技术共探丨离子色谱简史、原理及其在药品研究中的应用

2021年09月10日

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110余年前，一位植物学家对叶绿素的研究，敲开了人类色谱时代的大门。

这种不同物质在不同相态的选择性分配带来的吸附与分离现象，可以帮助科学家们更深入地探索物质的组成成分以及各成分的含量。

俄国的植物学家 M.Tswett，色谱法创始人

随后，液相、气相等各类色谱技术迅猛发展。色谱法被广泛应用于食品安全、石油化工、生物医药、环境保护、材料科学，乃至空间探索等诸多领域。

离子色谱出现前，科学已经发展到需要应对大量无机离子分离和分析等难题的阶段。1975年，美国Dow化学公司的H-Small和T-S.Stevens首先提出了离子交换分离抑制电导检测分析思维。从此，离子色谱法（ion chromatography, IC）正式登上成分分析的科学舞台。

离子色谱是高效液相色谱（HPLC）的一种。它利用离子交换原理,可以连续对共存的多种阴离子或阳离子进行分离、定性和定量研究。

基本原理

离子色谱仪

Thermo RFIC（电导检测器）

搭载自动进样系统，流动相发生系统（保证流动相的稳定性）和抑制电导系统

常见的离子色谱分离方式有三种：高效离子交换色谱（HPIC）、离子排斥色谱（HPIEC）和离子对色谱（MPIC）。

用于三种分离方式的柱填料的树脂骨架基本都是苯乙烯-二乙烯基苯的共聚物，但树脂的离子交换功能基和容量各不相同：HPIC用低容量的离子交换树脂，HPIEC用高容量的树脂，MPIC用不含离子交换基团的多孔树脂。

三种分离方式各基于不同分离机理：HPIC的分离机理主要是离子交换，HPIEC主要为离子排斥，而MPIC则是主要基于吸附和离子对的形成。

研究内容

离子色谱法深刻影响并重塑了药品的研究历史。

它的出现改变了传统药物质量检测中只观测形状，并根据经验来判断的粗放式方法,让研究者对药物的具体了解到达分子级别的水平，使药物质量有了一个相对更加科学可靠的检验标准。

通过该方法，我们可以对原料药/制剂中的杂质离子（如氯离子、溴离子、亚硝酸根离子）进行定量分析和控制，对原料药中结合的酸根如磷酸根、盐酸盐、甲磺酸盐、乙酸盐、钠盐、钾盐等进行含量测定和控制。

当下，国内的研究一般参考《中国药典》9101的指导原则进行。我们通过严密的方法开发与验证环节，可以根据待测离子和样品的性质，选择合适的前处理方法、色谱柱及淋洗液体系，实现样品中目标离子良好的选择性，并且达成精密、准确地汇报目标离子含量的最终目的。

精选案例

在该实验中，我们采用离子色谱法对某原料药中的杂质离子，包括氯离子和碘离子，进行了含量测定，方法的检出限可达到0.001%，远低于限度要求。

采用离子色谱法对某原料药中的结合酸根离子进行含量测定，检测重复性RSD和重现性RSD均小于2%（只进不舍汇报为2%）。

相较而言，离子色谱在进样重复性（峰面积和保留时间）方面表现优异。同时，相比LCMS/GCMS的方法，该方法对小分子有机酸（如氯乙酸、三氟乙酸、甲磺酸、亚硝酸等）、有机胺（羟胺、二甲胺、二乙胺等）有更稳定、灵敏的响应。

相关经验

△ 上图为各国药典中采用离子色谱进行的实验