对于合成和药物化学而言，前期往往需要筛选大量的潜在化合物，一旦发现相关活性化合物之后，此化合物就需要进行大批量生产，这时候就需要将先前毫克级的合成制备方法改造和升级，开发一套全新的合成纯化制备工艺，以满足后期大量化合物的临床测试和应用。在这个过程当中，化合物纯化的工艺开发是一个非常重要的环节；而另一方面，在天然产物领域，当发现了高附加值的单体之后，如何大批量通过纯化手段得到目标单体，一直都是需要解决的核心问题。
以上我们所提到的关于纯化制备的工艺开发，不管是在药物化学还是在天然产物领域，都是一个需要科学家们花费大量的人力和物力进行探索和解决的问题。通常都是从两个方面进行改进：1. 改变合成路线，尽量采用重结晶方式，以降低成本；2. 采用百克级以上柱层析制备纯化技术。
那么除了做好工艺的合成路线改造外，高效的柱层析放大技术也是非常关键的步骤，此次我们将为您展示如何在最少的溶剂和时间消耗上，实现Flash规模化生产。
假设现在有一个项目，需要进行目标产品的大规模纯化，此前的实验室小试已经显示了此化合物具有相当高的附加值，同时您需要通过最低的成本开发一个全新的纯化工艺，最常用的重结晶已经尝试过很多次，纯度一直达不到要求，那么目前唯一可行的方法就是通过柱层析进行分离了，但是柱层析并不经济和高效，会花费更多的时间和物料成本，那么如何在低成本的同时，又保证高效的规模化柱层析纯化呢？
其实，在大多数的案例当中，柱层析的规模化放大都是线性的，这就意味着，不管你起始的分离量是1mg、200mg还是2g，你都可以直接按照比例进行放大，以适应最新的粗产物质量。
举例：如果你的目标分离粗产物量为100g，当前你已经通过使用10g的SNAP色谱柱将500mg的粗产物进行了成功的分离，计算一下，当前的载样量为5%，那么在同一个方法的条件下，如果我们需要分离100g，我们所需要的色谱柱的规格应该为2000g（100 g / 5% = 2000 g）。值得注意的是：在放大的过程中，为保证相同的分离效果，粗产物的前后浓度必须保证前后一致，方法当中的线性流速也需要保持一致。
你也可以通过放大系数来进行计算，放大系数是两次纯化量的比值，比如刚刚举的例子，两次纯化的粗产物质量分别为：0.5g和100g，那么此次的放大系数则为200。只需要将放大系数和小试所使用色谱柱规格相乘，即可得到放大后所需色谱柱规格。
下表当中提供了以5g色谱柱为标准1的基础上，其他所有各个类型的色谱柱的放大系数。
Column size (grams)
Relative load
511022555010
100
20
200
40
340
68
750
150
1500
300
2500
500
5000
1000
20000
4000
40000
8000
根据以上数据和内容，我们进行了三种规格试验对比，所使用的样品为一个具有五种组分的混合物，整个梯度方法只需要13CV即可完成分离。
1. 10g色谱柱，粗产物质量80mg，消耗溶剂量221mL。
2. 25g色谱柱，放大系数为2.5，那么对应的粗产物质量为200mg，消耗溶剂量552mL，得到了相同的纯化结果
3. 50g色谱柱，放大系数为5.0，那么对应的粗产物质量为400mg，消耗溶剂量1100mL，同时也得到了相同的纯化结果
Figure1. 直接的线性放大谱图对比
在这个过程中，唯一一个不能直接线性放大的方法参数为流速，也就是我们最常用的体积流速，但为保证分离效果的一致性，通常都会用线性流速来表征，必须保证每一次的放大后的线性流速维持不变，而不是体积流速的不变，这样才能保证前后一致的动力学数据。
对于刚刚我们使用的线性梯度方法而言，实际应用中会消耗比较多的溶剂，所以，方法的优化是急需且非常必要的，项目的成功往往与否与此息息相关。通过方法的优化，我们可以用最少的时间和溶剂消耗，分离出最多的样品。
我们会使用等度或者阶梯式梯度方法进行优化，而另外一方面，柱效更高的色谱柱可以帮助提高载样量，加快分离速度。
此次优化在Isolera 系统上完成，包含5个简单步骤：
TLC点板，测试各种流动相组合；
使用柱效更高的色谱柱；
根据TLC点板信息创建一个线性梯度方法；
根据先前梯度方法结果，用阶梯式梯度方法进行优化；
逐步增大上样量，找到最佳的上样量范围，同时保证方法的线速度不变。
这种方法可以大大减少时间和溶剂消耗，从而降低了最终产品的成本，如图2所示。
Figure2. 方法优化前后谱图对比
梯度方法中，25um粒径的10g色谱柱分离150mg样品，消耗溶剂为221ml，第四个色谱峰为目标产物。优化后，同样的色谱柱条件，上样量可以增加到375mg，而溶剂也只消耗300 mL。
阶梯式梯度方法的使用使得放大生产的效率大大提高，同时减少了溶剂和时间成本的消耗。另外一方面，对于反相制备来说，这五步方法的优化也是同样适用的。
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