生物制药用HPLC/UPLC仪器

01概述与价值链#

Markers EC: US FDA 21 CFR Part 11 + USP <621>/<1058> for chromatographic system validation | OECD: 生物制药 | Regulator: FDA（美国）, EMA（欧盟）, NMPA（中国）

HPLC与UPLC仪器通过在高压下将液体样品泵入填充固定相的色谱柱来分离样品组分，在紫外、 荧光或质谱检测之前，将蛋白质、肽、小分子与杂质分辨为独立、可单独检测的峰。超高效液 相色谱（UPLC/UHPLC）将同样的分离原理推向小于2微米的色谱柱颗粒与超过15000 psi的压 力，相比常规HPLC 3至5微米的填料，可提供更尖锐的峰形、更短的分析时间与更高的分辨 率。该仪器是生物制药质控实验室中最常见的分析主力设备：纯度检测、电荷变体分析、宿主 细胞蛋白清除检查以及制剂稳定性研究，都运行在相同的泵-柱-检测器基本架构上，主要区别 在于柱化学与检测模式。速度已成为当前一代产品的竞争维度——厂商报告称，借助新型反相 柱化学配合更快扫描的检测器，针对GLP-1肽表征与LNP组分分析等特定生物分离应用，分析 时间可缩短2至3倍。

HPLC/UPLC仪器的关键方向：

1. 超高效液相色谱（UPLC/UHPLC）： 小于2微米的色谱柱颗粒与超过15000 psi的压力， 相比常规HPLC提供更高的分辨率与更短的分析时间，现已成为高通量生物制药质控的默认 选择。
2. 反相生物分离色谱（RP Bioseparation）： 专为肽、蛋白质与LNP组分分离设计的柱 化学，在GLP-1表征与mRNA-LNP质控等应用中缩短分析时间。
3. 尺寸排阻与离子交换色谱（SEC/IEX）： 按分子大小或电荷而非疏水性进行分离，用 于治疗性蛋白质的聚集体定量与电荷变体分析。
4. LC-MS联用（LC-MS Coupling）： 液相色谱直接接入质谱仪，将色谱分离转化为身份 与纯度的联合测量。

行业价值链#

[液体样品] ──> [高压泵] ──> [色谱柱分离] ──> [检测：紫外/荧光/质谱]
                                                                  │
                                                          （峰识别）
                                                                  │
                                                                  ▼
[纯度/身份/定量报告] <─── [软件：峰积分、色谱图比对]

价值链层级#

行业跨领域技术：

• 小于2微米核壳颗粒： 表面多孔柱填料可在常规HPLC压力下接近UPLC的分辨率，使高 分辨分离扩展到不具备完整UHPLC泵能力的仪器。
• 多检测器联用： 光电二极管阵列紫外、荧光与质谱检测器越来越多地在同一次色谱分 离后并行运行。
• 自动化方法迁移软件： 厂商工具现可在HPLC与UPLC平台之间转换经验证的方法，调整 流速与梯度以在不同仪器代际间保持选择性。

02美国#

美国拥有该品类规模最大的仪器制造商，以及从发现阶段表征到GxP质控的最深厚的生物制 药纯度检测与放行检测需求。

生物分离柱化学、UHPLC速度领先、质谱联用放行检测#

• Waters Corporation： ACQUITY Premier UPLC平台与新型反相生物分离色谱柱，可将 GLP-1肽表征速度提升多达3倍，将LNP组分分析速度提升2倍，同时其LC-MS平台方法学还支 持上游生物工艺优化。
• Agilent Technologies： 1290 Infinity II二元UHPLC系统在成熟的1290 Infinity产 品线基础上，为生物制药与小分子分析提供更高的通量与分辨率。
• Thermo Fisher Scientific： Vanquish Horizon UHPLC系统定位于高通量液相色谱， 强调在以生产效率为核心的质控实验室中实现数据产出最大化与停机时间最小化。

03中国#

本轮筛查中没有总部位于中国的HPLC/UPLC仪器厂商在自有域名上取得确证证据；需求由中国 不断扩张的生物制药纯度检测与质控放行基础驱动，目前主要通过上述全球厂商的区域经销 与应用支持网络提供。

依赖进口仪器、国内生物制药质控需求、经销商主导的市场#

• 全球厂商经销： Waters、Agilent、Thermo Fisher与Shimadzu均在中国设有销售与应 用支持机构，服务国内生物制药与质控实验室。
• 国内生物制药质控能力建设： 中国不断扩张的生物制品生产与纯度检测基础是HPLC/ UPLC仪器需求的主要驱动因素，本次筛查未确认有本土仪器厂商。
• 筛查说明： 本轮探查了两家总部位于中国的候选仪器厂商，均未在自有域名上返回确 证证据——这并不代表本土厂商不存在，只是本轮未获确认。

04欧盟#

德国既贡献了一家全球仪器巨头的制造基地，也贡献了一家家族经营的独立专业厂商，使欧洲 呈现出与美国厂商集中格局不同的竞争形态。

家族经营的仪器工程、聚焦FPLC/UHPLC生物应用、独立的欧洲专业厂商#

• Knauer（德国）： 总部位于柏林，自1962年起由家族经营，Knauer的AZURA Bio Lab FPLC与AZURA HTQC UHPLC系统专为生物制药与生命科学分离应用而设计，是美国仪器巨头之 外的独立替代选择。

05领先企业与研究机构#

06技术栈与创新#

该技术栈将高压流路、柱化学与检测叠加在通用的色谱数据软件平台之上，UPLC与HPLC之间 的选择取决于应用所需的分辨率与通量。

1. 小于2微米UPLC柱技术：
   • 更小的固定相颗粒增加了单位柱长的理论塔板数，使峰形更尖锐、分辨率更高，代价是 更高的背压。
   • 需要额定压力超过15000 psi的泵与低色散流路，才能在不引起谱带展宽（否则会抵消 分辨率提升）的情况下运行这类色谱柱。
2. 反相生物分离柱化学：
   • 专为肽与蛋白质疏水性特征设计的柱表面化学，相比通用反相填料，可改善生物治疗分 子的峰形与分辨率。
   • 专为GLP-1肽与LNP脂质组分设计的化学配方，相比上一代色谱柱可实现2至3倍的实测分 析时间缩短。
3. LC-MS联用：
   • 色谱出口直接接入质谱仪的离子化源，因此每个分离出的峰都同时携带保留时间与质谱 信息。
   • 将纯度分离转化为一次运行中身份与纯度的联合测量，支持上游生物工艺优化与杂质表 征。

07价值链与生产管线#

生物制药纯度/放行色谱分析的工业管线（USP <621>/<1058> / 21 CFR Part 11）#

┌───────────────────────────┐      ┌───────────────────────────┐
│ 1. 样品制备                 │ ───> │ 2. 进样与泵送                │
└───────────────────────────┘      └───────────────────────────┘
                                                 │
                                                 ▼
┌───────────────────────────┐      ┌───────────────────────────┐
│ 4. 检测                     │ <─── │ 3. 色谱柱分离                │
└───────────────────────────┘      └───────────────────────────┘
              │
              ▼
┌───────────────────────────┐      ┌───────────────────────────┐
│ 5. 峰积分                   │ ───> │ 6. 纯度/放行报告             │
└───────────────────────────┘      └───────────────────────────┘

阶段1：样品制备

对样品进行过滤以去除颗粒物，并根据需要进行稀释或衍生化处理，使其符合色谱柱上样容量 与检测器线性响应范围的要求。

阶段2：进样与泵送

自动进样器将精确体积的样品注入色谱柱，同时二元或四元泵按照色谱柱颗粒尺寸所需的压力 输送受控的溶剂梯度。

阶段3：色谱柱分离

样品在流动相与色谱柱固定相之间分配，分离为在特征保留时间洗脱的独立组分。

阶段4：检测

紫外/可见光、荧光或质谱检测器对每个洗脱峰进行测量，生成原始色谱信号。

阶段5：峰积分

色谱数据软件对峰面积进行积分，按保留时间或质量赋予身份，并标记相对于参照方法出现的 任何新增、缺失或位移的峰。

阶段6：纯度或放行报告

积分结果与USP <621>/<1058>下经验证的方法规格进行比对，并附带符合21 CFR Part 11的 审计追踪，形成纯度、身份或批次放行判定。