Hochflexible Automatisierungslösung für die Syntheseaufbereitung und Festphasenextraktion

Maßgeschneiderte Automatisierungslösung

Zinsser Analytic und Eli Lilly and Company („Lilly“) konzipierten, entwickelten und implementierten erfolgreich eine vollständig automatisierte Plattform zur Automatisierung der Festphasenextraktion (SPE) für die Probenvoraufreinigung. Die SPE, der erste Schritt in Eli Lillys Aufreinigungsstrategie für hohe Durchsätze, hat sich im Hinblick auf die Effizienz und Kosteneffektivität als großer Erfolg erwiesen (z. B. eine einzelne vorbereitende LC/MS-Injektion pro Probe und keine Systemausfallzeiten dank der hohen Qualität des per SPE isolierten Materials). 

Die Festphasenextraktion (SPE) in Chemieforschungslabors wird aufgrund des Mangels an automatisierten Lösungen, die die Menge an in der Arzneimittelforschung erzeugten Stoffen verarbeiten können, in der Regel halbautomatisiert oder sogar manuell durchgeführt. Obwohl SPE-Arbeiten effizient durchgeführt werden können, halten sie bei Verwendung von generischen Protokollen Chemiker oft von wertschöpfenderen Aufgaben wie dem Moleküldesign ab. Lilly suchte nach einer Plattform, die den gesamten Workflow vollautomatisch ausführen konnte. Zinsser Analytic war als einziger Hersteller mit der erforderlichen Engineering-Kompetenz und Flexibilität bereit, bei der Auslegung und Entwicklung der kundenspezifischen SPE-Aufbereitungslösung mit Eli Lilly zusammenzuarbeiten, um alle spezifischen Anforderungen des Kunden zu erfüllen. Das Ergebnis dieser intensiven Zusammenarbeit ist ein einzigartiger Ansatz für die Laborautomatisierung, der die Grenzen des Machbaren in der Branche aller Voraussicht nach deutlich erweitern wird. Die innovative vollautomatisierte Plattform mit modularen Werkzeugen, die sich mühelos in den Prozess des Kunden integrieren lassen, wandelt Stoffe aus Rohreaktionsgemischen ohne menschlichen Eingriff in getrocknete, per SPE gewonnene Fraktionen um, wobei die erforderlichen Laborartikel dem System durch einen externen Roboterarm zugeführt werden.

• Eine umfassende Lösung
• Reproduzierbare und zuverlässige Ergebnisse
• Kontinuierliche Verarbeitung von Proben, die zu verschiedenen Zeitpunkten der Plattform zugeführt werden
• Kundenspezifische grafische Softwareoberfläche
• Erfüllt die Anforderungen für ein breites Spektrum von Arbeitsmaßstäben und Chemikalien
• Effiziente Probenvoraufreinigung oder sogar Aufreinigung abhängig vom Verwendungszweck des isolierten Stoffes

Die Zeit, die zur Verarbeitung einer Probe benötigt wird, hängt von der Reaktionsskala, der Häufigkeit und des Volumens der SPE-Konditionierungs- und Elutionsschritte usw. ab. Die Zeit kann auch von der Anzahl der Proben abhängen, die gleichzeitig in der Plattform verarbeitet werden (kontinuierlicher Prozess, bei dem mehrere Proben zur gleichen Zeit jeweils in einem anderen Schritt verarbeitet werden können; dies gilt jedoch nur für die parallel ausführbaren Schritte wie die Evaporation oder SPE selbst).

Eine ordnungsgemäß durchgeführte SPE vereinfacht den gesamten analytischen Aufreinigungsworkflow. Zusätzlich zu einer signifikanten Reduzierung der Menge und Komplexität des aufzureinigenden Stoffes durch die vorbereitende LC/MS beseitigt die SPE Verunreinigungen, die für die meisten LC/MS-Blockierungen/Systemausfallzeiten verantwortlich sind (z. B. Katalysatoren) oder einen signifikanten Aufwand für die LC/MS-Methodenentwicklung erfordern, um Bedingungen für eine erfolgreiche LC/MS-Hochskalierung zu finden (z. B. Verunreinigungen, die sehr nahe an der COI eluieren). Mithilfe der neuen Plattform und der entsprechenden SPE-Protokolle können Rohreaktionsgemische vollautomatisch und mit hervorragenden Ereignissen voraufgereinigt werden: Die COI kann mit einer Reinheit >98 % mit Standardwerten von 75 bis >90 % abhängig von der Komplexität des Rohreaktionsgemisches isoliert werden.

Durch ein „Rücken-an-Rücken“-Design mit einem Verbindungs-Shuttle wurden zwei Module (1 und 2) in einer einzelnen Plattform kombiniert, was den Platzbedarf reduziert und die Effizienz durch eine kontinuierliche, parallele Verarbeitung von Aufgaben steigert.

1. Prozesssteuerungsrechner.
2. Roboterarm mit Greifern zur Beförderung von Gestellen und Fläschchen, Liquid-Handling-Kanäle einschließlich 1 Nadel aus rostfreiem Stahl und 1 Einwegnadeladapter, beide für 3-ml-Spritzen.
3. Bördel- und Entbördelungsstationen für Glasfläschchen mit Bördelkappen-Zuführer.
4. Flüssigkeitsstandsensor.
5. Einsätze mit Positionen für Pipettiergestelle und Wartepositionen.
6. Evaporationsaufsatz.
7. Waschstation für Pipettiernadeln.
8. Vortexmischer mit Heizplatte.
9. Verbindungs-Shuttle zwischen Modulen.
10. Ultraschallbad mit Fläschen-Trocknungsstation.
11. Ausschnitt im Arbeitstisch zum Einsetzen von Fläschchen in die Zentrifuge.
12. Verbindungs-Shuttle für ein- und ausgehende Gestelle mit 2D-Barcodeleser für Gestelle und Fläschchen, der die Integration mit externen Roboterlösungen zum unbeaufsichtigten Laden der erforderlichen Laborartikel ermöglicht.
13. Kameramodul für Bilderfassung.
14. Zentrifuge (unter dem Arbeitstisch).

15. Verbindungs-Shuttle für ein- und ausgehende Gestelle mit 2D-Barcodeleser für Gestelle und Fläschchen, der die Integration mit externen Roboterlösungen zum unbeaufsichtigten Laden der erforderlichen Laborartikel ermöglicht.
16. Roboterarm mit Greifern für Fläschchen und Gestelle.
17. Vier Evaporationsaufsätze mit jeweils acht Anschlüssen.
18. Shuttle zum Befördern von Gestellen mit Fläschchen zwischen den beiden Modulen.
19. Ressourcengestelle für HPLC-Fläschchen.
20. Ressourcengestelle für SPE-Fraktionsfläschchen.
21. Ultraschallbad zur Reinigung von Pipettiernadeln und Waschstation.
22. 2D-Barcodeleser für Fläschchen und Gestelle sowie Kameramodul im Arbeitstisch installiert.
23. Ressourcengestelle für SPE-Säulen.
24. SPE-Stationen mit jeweils vier Elutionsfläschchen.
25. Roboterarm mit Filtrationsnadel und Greifern für Fläschchen und SPE-Kartuschen.
26. Verschluss- und Entdeckelungsstation für Fläschchen.
27. Schraubkappenvorrat und Zuführer.
28. Schüttelstation.

24. SPE-Stationen (Modul 2)