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色谱柱填料颗粒简介

全多孔硅胶颗粒
 
全多孔硅胶为色谱填料基质的主流,其制备技术已十分成熟,通常采用溶胶-凝胶法或堆砌硅珠法制备。通过在硅溶胶分散体系中的聚合反应,将纳米级硅溶胶包结成有机-无机复合微球,烧结除去有机物后得到全多孔硅胶微球。为满足复杂样品的分离,以及苛刻实验条件,同时保持公司在行业内的竞争力,各公司不断创新,由此衍生出多种类型的全多孔硅胶颗粒。
 
1.1有机-无机杂化颗粒
 
有机-无机杂化颗粒技术的典型代表为Waters公司,其于1999年首先推出市场的XTerra系列产品,是基于第一代有机-无机杂化颗粒的液相色谱柱,该项Waters全球专利技术成功地解决了硅胶基体反相填料在高pH流动相中不稳定的问题。与当前制造高纯度硅胶的技术工艺类似,XTerra高纯甲基化杂化颗粒材料也是以高纯度重现的化学方式获得的,但两者间存在一个重大的差异,甲基化材料是由两个不同的高纯有机硅氧烷单体缩合而成的,这两个单体分别是四乙氧基硅烷[TEOS是形成SiO4四面体亚单元的前体化合物]和甲基三乙氧基硅烷[MTEOS为一有机硅氧烷,用于在硅氧网络的整个骨架中插入硅碳键]。其集硅胶与聚合物填料的优点为一体,具有分离效率高,峰形好,柱寿命长,pH范围宽(1~12)的特点。
 
 
Waters在2005年继续推出了以BEH为技术品牌的第二代杂化颗粒柱。与XTerra颗粒类似,BEH颗粒也是经由两个高纯单体间的缩聚反应所合成的。这两个单体分别是四乙氧基硅烷[TEOS]和双(三乙氧基硅基)乙烷[简称BTEE,它包含一个预置的亚乙基桥键结构]。第二代杂化颗粒比内嵌甲基的第一代XTerra杂化颗粒呈现更高的交联度。因此,第二代杂化颗粒拥有非常杰出的机械强度。
 
再者,因为Si-CH2-CH2-Si共价单元的高度化学稳定性和疏水性,使得要从亚乙基桥杂化颗粒中完全释放出一个亚乙基桥单位必须打断多达6个硅氧键,因此第二代杂化颗粒在抵御高pH下的水解腐蚀方面有了巨大的提高。BEH技术最初商业化用于ACQUITY UPLC BEH柱,成就了激动人心的超高效液相色谱技术,继而应用于XBridge家族的HPLC柱上。BEH杂化颗粒技术能够提供优异的色谱峰形和柱效,特别是对碱性化合物。同时也改善了色谱填料在极端流动相中的稳定性,尤其是大幅度提高了其对高pH流动相的耐受力。
 
 
 
1.2硅胶球聚合物包被颗粒
 
硅胶球聚合物包被颗粒是在超高纯全多孔硅胶微球基质表面涂覆一层厚度均匀的聚合物,聚合体薄膜像一层胶囊一样,将残存的硅醇基和金属不纯物的影响减小到极限,进而提高填料的pH耐受范围和应用能力。由于聚合物仅涂覆于硅胶表面,硅胶骨架未发生变化,保持了颗?;岛蜕追掷胄什槐?。月旭科技的Xtimate反相填料、菲罗门公司的Gemini NX和资生堂Capcell均是属于此类的硅胶球聚合物包被颗粒填料。
 
 
 
1.3表面带电杂化颗粒(CSH)
 
Waters公司在亚乙基桥杂化颗粒技术的基础上再次创新,使其表面带上少量的正电荷。表面的微量正电荷在低离子强度的分离体系中与被电离的碱性化合物相互排斥,抑制了碱性化合物和残留硅羟基的离子交换作用,从而获得卓越的峰形。这一技术还可以提高低离子强度流动相条件下样品的载量和峰容量,并依然保留亚乙基桥颗粒技术的稳固机械和化学稳定性。CSH技术还允许使用甲酸来代替三氟乙酸等离子对试剂,而仍保持带电分析物的良好峰形,对于质谱分析尤为有利。
 
 
 
表面多孔硅胶颗粒
 
表面多孔硅胶颗粒是将多孔硅胶壳熔融到实心的硅核表面制备而成,一般被称作核壳core shell、熔融核心fused core、多孔外壳porous shell填料。目前广泛使用的表面多孔硅胶颗粒色谱柱粒径为2.7μm,其拥有与UHPLC用亚2μm色谱柱匹敌的分离能力,而使用压力仅为亚2μm柱的一半,使得在常规的液相色谱仪上就能够实现超高效液相仪的效果。研究表明,表面多孔硅胶颗粒色谱柱可通过减小Van Deemter方程中的三个参数来提高色谱性能。
 
①表面多孔硅胶颗粒填充更均匀,降低A值;
②更小的颗??紫堵式档椭嵯蚶┥?,降低B值;
③表面多孔硅胶颗??商岣呷却?,减缓径向温度梯度,降低C值。
 
表孔硅胶颗粒色谱柱还具有适用pH范围广,改善碱性化合物峰形的特点。表面多孔硅胶颗粒色谱柱由于其优越的性能,目前已得到了广泛的应用,如Agilent公司Poroshell 120系列,Waters公司CORTECS系列,YMC公司Mereoric Core系列等等。
 
 
 
 
以上简单介绍了常见的几种填料颗粒,除此之外色谱柱尺寸、键合相种类、键合方式以及是否进行封端处理也是我们在选择色谱柱进行方法开发时需要关注的参数。色谱尺寸大小影响柱效和分离效率。键合方式的不同影响流动相的可使用pH范围,以及载样量等。硅胶颗粒表面是否进行封端处理影响碱性化合物的峰形和极性化合物的选择性。键合相种类则是影响被分离物色谱行为的关键因素。日常工作中关注并了解这些色谱参数,在液相分析方法开发时根据被分离组分的性质,选择合适的色谱柱以及流动相,提高方法开发的效率。
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