威立雅Sievers分析儀
?蛋白質樣品清潔驗證中TOC分析儀的比較-燃燒-NDIR方法與UV/過硫酸鹽-膜電導方法的比較
檢測樣品：制藥用水
檢測項目：TOC
方案概述：各種TOC測定儀的不同之處在于氧化樣品水中有機物的方法，以及檢測樣品中所生成CO2濃度的方法。不同的檢測方法對樣品分析的準確度有很大影響，進而影響清潔驗證檢測程序。
總有機碳TOC一般理論
所有TOC分析儀都具備兩種功能：將水中有機碳氧化成二氧化碳CO2，并測量所產生的CO2。TOC可用于對未正確清潔的設備中的雜質和殘留物進行定量，以及檢測所有含碳化合物：藥物活性成分（Active Pharmaceutical Ingredients，API）、清潔劑、蛋白質和中間產物。用來測量TOC的分析技術有著相同的目標：把有機分子完全氧化成CO2，檢測所生成的CO2，并以碳濃度表示。所有方法都必須區分無機碳和有機碳，無機碳可能來自水中溶解的CO2和重碳酸鹽，而有機碳則是由樣品中有機分子氧化而成的。總碳（TC）是有機碳與無機碳之和，因此測得的總碳（TC）減去測得的無機碳（IC）的值就是TOC：TOC=TC–IC。1各種TOC測定儀的不同之處在于氧化樣品水中有機物的方法，以及檢測樣品中所生成CO2濃度的方法。不同的檢測方法對樣品分析的準確度有很大影響，進而影響清潔驗證檢測程序。
TOC氧化技術
市面上所有TOC測定儀都使用以下兩種方法之一來氧化有機化合物并將之轉換為CO2氣體：燃燒法，或紫外（UV）+過硫酸鹽法。燃燒技術使用氮氣、氧氣或空氣流，溫度在600°C以上。燃燒方法在氧化步驟中也使用催化劑。該類方法中常用的催化劑有氧化銅、氧化鉆或鉑。UV過硫酸鹽氧化方法利用UV光使有機物完全氧化為CO2。將樣品暴露在設備內汞蒸汽燈的UV光之下，將樣品內的有機物轉化為CO2氣體。對于濃度大于1 ppm的樣品或化合物，則在樣品流中加入過硫酸鹽并混合均勻，從而利用接受照射的樣品生成的負價氫氧（HO-）基來確保氧化過程順利進行。過硫酸鹽是一種強氧化劑，在UV輻射下生成硫酸鹽和氫氧基，可將有機化合物完全氧化為CO2。
TOC檢測方法
為檢測CO2濃度，分析儀器需要使用檢測方法以區分樣品中的CO2和其他分子。現有兩種檢測方法：非色散紅外（Non-Dispersive Infrared，NDIR）或電導檢測。用于氣體測量的NDIR技術依靠各種氣體在紅外光譜范圍內的能量吸收特征來判別分子類型。運用NDIR技術的TOC測定儀使紅外線穿過兩根完全相同的導管射入檢測器。第一個導管作為參比池，充滿無紅外吸收的氣體，如氮氣。第二個導管（池）用于氣體樣品的測量。電導檢測方法使用電導傳感器，通過計算電導率確定CO2的濃度。為計算TOC，水溶液通過兩個電導傳感器，其中一個檢測總碳（TC）濃度而另一個檢測無機碳（IC）濃度。根據檢測結果，計算出樣品的TOC濃度。NDIR方法可對含碳范圍在0.004–50,000 ppm的樣品進行定量，而電導率法可以進行十億分之一（part per billion,ppb）級的定量。總體而言，NDIR和電導率檢測器對于低濃度的TOC有足夠的靈敏度，但會受到離子干擾。使用只允許CO2選擇性透過的半透膜可減輕此因素的影響。
Sievers*TOC技術與眾不同的特點
結合使用UV過硫酸鹽氧化與選擇性CO2膜技術，是Sievers系列TOC分析儀優于常規TOC技術（如燃燒NDIR技術）的眾多要素之一。Sievers技術能持續為用戶提供更為精確的TOC讀數。在Sievers基于選擇性膜的電導方法中，CO2傳送模塊中的選擇性CO2膜可阻止離子進入，在使CO2無阻通過的同時，排除了干擾化合物和氧化副產物。選擇性CO2膜消除了背景干擾，并防止非碳基化合物和副產物聚集。
清潔驗證是一項充滿挑戰的工作，因為各種樣品的TOC濃度有時是未知的，因此很難達到最佳分析條件。以下幾個優點確保了UV過硫酸鹽+膜電導技術在清潔驗證應用中的分析結果。
為什么說現在正是改用Sievers TOC分析儀進行清潔驗證的時候？
HPLC分析很漫長，增加了實驗室清潔驗證分析所需時間。使用HPLC將導致數小時或數天的停工，造成高額成本并減少提供給患者的產品數量。有例子表明，某些制藥企業單日停工損失超過100萬美元。表2將Sievers TOC分析儀與燃燒/催化-NDIR和燃燒-NDIR TOC分析儀進行了詳細比較，其中包括估算的月運行成本。TOC是一種用于低濃度級別有機化合物檢測的、簡單快速的分析方法，并且可用于檢測無法使用HPLC檢測的污染物。與常規方法相比，TOC已被證明可減少75%以上的停工時間和方法驗證時間。FDA出臺的指導方針——21世紀現行藥物生產質量管理規范（cGMP's for the 21st Century），旨在加強和更新藥物制造規則，使用TOC分析進行清潔驗證，與專屬性分析方法相比（如HPLC）在質量和效率上的優勢已引發越來越多的關注。2
參考文獻
1.USP <643> Total Organic Carbon。
2.Andrew W.Walsh為本應用摘要提供了內容。
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