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嘉峪檢測(cè)網(wǎng) 2021-06-17 10:06
DOE簡(jiǎn)介
DOE(實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì))是一種安排實(shí)驗(yàn)的技術(shù),通過(guò)合理的安排實(shí)驗(yàn),同時(shí)結(jié) 合回歸建模的思想到達(dá)模式識(shí)別的效果。該技術(shù)廣泛運(yùn)用在工藝優(yōu)化,優(yōu)化 設(shè)計(jì)上面。大約在2010年(時(shí)間點(diǎn)沒(méi)有具體的考量)的時(shí)候,開(kāi)始陸續(xù)有人將DOE的實(shí)驗(yàn)思路引入HPLC,迄今為止,已經(jīng)有多篇類(lèi)似的文章,發(fā)SCI的文章基本上算是沒(méi)有什么戲份了。
不過(guò)大部分計(jì)算機(jī)輔助色譜開(kāi)發(fā)的軟件算法均是基于此算法(如Drylab,LC-simulator),當(dāng)然最近島津推出的多元液相色譜條件篩選系統(tǒng),其基本原理也是基于此。接下來(lái)我們介紹下如何在HPLC方法開(kāi)發(fā)中具體使用DOE的工具。
DOE基本流程

1. 定義:該步驟是決定整個(gè)實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵,首先在實(shí)驗(yàn)之前需要定義實(shí)驗(yàn)的待分離成分,其次是構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)。目標(biāo)函數(shù)構(gòu)建的好壞是證實(shí)實(shí)驗(yàn)成功的基準(zhǔn)。
常用的目標(biāo)函數(shù)主要是構(gòu)建一個(gè)圍繞分離度構(gòu)建函數(shù)諸如這樣,這并不是一個(gè)很好的方法,這里求幾何均值會(huì)好一些,用其他的方式更好。

2. 測(cè)量:這個(gè)是整個(gè)實(shí)驗(yàn)最費(fèi)事的一個(gè)步驟,假如沒(méi)有對(duì)照品和MS等具有鑒別能力的檢測(cè)器,這個(gè)地方往往是一個(gè)較大的約束。峰的跟蹤,即便已經(jīng)存在了公用的目標(biāo)函數(shù),該目標(biāo)函數(shù)包含了整個(gè)色譜分離的關(guān)鍵指標(biāo)(如時(shí)間,峰寬,理論塔板數(shù)等等)。但是由于樣品的不一致,峰的追蹤和歸屬依舊是其中的一個(gè)難點(diǎn)(目前你可以采用LC-MS和對(duì)照品定位方式進(jìn)行)。
3. 分析:在一輪或者少數(shù)幾組實(shí)驗(yàn)中,是否出現(xiàn)了異常也是我們需要關(guān)注的一些點(diǎn),如保留太弱或者太強(qiáng)(太弱:反相色譜中尿嘧啶等等;太強(qiáng):反相中的logp>5的化合物)導(dǎo)致在完整的實(shí)驗(yàn)中未被洗脫或者檢測(cè)。其實(shí)分析的重點(diǎn)主要是能否找出色譜分離的模式(找出其中的f)。

一般來(lái)說(shuō)f()的形式表現(xiàn)為

我們僅僅需要求出a的值就行,該模式就確定了。
4. 優(yōu)化:在完成以上工作之后,我們面臨的一個(gè)問(wèn)題是優(yōu)化,只要通過(guò) Monte Carlo method計(jì)算出所有的y之后,選取出最好的y下面對(duì)應(yīng)的X就行。
5. 至于最后一步的控制對(duì)于研究來(lái)說(shuō)并不是必須的,主要考察方法的耐用性問(wèn)題。
放兩張實(shí)驗(yàn)效果圖吧


以下說(shuō)說(shuō)這個(gè)方法的缺點(diǎn),第一實(shí)驗(yàn)次數(shù)隨著因素的增加而急劇增加(即便的同一個(gè)條件,改變了洗脫方式實(shí)驗(yàn)次數(shù)也會(huì)爆炸性的增長(zhǎng);其次無(wú)法判定那一根色譜柱是好的,只能時(shí)候分析色譜柱之間的差異,如果進(jìn)行兩個(gè)區(qū)組進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)次數(shù)又大幅度增加)
參考文獻(xiàn)
1. Schmidt, A.H. and C. Wess, A QbD with design-of-experiments approach for development of a state-of-the-art UPLC purity method for carbamazepine. Journal of Liquid Chromatography & Related Technologies, 2014. 37(18): p. 2653-2666.
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