АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ПОДБОРА КОЛОНОК ДЛЯ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОЙ ЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ АНАЛИЗИРУЕМОГО ВЕЩЕСТВА И ТИПА СОРБЕНТА. ЭТАП ПЕРВЫЙ: МОДЕЛИРОВАНИЕ БИЗНЕС-ПРОЦЕССОВ НА ОСНОВАНИИ НОТАЦИИ BPMN 2.0

AUTOMATED COLUMN SELECTION SYSTEM FOR HIGH-PERFORMANCE LIQUID CHROMATOGRAPHY DEPENDING ON THE PHYSICO-CHEMICAL PROPERTIES OF THE ANALYTE AND THE TYPE OF SORBENT. STAGE ONE: BUSINESS PROCESS MODELING BASED ON BPMN 2.0 NOTATION

Sukhanov Anton

1st year student of master's degree in "Applied Informatics" in the direction of training "Information technologies in medicine and social sphere» Higher school of information technology and automated systems Northern (Arctic) Federal University M.V. Lomonosov"

Russia, Arkhangelsk

Biryukova Larisa

Ph. D., associate Professor, Department of applied Informatics, in the direction of training "Information technologies in medicine and social sphere» Higher school of information technology and automated systems Northern (Arctic) Federal University M.V. Lomonosov"

Russia, Arkhangelsk

АННОТАЦИЯ

Современная фармацевтическая наука и практика нуждается в высокоселективных колонках для высокоэффективной жидкостной хроматографии с целью разделения многокомпонентных систем. Мировые производители выпускают большой ассортимент колонок для высокоэффективной жидкостной хроматографии с различным типом сорбентов и привитыми функциональными группами, представленных на сайтах компаний. Однако в настоящее время не разработано на территории РФ автоматизированной системы для выбора необходимой колонки целям и задачам исследований, аккумулирующая в себе функции и выбор параметров колонок в on-line и off-line режимах для фармацевтических лабораторий. Нами предпринята попытка создания такой автоматизированной системы с первого этапа – описания бизнес-процессов по выбору колонки аналитиком на рабочем месте с последующим заказом продукции через сайты производителей колонок.

ABSTRACT

Modern pharmaceutical science and practice needs highly selective columns for high-perfomance liquid chromatography in order to separate multicomponent systems. Global manufacturers produce a large range of columns for high-performance liquid chromatography with different types of sorbents and grafted functional groups, presented on the company's websites. However, laboratory practice has not automated system for selecting the required column for research purposes and tasks has been developed in the territory of the Russian Federation, which accumulates the functions and selection of column parameters in on-line and off-line modes for pharmaceutical laboratories. We have attempted to create such an automated system from the first stage-the description of business processes for the selection of columns by the analyst at the workplace, followed by ordering products through the websites of the manufacturers of columns.

Ключевые слова: высокоэффективная жидкостная хроматография, хроматографическая колонка, нормально-фазная колонка, обращённо-фазная колонка, нотация BPMN 2.0, полярная мобильная фаза, неполярная мобильная фаза

Keywords: high-perfomance liquid chromatography, chromatographic column, normal-phase column, reversed-phase column, BPMN 2.0 notation, polar mobile phase, non-polar mobile phase

Современная фармацевтическая наука в области идентификации и количественного определения индивидуальных химических соединений и их комбинаций в первую очередь базируется на использовании хроматографических технологий. Одним из универсальных методов для этих целей и соблюдения правильного хода разделения является виды высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ).

Целью нашего исследования является разработка автоматизированной системы (компьютерной программы) с первого этапа – описания бизнес-процессов в графическом формате по выбору исследователем из баз данных мировых производителей колонок для ВЭЖХ на основании физико-химических свойств изучаемого соединения и типа сорбента колонок для выбора наиболее оптимального вида колонки целям и задачам идентификации и количественного определения соединения.

Любая проектная документация с целью разработки автоматизированной системы (компьютерной программы) базируется на первом этапе – этапе моделирования и стандартизации бизнес-процессов на основании нотаций по бизнес-моделированию. Для обеспечения моделирования бизнес-процессов мы использовали программу на основе нотации BPMN 2.0. Данная программа поддерживает следующие пакеты-модули: основные элементы, диаграммы процессов, диаграммы взаимодействий, диаграммы обмена сообщениями. Основные элементы нотации BPMN 2.0 включают: инфраструктуру, фундамент, общее и сервис. Диаграммы хореографии включают: элементы хореографии и пакеты хореографии. Диаграммы взаимодействия объединяют пулы и потоки сообщений. В нотации BPMN 2.0 используются специальные символы (графические элементы) для описания бизнес-процессов. Из всех представленных типов диаграмм для цели исследования мы выбрали диаграмму «Публичный процесс». С целью создания диаграмм мы использовали лицензированную программу «Edward Max Pro», которая поддерживает оформление блок-схем в том числе на основе нотации BPMN 2.0.

На современном этапе развития науки и техники мировыми лидерами по производству колонок для ВЭЖХ являются компании «Merk Millipor» (Германия), «Phenomenex» (США).

Для точности выбора соответствующей колонки мы рекомендуем на этапе планирования анализа определиться с анализируемым субстратом, типом матрицы, из которой анализируемое вещество извлекается, проводилась ли очистка извлечения от балластных соединений и механических включений. Для детального выбора колонок по изучаемому веществу необходимо знать его физико-химические показатели, а также понимать механизм разделения веществ на сорбенте колонок, а также тип сорбента колонок. Решающими точками выбора метода анализа ВЭЖХ соединения является тип сорбента ВЭЖХ колонки и состав мобильной фазы, о которой мы в данной статье говорить не будем. Второстепенное значение имеют: размер частиц сорбента, размер пор частиц сорбента, длина колонки, температура колонки, сила подвижной фазы. Закономерности вида режима хроматографирования от состава мобильной и стационарной фаз представлен в таблице 1.

Таблица 1.

Виды ВЭЖХ хроматографирования и его связь с фазами

На рисунке 1 отображена диаграмма бизнес-процессов по нотации BPMN 2.0 по выбору колонок по стационарной фазе в методе ВЭЖХ.

Рисунок 1. Пример BPNM-диаграммы по выбору стационарной фазы ВЭЖХ колонок

На рисунке 1 отражены бизнес-процессы в потоках информации выбора колонок в методе ВЭЖХ. Бизнес-процессы начинаются 4-мя независимыми точками старта по четырём параметра: тип вещества по способности растворяться или не растворяться в воде. Вещества, растворимые в воде, они способны ионизироваться и степень ионизации влияет на кислотные или основные свойства вещества. Гидрофильные вещества разделяются на видах обращённо-фазных колонок. Средне-полярные вещества разделяются на нормально-фазных колонках. Гидрофобные вещества плохо или совсем не ионизируются, но при этом имеют высокий коэффициент липофильности, также разделяются на обращённо-фазных колонках, преимущественно имеющие С8 и С18 привитые фазы. Если в методе присутствует этап очистки от балластных веществ, то применяют фазные колонки, в противном случае – обращённо-фазная монолитная колонка.

Резюмируя вышесказанное, мы составили диаграмму бизнес-процесса по нотации BPMN 2.0 по выбору колонок для методик ВЭЖХ анализа, в которых отразили потоки информации от типов вещества, коэффициента липофильности, режима хроматографирования и пробоподготовки.

Следующий этап создания автоматизированной системы выбора колонок – разработка диаграммы использования автоматизированного продукта и объектная модель.

Список литературы:

1. Графический язык моделирования бизнес-процессов BPMN. Версия 2.0. -пер. с анг. – 298 с.
2. Шаповалова Е.Н., Пирогов А.В. Хроматографические методы анализа. Методическое пособие для специального курса. – М.: изд-во МГУ, химический факультет. – 2007. – 109 с.
3. Хенке Х. Жидкостная хроматография. – М.: Техносфера, 2009. – 264 с.