CMC係列(十七)：淺析電霧式檢測器(CAD)對無紫外吸收化合物的應用

2024-10-25

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CAD發展曆史

1. Corona CAD於2005年首次推出，並於同年獲得R&D100創新大獎。
2. 一年後不久，Corona CAD Plus誕生，增加了霧化器加熱控製模塊。
3. 2009年，Corona Ultra推出了全新的工業設計，增加了一個新的內部氣體調節器，改進了霧化器，采集頻率高達100 Hz，並與高效液相色譜相匹配。
4. 接下來，2011年，Corona Ultra RS繼續改進設計，添加了廢瓶傳感器，壓力傳感器，內部分流閥，並將采樣率提高了一倍，最高可達200 Hz。
5. 2013年發布的Corona Veo與Corona Veo RS帶來了完整的新功能，去掉了廢液瓶加壓，采用主動排廢液泵，並將各個模塊電子化控製，能用軟件控製閥切。
6. 2015年發布了最新技術模型Vanquish CAD，基於Vanquish係列液相將檢測器進行集成化。

圖1 電霧式檢測器CAD發展曆史.webp

CAD介紹及其檢測原理

CAD（Charged Aerosol Detector，電霧式檢測器）是一種質量型通用檢測器，可用於非揮發性或半揮發性的物質檢測，不需要化合物具有發色團，也不需要使其離子化，且能夠提供一致的響應，該響應與化合物結構和分子大小無關，靈敏度最高能做到納克級別。

CAD的原理是基於霧化檢測：流動相和化合物經與霧化器中氮氣碰撞作用後霧化，其中大液滴經廢液管排出，小液滴（化合物）經過幹燥管形成溶質顆粒；同時，另一路氮氣經過含有高壓鉑金絲電極的電暈式裝置，形成帶正電荷的氮氣顆粒，然後溶質顆粒和帶正電的氮氣顆粒進行碰撞，使化合物帶正電；再通過離子阱，將遷移率高、粒度較小的氮氣顆粒進行電中和，排除背景電流幹擾；化合物撞擊到收集器，將電荷轉移至過濾網，通過靜電計測量電荷從而得到信號電流，該信號電流與化合物含量成正比。

圖2 CAD檢測器內部檢測原理示意圖.webp

圖2：CAD檢測器內部檢測原理示意圖

CAD使用注意事項
（Corona Veo 和 Corona Veo RS）

1✦ 流動相：由於電霧式檢測器需要霧化流動相，所以需要使用可揮發性的有機酸和有機鹽，例如甲酸、乙酸、三氟乙酸和銨鹽等。
2✦ pH適用範圍建議在2-7.5。高pH下背景噪音會增大，基線噪音和背景取決於流動相質量和色譜柱柱流失程度。
3✦ 流動相D路為洗針液相，不可用鹽。
4✦ 當樣品瓶中用內襯管時，需要注意調整進樣針高度，防止紮破內襯管浪費樣品。
5✦ 有時報燈能量低，可能是流通池髒導致。
6✦ 入口氣體壓力一般為4.8~5.5 bar，開機時需注意先通氣後再開泵，防止損壞檢測器。
7✦ CAD檢測器為破壞型檢測器，需要接在最後，泵需要有流速才能運行序列。
8✦ CAD是一種非揮發性化合物的通用檢測器，如果分析物太易揮發，則不能形成足夠大小的顆粒，觀察不到信號。
9✦ 在使用塑料滴管時需要注意，某些塑料滴管在使用後，會在CAD檢測器上產生鬼峰。

CAD應用前景

液相在藥物分析中有著廣泛應用，是基於其檢測精準、易於操作和維護、應用範圍廣泛等優點。藥物分子有一些是含有芳香、羰基、雙鍵、共軛體係等能夠產生π-π*或n-π*躍遷的結構，當紫外光照射時，從而產生吸收的現象，所以HPLC-UV的應用占有比例較高。

但是當遇到沒有紫外吸收或者紫外吸收很弱的化合物時，例如糖類、氨基糖苷類化合物、表麵活性劑、聚合物和藥用輔料等等，如圖3所示，此時UV檢測器就沒有了用武之地，就需要采用CAD進行檢測。

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圖3：沒有紫外吸收或者紫外吸收很弱的化合物

hjc黄金城CAD應用案例分享

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hjc黄金城分析測試中心CAD儀器
hjc黄金城分析測試中心配備近10台CAD，是擁有該儀器較多的公司之一。

案例一氨丁三醇含量檢測

氨丁三醇為一種不含鈉的氨基緩衝堿，具有一定藥理作用，適用於代謝性酸血症，也適用於呼吸性酸血症，對代謝性酸血症合並急性呼吸性酸血症的病人是比較理想的藥物，也常用於藥物成鹽。由於沒有紫外吸收，氨丁三醇的檢測成了難題。

hjc黄金城采用CAD檢測器開發方法並驗證，驗證結果峰型良好，對稱因子1.2，線性相關係數r≥0.999，重複性RSD為1.0%，準確度回收率RSD為2.4%，具有較好的響應和穩定性。

案例一氨丁三醇典型圖譜.webp

氨丁三醇典型圖譜

案例二陽離子脂質有關物質檢測

隨著mRNA疫苗的廣泛研究，LNP傳遞技術被大家所熟知，其中陽離子脂質（Cationic Lipid）是LNP傳遞係統中最關鍵的組分，具有與帶負電荷的核酸結合，有助於內涵體逃逸等功能，是外源基因得以進入受體細胞的關鍵。陽離子脂質體靶向好、副作用小、穩定性和轉染率高，是理想載體。

陽離子脂質合成和分析成了關鍵，hjc黄金城為新冠疫苗重要輔料陽離子脂質體賦能，開發了基於CAD檢測器的分析方法並成功驗證，0.03%的檢測限信噪比可以達到44以上，線性相關係數達到0.998以上，重複性RSD均在6.9%以內，準確度回收率在96%~108%之間。

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陽離子脂質典型圖譜

案例三陰陽離子含量同時檢測

API在使用過程中，很多都是以藥物分子的鹽型給藥，鹽型可以改善API的生物和理化性質，例如溶解度、酸度、晶型、引濕性和穩定性等等。常用的離子有：氯、硫酸根、琥珀酸、甲磺酸、檸檬酸、馬來酸、鈉、銨鹽、磷酸鹽等等。

常規檢測需要結合不同方法才能實現多種離子的分析，而采用通用型檢測器CAD，能夠克服不同物質同時分析的難題。

以氯離子和鈉離子為例。通常采用離子色譜進行檢測，需要陰陽離子來回切換，遇到難以用高比例水相溶解的化合物時，容易在流動相中析出。hjc黄金城給出的解決方案就是采用HILIC分離模式色譜柱和HPLC-CAD進行結合使用，稀釋劑可以使用高比例有機相，而且可以實現氯離子和鈉離子的同時檢測：

案例三氯離子和鈉離子典型圖譜.webp

氯離子和鈉離子典型圖譜

案例四氨基酸含量檢測

氨基酸是含有酸性羧基和堿性氨基的兩性化合物，是蛋白質的基本構成單位，可以用來合成具有多種防病治病作用的蛋白質、表麵活性劑、各種藥物等，也能為生物體提供能量來源，氨基酸是一切生命之源。因此氨基酸的分析在工業、生命科學等研究領域均具有重要作用，由於發色基團較少，難以衍生的氨基酸難以檢測。

hjc黄金城采用CAD檢測器，開發了肌氨酸檢測方法，克服了常規紫外檢測器響應低的缺點，方法靈敏度高，在5 ~30µg/ml濃度下具有良好線性，相關係數r為0.9994，準確度回收率在101.4%~103.9%之間，方法各項參數良好。

案例四肌氨酸典型圖譜.webp

肌氨酸典型圖譜

hjc黄金城分析測試中心

hjc黄金城已建立完善的分析測試中心，可以采用豐富的設備和多種先進的技術（高分辨、LCMSMS、GCMSMS、CAD、NMR、離子色譜、雙三元等等）滿足客戶的各項分析需求！

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（撰稿：李墨；編審：杜建、畢增）

關於hjc黄金城分析測試服務中心

hjc黄金城分析測試服務中心位於hjc黄金城南匯園區，實驗室總麵積達2800⁺平方米，GMP體係多次通過NMPA現場核查，建立的GMP體係多次通過NMPA現場核查。

2024年9月，實驗室順利通過CNAS的現場評審，榮獲國家認可實驗室的CNAS資質證書（證書編號：CNAS L21572）。我們遵循全球藥政法規要求，優選全球主流儀器廠商的近200台高端精密儀器；集結經驗豐富的分析科學家120餘名，碩博比例超30%；配備成藥性預測軟件ACD、自動化功能測試服務平台LABs，以及基因毒性雜質軟件QSAR評估等合理準確的分析方法，完成產品安全把控和生產質量控製，為客戶的科研工作提供高標準的分析測試服務，助力新藥上市及國際化進程。

目前，hjc黄金城分析測試服務中心搭建了基因毒性研究、理化表征研究、微生物研究、雜質製備及結構鑒定、痕量雜質殘留溶劑分析、痕量雜質元素雜質分析、安全評估試驗、分析方法開發及質量監控等服務平台，可為客戶提供一體化的藥物分析解決方案和技術服務，包括常規理化檢測項目、特殊檢測項目、色譜檢測項目等，支持新藥開發、藥品CMC申報以及生產放行等，助力新藥上市及國際化進程。

谘詢服務

美研|CMC係列回顧

❖ CMC係列(一)|淺談藥物研發中原料藥工藝研究的重要性

❖ CMC係列(二)|藥學研究之世界銀屑病日

❖ CMC係列(三)|高端吸入藥物的市場格局和研究現狀

❖ CMC係列(四)|淺談手性藥物的研究策略

❖ CMC係列(五)|藥物晶型控製策略

❖ CMC係列(六)|含氮類化合物-可揮發堿性有機胺的氣相分析

❖ CMC係列(七)|新藥研究中的固態開發挑戰及應對策略

❖ CMC係列(八)|淺析ICH指導原則Q3C及未收錄殘留溶劑限度製定方法

❖ CMC係列(九)|定量核磁應用及其方法驗證/定量核磁那些事兒

❖ CMC係列(十)|藥物雜質研究策略之基因毒性雜質