台DutaMab，该平台将为多个治疗领域提供新颖的双特异性抗体药物。罗氏表示，DutaMab平台将补充至自身的双特异性抗体开发系统CrossMab。该笔交易将加强罗氏在治疗性抗体领域的领先地位。 　　今年的其它收购 　　10月， 为了使罗氏诊断的测序产品组合更加多元化，并获得应用于相关平台的技术，罗氏宣布从Abvitro公司收购基于引物延伸的靶向富集技术(PETE)。 Abvitro公司是一家检测治疗靶点的公司。该公司的研究结果表明PETE是一项非常先进的技术，但并非他们最关注的部分，于是该公司做出了出售该技术决定。 　　8月，罗氏宣布斥资总计不超过4.5亿美元收购丹麦生物医药企业Santaris Pharma。根据双方签订的协议，罗氏公司将会先期支付2.5亿美元并在产品达到预期目标之后支付余额的2亿美元。Santaris Pharma是一家成立于2003年的丹麦生物药企，主要运用独有的锁核酸(LND)平台和组织靶向技术研发反义基因产品。 　　7月，罗氏宣布将会支付17.25亿美元收购美国有生物技术企业Seragon Pharmaceuticals。Seragon Pharmaceuticals主要是研究有关乳腺癌的治疗药物，罗氏打算通过此次收购提升其在乳腺癌药物方面的实力。 　　6月，罗氏宣布出价最多3.5亿美元收购一家私有企业Genia Technologies，其中包括里程碑付款(milestone payment)。Genia正在开发一个DNA测序平台。&ldquo 拥有Genia利用纳米孔技术的单分子半导体DNA测序平台后，我们的下一代测序产品将得到增强，&rdquo 罗氏诊断部门首席运营官Roland Diggelmann在声明中称。 　　4月，罗氏(Roche)宣布，耗资4.5亿美元收购IQuum公司。此次收购，将使罗氏快速进入分子诊断的护理现场(POC)细分市场。并将获得IQuum公司的Liat系统(Laboratory-in-a-tube，管中实验室)，使护理人员在更接近患者的理现场，开展快速的分子诊断测试。 　　罗氏的原则 　　Schwan 在接受采访时对记者说：&ldquo 罗氏收购的判断标准一是考察一个产品或技术是否有改善健康标准的潜能，二是考察产品或技术是否符合公司两项业务范围，即药品和诊断。&rdquo 　　Schwan 补充说：&ldquo 医药行业公司的高估值抑制了罗氏进行大交易的胃口。我们必须权衡内部和外部的机会，不能因为过于昂贵的收购使得重要的内部机会面临危机。&rdquo

从实验室到工业规模的喷雾干燥扩大过程在 2023 年我们讨论了喷雾干燥技术如何迈出生产化的第一步，那么 2024 年新年伊始，让我们来看看步琦资深科学家 Bart Denoulet 教授对于喷雾干燥扩大化中技术优化的探讨吧！在这篇博客中，我将讨论如何将喷雾干燥工艺从实验室台式研究提升到工业规模生产。这不是简单的增加设备尺寸的问题，其中还包括工艺参数，因为增加量并不总是线性发展的。Bruno 是冷冻干燥和喷雾干燥方面的专家，我一直在和他谈论各种应用。喷雾干燥正被越来越多地运用到各种应用中，其中一些我之前在我的博客中提到过，比如它在先进电池技术中的应用，或者通过可吸入颗粒输送药物。这项工艺还用于各类生物技术产品，如酵母和细胞培养物、凝聚纳米颗粒的干粉、香精香料的微胶囊化和掩味、天然产品和中药。布鲁诺的工作之一是为客户进行可行性研究，他们需要知道喷雾干燥是否有效，并了解在投资大型设备或大规模生产运行前所产生的结果。进行可行性研究需要丰富的工艺知识，清楚各种产品如何反应，以优化工艺并获得可用的结果。在今天的博客中，我想重点关注另一个许多公司都在考虑的重要因素，这些公司要么已经进行了可行性研究，要么已经完成了自己的研究并找到了可行的工艺：下一步通常涉及将生产从实验室扩大到工业规模——这是将产品从研发到商业化的关键一步。完善的喷雾干燥过程包括几个步骤的优化，包括进料特性(浓度、粘度、粒度、热稳定性)、雾化、气流(速度、压力、速率和温度)、干燥室(尺寸、物料和形状)、质量控制(粒度分布、水分含量、形态：样品相关分析)，以及清洁和维护。可悲的是，扩大一个过程并不是简单的复制和粘贴实验室的参数。通常有必要进行中试规模运行，以确定不会出现任何潜在的扩展问题。为了节省成本并减少所需的试验量，一些公式和考虑因素可以提高按比例放大的实验过程可以根据预期执行的可能性。“完善喷雾干燥过程包括优化如下步骤：进料特性、雾化、气流、干燥室、质量控制、清洁和维护。”目标是在放大过程中保持最重要的工艺条件，以获得相同的粒度和制得粉末的残留水分。通过确定所需的生产能力、产品规格和其他监管要求，清楚定义扩大规模的目标是很重要的。接下来是最重要的考虑因素之一，即放大因素，如干燥速率，停留时间，传热和传质特性，这些因素可能因所使用的设备而有所不同。在喷雾干燥机中，关键工艺参数依次为出口空气温度、液滴大小和出口蒸汽浓度。以下是各种工艺参数的细分，以及如何调整它们以确保成功过渡到更大规模的生产运行。1进料速率较低的进料速率用于实验室设备，所以进料速率将需要按比例增加，以保持相同的干燥条件。这种增长并不总是线性的，必须根据试样的结果进行调整。2进风口温度较大样品量的运行可能需要更高的温度来达到相同的干燥速度。3出风口温度出口温度需要保持不变，这需要仔细监测和控制，特别是因为产品的体积越大，干燥腔体就需要越大。另外，必须小心不要破坏热敏材料。4喷雾气体/分散气体为了达到相同的液滴大小，必须调整雾化气体速率以确保更大的运行，以确保适当的雾化效果，关系可能不是线性的。5干燥气体(抽气机)干燥气体使颗粒从喷嘴流向旋风分离器。对于较大样品量的运行，必须增加速率以确保系统内相同或相似的干燥时间。此外，这个参数可能也不是线性的。在扩大规模时，中试试验至关重要，但也可以进行一些实证测试，以帮助确定参数。一个可以帮助计算的是水蒸发速率，它可以通过以下参数的简单质量平衡来计算：进料流量，进料中总固体含量和粉末中残余水分含量。通过对实验前后的进料容器称重，可以准确地确定进料流量。EVR = 蒸发速率[kg/h]FR = 进料流量[kg/h]TS = 进料中固体总量[kg固体/kg 进料]RW = 粉末中剩余水分[kg 水/kg 湿粉]干燥气流流速由设备的抽气机来控制 然而，这对于放大计算来说不够准确，因为流量随着整个工厂的压降而变化(例如，过滤器中的粉末积聚)。相反，应该使用准确的进出口空气温度读数作为指导参考。仪器的结构相似也很重要，因为它确保了喷雾干燥机的尺寸在较大规模上具有与较小规模相同的比例。大处理量设备尺寸/小处理量设备尺寸=比例系数另一个用于预测不同流动情况下流动模式的重要方程是雷诺指数(Re)。在喷雾干燥技术中，它有助于确保在两个不同处理量下拥有类似的流动条件。ρ 为流体的密度(SI单位:kg/m3)u 为流速(m/s)L 为长度(m)μ 为流体的动态粘度(Pas 或 Ns/m2 或 kg/(ms))ν 为流体的运动粘度(m2/s)在扩大生产规模时，还需要考虑一些与喷雾干燥参数没有直接关系的其他因素，例如安全性和合规性、物料处理、能源效率、质量控制和培训，等。所使用的大型设备可能有不同的安全需求，并且处理大量的原材料，中间体和成品可能需要重新考虑物流情况，包括存储和运输流程。同样，也可能需要抽样和测试以确保质量控制，员工也会需要额外的培训才能使用新设备和新工艺程序。与设备制造商合作是确保成功过渡到商业生产的最好方法，因为像 Bruno 这样的专家在一系列行业中拥有丰富的知识和经验。按照这里的建议，你应该没有问题，扩大你的喷雾干燥过程，把你的产品到下一个商业化阶段吧！下次见！瑞士步琦瑞士步琦公司是全球旋转蒸发技术的市场领先者，并且在中压分离纯化制备色谱，平行反应，喷雾干燥仪和冷冻干燥仪，熔点仪，凯氏定氮仪和萃取仪以及实验室/在线近红外等方面是全球市场主要的供货商。我们相信通过提供高质量的产品和优质的服务，我们能给广大的客户在研究开发创新和生产上提供强有力的支持。我们的所有产品均符合“Quality in your hands” (质量在您手中) 理念。我们始终致力于开发坚固耐用、设计巧妙、便于使用的产品与解决方案，以便满足客户的最高需求。凭借小型喷雾干燥仪 B-290 和 S-300，瑞士步琦巩固了其 40 多年来作为全球市场领导者的地位。实验室喷雾干燥仪融合卓越的产品设计与独特的仪器功能，可为用户提供极佳的使用体验。使用实验室喷雾干燥仪可安全处理有机溶剂；S-300 配备的自动模式可节省大量时间，让整个实验过程调节和可重现性更高；远程控制可以带来极致的灵活性，同时方法编程让操作变得对用户更友好。