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微球的應用領域——色譜填料

一、色譜柱填充微球應用純化樣品和定量分析研究

色譜可分為制備色譜和分析色譜。前者用于工業分離純化,藥企使用制備色譜進行大規模分離純化時通常直接采購填料產品;后者用于實驗室分析檢測,實驗室等機構一般需供應商將填料預裝成柱以供其使用。


二、色譜填料分類



用于分析檢測的色譜填料主要為硅膠基質

用于小分子分離純化制備的色譜填料包括硅膠和聚合物基質

用于大分子分離純化制備的層析介質大多為聚合物基質



①無機色譜填料

無機色譜填料以二氧化硅多孔微球(硅膠色譜填料)*為常見。硅膠具有機械強度高、不溶脹、粒徑及孔徑可控、表面富含硅羥基(可以鍵合不同功能基團)等優點,廣泛用于有機合成藥物、植物藥、手藥物、***、多肽、胰島素等中小分子的分離純化。在分析檢測領域,硅膠色譜填料裝填的色譜柱占據了80%的市場份額。另一方面,硅膠色譜填料在pH<2條件下鍵合相容易脫落、pH>8時硅膠會溶解的缺陷,限制了其在酸堿條件下進行分離純化時的使用,導致其使用壽命相對較短;此外,硅膠表面殘存的硅羥基亦使其對堿性物質的分離效果不佳,影響了硅膠色譜填料在堿性化合物分離和分析中的應用。


②有機聚合物色譜填料

有機聚合物又包括天然聚合物和合成聚合物

天然聚合物填料主要從植物和微生物中提取,其主要基質包括瓊脂糖、纖維素、葡萄聚糖、殼聚糖等。天然聚合物填料的優點主要在于其親水性,其相較于合成聚合物填料的缺點主要在于低機械穩定性,因此又被稱為“軟膠”,只能用于低壓層析分離純化。合成聚合物填料介質主要包括聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸酯及聚苯乙烯等聚合物,以及聚苯乙烯-二乙烯基苯多聚體、甲基丙烯酸甲酯共聚物等共聚物。合成聚合物填料具有化學穩定性好、機械強度高的特點,既克服了硅膠不耐酸堿的缺點,也克服了軟膠機械強度差的弱點,因此應用范圍更廣。合成聚合物填料雖然開發晚于硅膠和軟膠,但目前是應用增長*快的填料。概括地說,就是聚合物填料主要包括兩類,一類是以瓊脂糖微球為代表的天然高分子層析介質,還有一類是以聚苯乙烯和聚丙烯酸酯為代表的合成高分子層析介質。聚合物基球還可以通過表面親水化改性及功能化制備離子交換、疏水、體積排阻及親和層析介質等,以滿足蛋白、抗體、疫苗、病毒、血液制品等生物大分子大規模分離純化的需求。


三、總結


色譜柱是色譜系統的心臟,色譜填料是色譜柱的核心材料,因此色譜柱和色譜填料被譽為色譜“芯”。色譜柱的分離純化效果及分析檢測性能很大程度上取決于色譜填料。

色譜填料通常是指具有納米孔道結構的微球材料,其粒徑在微米尺度范圍內,而色譜填料上的孔徑則以納米衡量,常規孔徑大小在5-200納米范圍內。色譜填料性能取決于其形貌、結構、粒徑大小和分布、孔徑大小和分布、材質組成及表面功能基團,參數眾多,不同用途色譜填料需控制不同參數,導致其生產難度極大。

用于工業分離純化的色譜填料往往需要10微米以上粒徑;

用于分析檢測的色譜填料其粒徑一般為3微米和5微米;

超高效液相色譜(UPLC)的填料粒徑需要小于2微米。

另一方面,色譜填料孔徑大小亦需要根據目標分子大小來選擇,小分子的分離純化可選擇小孔徑、大比表面積的微球,大分子則必須使用大孔徑微球。







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