HPLC(고성능 액체 크로마토그래피) 원리

1. HPLC(고성능 액체 크로마토그래피)

 

고성능 액체 크로마토그래피(HPLC; High Performance Liquid Chromatography)는 혼합물에서 다양한 화합물의 분리, 식별 및 정량화에 사용되는 분석 기법입니다. 이는 고정상과 이동상 사이의 분배를 기반으로 시료의 성분을 분리하는 크로마토그래피 원리를 기반으로 화합물의 성질, 농도, 순도, 그리고 다양한 샘플의 복잡도에 따라 광범위한 범위에 사용할 수 있습니다.

 

2. HPLC 시스템의 구성 요소

 

HPLC 시스템은 이동상 저장소, 펌프, 주입부(오토 샘플러), 컬럼, 검출기 및 데이터 분석 시스템을 포함한 몇 가지 주요 구성 요소로 이루어져 있습니다. 용매 저장소에는 이동상이 저장되어 있으며 펌프에 의해 시스템을 통해 펌핑됩니다. 주입기는 이동상 스트림에 샘플을 도입하는 데 사용되며 컬럼은 고정상과의 상호 작용을 기반으로 성분을 분리합니다. 

검출기는 분리된 성분을 감지하고 데이터 분석 시스템은 결과를 해석하고 기록합니다. 이 검출기의 종류에 따라 HPLC-MS/MS, HPLC-DAD 등으로 다양한 특성을 가진 물질을 분석할 수 있는 기기가 됩니다.

용매 저장탱크: 이동상을 보관하는 용매 저장탱크입니다. 다양한 종류의 이동상을 사용할 수 있으며, 이는 분석 목적 및 샘플 특성에 따라 선택됩니다.

펌프: 이동상을 시스템을 통해 펌핑하는 역할을 담당합니다. 일정한 유속과 일관된 조건으로 이동상을 공급하여 안정적이고 반복 가능한 분석 결과를 얻을 수 있습니다.

주입기 (오토샘플러): 샘플을 이동상 흐름에 도입하는 장치로, 정확한 샘플량을 주입하여 분석을 시작합니다.

컬럼: 이동상과 샘플이 상호작용하여 분리되는 공간입니다. 컬럼은 정지상이 충전된 실린더로 이루어져 있으며, 이동상이 흐르면서 샘플 구성 요소를 분리합니다.

검출기: 분리된 화합물을 감지하고 신호를 생성하여 분석을 완료합니다. 다양한 종류의 검출기가 있으며, UV/Vis 흡광검출기, 형광 검출기, 질량 분석기 등이 일반적으로 사용됩니다.

데이터 분석 시스템: 검출된 신호를 해석하고 기록하여 샘플 구성 요소를 식별하고 정량합니다. 데이터 분석 시스템은 컴퓨터 소프트웨어로 구성되어 있으며, 분석 결과를 시각화하고 보고하는 데 사용됩니다.

 

3. HPLC의 분리 원리

 

HPLC에서 분리는 컬럼 내부에 채워진 고정상과 시료 성분의 차동 상호 작용에 의해 이루어집니다. 고정상은 분리되는 분석 물질의 특성에 따라 극성 또는 비극성일 수 있습니다. 이동상이 컬럼을 통과할 때 분석물질은 고정상에 대한 친밀도에 따라 다른 정도로 유지됩니다. 이러한 차등 유지로 인해 성분이 분리되며, 각 성분이 컬럼에서 용출되는 시간(RT)이 달라집니다.

 

4. HPLC의 분리 방법

 

HPLC에는 여러 가지 분리방법이 있으며, 가장 일반적인 방법은 다음과 같습니다.

역상 크로마토그래피: 비극성 고정상 및 극성 이동상.
정상 (순상) 크로마토그래피: 극성 고정상 및 비극성 이동상.
이온 교환 크로마토그래피 (IEC): 고정상은 하전된 분석물을 분리하기 위해 하전된 그룹을 운반합니다.
크기 배제 크로마토그래피 (SEC): 크기에 따라 분석물을 분리합니다.

 

5. HPLC의 응용 분야와 중요성

 

HPLC는 제약, 식음료, 환경 분석, 법의학 등 다양한 산업 분야에서 광범위하게 활용되고 있습니다. 약물 분석, 순도 테스트, 활성 의약품 성분의 정량화, 불순물 식별, 식품의 품질 관리, 환경 오염 물질 분석, 불법 물질 검출 등에 사용됩니다. HPLC의 중요성은 복잡한 혼합물을 정확하고 신뢰할 수 있는 고분해능으로 분리할 수 있다는 점에서 다양한 분야의 연구, 개발 및 품질 보증 프로세스에서 중요한 역할을 담당하고 있습니다.
위와 같이 HPLC는 다양한 산업 분야에서 활발하게 사용됩니다. 의약품 산업에서는 약물의 성분을 분석하고 순도를 확인하는 데 사용됩니다. 식품 산업에서는 식품의 성분을 분석하여 품질을 보증하고 안전성을 평가합니다. 환경 모니터링에서는 오염물질을 탐지하고 분석합니다. 또한 학술 연구에서는 새로운 화합물의 식별 및 특성 평가에 사용됩니다. HPLC는 분석의 정확성과 신뢰성을 보장하는 고도로 정교한 기술로, 현대적인 분석화학에서 빠질 수 없는 중요한 도구입니다.

 

6. 제약회사에서의 HPLC 활용

 

제약회사에서 HPLC를 사용하는 부서는 다양합니다. 그러나 가장 일반적으로 HPLC가 사용되는 부서는 다음과 같습니다.

품질 통제(Quality Control, QC) 부서:
제약회사의 QC 부서는 생산된 제품의 품질을 보증하기 위해 물질의 특성을 분석하고 평가합니다.
HPLC는 약물 제조 중에 생성된 원료, 중간체 및 최종 제품의 순도, 안정성, 그리고 불순물을 검사하는 데 사용됩니다. 약물의 화학적 특성, 용해도, 안정성, 미량 불순물 등을 식별하고 분석하여 품질 표준을 충족시키는지 확인합니다.

분석 연구 및 개발(Analytical Research and Development, AR&D) 부서:
AR&D 부서는 새로운 의약품 개발 및 기존 제품의 개선을 위해 새로운 분석 방법을 개발하고 검증합니다.
HPLC는 약물의 분자 구조, 순도, 안정성 등을 평가하고 신약 후보물질의 특성을 식별하는 데 사용됩니다.
새로운 약물 후보물질의 분리 및 정량, 그리고 반응 중간체의 분석에 사용됩니다.

품질보증(Quality Assurance, QA) 부서:
QA 부서는 제품 생산 및 품질 통제 과정에서 표준 및 규정을 준수하는지 확인합니다. HPLC는 생산 과정에서 발생할 수 있는 불순물이나 이상물질을 감지하고, 제품이 품질 표준을 충족시키는지 검증하는 데 사용됩니다.

약학 연구 및 개발(Pharmaceutical Research and Development, PR&D) 부서:
PR&D 부서는 새로운 약물 개발 및 임상 시험을 위한 연구를 수행합니다. HPLC는 약물 후보물질의 안정성, 용해도, 대사 생성물의 분석 등에 사용됩니다.

이러한 부서들은 HPLC를 사용하여 다양한 분석을 수행하여 제품의 품질을 보증하고 안전성을 확인합니다. HPLC는 제약산업에서 품질 관리 및 연구 개발 과정의 중요한 도구로 활용됩니다.