Präparative Chromatographie auf dem Vormarsch

• Nexera Prep: Die neue Serie für präparative HPLC 
• Die neue Nexera UC Prep Serie für die semi-präparative SFC 
• Geräteentwicklung gemeinsam mit dem Enabling Technologies Consortium (ETC)

Shimadzu, weltweit eines der führenden Unternehmen in der instrumentellen Analytik, hat zwei neue Systeme für präparative Aufreinigung von Proben und Syntheseprodukten vorgestellt, die beispielsweise die speziellen Herausforderungen der pharmazeutischen Industrie adressieren oder leistungsfähige Werkzeuge für die Lebensmittelindustrie sind.

Die Nexera Prep Serie für die präparative HPLC (Hochleistungsflüssigchromatographie) ist eine Methode, um spezifische Substanzen aus (komplexen) Probengemischen zu isolieren und aufzureinigen. Das zweite System, die Nexera UC Prep, ist ein präparatives SFC-Gerät (Chromatographie mit überkritischem CO2) mit bislang unerreichter Fraktionierungseffizienz und sehr kompakter Bauweise. Deshalb wurde die Nexera UC Prep 2019 mit dem Pittcon Gold Excellence Award für den hohen Innovationsgrad ausgezeichnet.

Die Nexera Prep für präparative HPLC

Dieses modulare und damit sehr flexible System lässt sich individuell auf die Bedürfnisse des Anwendersanpassen und unterstützt ihn durch Software-Werkzeuge bei der Entwicklung von neuen Trennmethoden. Dies ist zum Beispiel interessant für Anwendungen in der pharmazeutischen und chemischen Industrie sowie der Lebensmittel-Industrie.

Durch die einfach zu skalierende Probentrennung vom analytischen in den präparativen Maßstab und die automatische Funktion zur analytischen Reinheitskontrolle wird die Produktivität dieses präparativen HPLC Systems deutlich verbessert.

Die präparative HPLC mit maßgeschneiderter Gerätekonfiguration

Die Nexera Prep Serie setzt sich aus mehreren Modulen zusammen, die das präparative HPLC-System bilden. Die Nutzer können für die Konfiguration aus verschiedenen Pumpen, Probengebern und Detektoren auswählen, um die Anlage ihren Bedürfnissen anzupassen. Ein zentrales Modul der Nexera Prep ist der LH-40 Liquid Handler bzw. der FRC-40 Fraktionssammler. Diese Bauteile ermöglichen die Fraktionierung der Substanzen in eine Vielzahl von unterschiedlichen Fraktionierungsgefäßen, während der Liquid Handler auch Proben zur Reinheitskontrolle re-injizieren kann. Als Probengefäße lassen sich Probenracks mit zum Beispiel 3240 Test-Vials (10 mm Innendurchmesser), kleinen HPLC Vials, oder sogar großen Vorratsflaschen belegen, damit jede Fraktion eine angemessen große Vorlage erhält. Mit Hilfe des neuen Säulenschranks können bis zu sechs (präparative) Säulen und vier Schaltventile installiert werden. Die Shim-pack Scepter Säule für analytische und präparative Arbeiten komplettiert die Nexera Prep Serie und macht das Aufskalieren von analytischen Methoden noch einfacher, da das identische Säulenmaterial für beide Maßstäbe verwendet wird.

Die Nexera UC Prep für (semi-)präparative SFC

Die Nexera Semi-Prep SFC-Lösung ist in enger Zusammenarbeit mit dem Enabling Technologies Consortium (ETC) entstanden, ein Verbund von Pharma- und Biotech- Unternehmen in den USA. Das ETC strebt danach die Prozesse zu beschleunigen, um neue Technologien für die Branche zu entwickeln. Sie arbeiten mit Anbietern wie Shimadzu, um Ideen zu diskutieren und Informationen zu teilen und so neue Lösungsansätze umzusetzen. Das Projekt zur Entwicklung eines neuen und verbesserten Prep-SFC-Geräts wurde 2015 initiiert und auf Grund der Expertise, der Ressourcen und der Innovationskraft von Shimadzu, hat sich der ETC entschieden, mit Shimadzu als bevorzugtem Partner die Nexera UC Prep zu entwickeln.

“Die Nexera UC Prep ist ein verbessertes Aufreinigungssystem, das die Spezifikationen und Bedürfnisse der SFC-Nutzer in der pharmazeutischen Industrie bedient”, teilt Dr. Mirlinda Biba mit, Principal Scientist bei Merck & Co. Inc., und Projektleiterin beim ETC.

„Diese neue Gerätegeneration bedient mit besserer Hardware und Software die Nachfrage nach einem effizienten und robusten prep-SFC-System.”

Höchste Leistung, flexible Systemkonfiguration

Hauptmerkmale der Nexera UC Prep sind das platzsparende Design und die deutliche Steigerung der Fraktionierungseffizienz im Vergleich zu bisher verfügbaren Prep-SFCGeräten auf dem Markt. Die Nexera UC Prep ist nach Kundenwunsch konfigurierbar, fügt sich somit ideal in bestehende Prozesse ein, und reduziert folglich zeitaufwändige Arbeitsschritte im Labor. Ferner ist die benutzerfreundliche Softwaresteuerung vollständig in die LabSolution Software von Shimadzu integriert, sodass Anwender keine neue Software erlernen müssen. Dies ist bei Herstellern anderer SFC-Anlagen bislang nicht der Fall.

Eine Spezialität der Nexera Prep SFC sind geschachtelte Injektionen, die den Probendurchsatz für große Probenmengen im Gramm-Maßstab deutlich erhöhen können. In dieser Konfiguration lassen sich bis zu neun Fraktionen durch den FRS-40 Probensammler fraktionieren. Zusätzlich werden mit diesem Modul die Fraktionen nicht nur gesammelt, sondern auch die Proben in das Prep-SFC-System injiziert.

Alternativ zum FRS-40 können mit dem FRC-40 SF und dem neuen und patentierten “LotusStream” Gas-Flüssigkeits-Scheider (GLS) bis zu 540 Fraktionen (10 mL Vials) gesammelt werden. Dieses besondere Bauteil im Fraktionssammler steigert deutlich die Fraktionierungseffizienz auf bis zu 96% und reduziert empfindlich eine Verschleppung, da der GLS nach dem Lauf kostengünstig und sehr schnell gespült werden kann. Dies war mit Wirbel- oder Zentrifugal-Gas-Flüssigkeitsscheidern bislang nicht möglich. Die besondere Stärke des FRC-40 SF spielt diese Gerätekonfiguration bei der Isolation und Identifikation von Nebenproduktion in pharmazeutischen Erzeugnissen aus, da mit dem LotusStream GLS eine Vielzahl kleine Fraktionen in sehr hohen Ausbeuten gesammelt werden können. Somit ist eine einfache Strukturaufklärung der Verunreinigungen ohne weitere komplizierte Probenvorbereitung und Aufkonzentration möglich.

Ein Schüsselvorteil der SFC allgemein sind die drastisch reduzierten Kosten für gefährliche Lösungsmittel, die beispielsweise in der Normalphasen-Prep-HPLC eingesetzt werden. Zudem bietet die Prep SFC eine verkürzte Probenaufreinigung und Trocknungszeiten der Fraktionen im Vergleich zur konventionellen präparativen HPLC.

Neu für die Nexera Prep SFC sind die flexible Konfiguration, der kombinierte Injektor/Fraktionssammler und die CO2-Pumpe mit integrierter Kühleinheit, die weniger Platz im Labor beansprucht und als Tischsystem nutzbar ist.

Softwareseitig ist die neu entwickelte “PrepSolution” Software vollständig in die LabSolutions von Shimadzu integriert und gewährleistet eine benutzerfreundliche Bedienung, sodass Anwender für die Verwendung unterschiedlicher HPLC- und SFCGeräte von Shimadzu in einer Software arbeiten können.

Web-Zusammenfassung

Shimadzu hat zwei neue Prep-Systeme mit bahnbrechenden Neuerungen vorgestellt, die im Besonderen die speziellen Herausforderungen in der pharmazeutischen Industrie oder der Lebensmittel-Industrie bedienen. Die Nexera Prep Serie ist eine präparative HPLC für die Isolation und Aufreinigung von spezifischen Substanzen aus (komplexen) Probengemischen durch Chromatographie mit konventionellen Lösungsmitteln. Die Nexera UC Prep verwendet überkritisches CO2 als mobile Phase und ist besonders für die zeit- und kosteneffiziente Isolation von unbekannten Verunreinigungen geeignet.