電霧式檢測在液相色譜及相關分離中的應用

本書講述了CAD檢測器的基本原理、在液相分離及相關分離過程中的實際用途以及在一系列工業環境中的應用，包括制藥、石油化工、生物技術等等。提供及時、專業的電霧式檢測的理論、實驗技術和終端用戶應用。涵蓋來自不同應用領域的專家的貢獻，他們探索了CAD相對于傳統HPLC技術的優勢及其局限性。從氣溶膠技術和分離科學的權威機構獲得對CAD的新理論和實踐的理解。具有許多真實世界的例子，有助于將CAD的基本屬性和一般操作變量與其在各種條件下的性能聯系起來。 電霧式檢測在液相色譜用及相關分離中的應用對于在學術研究中使用色譜技術的科學家和在工業環境中使用色譜技術的科學家來說是一個寶貴的資源，包括生物制藥、生物技術、生物燃料、化學、環境、食品和飲料行業，等等。

電霧式檢測器（CAD）廣泛應用于液相分離已有大約12年的時間。對CAD較為確切的描述是，它是一種用于定量分析的通用檢測技術。除了動態范圍廣、易操作、重現性好和靈敏度高等特性外，通常選擇此類技術的原因還包括其檢測范圍廣泛，且靈敏度（即信號/數量）不受分析物種類影響。自推出以來，CAD的應用已有250多篇同行評審文章報道，涵蓋多個應用領域。這些描述以及Stan Kaufman博士、Roy Dixon博士和其他人的開創性工作使人們對CAD的理論和實踐有了更多的理解。CAD技術的能力也隨著相關分離技術的發展而不斷發展。在許多方面，CAD仍然是一項新技術，對其基本性能特征尚未完全了解。因此，本書的主要目的是進一步闡明CAD理論，客觀地描述其優點和局限性，并為其實際應用提供詳細的建議。
這是第一本專門討論CAD主題的書，旨在成為各學科分析化學家的主要參考資源。本書是與在分離科學、檢測和氣溶膠測量的研究和/或應用方面具有專業知識的多位科學家合作編寫的。CAD可與多種配置的系列分離技術聯用，性能受多種變量影響。CAD的實際價值還取決于其預期用途和可用于給定應用的替代工具。因此，本書主要討論CAD的基本特性和操作變量與其在各種條件下的性能的關系，并就使用CAD解決特定的分析問題提供專家見解和不同觀點。
本書分為三個主要部分，每個部分有幾個章節。每章由不同的作者編寫，并以摘要開頭，以提供本章信息的快速閱覽。
第1部分包括理論描述（第1章）、當前文獻綜述（第2章）、實際應用（第3章）以及綜合多組分分析背景下的通用檢測概述（第4章）。第1章為CAD理論提供了重要的新見解，利用氣溶膠尺寸分布測量來開發描述其響應的詳細半經驗模型。該章主要關注新型CAD儀器設計，其演變將在第2章中進一步描述。第3章是對第1章的補充，提供了詳細的使用建議，其中包括從舊型號儀器到新型號儀器的方法轉移。本章還介紹了配置多檢測器系統的基本要求，這些系統通常用于擴展從每個樣品獲得的定量和定性信息。第4章進一步闡明了通用檢測器在多檢測器配置中的作用以及分離科學的新趨勢。這包括討論毛細管和超高壓液相色譜、超臨界和亞臨界液相色譜，以及用多維分離以解決更復雜的分析并盡量減少實驗室測試的環境影響。其中的多項技術在本書的后面部分得到了進一步的例證。
第2部分每章側重于特定的分析物類別：脂類（第5章），離子（第6章），糖類化合物（第7章），聚合物和表面活性劑（第8章）以及草藥中多種假定的生物活性組分（第9章）。對于各類分析物，針對不同基體、不同應用領域（例如，生物科學、化學、食品和飲料、天然產物和制藥）樣品的分離與定量的理論和實驗方法進行綜述。舉例說明CAD與其他技術相比的優勢和局限性?？傊?，這些章節描述了CAD與許多不同的分離技術的聯用，包括第4章中討論的技術以及正相液相色譜（NPLC）、尺寸排阻色譜（SEC）、親水相互作用色譜（HILIC）和混合模式技術，例如，將離子交換與反相或HILIC保留機制相結合。
第3部分介紹了使用CAD來解決特定的分析問題。由于CAD廣泛應用于制藥和生物制藥行業，因此本節概述了其在藥物開發各個階段的使用，以及在監管環境中對方法開發、驗證和轉移的信息指導（第10章）。接下來，舉例說明用于分析抗驚厥藥托吡酯（第11章）、氨基糖苷類抗生素（第12章）和季銨鹽肌肉松弛劑（第13章）的藥物方法開發和驗證。這些應用在分離和檢測方面都面臨著重大挑戰，這些介紹為受監管環境中日常使用CAD提供了寶貴的見解。最后兩章討論了制藥行業之外引人關注的應用領域。第14章介紹了油田化學品應用中阻垢聚合物的分析，包括使用CAD對凝膠滲透色譜（GPC）方法進行全面驗證，用于油田鹽水樣品中殘留水平的常規分析。最后，第15章描述了表征工業合成聚合物的各種方法，從較小的低聚物到更大和更復雜的制劑。除SEC外，本章還包括對臨界條件下液相色譜（LCCC）和梯度聚合物洗脫色譜（GPEC）分析復雜聚合物成分的討論。包括舉例說明如何通過CAD與輔助設備聯用，解決表征原材料、中間體和最終產品的難題。第14章、第15章以及第8章為對主要用作藥用賦形劑和試劑的聚合物和表面活性劑的分析，特別推薦給有興趣在聚合物分析中使用CAD的讀者。
在本書撰寫過程中，CAD和相關分離技術都取得了重大進展。除了第2部分和第3部分中的章節外，建議讀者同時參考第1～3章以獲取相關主題的最新信息。第2章為全面的文獻綜述，其中包括CAD應用的最新示例，而第1章和第3章描述了具體的技術進步及其對實際使用的影響。我們衷心希望本書能為液相分離領域的所有工作者提供寶貴的資料，并有助于推動通用檢測各個方面的進一步研究。
 

保羅·加馬什（Paul H. Gamache） 是賽默飛世爾科技的研發總監。他在分析儀器行業有三十多年的經驗。他的主要專業領域是基于液相色譜法的儀器和技術的開發。他發表了50多篇文章和書籍章節，包括一本描述商業CAD技術的出版物。2005年，他是美國國立衛生研究院（NIH）代謝組學路線圖研究基金的共同獲獎者。

本書分三部分全面總結了電霧式檢測（CAD）的基本原理、分析及應用。其中，第1部分介紹電霧式檢測相關的基礎知識，包括基本原理、文獻綜述匯總分析和應用分析等；第2部分介紹該檢測技術對特定物質的分析應用，包括脂類分析、無機和有機離子分析、糖類分析、聚合物和表面活性劑分析以及傳統草藥分析檢測；第3部分介紹CAD技術的工業分析應用，包括藥物分析、油田化學品分析等。

第1部分 電霧式檢測基礎知識
第1章 電霧式檢測基本原理	002
1.1 摘要	002
1.2 發展史和技術簡介	003
1.3 電霧式檢測流程	007
1.3.1 霧化	007
1.3.2 氣溶膠調節	010
1.3.3 蒸發	012
1.3.4 氣溶膠荷電	020
1.3.5 氣溶膠荷電小結	023
1.3.6 CAD流程小結	024
1.4 CAD響應模型	025
1.4.1 初級液滴尺寸分布	026
1.4.2 撞擊器	026
1.4.3 干燥及殘留顆粒的形成	027
1.4.4 殘留顆粒荷電	027
1.4.5 離子去除	028
1.4.6 信號電流	030
1.4.7 來自洗脫峰的信號：峰形	031
1.4.8 峰面積與進樣質量	032
1.4.9 小結	032
1.5 性能特點	033
1.5.1 響應曲線：形狀和動態范圍	033
1.5.2 峰形	040
1.5.3 質量對濃度的敏感性	040
1.5.4 靈敏度限度	043
1.5.5 響應一致性	044
1.5.6 CAD與MS氣態離子的形成	047
參考文獻	050

第2章 電霧式檢測方法綜述	055
2.1 引言	055
2.2 CAD的歷史和背景	062
2.3 應用領域	066
2.3.1 糖類化合物	066
2.3.2 脂類	071
2.3.3 天然產物	071
2.3.4 化學制藥和生物制藥分析	081
2.3.5 其他應用	081
2.4 結論	119
參考文獻	119

第3章 CAD的實際應用	136
3.1 摘要	136
3.2 引言	137
3.2.1 第一代和第二代儀器設計	138
3.2.2 液體流量范圍	138
3.2.3 過量液體的清除	139
3.2.4 溫度控制	139
3.2.5 氣溶膠的產生和傳輸	140
3.3 影響CAD性能的因素	140
3.3.1 分析物特性	140
3.3.2 洗脫液特性和組成	142
3.4 系統配置	147
3.4.1 微流液相色譜	148
3.4.2 柱后加入	148
3.4.3 多檢測器配置	149
3.5 方法轉移	150
3.6 校準和靈敏度	152
3.6.1 冪函數	154
3.6.2 校準和靈敏度總結	155
參考文獻	156

第4章 液相色譜氣溶膠檢測器	158
4.1 摘要	158
4.2 引言	159
4.3 通用檢測方法	160
4.4 影響電霧式檢測響應的因素	163
4.5 梯度補償	168
4.6 響應模型	169
4.7 綠色化學	170
4.8 溫度梯度分離	172
4.9 超臨界CO2分離	173
4.10 毛細管分離	173
4.11 全組分分析和多維分離	174
4.12 結論	177
參考文獻	178


第2部分 特定類別分析物的電霧式檢測
第5章 Corona CAD在脂類分析中的應用	182
5.1 引言	182
5.2 脂類的色譜分離原理	185
5.2.1 反相液相色譜中的保留機理	185
5.2.2 優化選擇性	189
5.2.3 關于使用pH調節劑進行選擇性優化的說明	192
5.3 應用：脂類分離的策略	192
5.3.1 脂類的分離	192
5.3.2 脂類亞類的分離	197
5.3.3 分離特定類別的脂類同源物	198
5.3.4 反相色譜法中的脂類分離	202
5.3.5 反相超/亞臨界流體色譜中的脂類分離	205
5.3.6 多模式色譜系統	206
5.3.7 分子種類的鑒定	207
5.4 文獻綜述：Corona CAD在脂類分析中的早期應用	211
5.4.1 生物科學	211
5.4.2 食品化學	212
5.4.3 藥學	214
5.5 校準方法	217
5.5.1 脂類定量分析的校準方法	217
5.5.2 經典校準方法（外標法、歸一化法）	218
5.5.3 無標準品校準	221
參考文獻	224

第6章 無機和有機離子分析	236
6.1 引言	236
6.2 技術考慮	238
6.2.1 儀器平臺	238
6.2.2 分離柱	238
6.2.3 流動相	241
6.2.4 CAD參數設置	243
6.2.5 靈敏度	243
6.2.6 校準曲線、動態范圍、準確度和精密度	243
6.3 應用	245
6.3.1 藥用對離子和鹽類	245
6.3.2 雙膦酸鹽	248
6.3.3 磷酸化糖	249
6.3.4 離子液體	249
6.3.5 殺蟲劑	249
6.3.6 其他應用	250
6.4 小結	250
參考文獻	251

第7章 液相色譜-電霧式檢測分析糖類化合物	254
7.1 摘要	254
7.2 液相色譜法分析糖類化合物	255
7.3 電霧式檢測器	257
7.4 為什么選擇使用LC-CAD進行糖類化合物分析？	257
7.5 CAD在糖類化合物分析中的早期應用	258
7.6 CAD在糖類化合物分析中的其他應用	259
參考文獻	263

第8章 聚合物和表面活性劑分析	266
8.1 摘要	266
8.2 引言	267
8.3 聚合物分析	267
8.4 聚乙二醇	268
8.4.1 PEG試劑	268
8.4.2 低分子量PEG	271
8.4.3 PEG修飾的分子	273
8.5 表面活性劑	274
參考文獻	276

第9章 電霧式檢測在傳統草藥分析中的應用	278
9.1 摘要	278
9.2 引言	279
9.3 影響CAD靈敏度的因素	280
9.3.1 流動相組成	280
9.3.2 氮氣純度對CAD靈敏度的影響	281
9.3.3 流動相調節劑的影響	281
9.3.4 流速對CAD靈敏度的影響比較	281
9.4 CAD在傳統草藥質量分析中的應用	281
9.4.1 HPLC-CAD測定三七中皂苷的含量	282
9.4.2 LC-CAD測定人參皂苷的含量	285
9.4.3 CAD的其他應用	287
9.5 結論	288
參考文獻	288


第3部分 電霧式檢測的工業應用
第10章 電霧式檢測在藥物分析中的應用	292
10.1 摘要	292
10.2 引言	292
10.3 分析方法的開發	293
10.4 分析方法驗證	295
10.5 分析方法轉移	297
10.6 CAD在制劑工藝開發和離子分析中的應用	298
10.7 CAD在糖類分析中的應用	303
10.8 CAD在穩定性分析中的應用	304
10.9 結論	306
參考文獻	307

第11章 HPLC在托吡酯雜質分析中的應用	310
11.1 摘要	310
11.2 引言	311
11.3 材料和方法	313
11.3.1 試劑和材料	313
11.3.2 HPLC-ELSD/CAD	313
11.3.3 TLC和HPTLC限度法測定雜質A	314
11.4 結果和討論	314
11.4.1 方法驗證：雜質分析	314
11.4.2 方法驗證：含量	318
11.4.3 采用TLC和HPTLC限度測試法測定雜質A	319
11.5 結論	320
參考文獻	320

第12章 CAD分析氨基糖苷類抗生素	322
12.1 引言	322
12.2 用于慶大霉素的RP-HPLC-CAD方法的開發和驗證	323
12.2.1 方法開發	323
12.2.2 方法驗證	329
12.2.3 討論	334
12.3 在硫酸奈替米星中的應用策略	335
12.3.1 方法開發	335
12.3.2 方法驗證	339
12.3.3 討論	342
12.4 結論	343
參考文獻	343

第13章 LC-CAD法測定藥物制劑中季銨鹽類肌肉松弛劑及其雜質	347
13.1 摘要	347
13.2 引言	348
13.3 實驗	350
13.3.1 設備和條件	350
13.3.2 研究材料	351
13.3.3 標準溶液	352
13.4 結果與討論	352
13.4.1 色譜條件的選擇	352
13.4.2 分析物的鑒定	356
13.4.3 方法驗證	358
13.4.4 藥物制劑中活性物質和雜質的測定	361
13.4.5 穩定性	362
13.5 結論	363
參考文獻	363

第14章 電霧式檢測在油田化學聚合物阻垢劑中的應用	366
14.1 摘要	366
14.2 油田阻垢劑的背景	367
14.2.1 一般背景	367
14.2.2 擠注程序	368
14.2.3 聚合物抑制劑	370
14.3 經典分析方法	371
14.4 聚合物阻垢劑的電霧式檢測	374
14.4.1 CAD的理論應用	374
14.4.2 CAD的實際應用	375
14.4.3 典型的方法驗證	376
14.4.4 方法的局限性	381
14.5 結論和下一步工作	382
參考文獻	382

第15章 電霧式檢測在工業級聚合物表征中的應用	384
15.1 引言	384
15.2 聚合物分析的液相色譜法	385
15.3 溶劑	387
15.4 聚合物分子的定量檢測	388
15.4.1 紫外檢測	388
15.4.2 示差折光檢測	389
15.4.3 蒸發檢測	389
15.4.4 電霧式檢測	389
15.4.5 摩爾質量相關的檢測	390
15.4.6 質譜法	390
15.5 尺寸排阻色譜法和電霧式檢測	391
15.6 聚合物梯度洗脫色譜和CAD	396
15.7 液相色譜結合UV、CAD和MS檢測	399
15.7.1 DSM涂覆樹脂的LC-ESI-TOF MS分析系統	400
15.8 LC-MS-CAD典型工業應用示例	401
15.8.1 原材料分析	401
15.8.2 中間體	403
15.8.3 最終產品	403
15.9 結語	405
參考文獻	405