液相色谱系列LC04丨那些古里古怪的液相色谱柱，你用过哪几种？

 

气相色谱柱的生产技术早已进入了稳定期，

而液相色谱柱还在群雄逐鹿的阶段，竞争激烈，技术革新也层出不穷。

每个公司都有自己的独门绝技，时不时就会爆出一些新名词。

这一期，我们来聊聊这些年，液相色谱柱的那些新科技。

最早的液相色谱柱和气相一样，

柱子的柱体是用玻璃做的，不耐高压。

随着液相色谱的运行压力越来越高，

现在几乎所有的液相柱都是使用金属来制作了。

而且变得越来越短，内部填充的颗粒也越来越小。

 

——————【无定型硅胶】——————

 

早期的填料使用过无定形的硅胶。

 

——————【薄壳填料】——————

 

而后发明了薄壳填料，在玻璃珠的表面涂一层硅胶。

这样的设计大大减小了涡流扩散项，

也就是减小了范德姆特方程的A项，使得柱效提高了一个数量级。

但是这样的填料里硅胶只有薄薄的一层，

也就是固定相容量很小，只能分离很低浓度的样品。

 

——————【全多孔球形硅胶】——————

 

进而又开发了全多孔球形硅胶，

比如在实验室里，常常会备有一根经典的5um全多孔硅胶柱。

根据范氏方程，人们发现更小的粒径可以带来高的柱效。

但是粒径越来越小之后，阻力就越来越大，

需要使用更高压的液相系统。

虽然说小粒径柱的柱效很高，但为了用一根柱子要换一整套系统，

成本是很高的。

那，有没有办法降低柱压，

让普通的HPLC也能用上高效的小粒径柱呢？

 

——————【核壳柱】——————

 

受到曾经的薄壳填料的启发，有厂家提出了全新的设计思路，

实心颗粒柱，或者叫核壳柱。

自此掀起了行业内的一股研发热潮，

现在很多厂家都推出了类似柱子，这种技术每家命名不一样，

其实是一个意思。

有一个坚硬的内核，而表面多孔。

比起全多孔的颗粒，核壳填料的大小更加均匀，具有更低的涡流扩散。

由于实心核的存在，使得填料孔体积变小，

减小了范式方程B项纵向分子扩散和C项传质阻力。

既能提供更高的柱效，又能够大大降低柱压，

使得在常规的液相色谱上也能实现类似于高压液相色谱的快速分析效果，

所以这类核壳柱，又常被称为快速分析柱。

同学们的实验室，

如果用的是传统的高效液相色谱，

可以大胆尝试这种实心颗粒柱，

确实能大大提高分析速度，又能拥有不错的柱效。

不过这类柱子的使用，

从硬件到参数，和传统的柱子都有不同，

以后有机会再给大家讲哦。

技术的创新来自于应用的需要。

虽然硅胶柱依然是主流，但也存在明显的缺点。

硅胶最大的问题是耐酸不耐碱。

通常耐受范围是pH2-8,pH太高，硅胶骨架就开始溶解。

如何让色谱柱更耐受碱性的流动相呢？

这对于分析碱性药物意义重大。

一种思路是寻找硅胶的替代材料，比如聚合物。

除了化学性质更稳定，

聚合物固定相在分析大分子化合物有特殊的优势。

很多大分子是有立体结构的，或者说是有特定的形状。

如果在聚合物的表面键合上互补的形状，

就可以保留特定形状的分子了。

另一种思路是改进硅胶的合成技术。

比如由美国Unger教授提出，随后被全力发展的无机-有机混合颗粒，

也叫无机-有机杂化技术，

也可以增强硅胶的化学稳定性。

传统的硅胶柱之所以不耐碱，

是因为pH太高，硅胶骨架的Si-O键会断裂。

而杂化了有机颗粒的硅胶小球里，

更稳定的Si-C键代替了一部分Si-O键，

色谱柱的pH范围可以拓宽到1-12。

没有100%完美的选择，每一种设计都有自己的长短板，

同学们还有什么想了解的细节，欢迎给我们留言~

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