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Chromolith®®色谱柱:在低压力下表现不俗

如果您的研究和行业使用传统的颗粒分离柱进行高效液相色谱 (HPLC),则需要高达 1400 bar 的高压。但使用 Supelco®产品线的Chromolith®专用色谱柱,由于采用一个连续部件制成,可避免这类高压条件,从而在相对更低的柱背压下实现高水平的快速分离。这种色谱柱由德国达姆施塔特独家生产

无论是处理蜂蜜中农残还是橙汁中的人工色素测定,抑或是药物纯度分析,色谱分离方法都是许多研究和工业领域不可或缺的分析手段。而高效液相色谱(HPLC)则是其中最普遍的分析方法。

为何HPLC如此重要?超精细的分离材料颗粒,确保了高分离性能。分离材料(即固定相)颗粒越细,分离性能越好。而这恰恰是难点所在,毕竟材料颗粒越细,彼此间的空隙越小,分离待分析物质的“流动相”内产生的压力越大。

“快速高效分离超细小颗粒时,很容易达到 300 bar 以上的压力”,Merck 生命科学业务 Supelco® 产品线主管产品经理 Petra Lewits 解释道:"部分情况下,甚至可能达到 1400 bar。不幸的是,一旦达到极限,持续的超高压力会给整个系统带来压力,小颗粒色谱柱会相对更快地堵塞,严重影响色谱柱的使用寿命和分析成本。”Lewits表示。

但有一种解决方案可克服这一瓶颈。除固定相越来越精细的色谱柱外,还可使用整体式分离柱,即由一个连续部件制成的分离柱。这类产品首次在1990 年代推出时,分离性能仍然很低。在日本研究员 Kazuki Nakanishi 成功用硅胶制造出整体分离柱后,彻底改变了这一局面。但由于其化学专业知识不足,产品一时难以上市,他还需要得到业界的支持。当时在 Merck 从事新色谱材料研发的 Karin Cabrera 得知这一情况。拥有化学博士学位的Cabrera很快意识到这一产品蕴含的巨大潜力,并迅速与Kazuki Nakanishi 京都大学的同事取得了联系。

Karin Cabrera、Dieter Lubda 博士及其Chromolith<sup>®</sup>分离柱团队。来源:Merck 百年色谱史

图 1.Karin Cabrera、Dieter Lubda 博士及其Chromolith®分离柱团队。来源:Merck 百年色谱史

硅胶形成背后的化学原理并非什么大秘密。但从一套连续部件制造分离柱,让这一工艺与传统工艺大相径庭。整块凝胶在特别准备的凝胶管中形成,然后形成所需的圆柱形状。每种尺寸的 HPLC 色谱柱使用不同的凝胶管。
大孔尺寸基于聚环氧乙烷确定。随后硅胶表面上形成介孔(与大孔尺寸相差约一百倍)。此后即可用其分离物质混合物。

Chromolith<sup>®</sup>色谱柱中的细小介孔和大孔(相差约 100 倍)。来源:Merck 的&ldquo;Chromolith HPLC 色谱柱的优势&rdquo;演示报告

图 2.Chromolith®色谱柱中的细小介孔和大孔(相差约 100 倍)。

但仍需先克服一个关键问题。HPLC所用的整体硅胶需要压力和溶剂条件下足够稳定。默克公司为此专门开发了一种特殊工艺,在整体硅胶上涂上一层高性能塑料。Karin Cabrera 的继任者 Benjamin Peters 解释道:“涂层是最困难的一步,也是Chromolith®色谱柱的核心制造工艺。迄今为止,我们的竞争对手均未成功在整体硅胶周围涂上类似涂层。”即使在二十年后,这一特殊工艺仍是 Supelco®分析产品线独有的优势。

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