中国科学院化学研究所刘国诠研究员
岛津公司技术与应用报告会现场
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第1楼2010/05/12
此次会议上,岛津公司推介了其最新一代超高效液相色谱系统Nexera UHP$$lc $$lc 30A,该系统将系统的最高耐压性再次提高,最高可达到130MPa。(本网曾参加该款产品的发布会,并撰写相关报道:岛津推出新型“超高效[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p]液相色谱仪”[/url])
那么,填料的粒径会一直小下去吗?鉴于亚2微米填料所带来的对系统要求更高、更严的状况,使得用户与厂商去寻求粒径与压力的平衡点。实践中,人们发现使用粒径2-3微米的填料,可获得比常用3-5微米填料更高的柱效,但却能以60MPa的压力甚至常规液相使用压力即可驱动,由此使得2-3微米填料正在成为业界的新宠。应该说,减小粒径是提高分离效率和分离速度的一种有效手段,但不是唯一手段。
2、另一种提高柱效的思路——核壳型填料
核壳型填料就是从改善传质过程的角度来提高分离效率和分离速度。早在1964年,就有文献报道此种填料的制备方法,核壳型填料就是在坚实的硅胶核心上生成一个既坚稳又均匀的多孔外壳。核壳型填料颗粒并不完全多孔,这样分析物穿过色谱柱时只需要花费少量的时间便能扩散出颗粒孔中,较短的扩散路径导致更快传质的进行,并且有优异的柱效。研究表明,同样尺寸的核壳填料,柱效为亚2微米柱效的80%,压力却只亚2微米的45%。目前,生成和供应核壳型填料的厂家有安捷伦、Supleco、菲罗门、Chrome Matrix、Sigma-Aldriich。
3、实现快速分离的关键——以对流传质取代扩散传质之贯流色谱
在贯流色谱填料上,既有30-150nm的中孔,又有贯穿整个颗粒的,孔径约600-800nm的超大孔存在,这个贯通的超大孔可以允许流动相直接进入填料颗粒的内部并贯穿而过。贯穿孔将填料分割成很多更小的颗粒,相当于减小了填料的粒径,提高了色谱柱的柱效,并且其可以允许使用更高的流速,实现快速分离。此外,基于这个理论,一些新型的色谱填料和柱型相继开发成功:膜色谱柱、整体柱、无孔柱填料。
4、耐高温的填料颗粒
实现快速分离的又一途径即优化分离温度,特别是对生物大分子尤为如此。温度升高,流动相粘度降低,操作压力下降,同时还有利于快速分离。但是要求填料耐高温性能好,样品的热稳定性好。在基于亚2微米的超高效液相色谱系统中,其实对这点因素也有考虑,柱温箱的最高温度都有所提高,岛津最新推出的超高效液相色谱其柱温箱的最高温度可高达150℃。
5、分子印迹聚合物(molecularly imprinted polymer,MIP)
分子印迹聚合物事采用模板聚合法制备对模板分子具有选择性记忆、识别能力的高分子聚合物。通常,利用自组装在模板分子周围的烯类单体分子,经聚合、交联后,将模板分子从高聚物中洗脱取出,便可在高聚物中留下与模板分子几何形状相匹配的空穴。这些空穴对模板分子的选择性记忆能力使分子印迹聚合物与模板分子之间构成类似生物界抗体与抗原间专一的“锁”与“钥匙”的关系。
目前,该方法在蛋白分子分析中应用正方兴未艾,有着诱人的前景。但是其也面临以下几个难点:(1)蛋白分子对环境条件敏感;(2)适合于水相中反应的单体、交联剂、引发剂种类较少;(3)生物大分子表明存在众多类型的结合位点;(4)体积大,传质洗脱困难。
不过刘国诠研究员认为,(1)目前制约蛋白质分子印迹的缺点终将克服,MIP可以在特殊场合发挥不可替代的作用;(2)使用小分子配基的亲和色谱填料将与MIP在许多应用中争锋;(3)合成低峰展宽的分子印迹材料是一个诱人的课题。
二、抛开填料颗粒,另辟蹊径实现“高效&快速”
戴安技术与应用报告会现场
西北大学现代分离科学研究所、现代分离科学陕西省重点实验室的耿信笃教授