分離科學進展
各種形式的色譜法可幫助科學家分離樣品的成分。例如,高效液相色譜 (HPLC) 可用於藥物發現和開發。主要目標是尋找新的技術和工具來改進和加速這一過程。
“任何色譜分離的關鍵挑戰都是基本的,但也是根本性的,”沃特世公司化學技術中心的首席產品營銷經理 Kim Haynes 說。“您需要能夠使用準確且可重現的方法分離和測量混合物中的目標分析物。”
這些目標聽起來可能很簡單,但情況並非總是如此。“對於任何色譜分離,科學家的目標是使用流動相和固定相進行分離,”Haynes 解釋說。“然而,也可能存在意外的互動,將這些簡單的目標變成困難的目標。”
解決挑戰的表面
最好的分離來自特定的、受控的相互作用。因此,非特異性結合和吸附帶來了挑戰。“這兩種情況都會導致樣品與色譜流路中的組分意外相互作用,導致分析物損失、重現性問題,並最終浪費時間和沮喪,”Haynes 說。
分析物損失取決於所使用的樣品和保留系統。“通常,科學家會嘗試用酸或犧牲樣品鈍化色譜柱和表面,使用複雜的流動相和/或添加劑,不銹鋼的替代品,或者乾脆使用不如他們希望的那麼穩健的方法,”海恩斯解釋。“我們自己也面臨這些挑戰,並且很清楚這對我們的結果的影響。”
為了應對這些挑戰,Haynes 和她的同事開發了 MaxPeak 高性能表面 (HPS)。2019 年,沃特世發布了第一款產品 QuanRecovery Vials and Plates,其中包含 HPS 以減少由於疏水相互作用導致的非特異性結合。“例如,許多科學家自動選擇將聚丙烯與肽結合使用,因為他們知道肽會由於離子相互作用而與玻璃結合,”海恩斯說。“然而,聚丙烯可能會丟失疏水性肽,因為它是疏水性表面並吸引疏水性肽。” 通過 QuanRecovery 產品,MaxPeak HPS 降低了聚丙烯的疏水性,從而減少了疏水肽和蛋白質的結合。“這為這些樣品帶來了更好的回收率、靈敏度和重現性,”海恩斯指出。
為了減少非特異性吸附,沃特世的科學家們仔細研究了色譜分離以及某些分析物可以吸附到金屬表面的事實。例如,具有磷酸化、酸性或其他功能的化合物可能會與不銹鋼結合。“這種非特異性吸附導致了冗長的鈍化和調節步驟、靈敏度和峰形不佳以及重現性問題,”Haynes 解釋說。在這些情況下,她說,科學家們可能“求助於可能導致離子抑製或溶解度問題的複雜流動相或添加劑。”
為了幫助科學家更有效地處理非特異性吸附,沃特世創建了另一個 MaxPeak 高性能表面並將其部署在新的 PREMIER 色譜柱中。這些“旨在通過創建防止分析物損失的惰性表面屏障來減少分析物/表面相互作用,”海恩斯說。“基於我們有機/無機混合技術的發展,PREMIER 色譜柱減少了由於金屬相互作用造成的損失,而不會影響分離過程中其他分析物的色譜性能。”
處理毒品
藥物發現和開發的科學需要大量的分離。在處理天然產品時,真正需要分離。天然產物樣品包括特別難以研究的材料,因為它們通常由複雜的基質和化合物集合組成,必須對它們進行單獨研究才能獲得臨床潛力。
一些最有趣的新藥發現來自大自然。在得克薩斯州,許多靜脈蛇的天然棲息地,一組科學家使用各種技術(包括 HPLC)來研究毒液。研究人員 注意到蛇毒對於藥物發現和開發的價值,但指出“使用蛇毒發現藥物的主要挑戰是分離和分析這些複雜混合物中的生物活性蛋白質和肽。” 該團隊補充說,包括多維 HPLC 在內的分離技術的進步“對於準確了解毒液驚人的複雜性至關重要。”
另一個毒蛇家園澳大利亞的科學家們也應用 HPLC 來尋找具有類似藥物能力的化合物。通過研究紅腹黑蛇,研究人員尋找具有免疫抑制特性的化合物。這些科學家報告說,“使用反相 HPLC 對毒液進行解卷積確定了四個部分,這些部分與觀察到的免疫抑制活性有關。” 他們補充說,這條蛇毒液的數據可能會產生“治療 T 細胞相關疾病的潛在藥物線索,例如移植物抗宿主病、類風濕性關節炎和炎症性腸病。”
當然,藥物的發現和開發不僅僅涉及毒蛇。在沃特世,科學家們使用帶有 MaxPeak 高性能表面的 PREMIER 色譜柱來測試與三羧酸循環相關的分析物。“這些化合物特別具有挑戰性,因為它們與金屬表面結合,分離需要復雜的流動相,同時靈敏度和重現性有限,”Haynes 指出。“我們的科學家能夠使用 ACQUITY PREMIER CSH Phenyl-Hexyl 色譜柱,利用 MaxPeak HPS,通過水、乙腈和 0.1% 甲酸的簡單流動相進行這種分離。” 她補充說,這種技術組合“提高了使用標準色譜柱所能達到的回收率、靈敏度、峰形和重現性。”
在藥物發現和開發領域,從天然產物到幾乎任何其他原材料來源,科學家們都非常依賴分離。分離效果越好,科學家就可以越準確地研究任何潛在藥物材料的成分。在某些情況下,分離方法將允許改進分析。在其他情況下,材料或技術的進步將提高挑選樣品特定元素的能力。所有這些改進都將有助於藥物發現和開發的進步。因此,分離科學從根本上促進了世界各地人們的健康以及他們的生活質量。