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色谱填料的终极形态竟然是……

浏览次数: 日期:2018-01-11 09:33:45

 

什么是色谱

1903年,俄国植物学家茨维特 ( Tswett )在波兰的华沙大学研究植物叶片的组成时,用白垩土(碳酸钙)作吸附剂,分离植物绿叶的石油醚萃取物得到黄色、绿色和灰黄色彼此分离的六个色带。茨维特把这样形成的色带叫做色谱1906年,茨维特以此名称在德国植物学杂志上发表,英译名为Chromatography。在这一方法中把玻璃管叫做色谱柱,碳酸钙叫做固定相,纯净的石油醚叫做流动相。现在把茨维特开创的方法叫液固色谱法 ( Liquid-Solid Chromatography )

什么是色谱技术

虽然在1906年,茨维特就在植物杂志上将色谱带入了人们的视野,但是,很遗憾,在此后的将近30年的时间里,这项重要的发明无人问津,直到1931年德国的KuhnLederer才重复了茨维特的某些实验,用氧化铝和碳酸钙分离了αβγ-胡萝卜素,色谱技术这才迎来了生机。

色谱技术又称层析分离技术或色层分离技术,是一种分离复杂混合物中各个组分的有效方法。它是利用不同物质在由固定相和流动相构成的体系中具有不同的分配系数,当两相作相对运动时,这些物质随流动相一起运动,并在两相间进行反复多次的分配,从而使各物质达到分离。如今,色谱技术广泛应用于工业中尤其是食品药品行业,高效液相色谱也逐渐成为了食品药品实验室检测部门的标配。在制药行业,色谱层析制备柱也成了抗体、糖蛋白、抗生素等产品最主要的生产设备。

色谱技术的核心是什么

色谱技术的快速进步给各行各业都带来了井喷式地发展,然而它的核心又是什么呢?让我们通过一张图,来了解一下色谱技术的发展史。

1970年代以来硅胶填料发展史

由上图可见,每一次色谱技术的发展,都是建立在层析材料发展的基础上的,自1903年茨维特 ( Tswett )用碳酸钙作为吸附剂分离了植物色素,色谱填料经历了纤维素 葡聚糖凝胶硅胶的不断变化。虽然硅胶填料上世纪60年代就已经如今出现了,但是,由于硅胶的特殊性质,使其一直是主流填料,变化的只是形状和大小。

为什么硅胶的粒径和大小的变化会左右色谱技术的发展呢,首先我们通过下面一张表来了解一下每种粒径的硅胶适用的范围: 

 

硅胶粒径大小直接影响到色谱分析效果, 粒径越小分离效果越好,反压也越大。色谱分离从常压到高压再到超高压使得样品分析时间从一个多小时缩短到几十分钟再到几分钟是由于色谱填料越来越小的结果。

理想的硅胶微球应该是什么样子的

经历了由无定形到多分散球形的变化之后,上世纪90年代,单分散小粒径大孔聚合物色谱填料出现了并在的商品化给色谱填料带来了革命性变化,从此,单分散微球进入了人们的视野,自此精确控制硅胶色谱填料粒径大小和粒径分布及调节孔道结构和机械强度即单分散硅胶成为了硅胶色谱填料的研究重点。

 所谓单分散,通常指微球的粒径或直径大小呈均一分布,单分散微球在直径、孔道、表面性质及色谱峰形上具有一致性。目前市场上的填料,虽然称为单分散,但是在电镜下的差距很大,我们以10微米100埃口径硅胶为例,在电镜下比较各家厂家的产品。

由上图可见,虽然各家公司都宣称自己的产品是单分散,但是在电镜下,产品的优劣还是一览无余。除了苏州纳微科技有限公司的微球,日本和瑞典公司的微球粒径大小差异很大,表面也比较粗糙,相比之下,纳微微球的大小比较均一。

单分散微球的优点

单分散硅胶之所以是目前硅胶色谱填料研究的重点,是因为它有一下几个优点:

1.装柱容易、反压低、流速快、柱效高、不易堵筛板

2.线性流速均匀、洗脱集中、洗脱体积少

3.柱床稳定,使用寿命长

4.重复性好

     首先在工业生产中,生产效率一直是工厂的重中之重,所以流速高,柱效高,不容易堵塞筛板就减少了出现故障的频次和几率,极大地提高了生产效率;其次,集中洗脱,大大降低了洗脱次数和时间,同时也降低了时间和耗材成本;花费了同样地成本,但是使用寿命却更长,对企业来说,减少了不必要的支出;当今工业生产中,产量已经不是唯一重要地数据了,企业对质量地重视程度也越来越高,因此,重复性好地填料产出的产品质量也比较稳定,能够减少企业很多不必要的麻烦。

 

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