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2010药典对实验纯水的新要求与2010药典对实验纯水的新要求与 密理博全面纯水解决方案密理博全面纯水解决方案 SANDA WATER BEIJING TECHNOLOGY CO.,LTD l a n y a n g g u a n g 0 10 -68 4360 36 1362 10 98 2 16 2010药典对实验纯水的新要求 水中常见污染物及其所导致的试验问题分析 Millipore的实验室用水解决方案 2010药典对实验纯水的新要求 药典中的水 制药用水 饮用水 生活饮用水卫生标准 为药材净制时的漂洗、制药用具的粗洗用水。除另有规定外，也 可作为药材的提取溶剂 纯化水 电导率（ 2S/cm 双蒸水 TOC 200ppb 电导率 1S/cm 这些水能满足新药典相关实验用超纯水的标准么？ 满足2010药典相关实验标准的实验用水 水质应达到一级水 TOC 1.0 18.0 Organics TOC (ppb) Pyrogens (Eu / mL) 200 NA 50 0.25 10 0.2m (units / mL) NA NA 1 Colloids Silica (ppb) 1000 100 10 Bacteria Bacteria (cfu / mL) 1000 100 1 pH unit 5.0 - 7.5 NA NA 21世纪实验室超纯水的金标准 电阻率(电导率)18.2 Mcm(0.055 mS/cm)， 25；用于表征水中离 子的含量 TOC(总有机碳)5ppb；用于表征水中有机物的含量，也是制药行业 实验室用水中最为关注的指标 水中常见污染物及其所导致的实验问 题分析 常见实验室问题 配制的试剂容易变质 HPLC分析药物时出现基线不稳、峰型劣化、保留时间变化等问题 离子色谱分析时出现不明离子峰、离子浓度不稳定等问题 疫苗研究过程中，通过凝胶电泳等对Vero细胞残余蛋白进行研究时电 泳效果不理想 用PCR法测定基因药物特定DNA时出现非预期的扩增条带或特异的扩增 条带不明显 基线(baseline)不稳定 问题：基线不稳定会使定 量分析难以进行 灵敏度降低 有机杂质与分析物竞争与固定相 的活性区(active sites), 使原 本该结合的样品分子流出,导致波 峰高度降低, 积分面積減少及減 少分析結果的灵敏度. 寄生波峰parasite peaks 问题: 何者才是正确的带分析分子？ n 4 或 n 5 ? n 4 n 4 n 5 误判重叠峰值 保留时间改变 问题: 上下圈还是相同的波峰么? 并且是相同的分子嗎? 解析度降低 水中的污染物 颗粒 离子 气体 微生物 有机物 H H H-C-C-OH H H 颗粒 阻塞过滤系统 损坏泵系统 吸附电荷影响离子浓度 折射光线影响判读 提供细菌滋生载体 自来水中常见的盐 阴离子阳离子 Na + Ca+ + Al + + + Mn + + Fe+ + Pb + CO Cl - NO 3 - 4 PO- - - SO 4 - - 3 - -ClO- SiO4 Si2O7 SiO2 气体 影响水的离子浓度和PH值 直接参与反应 影响水有效体积 影响光学测定结果 损耗仪器 氧气 氯气 二氧化碳氡 细菌 活的细胞并有生长繁殖能力 直径0.27 m 到3.0 m (病毒 0.04 m 到0.1 m) 水源,空气,人体都带菌 细菌本身影响生物学实验 裂解释放热原,酶等多种物质 产生菌膜持续释放污染物 堵塞仪器通道 Pseudomonas aeruginosa Streptococcus pyogenes 有机物 农药 工业污染物（石油、纺织、化工等） 生活废水 动植物组织及其代谢物 干扰有机分析的背景 微生物滋生的营养物质 包住去离子用的树脂 需要关注的特殊有机物 热原 和 RNA酶 自然的和人造的 热原 和 RNA 酶 热原也称为内毒素 革兰氏阴性菌细胞壁分泌多糖 刺激免疫系统产生发热 高压灭菌180度 4小时去除 RNA酶主要作用是裂解RNA RNA酶无处不在 对高温酸碱都有耐受性 可保持活性数周 细胞培养,分子生物学类 实验非常容易受到影响 劣化水质的影响一般实验 试剂和缓冲液的保质期纯水作为主要/重要溶剂，离子浓度、 TOC、微生物过高会影响所配溶剂保质期，同时可能与溶质或混 合溶剂发生反应影响实验进行 微生物培养物配制离子浓度过高影响微生物生长、TOC和微 生物过高可能引入不明的有机物（如核酸酶、次生代谢产物等） 管道供水、水浴和高压锅用水结垢 医用无菌水高微生物和TOC引起热原的免疫反应 BOD和COD检测仪高TOC影响测定准确度 溶解性实验离子浓度、胶体等影响实验准确性 紫外吸收分析TOC可直接影响紫外光的吸收 劣化水质的影响分子生物学实验 分子生物学应用PCR、RT-PCR、电泳、印迹法等 水质劣化影响 痕量核酸酶作用于DNA或RNA并对其进行水解，严重影响上 述实验的精确度 重金属离子Fe, Cd or Zn等会干涉和影响聚合酶反应 有机物可能为非特异性DNA或RNA，并与PCR目标DNA或 RNA竞争与聚合酶结合，此外有机物还可能与PCR目标DNA或 RNA结合影响PCR反应 电泳缓冲液所用超纯水劣化可影响DNA浓度和电泳的速度从 而使电泳结果偏离 超纯水 自来水: 直接荧光反应图像 Millipore超纯水超纯水 自来水自来水 用超滤技术制备的Milli-Q Advantage超纯水 纯水超纯水的比较 琼脂糖凝胶电泳倒置荧光图像 纯水（Elix）超纯水(MQ Advantage) 水质劣化的影响微生物学 微生物学应用细胞培养、细菌鉴定等 水质劣化影响 细胞培养对重金属、某些有机物及细胞毒性物质均十分敏感 杂菌生长影响细菌的鉴定（单克隆培养、特定种属细菌的生 化反应等） 神经细胞培养 该神经细胞是在人工合成培养基上进行培养的，因此可以清晰的比较出所用不 同水的水质的影响 用水包括 1) 去离子水 2) 去离子+ 蒸馏 + 无UF的Milli-Q系统处理水 3) (RO + EDI) 水 + Milli-Q Advantage + Biopak (具有UF + UV) 结果表明，不但不同的水对细胞培养结果有影响，用同样的超纯水系统，配备 不同的预处理系统得到的水，细胞培养结果也不相同 劣化水质的影响有机分析化学 分析化学应用 1、有机HPLC、UPLC-MS、GC-MS等，用于样品制备、 缓冲液配制、空白样品、标准样品制备 2、水质劣化影响 基线过高，背景大，降低检出限！ 峰形劣化，难以区分或定量！ 堵塞或损坏色谱柱，导致系统高压，柱效下降，分离困难！ TOC过高会迅速造成进样口污染、电离困难、产生大量带电 分子和碎片，严重影响仪器的灵敏度 不同浓度TOC对基线的影响 System : Waters Alliance 2695 Column : C18Symetry Waters, 4.6x150mm, 3.5mm Gradient : 5% Acetonitrile in water to 100% ACN in 30 min, then 100% ACN Wavelength : 214 nm Water samples : 60 mL trace enrichment by accumulation on C18column at 1 mL/min Ultrapure water 20 ppb Ultrapure water 13 ppb Ultrapure water 9 ppb Ultrapure water 5 ppb Ultrapure water 2 ppb 水质劣化所致升高对LC-MS基线的影响 Total Ion Count obtained by mass spectrometry on water purified by a Milli-Q Gradient with UV lamp 03.46.810.213.617.0 Retention Time (min) 1.0E+4 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 % Intensity UV off : 12 ppb TOC via internal monitor Off or On UV on : 4 ppb TOC via internal monitor 水质劣化影响无机分析化学 分析化学应用 1、无机ICP-MS、离子色谱、原子吸收等，用于样品制备、 缓冲液配制、空白样品、标准样品制备 2、水质劣化影响 基线过高，背景大，降低检出限！ 直接影响目标离子浓度！ 溶液离子浓度不稳定，难以制作标准曲线！ 不同纯化技术制备纯水的阳离子色谱 Ca2+ Conductivity (S/cm) Time Na+ Li+ K+ Mg2+ 1 : Tap water 2 : RO water 3 : RO/EDI water 1 2 3 Ca 2+ Millipore的实验室用水解决方案 科学的纯水制备流程 全面的监控体系 科学的用水方法 完备的用水记录 科学的纯水制备流程 完美结合的Millipore六大纯化技术 连续电去离 子（EDI） 活性炭过滤交换树脂 超滤过滤 微孔过滤 Pharmaceutical-Grade, Absolute, 0.22祄 Filter 反渗透膜 污染物 离子 有机物 颗粒和胶体 细菌和病毒 气体 DIROUFMFACUV 使微量有 机物转化 成 CO2,具 有有限的 杀菌作用 不同的净化技术 无去除全部去除 Still 紫外灯氧化 完整纯水解决方案A中央供水系统 完整纯水解决方案B独立实验室供水 预处理系统预处理系统 离子交换树脂及活性碳 UV185/254nm 连续电去离子 水箱水箱 预处理柱 反渗透 自来 水 超纯化单元超纯化单元 超纯水 自来水反渗透水水箱水高纯水 自来水 纯水 超纯水 Millipore最先进的超纯水平台 产品Milli-Q Integral 47 一机双水和Pak家族满足不同用户的专业需求 Tap water 一般实验室应用 色谱分析 细胞培养 分子生物学 内分泌干扰物分析 Milli-pak Bio-pak EDS-pak 配制试剂和清洗仪器 适应现代实验室功能多样化趋势 49 逐步去除水中有机污染物 1000ppb 活性炭吸附 反渗透膜 100ppb EDI 电渗析 30ppb 紫外光氧化 5ppb 518.2 TOC(ppb)305 细菌(cfu/ml)0.1(*)0.1(*) 颗粒0.22m(个/ml)1(*)1(*) 热原（EU/ml）0.001(*)0.001(*) Rnases（ng/ml）0.01(*)0.01(*) Dnases（pg/l）4(*) 2 M.cm （纯水/超纯水） 的情况下方能正常工作 通过比较UV光氧化过程前后的电阻率变化， 测算出紫外光氧化过程共生成多少ppb的 CO2，这个值，就是TOC 设计满足USP ( 643)要求 套筒式设计 0.01 电阻池常数 无死角 灵敏的温度计0.1C 316L不锈钢 自动故障检测 符合USP标准 BENEFITS: 在高流速的情况下保证精确的测定 MILLI-Q 系统中的电阻率检测器 - 0.01 VS 0.1 (10倍的差别） Support block Thermistor Electrodes 全面水质保证 出水满足多种国际标准，并可提供相关认证服务 NIST USP CE EP cUL ISO 纯水系统的验证 全程验证可分为四个过程，合称验证控制计划(VMP) 1、设计验证 (DQ)包括如何根据使用者的需求制定技术指标并据此进行设 计、系统使用材料的选择等 2、安装验证(IQ)确保系统能按照设计规格进行正确的安装 3、操作验证(OQ)确保系统能在设计规格和允许的误差范围内有效地进行 操作和运行 4、性能验证(PQ)通过对系统的有效测试确保系统在正常的操作条件下能 生产符合预期质量和数量的产品 提供完备的认证材料 系统内部检测仪器的校验证书 Conductivity & Resistivity Temperature TOC Pressure & Flow 安全和电磁兼容指令认证: CE, cUL,FCC 耗材质量保证书 随系统提供的系统合格证书 验证工作手册 验证测试手册 专业的验证工程师 科学的用水方法 Milli-Q VS HPLC 瓶装水 Millipore对用水储水的强调 能制出纯的水不能说明最终用上的水是超纯水 PE瓶中的超纯水 2 weeks 1 day 1 week 1 hour Control 5101520250 Minutes ConditionsConditions Water samples: 40ml trace enrichment 2.0 ml/minWater samples: 40ml trace enrichment 2.0 ml/min Column: C18 reversed phase (Waters)Column: C18 reversed phase (Waters) Gradient: linear 100% water to 100% Gradient: linear 100% water to 100% acetonitrileacetonitrile Wavelength: 254 Wavelength: 254 nmnm 玻璃瓶中的超纯水 1 day 1 week Control 5101520250 Minutes