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全球HPLC市场概览及主流厂家

高效液相色谱法(High Performance Liquid Chromatography \ HPLC)又称“高压液相色谱”、“高速液相色谱”、“高分离度液相色谱”、“近代柱色谱”等。



高效液相色谱是色谱法的一个重要分支,以液体为流动相,采用高压输液系统,将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱,在柱内各成分被分离后,进入检测器进行检测,从而实现对试样的分析。该方法已成为化学、医学、工业、农学、商检和法检等学科领域中重要的分离分析技术应用。





2020年全球HPLC市场为45亿美元,到2025年将达57亿美元,在预测期内以4.6%的复合年增长率增长。




2020-2025年全球HPLC市场



HPLC技术的高灵敏度和准确性,其测试在药物批准中的重要性日益增加,联用技术的日益普及,药物研发支出的增加,推动了该市场的增长。



色谱法在单克隆抗体纯化过程中的使用增加,新兴亚太地区市场的增长,制药、生物技术、食品和农业研发的增加,专利研究和临床试验的增长,其解决方案在法医、代谢相关疾病诊断、环境分析、化妆品分析、食品工业等领域更多地使用,也将推动该市场的扩大。



仪器方面临床研究部门将以最高的速度增长;消耗品市场有望以最高的复合年增长率增长。然而,HPLC系统的高成本预计将在一定程度上限制其市场增长。






高效液相色谱法有“四高一广”的特点:

• 高压:流动相为液体,流经色谱柱时,受到的阻力较大,为了能迅速通过色谱柱,必须对载液加高压。

• 高速:分析速度快、载液流速快,较经典液体色谱法速度快得多,通常分析一个样品在15~30分钟,有些样品甚至在5分钟内即可完成,一般小于1小时。

• 高效:分离效能高。可选择固定相和流动相以达到最佳分离效果,比工业精馏塔和气相色谱的分离效能高出许多倍。

• 高灵敏度:紫外检测器可达0.01ng,进样量在μL数量级。

• 应用范围广:百分之七十以上的有机化合物可用高效液相色谱分析,特别是高沸点、大分子、强极性、热稳定性差化合物的分离分析,显示出优势。



北美市场占全球HPLC市场的最大份额。其增长主要源于:研发资金增加,CRO和制药公司越来越多的临床前活动,加拿大食品和农业产业的增长。



亚太地区将在预测期内拥有最高的增长率,高增长率源于:日本生物仿制药和仿制药的销售扩大,印度和中国的制药和生物技术的增长,医疗保健、环境和食品行业的政府投资。



拉丁美洲、中东和非洲是HPLC的新兴市场。





其产品类型分为仪器、消耗品和配件。



由于该系统中仪器采购的高成本,其在收入方面主导着全球HPLC市场。其系统由检测器、泵和流分收集器组成,所有这些组件都很昂贵,发生故障时需要更换。消耗品是全球HPLC市场的第二大细分市场,其中色谱柱占比最高。



HPLC全球应用市场可分为:制药和生物技术行业,诊断实验室,食品和饮料行业等;其他部分包括环境分析,法医实验室以及化学品和能源。



制药和生物技术行业主导全球HPLC市场,该行业市场发展动力源于:药物发现的增加以及药物和生物仿制药的研发增加。加工和包装食品和饮料的使用越来越多,增加了对HPLC分析的需求,以检查组分的数量。HPLC在环境分析中应用也日益广泛,比如分析确定水和土壤中有害物质。





HPLC的出现不过三十多年的时间,但这种分离分析技术的发展十分迅猛,应用十分广泛。其仪器结构和流程多种多样。高效液相色谱仪一般都具备贮液器、高压泵、梯度洗提装置(用双泵)、进样器、色谱柱、检测器、恒温器、记录仪等主要部件。



高效液相色谱更适宜于分离、分析高沸点、热稳定性差、有生理活性及相对分子量比较大的物质,因而广泛应用于核酸、肽类、内酯、稠环芳烃、高聚物、药物、人体代谢产物、表面活性剂,抗氧化剂、杀虫剂、除锈剂的分析等物质的分析。




市场的主流厂家



HPLC主要市场参与者有(排名不分先后):沃特世(美国)、安捷伦(美国)、岛津(日本)、赛默飞(美国)、珀金埃尔默(美国)、Cytiva(美国)、Bio-Rad(美国)、默克密理博(德国)、日立(日本)、昭和电工(日本)、吉尔森(美国)、Phenomenex(美国)、JASCO(美国)、HamiltonCompany(美国)、SIELC(美国)、Orochem(美国)、YMC Co. Ltd.(日本)、Restek(美国)、Trajan Scientific(澳大利亚)和Tosoh Bioscience(日本)。



首先来看看第一阵营的当家四大花旦Waters/安捷伦/岛津/赛默飞的产品。讲真,这些液相的配置,已经到了计算机行业的水平。



每种平台、每种型号,都有极其丰富的组件方案,包括多样的泵、进样器、柱温箱、检测器、软件等;还可变换出生物兼容、二维液相、并行多台液相、在线SPE配合液相、氨基酸分析、SFC、GPC、半制备等。而且各家都有针对蛋白质组学的纳升级液相方案;液相色谱配套的色谱柱、SPE小柱等也非常丰富。岛津还在中国有自己的液相工厂。随着国产化的呼声日渐,也许其余几家也会在中国建立液相工厂吧。





• Waters/沃特世



在HPLC发展历史中,Waters无疑是推动HPLC商用技术发展的大哥,不断为行业树立新的标杆。



1963年推出第一台GPC-100型凝胶渗透色谱;1967年推出第一台ALC-100型HPLC;1972年推出M-6000液相泵;1972年,与Woodward教授合作合成维生素B12,将HPLC的市场大幅扩展;1979年推出高温GPC系统;1986年推出联网的色谱软件ExpertEase,后发展成为强大的Empower软件。



针对药物分析市场,Waters于1994年推出Symmetry;1999年推出XTerra色谱柱;1996年推出超级成功且经久不衰的Alliance HPLC系统;2004年推出ACQUITY UPLC,掀起了超高效分离的新高潮;此后连续推出I-Class、H-Class等。



由于“UPLC”这个词汇被沃特世专利,竞争者们均采用UHPLC,并推出很多概念。2015年沃特世发布ACQUITY Arc HPLC/UHPLC系统,作为“桥梁”的Arc将高效液相色谱重新区分为HPLC、入门级UHPLC和高端UHPLC/UPLC。2018年,沃特世发布4款产品:生物惰性的ACQUITY Arc Bio、ACQUITY H-Class Bio、ACQUITY H-Class PLUS(四元)和ACQUITY I-Class PLUS,2019年发布ACQUITY H-Class PLUS binary二元系统。2020年Waters推出了Arc HPLC新一代HPLC,2021年推出带有MaxPeak技术的ArcPremier和ACQUITY Premier。





• Agilent/安捷伦



安捷伦液相色谱的历史追溯到HP(惠普)时代。1973年,惠普收购了德国一家小型初创公司(Hupe & Busch),进入HPLC市场;1978年该工厂搬至德国西南部小城Waldbronn。如今,Waldbronn 负责安捷伦的多项最重要的技术,包括高效液相色谱、微流体和毛细管电泳。



1973年惠普推出HP1010;1976年推出第一台带自动进样器和积分器的HP1084集成性HPLC;1982年推出第一台带有DAD和计算机的HP1040;1983年推出第一台适合于窄径柱200 μL/min的HP1090;1988年推出第一台模块化HPLC系统HP1050;1995年推出大获成功的HP1100。



1999年惠普分出安捷伦后,于2006年推出带有80 Hz采集速度DAD的1200系列;2009年推出耐压1200 bar的1290Infinity UHPLC;2012年推出第一台二维LC系统1290 Infinity 2DLC;2014年,推出聚焦于提升效率的1290 Infinity II;2016年,推出Infinity LC系列,包括传承1290新技术的1260 Infinity II和1220 Infinity II;2017年,推出1260 Infinity II Prime和SFC系统。



安捷伦同样关注色谱柱技术的创新,包括延续了杜邦的ZORBAX系列、Polaris 和 Pursuit 系列色谱柱等。目前,安捷伦的HPLC/UHPLC平台是Agilent InfinityLab,它包括Infinity II系列的1220、1260、1290,以及由此组成的各个系统,具有极其丰富的模块单元组件。





• SHIMADZU/岛津



岛津于1969年开发GPC系统;1972年推出LC-1(LC-830),随后推出3A、4A、5A、6A等系列;1991年推出LC-10A系列;2000年推出LC-2010;2004年推出LC-20A Prominence;2010年推出LC-30A Nexera UHPLC。



除了模块化的Nexara和Prominence,2014年推出新一体型LC i-Series;2019年推出Nexera LC-40以及此后的系列(Nexera XR、Nexera XS 和 Nexera X3);2021年发布i-Series的LC-2050/LC-2060。



此外,岛津在中国生产液相部分机型,2013年推出Essentia LC-16;2021年推出Prominence Plus。




i-Series一体型液相(LC-2050/LC-2060)



i-Series是创新(innovative)、智能(intelligent)、直观(Intuitive)之意,它提供无PC环境,追求可靠性、操作简便性、提升分析效率,是具备智能功能的一体型HPLC。主机前方采用彩色液晶触摸屏、一体型HPLC配置简练,实现简便的分析操作环境。并且,为进一步提高分析工作的效率,从装置的启动、实施分析直至关机的一系列操作实现完全自动化,并具备远程网络直接访问功能。多位分析者可随时设置样品,便于移植其它品牌的分析方法。其中,Prominence-i是GPC系统。



Nexera LC-40系列



旗舰级液相色谱Nexera LC-40系列,获得2019年reddot红点设计大奖;获得2019年ANTOP大奖,奖项名称“思领慧致创新奖”。它设计紧凑,融合人工智能(AI)和智能物联(IoT)技术,配备拟人AI精灵,包括诊断精灵、修复精灵、谱峰解析精灵和流速控制精灵,为用户提供智能化分析。LC-40可配备紫外、PDA二极管阵列、示差折光、荧光、电导、ELSD检测器;LC-40系列泵(耐压分别为44、70、105、130 Mpa);速度提升一倍、超低残留、双进样、可对多达44组微孔板进行连续分析的自动进样器;实现从启动到关机全程无人值守操作,远程监控以及实验室一体化管理。



Nexera Method Scouting(方法开发)系统能够在多达12根色谱柱和8个流动相的组合之间自动切换,过程实现无人干预、自动运行,可从数据库中选择不同色谱柱、流动相和梯度条件自动生成一系列的方法文件,创建分析序列,提升方法开发过程的自动化。i-PeakFinder功能减少了数据分析工作;LabSolutions Insight软件可支持LC/MS数据分析。2020年推出的HIC-ESP离子色谱,也是建立在LC-40A基础上。



2021年推出的Nexera XS inert是专为生物药市场而开发的生物惰性高效液相色谱仪,不仅可应对高盐浓度和极端pH流动相,同时可最大限度降低样品因与金属配位吸附而造成的损失,在灵敏度、重现性以及分离度上都有很好的表现。该新品是一款样品无金属接触,完全意义上的生物惰性流路系统。




Prominence系列,中国苏州生产



2021年岛津发布在中国生产的ProminencePlus高效液相色谱仪,传承LC 20A HPLC,将技术与本土化需求紧密结合,同时在原来基础上进一步升级,带来了高效、灵动、可靠、专业等性能优势,是一款为了更好满足中国客户需求而带来的深度本土化产品。



Prominence(LC-20A)本身是模块化液相,可以配置为HPLC(耐压44 MPa)、UHPLC(耐压66 MPa)、GPC凝胶渗透色谱、纳升级液相等。同时在中国生产的还有Essential LC 16。





• ThermoScientific/赛默飞



赛默飞收购而来的HPLC,而且为其煞费苦心多次收购。早期热电曾收购过SpectraPhysics,获得了高灵敏度的PDA技术,2004年又将SpectraPhysics卖给了Newport。现在的液相色谱主要来源于2011年对戴安的收购。



戴安于1975年研制出第一台离子色谱,也一直努力在获得HPLC技术。1978年,德国Gynkotek公司创立,主营HPLC;1983年,主做软件的德国Softron公司成立。1990年Softron公司收购了Gynkotek;1993年Softron推出PDA检测器;1996年推出Chromeleon变色龙数据系统。1998年,戴安收购Softron;1999年,戴安推出Summit HPLC。2000年,戴安收购主做纳升级液相色谱的荷兰LC Packing公司;2005年,戴安推出Ultimate 3000 纳升级产品线;2006年Ultimate 3000替代Summit,提供全系列产品;2008年推出UltiMate 3000 UHPLC;2009年推出UltiMate 3000 RSLC nano纳升液相,涵盖纳流、毛细管和微流范围;2010年,戴安推出兼容于HPLC全产品范围的UHPLC(最高到1000 bar和8 mL/min)。2011年戴安被赛默飞收购。



2014年赛默飞推出基于Ultimate 3000DGLC 双三元液相的在线二维液相色谱,并推出第一个UHPLC系统Vanquish Horizon;2015年推出Vanquish 和Vanquish Flex生物兼容UHPLC;2016年推出Vanquish Flex 二元UHPLC系统;2017年推出CAD电雾式检测器;2018年推出Vanquish Duo;2020年推出Vanquish Core;2021年推出Vanquish Neo UHPLC。



2010年,赛默飞世尔收购了总部位于丹麦欧登塞的创新蛋型白质组学分析产品的供应商Proxeon;2011年推出EASY-nLC 1000纳升级液相;2015年升级为EASY-nLC 1200。





高效液相色谱仪的发展总体上已经进入一个相对成熟的阶段,很多技术在不断的创新。对我国企业来说,对高效液相色谱仪知识产权的保护、产品技术的升级和规模化生产工艺技术的发展方面,应该要更加重视一些;还有当前为提高竞争实力,对我国高效液相色谱行业内优化整合的计划。我们相信,伴随着国家整体实力的上升,我国高校液相色谱仪的品种、质量和市场竞争力也会有一个实实在在的提升。