液相色谱柱技术包括填料技术,封尾技术和装柱技术等。
一、色谱填料技术
填料的差异对色谱柱分离性能和选择性有决定性影响,色谱填料的键合相密度的不同也会影响到填料表面硅羟基裸露的多少,进而影响填料的选择性。
1、填料分类及方法
填料分为湿法填充和干法填充,资料显示在正常条件下,填料粒度>20μm时,干法填充制备柱较为合适,颗粒<20μm时,湿法填充较为理想。
填充方法一般有4种:
①高压匀浆法,多用于分析柱和小规模制备柱的填充;
②径向加压法;
③轴向加压法,主要用于装填大直径柱,如DAC;
④干法柱填充的技术性很强,大多数实验室使用已填充好的商品柱。
2、色谱柱填料粒径
在色谱分析工作中,该怎么选择色谱柱的中填料的粒径呢?目前市场上主要可供选择的分析用填料粒径主要有以下几种:
①1.7μm、1.8μm、 2.2μm-----快速液相色谱柱:匹配快速色谱仪
②3.0μm、3.5μm-----快速液相色谱柱:普通快速分析
③5μm-----常规分析
其中5μm的粒径是最常用的,但是这里是指平均粒径是5μm,也有可能有3μm和5μm粒径的填料。当然色谱填料的粒径越小,理论塔板高度越低,相应的柱效越高,分离度和灵敏度就越好,而且在高线速度区域,柱效的降低也得于缓和,但是压力会成倍上升。通常我们会结合色谱柱的长度来综合选择色谱柱的粒径,长度和粒径都是用来改变柱效的,选择原则是够用就好。当待分离物质≤5个时,150mm柱长的色谱柱可以满足大多数样品的分离。
3、色谱填料的孔径和比表面积
现在多孔填料的 95%以上表面积在孔内部,这样只有分析目标物进入孔内,才能达到分析分离的目的。而只有样品分子直径小于平均孔径,才能进入微粒内部。对于小分子的反相分离,选择小孔径(60Å ~120Å)填料柱,对于小分子和多肽使用100Å~150Å,而只有当目标物的分子量大于2000 时我们才会选择300Å孔径的填料。如药典上介绍测定分子量大于2000的样品,选择柱子填料的孔径为300Å,因为在做多肽类样品的时候,300Å孔径的填料相对100Å孔径肯定要选择性好点,也就是分离度相对比较好点。因为蛋白分子量>2000,会对进入120Å填料的孔造成困难,从而进不了孔,没有保留,就在填料表面,随着溶剂一同出峰。我们一般选择填料的时候,要求孔径至少是分子直径的三倍,从而保证分子可以进入到孔内。
每克填料的比表面积与孔径和粒径有关,随着孔径的增加,比表面积降低。目前比表面积一般为:180m2/g-350m2/g,随着比表面积增大,保留增加,载样量增加,平衡时间增加(梯度洗脱尤为注意)。我们在日常色谱分析工作中可根据需要选择合适的比表面积。
二、色谱封尾技术
什么是色谱柱的封尾?由于空间位阻的存在,键合反应最多只能覆盖 50%的硅羟基,超过一半硅羟基是活性硅羟基,与碱性基团会发生离子交换作用,增加了保留,导致峰形拖尾,用短链氯硅烷(如三J基氯硅烷)键合活性的硅羟基,可以减小这种影响,这种操作被称为封尾,或称为封端、封口。
封尾与不封尾的色谱填料有什么区别呢?封尾消弱硅羟基作用,不封尾提高硅羟基影响,增强极性物质的保留,降低柱流失,但是有些物质会在不封尾的柱子上产生拖尾。
封尾技术中用到的封尾试剂的差异也会对色谱柱的性质产生很大的影响,如体现在色谱填料的pH耐受范围,水相耐受范围,极性强弱等。
三、色谱装柱技术
装柱技术也没有想象中的这么简单,不同固定相、不同粒径、不同柱管内径和长度,装柱工艺都有所不同,要装出紧密、稳定、均一的柱床,需要经验积累。