Хроматографиялық ажыратымдылық калькуляторы

Хроматографиялық ажыратымдылықты есептеу негіздері

Хроматографиялық ажыратымдылық (Rₛ) — екі көршілес хроматографиялық пиктің бөліну дәрежесін сипаттайтын негізгі сандық көрсеткіш. Бұл шама екі заттың ұсталу уақыттарының айырмашылығы мен олардың пик ендерінің арақатынасы арқылы анықталады. Ажыратымдылықты дәл есептеу талдау әдістерін әзірлеуде, сапаны бақылауда және жүйенің жарамдылығын тексеруде шешуші рөл атқарады.

Бұл калькулятор пайдаланушы таңдаған режимге байланысты ажыратымдылықты екі түрлі жолмен есептеуге мүмкіндік береді: пиктердің сипаттамалары (ұсталу уақыты мен ені) немесе колонканың физикалық-химиялық параметрлері (өлі уақыт, теориялық табақшалар саны және селективтілік) арқылы. Есептеу нәтижесінде «Ажыратымдылық Rs» мәнімен қатар, бөліну сапасына баға беретін келесі тұжырымдардың бірі көрсетіледі:

• «нашар бөлінен — пиктер әлі де қабаттасып тұр»
• «ішінара бөлінген»
• «базалық сызық бойынша бөлінген»

Сонымен қатар, интерфейсте есептелген ажыратымдылықтың қай жерге түсетінін көрсететін 0-ден 2-ге дейінгі шкала ұсынылады, мұнда 1.0 мәні ішінара бөлінуді, ал 1.5 мәні базалық сызық бойынша бөлінуді белгілейді.

Ажыратымдылықты есептеу формулалары

Калькулятор таңдалған бастапқы деректер режиміне байланысты үш негізгі математикалық модельді қолданады.

1. Базалық сызық бойынша енді қолдану (USP <621>)

Егер бастапқы деректер режимінде «Пик ендері» және ені өлшенген деңгей ретінде «Базалық сызық (USP 2×)» таңдалса, есептеу келесі формула бойынша жүреді:

Rₛ = 2(t_R2 - t_R1) ÷ (w₁ + w₂)

Бұл формула базалық сызықтағы жанама ендерді қолдануға негізделген. Мұндағы t_R1 және t_R2 — сәйкесінше бірінші және екінші пиктің ұсталу уақыттары, ал w₁ және w₂ — олардың базалық сызықтағы ендері.

2. Жартылай биіктіктегі енді қолдану (USP <621> / Ph.Eur. 2.2.46)

Егер ені өлшенген деңгей ретінде «Жартылай биіктік (USP 1.18×)» таңдалса, есептеу үшін келесі формула қолданылады:

Rₛ = 1.18(t_R2 - t_R1) ÷ (w_(1 / 2,1) + w_(1 / 2,2))

Бұл әдіс шулы базалық сызықтар немесе ішінара біріккен пиктер жағдайында сенімдірек нәтиже береді, өйткені жартылай биіктіктегі енді өлшеу оңайырақ.

3. Пурнелл (Purnell) теңдеуі

Бастапқы деректер режимінде «Колонка параметрлері» таңдалғанда, ажыратымдылық колонканың тиімділігі, селективтілігі және ұсталу сипаттамалары арқылы есептеледі:

Rₛ = (√(N) ÷ 4) · ((α - 1) ÷ α) · (k′₂ ÷ (1 + k′₂))

Бұл теңдеу хроматографиялық жүйенің ішкі параметрлерінің бөлінуге әсерін талдауға мүмкіндік береді.

Енгізілетін деректер және параметрлер

Есептеуді бастау үшін пайдаланушы келесі деректерді енгізуі қажет:

• Бастапқы деректер: «Пик ендері» немесе «Колонка параметрлері» режимін таңдау.
• Ені өлшенген деңгей: «Базалық сызық (USP 2×)» немесе «Жартылай биіктік (USP 1.18×)» (тек «Пик ендері» режимінде белсенді).
• Бірінші пиктің ұсталу уақыты tR1 және Екінші пиктің ұсталу уақыты tR2: Пиктердің элюциялану уақыттары.
• Бірінші пиктің ені w₁ және Екінші пиктің ені w₂: Пиктердің ені (тек «Пик ендері» режимінде белсенді).
• Өлі уақыт tM: Колонканың бос көлемінің элюциялану уақыты (тек «Колонка параметрлері» режимінде белсенді).
• Теориялық табақшалар N: Колонканың тиімділік көрсеткіші (тек «Колонка параметрлері» режимінде белсенді).
• Енгізілген мәндердің өлшем бірлігі: Минут немесе секунд сияқты ортақ өлшем бірлігін таңдауға арналған ашылмалы тізім. Бұл таңдау тек аралық нәтижелерді көрсету үшін қолданылады және соңғы Rₛ мәніне әсер етпейді, өйткені ажыратымдылық — өлшемсіз шама.
• Көрсетілетін ондық таңбалар: Шығыс деректердің дәлдігін реттеуге арналған параметр.

Интерфейстегі «Мысалды жүктеу» батырмасы өрістерді автоматты түрде үлгі деректермен толтырса, «Тазарту» батырмасы барлық енгізілген мәндерді өшіреді.

Есептеудің аралық нәтижелері мен деривациясы

Калькулятор тек соңғы ажыратымдылық мәнін көрсетіп қана қоймай, «Формула және мәндерді қою» бөлімінде қадамдық есептеу жолын ұсынады:

• Пиктер арасындағы қашықтық ΔtR: Екі ұсталу уақытының айырмашылығы.
• Екі еннің қосындысы: Пик ендерінің қосындысы (немесе жартылай биіктіктегі ендердің қосындысы).
• Ұсталу факторы k′₁ және k′₂: Пиктердің колонкада ұсталу дәрежесін сипаттайтын шамалар.
• Селективтілік α: Екі заттың бөліну тиімділігінің арақатынасы.
• Rs = 1.5 үшін қажетті табақшалар: Базалық сызық бойынша толық бөлінуге қол жеткізу үшін қажетті теориялық табақшалардың есептелген саны.

Пайдаланушы «Нәтижені көшіру» батырмасы арқылы барлық есептелген деректерді алмасу буферіне оңай көшіре алады.

Ережелер, шектеулер және қателерді өңдеу

Дұрыс есептеулер жүргізу үшін жүйе келесі ережелер мен шектеулерді қолданады:

• Өлшем бірліктерінің сәйкестігі: Калькулятор бірліктерді автоматты түрде түрлендірмейді. Енгізілген барлық уақыт пен ен мәндері бірдей өлшем бірлігінде (мысалы, минут, секунд немесе TLC үшін миллиметр) болуы тиіс.
• Пик симметриясы: Екі ен формуласы да пиктердің симметриялы және қоңырау тәрізді болуын болжайды. Пиктің созылуы (tailing) немесе алға шығуы (fronting) жағдайында есептелген ажыратымдылық нақты бөліну сапасынан асып кетуі мүмкін.
• Төмен ажыратымдылық: Өте төмен ажыратымдылық деңгейінде пик ендерін дәл өлшеу қиынға соғады, сондықтан мұндай жағдайларды интеграциялау бағдарламалық жасақтамасында тексерген жөн.
• Базалық сызық шегі: Rₛ = 1.5 мәні өлшемдері бірдей екі пик үшін базалық сызық бойынша бөліну стандарты болып табылады (бұл шамамен 0.1% қабаттасуды білдіреді). Егер пиктердің өлшемдері әртүрлі болса, толық бөліну үшін жоғарырақ ажыратымдылық мәні қажет.

Енгізу кезінде қателер жіберілсе, жүйе келесі нақты қателік хабарламаларын көрсетеді:

• Сандық емес мән енгізілгенде: "‹field›: «‹token›» саны емес."
• Ұсталу уақыты немесе пик ені нөлге тең немесе теріс болса: "‹field› нөлден үлкен болуы керек."
• Екінші пик біріншіден бұрын элюцияланса: "Екінші пик біріншіден кейін элюциялануы керек — егер олар керісінше болса, ұсталу уақыттарының орнын ауыстырыңыз."
• Өлі уақыт нөл немесе теріс болса: "Өлі уақыт нөлден үлкен болуы керек."
• Бірінші пик өлі уақытқа дейін элюцияланса: "Бірінші пик өлі уақыттан кейін элюциялануы керек, әйтпесе оның ұсталу факторы оң мәнді болмайды."
• Теориялық табақшалар саны нөл немесе теріс болса: "Табақшалар саны нөлден үлкен болуы керек."
• Селективтілік 1-ден аз немесе тең болса: "Ұсталу уақыттары селективтілікті 1-ге немесе одан төменге теңестіреді, сондықтан ешқандай табақша саны бұл жұпты бөле алмайды — алдымен қозғалмалы немесе қозғалмайтын фазаны өзгерту керек."
• Есептеу шектен асып кетсе: "Мән немесе аралық нәтиже қолдау көрсетілетін сандар диапазонынан асып кетті."

Құпиялылық және деректерді өңдеу

Құралды пайдалану кезінде деректердің қауіпсіздігі толық сақталады. Барлық есептеулер тікелей пайдаланушының веб-браузерінде орындалады. Енгізілген сандар немесе есептеу нәтижелері сыртқы серверлерге жүктелмейді және үшінші тарапқа жіберілмейді.

Жиі қойылатын сұрақтар (FAQ)

Қандай ажыратымдылық «базалық сызық бойынша бөліну» болып саналады? Екі бірдей өлшемді, симметриялы пик үшін Rs = 1.5: олардың орталықтары бір-бірінен алты стандартты ауытқу қашықтығында орналасады және қабаттасуы шамамен 0.1% құрайды. Rs = 1.0 болғанда шамамен 2% әлі де қабаттасады, бұл көбінесе сәйкестендіру үшін жарамды, бірақ дәл сандық талдау үшін жарамайды. Көптеген фармакопеялық мақалалар әдістің сенімділігін сақтау үшін 1.5 немесе 2.0 мәнін талап етеді, ал үлкен пиктің жанында орналасқан кіші пик үшін 1.5-тен жоғары мән қажет.

Базалық сызық ені ме, әлде жартылай биіктік ені ме — қайсысын қолданған жөн? Өзіңіздің фармакопеялық мақалаңызда, стандартты жұмыс процедураңызда (SOP) немесе деректер жүйеңізде көрсетілген формуланы қолданыңыз және салыстыру үшін соны ұстаныңыз. Жанама (базалық сызық) ені — классикалық фармакопеялық нұсқа; жартылай биіктіктегі енді шулы немесе ішінара біріккен пиктерде өлшеу оңайырақ және хроматографиялық бағдарламалық жасақтамалардың көбісі дәл осыны көрсетеді. Симметриялы пик үшін бұл екі мән пайыздың аз ғана үлесіне дейін сәйкес келеді, өйткені Гаусс пигі базалық сызықта 4σ еніне, ал жартылай биіктікте 2.355σ еніне ие.

Ажыратымдылығым тым төмен — оны не жақсарта алады? Ажыратымдылық формуласының үш тетігі бар. Тиімділік N (ұзынырақ колонка немесе кішірек бөлшектер) тек өзінің квадрат түбірі арқылы әсер етеді, сондықтан N мәнін екі есе арттыру Rs мәнін шамамен 41%-ға көтереді. Селективтілік α (басқа колонка химиясы немесе қозғалмалы фаза құрамы) — ең күшті тетік. Ұсталу факторы k′ төмен диапазонда өте маңызды — бөліну процестері k′ мәні шамамен 2 мен 10 аралығында болғанда жақсы жүреді. Колонка параметрлері режимі сіздің α және k′ мәндеріңізге Rs = 1.5 болуы үшін дәл қанша табақша қажет екенін көрсетеді.

Мұны TLC пластинасы үшін қолдануға бола ма? Иә. Дәл осы жартылай биіктік формуласы пластинадағы қозғалыс қашықтықтарына да қолданылады: екі дақтың жүріп өткен қашықтығын ұсталу мәндері ретінде, ал олардың диаметрлерін ені ретінде миллиметрмен енгізіңіз. Rs — бұл қатынас, сондықтан өлшем бірлігі қысқарып кетеді — тек мәндердің бір бірлікте болуы маңызды.