UHPLC-системы Thermo Fisher Scientific: прецизионная технология для аналитических задач высокой сложности

Современные требования к аналитическим методам, особенно в фармацевтической, пищевой, клинической и экологической областях, диктуют необходимость высокой разрешающей способности, скорости анализа и повторяемости данных. Ультравысокоэффективная жидкостная хроматография (UHPLC) представляет собой метод, эволюционировавший из традиционной ВЭЖХ, в котором давление на колонну превышает 1000 бар, а эффективность разделения достигается за счёт уменьшения размера частиц сорбента и оптимизированной гидродинамики потока.

Thermo Fisher Scientific является ведущим разработчиком UHPLC-систем, предлагая платформы с модульной архитектурой, интеллектуальными функциями контроля и возможностью интеграции с масс-спектрометрическими детекторами. Эти решения охватывают весь цикл анализа — от инжекции до обработки данных — с соблюдением всех требований нормативных регламентов (GMP, GAMP, 21 CFR Part 11).

Архитектура и модульность систем Vanquish

Линейка Vanquish™ UHPLC от Thermo Fisher включает несколько конфигураций, адаптированных под конкретные аналитические задачи. Универсальность достигается за счёт модульной конструкции, включающей:

• насосы с изократическим, бинарным или квадриградиентным управлением;

• термостатируемые автосамплеры с возможностью предварительной подготовки проб;

• термостаты колонн с активным охлаждением и нагревом;

• фотоэлектронные и масс-спектрометрические детекторы;

• контроллеры и интерфейсы передачи данных, совместимые с LIMS и SCADA.

Конструкция системы предусматривает минимальные объёмы мёртвого пространства и внутренние каналы с высокой химической инертностью, что особенно важно при анализе соединений, склонных к адсорбции или деградации.

Характеристики насосных систем

Насосы UHPLC-серии Vanquish способны создавать давление до 1500 бар с отклонением менее 0,05% от заданного градиента. Прецизионное управление объёмом подаваемого элюента реализовано с использованием сервоконтролируемых шаговых двигателей, синхронизированных с системой дегазации. Высокая стабильность давления обеспечивает воспроизводимость времени удерживания и исключает флуктуации базовой линии.

В бинарных насосах реализована независимая регулировка соотношения фаз с точностью до 0,1%, а возможность программирования нелинейных градиентов расширяет спектр применяемых методик, включая методы с изменяемым pH и ионной силой.

Инжекция и термостатирование образцов

Автосамплеры с технологией SmartInject™ позволяют выполнять микролитровые и нанолитровые инжекции с минимальными объёмами шлейфа. Иглы из инертных материалов и автоматическое промывание между пробами снижают риск перекрёстной контаминации. Встроенные термостаты обеспечивают хранение образцов при температуре от 4 °C до 40 °C, что критично для нестабильных веществ.

Функция приоритетной загрузки позволяет внедрять внеплановые пробы в очередь, не прерывая основного метода, а встроенный идентификатор штрихкодов обеспечивает прослеживаемость по ISO 17025.

Колонки и термостаты колонн

Системы Vanquish поддерживают работу с колонками длиной до 250 мм и внутренним диаметром от 1,0 до 4,6 мм. Интеллектуальные держатели колонн оснащены RFID-считывателями, позволяющими автоматически распознавать параметры сорбента, количество циклов использования и дату калибровки.

Термостат колонн поддерживает режимы воздушного и контактного нагрева, обеспечивая температуру до 120 °C с точностью ±0,1 °C. Это позволяет эффективно реализовывать методы с температурным градиентом и повышенной селективностью.

Детекторы: от УФ/Вид до масс-спектрометрии

Стандартные конфигурации Vanquish могут включать диодно-матричные детекторы (DAD), флуоресцентные (FLD) и испарительные детекторы рассеянного света (ELSD). Диапазон длины волны DAD составляет 190–800 нм с разрешением 1,2 нм и скоростью сканирования до 240 Гц. Это позволяет эффективно регистрировать даже быстроэлюирующие компоненты.

Интеграция с масс-спектрометрами (например, серий Q Exactive™ и Exploris™) реализуется через интерфейс Ion Max NG, обеспечивающий эффективное разделение потока на MS- и UV-каналы. Полный контроль над параметрами разделения и ионизации осуществляется через единую программную платформу Chromeleon™ CDS.

Программное обеспечение и аналитическая валидация

Chromeleon™ CDS предоставляет инструментарий для полного цикла работы с методами: от разработки градиентов до создания валидационных отчётов. Система поддерживает функции:

• интеллектуального выравнивания пиков (Peak Alignment),

• автоматического расчёта пределов обнаружения и количественного анализа (LOD/LOQ),

• контроля над системой по событиям (event-based control),

• соответствия требованиям 21 CFR Part 11 (электронные подписи, аудит-трейл, роли пользователей).

Особенностью является интеграция со сторонними платформами, включая Watson LIMS, SAP и платформы фармацевтического документооборота.

Сферы применения UHPLC-систем Thermo Fisher

UHPLC-платформы Vanquish и UltiMate™ 3000 применяются в широчайшем спектре лабораторных задач, в том числе:

1. Контроль качества фармацевтических субстанций и лекарственных форм.

2. Определение микропримесей и продуктов деградации.

3. Качественно-количественный анализ природных соединений.

4. Исследование пищевых компонентов и фальсификатов.

5. Скрининг и идентификация пестицидов, микотоксинов, гормонов.

6. Анализ биомаркеров и метаболитов в биологических жидкостях.

Интеграция с масс-спектрометрией

Одним из ключевых преимуществ платформ UHPLC от Thermo Fisher является возможность сопряжения с масс-спектрометрией высокого разрешения. Использование коннектора Split Flow или прямой подачи в ионизационный источник обеспечивает точную настройку потока ионного тока.

Режимы PRM, SRM и DIA в сочетании с UHPLC обеспечивают пределы обнаружения на уровне низких пикомолей. В режиме Top-N возможна регистрация до 30 MS/MS событий в течение одного пика, что особенно важно при анализе сложных смесей.

Автоматизация и устойчивость к нагрузке

Системы могут работать в непрерывном режиме до 24 часов в сутки при поддержании стабильности хроматографических параметров. Модульность позволяет организовать параллельный ввод проб, автоматическое промывание и переход между методами без остановки анализа.

Функция Auto-Calibration снижает необходимость вмешательства оператора, а диагностика в реальном времени позволяет выявлять утечки, нестабильность давления или изменение характеристик колонн.

Преимущества и конкурентные особенности

UHPLC-системы Thermo Fisher Scientific отличает:

• Высокая механическая и термостабильность модулей.

• Минимизация объёма проб и элюентов.

• Поддержка автоматизированных рабочих процессов.

• Гибкая настройка под требования фармакопей.

• Надёжная валидация методик и оборудования.

• Поддержка удалённого доступа и облачного хранения данных.

Перспективы развития технологии

Thermo Fisher активно развивает направления интеллектуальной хроматографии, включая:

• внедрение алгоритмов адаптивного градиента (AI-gradient optimization),

• прогнозирование срока службы колонн и компонентов,

• расширение интерфейсов для интероперабельности с внешними ИТ-системами.

В будущем возможно создание автономных систем с самодиагностикой и самокоррекцией, работающих по принципу «аналитики без участия оператора».

Сравнительная таблица моделей UHPLC Thermo Fisher Scientific