离子色谱在制药行业的应用

离子色谱是一种对离子和极性物质进行分离和定量的检测技术，目前在制药行业已经被各法规制定机构广泛接受并用以进行水质和化学物质的测定。美国药典委员会在其药典现代化的过程中认为离子色谱是一种合适且有效的分析手段，将其广泛应用于药物主成分、杂质分析，并增加了离子色谱通则。

本文将对离子色谱进行简单的介绍，并基于美国药典<1065>离子色谱通则对离子色谱的应用和优势进行讨论。

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• 什么是离子色谱？
• 对制药行业而言，为什么离子色谱很重要？
• 离子色谱检测技术及其在USP中的应用

什么是离子色谱？

离子色谱是液相色谱的一种，主要用来对离子和极性物质进行分离和定量，离子交换是其最常用的分离机理[1–3] (动画 1).

离子交换柱与电导检测器的联用系统，可满足离子色谱的大多数应用，但是与紫外/可见光检测器、安培检测器以及质谱的联用系统也很常见[3,4]。图1展示了离子色谱的主要构造，包括淋洗液储罐、高压泵、进样阀、分离柱（分析柱）和检测器（包括柱后衍生、数据收集和处理）。

以下资料展示了瑞士万通离子色谱的发展历史

博客：瑞士万通离子色谱历史-第一部分

专著：离子色谱

专著：离子色谱实操手册

对制药行业而言，为什么离子色谱很重要？

虽然在制药行业高效液相色谱依然占据液相色谱的主导地位，但是离子色谱也变得越来越普遍。离子色谱相对于其它液相色谱或传统的检测方式，如滴定等，具有如下优势[5,6]:

• 一次运行即可对多个物质进行分析
• 主要对离子和极性物质进行分析
• 全流路无金属接触
• 淋洗液主要是盐、稀酸或稀碱
• 抑制器（动画2）可以降低基线背景并提升待测离子电导信号，从而提升灵敏度
•  配置灵活：多种检测器可选（电导、紫外/可见光、安培乃至质谱联用），自动化程度高，可大幅提升使用效率并降低持有成本

离子色谱—经美国药典验证过的标准分析方法

作为制药行业的标准化机构之一，美国药典委要确保药品在制造和使用过程中的质量、安全和有效性[6,7]。美国药典已经有超过200年的历史[6]，随着质量标准的提高和技术的进步，FDA（美国食品药品监督管理局）自2010年开始针对美国药典进行现代化修订。

离子色谱作为一种经过验证的方法已经在美国药典的多个章节出现，用来对药物溶液和体液中的痕量杂质、赋性剂、活性成分、代谢物和降解产物以及离子成分进行分析[5,8–15]，其已经在制药行业新的标准方法中部分地取代了如滴定之类的传统方法

离子色谱可用于美国药典的理论基础在于<621> 和 <1065> [16,17]两篇通则，它们描述了色谱方法的方法学和整体配置，以及色谱在药物分析中准确性和可靠性要求的关键参数。

美国药典通则<621> 和 <1065>：色谱方法的基础和核心原则

 美国药典通则<621>对整个色谱法做了概述，并对色谱的各个部件、流程（如流动相、色谱柱、淋洗液的类型和方法步骤）、公共参数以及系统适应性所需的测试（如重复性、灵敏度和色谱峰性能）做了定义[16]。色谱柱分类亦有阐述，包括填料（L编号）、固定相（G）和载体（S）列表，供色谱工作者参考。

离子色谱柱在美国药典的L-编号以及色谱柱的等效性验证事宜请见下文。

博客：根据美国药典对色谱柱进行等效性验证

另一方面，USP通则<1065>对离子色谱（IC）进行了全面概述，并阐明了其作为公认检测方法用于特定分析物鉴别和定量（包括含量测定和杂质检查）的重要性。离子色谱法在多种情形下均为有效的表征方法，且与药品生产的各个环节均相契合。其应用领域十分广泛，涵盖原料药、药物活性物质或制剂成品的质量控制，以及用于生产过程中的工艺用水、培养基、清洁溶液或废水排放等的评估。美国药典通则<1065>涵盖了该技术的基本知识：离子色谱法的定义、仪器装置详情（见图1）、常用检测机理、操作规程，以及进行方法开发时的注意事项。

更多关于方法验证的准则和要求，详见通则<1225> 药典方法验证。内容包括系统适用性试验——通过在分析前评估分离度、保留时间和峰形等参数以确保离子色谱系统运行正常，以及验证所涵盖的关键参数，如线性、准确度、精密度、专属性、检测限（LOD）和定量限（LOQ）[19]。总体而言，开发离子色谱应用方法时，选择适宜的流动相和固定相（见图1）至关重要，以确保实现高效分离以及适宜的选择性与灵敏度（符合美国药典<1225>要求）[17,19]。淋洗液通常由溶解于高纯水中的稀酸、稀碱或盐溶液组成，而固定相则可为硅胶基质或聚合物基质材料。

鉴于其重要性，色谱柱及其对应的淋洗液均纳入美国药典的各论和通则中。而色谱柱等效性原则赋予了用户实施使用药典中的方法时具有一定的灵活性。

单击此处，阅读我们的博客系列文章，了解更多关于离子色谱柱的信息。

博客：离子色谱柱使用技巧——第一部分

离子色谱检测技术及其在美国药典中的应用

下文我们将讨论四种离子色谱非常常见的检测技术（点击直接跳转至相应主题）

• 电导检测器
• 紫外/可见光检测器
• 安培检测器
• 离子色谱与质谱联用

电导检测器

电导检测器是离子色谱最常用的检测器[17]。其原理基于电导法，如动画3所示[2]。电导检测器通过测量溶液中离子在两个电极之间传导电流的能力，从而提供溶液中离子浓度的信息。抑制器可以降低背景信号，显著提高灵敏度和信噪比（见动画2）[2,17]。

配备电导检测器的离子色谱在制药领域的应用十分广泛，包括但不限于下表所示：

离子色谱的独特优势在于能够一次进样同时测定多种目标物，例如可同时分析注射液中的多种阴离子（如乙酸根、氯离子、柠檬酸根和硫酸根；应用编号 AN-N-051），或肠外营养液中的多种阳离子（如钠、钾、钙、镁；应用编号 N-C-022）。得益于高容量的离子色谱柱，即使高基质效应的样品，待测物依然能够有效分离 [7].

紫外/可见光检测器

U紫外/可见光检测（UV/VIS）是一种光学检测技术，可直接使用、间接使用或结合柱后衍生使用，适用于检测具有紫外/可见光吸收特性的离子 [2,17].

可直接与电导检测联用，例如用于测定在紫外区有强吸收的离子（如亚硝酸盐、硝酸盐及有机阴离子），以提高这些离子在高浓度无机离子（如氯离子、磷酸根、硫酸根）存在时的可检测性——这些无机离子要么无紫外吸收能力，要么吸收极弱[2]。该检测方法的原理如动画4所示。

间接紫外检测需使用在可见光或紫外光谱区有强吸收的淋洗液（如邻苯二甲酸盐缓冲液）[17]。检测波长则是选择淋洗液有吸收而样品离子无吸收的波段，如此待测物进入检测器后会产生与待测物浓度成正比的负峰。

安培检测器

安培检测法为一种电化学分析方法，通过测量待测物在工作电极上发生氧化或还原反应所产生的电流随时间的变化来定量[20]（动画5）。

安培检测器只适用于具有氧化还原活性的物质，即目标离子必须能够被还原或氧化 [2,17]，包括有机化合物、过渡金属、阴离子（如亚硝酸盐、硝酸盐、硫化物、亚硫酸盐）或糖类[2].。离子色谱-安培检测法在制药行业的一些应用实例包括：乳糖（乳制品和补充剂中，AN-P-089）、儿茶酚胺（药用注射液中，AN-P-053）、庆大霉素（庆大霉素溶液中，AN-P-080）以及丙二醇（双氯芬酸外用溶液中，N-P-076）。

瑞士万通的白皮书描述了使用离子色谱结合脉冲安培检测法（图4）测定流感嗜血杆菌疫苗中多聚核糖基核糖醇磷酸盐（PRP）的方法。

色谱图中黑线所示是浓度为3 µg/mL的PRP标准品。蓝绿色线表示总PRP含量（浓度19.42 mg/L），处于标示量（16–24 mg/L）的80–120%范围内。依据质量标准，游离PRP须低于总PRP含量的20%。样品（色谱图中黄绿色线）所测得的游离PRP含量（浓度2.03 mg/L）符合该项要求。

离子色谱与质谱联用

离子色谱可与质谱仪联用，以提高对有机酸、糖类或微量元素的检测灵敏度。仪器的全部流路均采用惰性材质，可以自由选择流动相而不担心引入污染，这一点对于微量元素形态分析尤为重要。抑制技术则可确保进入这些高灵敏度质谱仪的液体仅含待测物和水（以及可能含有的有机改性剂）。这有助于维持稳定的运行条件、提高分析灵敏度并延长仪器使用寿命。

离子色谱与质谱联用（IC-MS）的信息，请点击此处查阅相关资源。

离子色谱-质谱联用技术

白皮书：离子色谱-质谱联用技术（IC-MS）入门

总结

离子色谱是一种功能强大且用途广泛的药物分析工具，适用于处理多种类型的样品，并可对离子型及可电离物质进行高灵敏度检测。离子色谱可以与多种检测技术联用，在药品生产和质量控制中具有极高的应用价值。

知识要点回顾

药品各论、含量测定及杂质评估——瑞士万通离子色谱技术助您的USP方法与时俱进

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博客：依据美国药典方法进行色谱柱等效性验证

白皮书：当HPLC无能为力时：食品、水质与药物分析中的离子色谱法

网络研讨会：从原料药到杂质与辅料——离子色谱技术在药物分析中的应用

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