色谱模拟软件和统计学软件联用进行液相方法耐用性分析

2024-05-28 11:29:46, ACD/Labs Advanced Chemistry Development, Inc. (ACD/Labs)


ACD/Labs

色谱模拟软件和统计学软件联用进行液相方法耐用性分析

李明星 李丹 阎作伟

前言

分析方法的耐用性是一个分析方法的自身的质量属性,这个属性必须非常的优良才能确保分析方法在外界环境略微变化的扰动下依然保持正常输出。在可操作范围MODR的界定过程中,色谱模拟软件和统计学软件的联用,能够从有限的实验中获得响应与影响因素之间的关系。单因素耐用性研究OFAT被应用了很多年了,但实际上因素和因素之间会发生各种交互作用而叠加影响。联合使用色谱模拟技术和统计学软件能够帮分析科学家开发的工作者更准确的界定出临界边界,控制好方法自身的风险。

简介

本文将介绍利用ACD/ AutoChrom LC-Simulator构建液相分析方法的梯度,温度和pH三因素模型后,然后由LC-Simulator基于构建的3D模型生成方法预测耐用性结果。以关键色谱峰对的分离度为响应因子,利用统计学软件MODDE Pro对耐用预测结果进行统计学分析,以得到影响分离的关键因素及因素之间相互作用的响应曲面。

基于3D模型生成耐用性预测结果

图一显示构建的梯度,温度和pH的三因素模型。基于构建的3因素模型,在橙色区域确定了方法的中心点条件:有效梯度洗脱程序:B相由8%起始,25min升至80%,柱温:32℃,pH: 2.2。

图一 AutoChrom Lc-Simulator生成的 梯度 温度和pH 3D模型

为进一步考察该方法中心点条件的耐用性范围,以基于该方法中心点条件设定梯度,柱温和pH参数的耐用性范围。然后,LC-Simulator自动生成参数组合条件,预测各条件下的分离度,快速获取方法的耐用性空间。具体操作如下:

1. 在Tools下

2. 双击Gradient B(1)%行对应的Enumerated Values,将跳出Edit Enumerated Values窗口,在窗口中输入要研究的耐用性范围,如6-10%。

3. 依次设定柱温和pH的研究范围,设定完成后如下图所示。设定过的参数软件用红色字体显示。由于线性梯度设计起始比例,结束比例和结束时间,总共变化的参数有5个,软件将生成2的5次方共32个耐用性实验列表。

4. 软件生成的32针耐用性预测结果将显示在Table of Method列表中。其中会显示每个实验条件下最小的分离度。在Comment一栏中可以看到具体的参数变化。

5. 在Table of Method处右键单击选择 copy  to clipboard,并粘贴到excel中。

利用预测结果模拟耐用性测试模型

LC-Simulator围绕分析方法中心点,根据因素取值水平数量m和因素数量n,生成相应的预测结果数量为m1*m2*m3…mn。本研究纳入了线性梯度设计起始比例,结束比例、结束时间,以及温度和pH连续定量因素,纳入分离度作为响应因子。LC-Simulator生成了包含中心点的33条预测结果,用于统计学软件MODDE分析方法耐用性模型。

采用MODDE软件导入预测数据、建模和预测,了解单独因素和因素间交互作用对分析方法耐用性影响的方向和程度。本研究采用赛多利斯数据分析工具MODDE来完成耐用性分析工作内容。

利用预测结果模拟耐用性测试模型:

1. 确定试验设计目的为耐用性验证

2. 设置响应Rs,crig,目标值定为1.5

3. 设置因素和因素水平

4. 选定包含交互作用且试验数量合适的数学模型Full Fac (2 levels)

5. MODDE软件给出随机顺序的试验方案,通过排序功能调整条目顺序,复制对应的模拟数据Rs, crig到MODDE中,并调整MODDE给出的中心点数据与原分析方法中心点数据一致。

6. 进行数据分析统计,得到的部分重要结果展示如下

下图为响应值分布图,呈偏态分布:

下图是数学模型的系数柱状图。

利用功能精简数据模型,去掉非显著单因素项和交互作用项,提高模型质量。此分析方法系统中,对响应因子有显著影响的单因素有梯度初始比例G1、梯度结束比例G2、梯度结束时间tg2和pH,交互作用有梯度初始比例G1*梯度结束比例G2、梯度初始比例G1*梯度结束时间tg2和梯度初始比例G2*梯度结束时间tg2。

下图是等高线图,调整查看响应因子随因素的变化规律。

总结

本文用AutoChrom LC-Simulator的3D模型进行耐用性为目的的2n模拟。将预测结果输入到MODDE 软件内,统计学软件帮助我们分析了影响分离度的主要因素以及因素之间的效果。按照统计学软件输出的各种信息,可以对相应的关键性因素的参数进行调整,确定可操作范围的边界。

ACD/Labs CN

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