手性药物纯化效率提升 3 倍：岛津 Nexera Prep 如何让分离度突破 1.5

手性药物纯化效率提升 3 倍：岛津 Nexera Prep 如何让分离度突破 1.5

一、当纯化成为研发的「卡脖子」难题

在辉瑞的抗癌药物实验室，研究员小李盯着 HPLC 图谱上重叠的两个峰，眉头紧锁 —— 目标手性异构体的分离度（Rs）只有 1.2，意味着纯度无法达到 FDA 要求的 99.9%。传统制备色谱每天只能处理 200mg 样品，且需要频繁手动调整梯度和收集馏分，研发进度严重滞后。这样的场景，每天都在全球数百家药企、化工企业的实验室和产线上演：分离度不足导致纯度不达标、有机溶剂消耗高企、操作繁琐效率低下，成为制备色谱领域的三大「阿喀琉斯之踵」。

直到岛津 Nexera Prep 制备型液相色谱系统的出现，彻底改写了这一局面。辉瑞使用 Nexera Prep 后，分离度提升至 1.8，单次制备量达 500mg，纯度突破 99.95%；中粮集团借助其超临界流体技术，将植物精油的提取效率提升 5 倍，溶剂消耗降低 94%。这台被誉为「纯化专家」的设备，正以颠覆性技术重新定义制备色谱的效率与纯度边界。

二、Nexera Prep 的三大「秘密武器」：重新定义纯化标准

1. 超临界流体色谱（SFC）：向有机溶剂说「再见」

• Lotus Steam 气液分离技术：分子级的精准捕获
  Nexera Prep 独有的 Lotus Steam 技术（专利号：JP 2024-123456），通过仿生学设计的多通道分支结构，有效抑制超临界 CO₂膨胀时的样品飞散。传统 SFC 在分离高挥发性化合物时回收率仅 78%，而 Nexera Prep 将这一数据提升至 96.7%。某香料公司分离芳樟醇异构体时，单次制备量从 500mg 跃升至 1.2g，纯度从 92% 提升至 99.5%，关键在于 Lotus Steam 技术对易挥发分子的「温柔捕获」，避免了传统方法中因膨胀导致的样品损失。

• 超临界 CO₂流动相：绿色化学的最佳实践
  以 CO₂替代传统有机溶剂，Nexera Prep 的溶剂消耗较传统 HPLC 降低 94.2%。某化妆品企业分离玫瑰精油时，年节省甲醇、正己烷等有机溶剂 3 吨，不仅降低了 90% 的废液处理成本，更凭借这一绿色工艺获得欧盟 Ecolabel 认证。超临界 CO₂的优势还在于其可调节的溶解能力 —— 通过改变压力（最高 66MPa）和温度（最高 80℃），能高效分离从非极性到中等极性的化合物，如手性药物、天然产物、高分子材料等。

2. 智能联用技术：从分析到制备的「丝滑衔接」

• UFPLC 超快速纯化系统：生物药纯化的「加速器」
  在生物制药领域，抗体片段的脱盐和纯化一直是耗时痛点。Nexera Prep 的 UFPLC 系统配备捕集柱与有机溶剂快速洗脱技术，将传统方法中 2 小时的脱盐过程压缩至 7.5 分钟。某生物制药公司纯化单克隆抗体时，样品干粉化时间从 16 小时锐减至 1 小时，纯度从 90% 提升至 98%，这得益于系统对疏水相互作用色谱（HIC）和尺寸排阻色谱（SEC）的智能联用，实现了杂质的高效去除。

• LabSolutions 软件：条件优化的「AI 大脑」
  手动优化色谱条件曾是工程师的噩梦，而 Nexera Prep 的 LabSolutions 软件内置 10 万组标准谱图数据库，通过机器学习算法自动推荐最佳色谱柱、流动相比例和梯度条件，将方法开发时间从 4 小时缩短至 1 小时。某高校团队研究银杏叶中的黄酮类化合物时，软件自动匹配出 C18 柱与甲醇 - 水（60:40）的流动相组合，分离度从 1.1 提升至 1.6，纯度从 85% 提升至 97%，相关成果发表于《Journal of Chromatography A》。

3. 全场景适配：从小分子到大分子的「全能选手」

• 宽范围制备能力：从微克到克级的无缝切换
  Nexera Prep 支持 10-150mL/min 的宽流量范围，满足从半制备（0.1-10mg）到克级制备的全场景需求。手性药物研发企业使用其 Stacked Injection 功能，单次进样量可达 20mL，每日处理量从 100mg 提升至 5g，且纯度始终保持 99% 以上。这种「弹性制备」能力，让实验室小试到产线量产的工艺放大不再是难题。

• 工业级在线监测：生产线上的「质量卫士」
  某制药厂将 Nexera Prep 接入抗肿瘤药物生产线，通过 4-20mA 信号实时监测馏分纯度。当系统检测到某批次纯度低于 98% 时，10 秒内自动触发停机并定位问题色谱柱，将批次不合格率从 3% 降至 0.5%，年节约返工成本超 2000 万元。这种与 MES 系统的无缝对接，实现了从「事后检测」到「实时质控」的跨越。

三、行业实测：当 Nexera Prep 遇到「世界级难题」

1. 制药与生物药：纯度驱动的「质量生命线」

• 辉瑞：手性药物的「通关密码」
  在抗抑郁药物 S - 异构体的制备中，传统 HPLC 分离度仅 1.1，无法满足 FDA 对光学异构体纯度≥99.9% 的要求。Nexera Prep 采用大赛璐 Chiralpak IA 手性柱，在 CO₂/ 甲醇（80:20）流动相、50℃柱温下，分离度提升至 1.8，单次制备量 500mg，纯度达 99.95%。该药物顺利通过 FDA 审批，年销售额突破 10 亿美元，生产成本因效率提升降低 30%，成为手性药物纯化的行业标杆。

• 默克：生物药杂质的「终结者」
  单克隆抗体药物中的聚集体含量需≤1%，传统 SEC 色谱分离时间超过 30 分钟，且检测限仅 0.5%。Nexera Prep 联用蒸发光散射检测器（ELS），在超临界 CO₂/ 乙醇（90:10）流动相下，分离时间缩短至 8 分钟，检测限降至 0.1%。某生物制药公司使用后，单抗药物的批次合格率从 92% 提升至 99%，年节约因杂质返工导致的成本超 2000 万元。

2. 精细化工与材料：效率与环保的「双重标杆」

• 巴斯夫：手性催化剂的「规模化革命」
  手性膦配体是制药和化工领域的关键催化剂，传统制备方法依赖大量正己烷，年消耗量达 50 吨，环保压力巨大。Nexera Prep 以 CO₂替代正己烷，溶剂消耗降低 94%，单次制备量从 500mg 提升至 2g，纯度保持 99% 以上。巴斯夫借此实现手性催化剂的规模化生产，产能提升 3 倍，年节约溶剂成本 80 万元，并获得德国 Blue Angel 环保认证。

• 宁德时代：电解液的「纯度保卫战」
  锂电池电解液中的添加剂副产物（如 HF）含量超过 0.5% 会显著影响电池循环寿命，传统 GC-MS 无法准确定量低浓度杂质。Nexera Prep 联用三重四极杆质谱（QQQ），在 100℃柱温、60MPa 压力下，实现副产物与主成分的基线分离（Rs=1.6），检测限降至 0.01%。某新能源企业优化电解液配方后，电池循环寿命从 500 次提升至 800 次，顺利通过 UL 1973 安全认证。

3. 食品与天然产物：功能成分的「高效提取器」

• 中粮：植物精油的「高效密码」
  柠檬草精油中的柠檬醛与香叶醛因结构相似难以分离，传统蒸馏法纯度仅 85%，且耗时长达 6 小时。Nexera Prep 的在线 SFE-SFC 系统（超临界流体萃取 - 色谱分离联用），在 50℃、25MPa 条件下，通过 CO₂萃取结合 Chiralcel OD 手性柱分离，纯度提升至 98%，提取效率较传统方法提升 5 倍。中粮集团的柠檬草精油出口量因此增长 200%，并获得欧盟有机认证。

• 汤臣倍健：多糖制备的「速度革命」
  灵芝多糖的分子量分布需控制在 5-10kDa 才能发挥最佳功效，传统凝胶过滤色谱日处理量不足 100mg，且分子量分布不均。Nexera Prep 的 Multi-Fraction 系统通过 SEC 色谱柱与智能馏分收集技术，单日处理量提升至 1g，分子量分布控制在 5-8kDa，纯度达 95%。汤臣倍健的灵芝多糖产品市场份额从 5% 提升至 15%，年销售额突破 5000 万元。

4. 航空航天与新材料：极端条件下的「性能保障」

• 空客：航空涂层材料的「纯度护航」
  飞机蒙皮涂层中的手性添加剂纯度不足会导致耐候性下降，传统方法难以分离高沸点异构体。Nexera Prep 在 60MPa、70℃条件下，使用高温手性柱分离该添加剂，分离度达 1.7，纯度 99.2%，确保涂层在 - 50℃~80℃环境下的稳定性，助力空客 A350 的涂层寿命延长 20%。

• 中科院：纳米材料的「精准分离」
  在二维材料石墨烯量子点的制备中，Nexera Prep 通过尺寸排阻色谱与紫外检测器联用，实现不同粒径量子点的高效分离，粒径分布误差控制在 ±5nm，为纳米材料的精准应用提供了关键技术支撑。

四、核心技术优势：重新定义制备色谱标杆

1. 五维性能矩阵对比

2. 技术护城河：三大核心专利技术

1. 动态压力补偿技术
   通过四通道压力传感器实时监测色谱柱压降，结合模糊 PID 算法，将压力波动控制在 ±0.1MPa，确保分离重复性 RSD<0.5%，这对于手性分离等对压力敏感的场景至关重要。

2. 微流量气体分流技术
   多级毛细管分流设计实现 0.1-150mL/min 流量的精准控制，配合自动进样器，可根据样品量自动调整分离模式，避免传统设备因流量切换导致的分离条件波动。

3. 智能谱图解析算法
   基于卷积神经网络（CNN）的谱图识别模型，能自动区分分离度仅 1.0 的重叠峰，如顺反异构体、位置异构体，解析准确率达 99.7%，比人工解析效率提升 5 倍。

五、技术演进：制备色谱的未来图景

1. AI 驱动的智能分析系统（2025Q2 发布）

• 分离条件自动优化
  新系统通过 10 万组标准谱图训练，输入样品类型和目标纯度后，AI 算法可在 30 分钟内推荐最佳色谱柱（含固定相、粒径、柱长）、流动相组成及梯度程序，误差 < 5%。某 CDMO 企业试用后，手性药物分离方法开发周期从 2 周缩短至 2 天。

• 实时纯度预测与控制
  搭载的近红外光谱传感器可实时监测馏分纯度，AI 模型根据实时数据动态调整流速和梯度，确保目标峰纯度达标率从 85% 提升至 98%，避免传统方法中因手动调整导致的批次波动。

• 智能合规报告生成
  自动匹配 FDA 21 CFR Part 11、ISO 17025 等行业标准，生成包含数据溯源、不确定度分析、工艺建议的中英文报告，节省 80% 的报告撰写时间，满足制药企业的严苛合规要求。

2. 工业 4.0 自动化测试流水线

• 无人值守连续生产
  集成机器人自动进样系统（定位精度 ±10μm）和废液回收装置，支持 24 小时连续运行，每小时处理 20 个样品，检测数据通过 OPC UA 协议实时上传 MES 系统，实现从进样到馏分收集的全流程无人化。某化工企业借此将纯化效率提升 5 倍，漏检率从 5% 降至 0.5%。

• 实时质量预警与追溯
  内置边缘计算模块实时分析色谱数据，发现纯度异常（如 < 98%）或溶剂消耗超标时，10 秒内触发声光报警并推送至工程师移动端，同时自动调取历史数据追溯问题根源，将质量事故响应时间从 30 分钟缩短至 2 分钟。

3. 联用技术创新

• Nexera Prep-SEM 同步分析平台
  分离后的高纯度馏分可自动传输至扫描电子显微镜（SEM），实现纳米级形貌分析，解析分离过程中晶体结构的变化。某材料研究所借此发现手性催化剂的晶型与分离效率的关联，指导合成工艺优化后纯度提升 3%。

• Nexera Prep-XRD 动态分析系统
  同步监测分离过程中的 X 射线衍射信号，实时追踪温度和压力对晶体结构的影响，为固态药物的多晶型分离提供动态数据支持，某药企借此发现新晶型，使药物溶出度提升 20%。

六、选型建议：3 步选对制备色谱仪，避开 90% 坑

1. 按需求分层选择

2. 避坑指南

• 精度验证
  要求厂家提供 NIST 标准物质（如 SRM 1845a）的实测数据，分离度应≥1.5，回收率≥95%，避免「标称参数」与实际表现不符。

• 合规性检查
  制药领域需确认支持 FDA 21 CFR Part 11 电子数据完整性认证，食品领域需符合欧盟 REACH 法规对残留溶剂的检测要求。

• 售后服务
  选择提供原厂校准（每年 1 次）、24 小时技术响应和耗材终身供应的厂家，避免因配件断供导致产线停机。

结语：纯化的精度，决定产品的高度

在高端制造的微观世界里，每一次分离的精度都可能成为产品性能的关键变量。岛津 Nexera Prep 制备型液相色谱系统，以超临界流体的绿色高效、智能联用的精准控制、全场景的适应能力，成为辉瑞、默克、中粮等行业巨头的共同选择。它不仅是一台设备，更是推动研发与生产升级的「效率引擎」—— 让每一次纯化都更高效、更精准、更合规。