CMC系列(十七)：浅析电雾式检测器(CAD)对无紫外吸收化合物的应用

2024-10-25

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CAD发展历史

1. Corona CAD于2005年首次推出，并于同年获得R&D100创新大奖。
2. 一年后不久，Corona CAD Plus诞生，增加了雾化器加热控制模块。
3. 2009年，Corona Ultra推出了全新的工业设计，增加了一个新的内部气体调节器，改进了雾化器，采集频率高达100 Hz，并与高效液相色谱相匹配。
4. 接下来，2011年，Corona Ultra RS继续改进设计，添加了废瓶传感器，压力传感器，内部分流阀，并将采样率提高了一倍，最高可达200 Hz。
5. 2013年发布的Corona Veo与Corona Veo RS带来了完整的新功能，去掉了废液瓶加压，采用主动排废液泵，并将各个模块电子化控制，能用软件控制阀切。
6. 2015年发布了最新技术模型Vanquish CAD，基于Vanquish系列液相将检测器进行集成化。

图1 电雾式检测器CAD发展历史.webp

CAD介绍及其检测原理

CAD（Charged Aerosol Detector，电雾式检测器）是一种质量型通用检测器，可用于非挥发性或半挥发性的物质检测，不需要化合物具有发色团，也不需要使其离子化，且能够提供一致的响应，该响应与化合物结构和分子大小无关，灵敏度最高能做到纳克级别。

CAD的原理是基于雾化检测：流动相和化合物经与雾化器中氮气碰撞作用后雾化，其中大液滴经废液管排出，小液滴（化合物）经过干燥管形成溶质颗粒；同时，另一路氮气经过含有高压铂金丝电极的电晕式装置，形成带正电荷的氮气颗粒，然后溶质颗粒和带正电的氮气颗粒进行碰撞，使化合物带正电；再通过离子阱，将迁移率高、粒度较小的氮气颗粒进行电中和，排除背景电流干扰；化合物撞击到收集器，将电荷转移至过滤网，通过静电计测量电荷从而得到信号电流，该信号电流与化合物含量成正比。

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图2：CAD检测器内部检测原理示意图

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

1✦ 流动相：由于电雾式检测器需要雾化流动相，所以需要使用可挥发性的有机酸和有机盐，例如甲酸、乙酸、三氟乙酸和铵盐等。
2✦ pH适用范围建议在2-7.5。高pH下背景噪音会增大，基线噪音和背景取决于流动相质量和色谱柱柱流失程度。
3✦ 流动相D路为洗针液相，不可用盐。
4✦ 当样品瓶中用内衬管时，需要注意调整进样针高度，防止扎破内衬管浪费样品。
5✦ 有时报灯能量低，可能是流通池脏导致。
6✦ 入口气体压力一般为4.8~5.5 bar，开机时需注意先通气后再开泵，防止损坏检测器。
7✦ CAD检测器为破坏型检测器，需要接在最后，泵需要有流速才能运行序列。
8✦ CAD是一种非挥发性化合物的通用检测器，如果分析物太易挥发，则不能形成足够大小的颗粒，观察不到信号。
9✦ 在使用塑料滴管时需要注意，某些塑料滴管在使用后，会在CAD检测器上产生鬼峰。

CAD应用前景

液相在药物分析中有着广泛应用，是基于其检测精准、易于操作和维护、应用范围广泛等优点。药物分子有一些是含有芳香、羰基、双键、共轭体系等能够产生π-π*或n-π*跃迁的结构，当紫外光照射时，从而产生吸收的现象，所以HPLC-UV的应用占有比例较高。

但是当遇到没有紫外吸收或者紫外吸收很弱的化合物时，例如糖类、氨基糖苷类化合物、表面活性剂、聚合物和药用辅料等等，如图3所示，此时UV检测器就没有了用武之地，就需要采用CAD进行检测。

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图3：没有紫外吸收或者紫外吸收很弱的化合物

美迪西CAD应用案例分享

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美迪西分析测试中心CAD仪器
美迪西分析测试中心配备近10台CAD，是拥有该仪器较多的公司之一。

案例一氨丁三醇含量检测

氨丁三醇为一种不含钠的氨基缓冲碱，具有一定药理作用，适用于代谢性酸血症，也适用于呼吸性酸血症，对代谢性酸血症合并急性呼吸性酸血症的病人是比较理想的药物，也常用于药物成盐。由于没有紫外吸收，氨丁三醇的检测成了难题。

美迪西采用CAD检测器开发方法并验证，验证结果峰型良好，对称因子1.2，线性相关系数r≥0.999，重复性RSD为1.0%，准确度回收率RSD为2.4%，具有较好的响应和稳定性。

案例一氨丁三醇典型图谱.webp

氨丁三醇典型图谱

案例二阳离子脂质有关物质检测

随着mRNA疫苗的广泛研究，LNP传递技术被大家所熟知，其中阳离子脂质（Cationic Lipid）是LNP传递系统中最关键的组分，具有与带负电荷的核酸结合，有助于内涵体逃逸等功能，是外源基因得以进入受体细胞的关键。阳离子脂质体靶向好、副作用小、稳定性和转染率高，是理想载体。

阳离子脂质合成和分析成了关键，美迪西为新冠疫苗重要辅料阳离子脂质体赋能，开发了基于CAD检测器的分析方法并成功验证，0.03%的检测限信噪比可以达到44以上，线性相关系数达到0.998以上，重复性RSD均在6.9%以内，准确度回收率在96%~108%之间。

案例二阳离子脂质典型图谱.webp

阳离子脂质典型图谱

案例三阴阳离子含量同时检测

API在使用过程中，很多都是以药物分子的盐型给药，盐型可以改善API的生物和理化性质，例如溶解度、酸度、晶型、引湿性和稳定性等等。常用的离子有：氯、硫酸根、琥珀酸、甲磺酸、柠檬酸、马来酸、钠、铵盐、磷酸盐等等。

常规检测需要结合不同方法才能实现多种离子的分析，而采用通用型检测器CAD，能够克服不同物质同时分析的难题。

以氯离子和钠离子为例。通常采用离子色谱进行检测，需要阴阳离子来回切换，遇到难以用高比例水相溶解的化合物时，容易在流动相中析出。美迪西给出的解决方案就是采用HILIC分离模式色谱柱和HPLC-CAD进行结合使用，稀释剂可以使用高比例有机相，而且可以实现氯离子和钠离子的同时检测：

案例三氯离子和钠离子典型图谱.webp

氯离子和钠离子典型图谱

案例四氨基酸含量检测

氨基酸是含有酸性羧基和碱性氨基的两性化合物，是蛋白质的基本构成单位，可以用来合成具有多种防病治病作用的蛋白质、表面活性剂、各种药物等，也能为生物体提供能量来源，氨基酸是一切生命之源。因此氨基酸的分析在工业、生命科学等研究领域均具有重要作用，由于发色基团较少，难以衍生的氨基酸难以检测。

美迪西采用CAD检测器，开发了肌氨酸检测方法，克服了常规紫外检测器响应低的缺点，方法灵敏度高，在5 ~30µg/ml浓度下具有良好线性，相关系数r为0.9994，准确度回收率在101.4%~103.9%之间，方法各项参数良好。

案例四肌氨酸典型图谱.webp

肌氨酸典型图谱

美迪西分析测试中心

美迪西已建立完善的分析测试中心，可以采用丰富的设备和多种先进的技术（高分辨、LCMSMS、GCMSMS、CAD、NMR、离子色谱、双三元等等）满足客户的各项分析需求！

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（撰稿：李墨；编审：杜建、毕增）

关于美迪西分析测试服务中心

美迪西分析测试服务中心位于美迪西南汇园区，实验室总面积达2800⁺平方米，GMP体系多次通过NMPA现场核查，建立的GMP体系多次通过NMPA现场核查。

2024年9月，实验室顺利通过CNAS的现场评审，荣获国家认可实验室的CNAS资质证书（证书编号：CNAS L21572）。我们遵循全球药政法规要求，优选全球主流仪器厂商的近200台高端精密仪器；集结经验丰富的分析科学家120余名，硕博比例超30%；配备成药性预测软件ACD、自动化功能测试服务平台LABs，以及基因毒性杂质软件QSAR评估等合理准确的分析方法，完成产品安全把控和生产质量控制，为客户的科研工作提供高标准的分析测试服务，助力新药上市及国际化进程。

目前，美迪西分析测试服务中心搭建了基因毒性研究、理化表征研究、微生物研究、杂质制备及结构鉴定、痕量杂质残留溶剂分析、痕量杂质元素杂质分析、安全评估试验、分析方法开发及质量监控等服务平台，可为客户提供一体化的药物分析解决方案和技术服务，包括常规理化检测项目、特殊检测项目、色谱检测项目等，支持新药开发、药品CMC申报以及生产放行等，助力新药上市及国际化进程。

咨询服务

美研|CMC系列回顾

❖ CMC系列(一)|浅谈药物研发中原料药工艺研究的重要性

❖ CMC系列(二)|药学研究之世界银屑病日

❖ CMC系列(三)|高端吸入药物的市场格局和研究现状

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❖ CMC系列(八)|浅析ICH指导原则Q3C及未收录残留溶剂限度制定方法

❖ CMC系列(九)|定量核磁应用及其方法验证/定量核磁那些事儿

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