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常用色譜填料基質的優缺點

2023-04-07

隨著HPLC技術的發展，特別是對復雜樣品的高選擇性、高靈敏度和高通量分離分析要求的不斷提高，極大的推動了新型色譜填料（固定相）的開發。其原因是HPLC的核心是色譜固定相，分離效果的好壞與固定相的結構、化學物理等特性密切相關。所以研究和制備工藝不斷改進，極大的提高了分離材料的性能，使其具備了高通透性、高機械強度、良好的生物相容性和分離效率。

迄今已經成功制備出多種色譜固定相，分類如下圖：

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常用的色譜固定相基質包括：

硅膠固定相、聚合物微球固定相、金屬氧化物微球固定相。

01、硅膠微球固定相

由于硅膠表面存在大量具有反應活性的硅醇基，同時硅膠基質具有強度好，多孔結構和較好的化學穩定性等優點，因而是一種比較理想的色譜固定相基質材料。硅膠微球固定相不僅具有高效、高選擇性的特點，而且具有比表面積大、較好的色譜性能。

因此，硅膠微球固定相是目前應用更廣泛的液相色譜填料，尤其是針對有機小分子的高效分離分析，并且占據絕大多數市場份額。然而硅膠基質化學穩定性較低，一般只能pH為2-8的范圍內操作，否則會發生水解，降低色譜柱的使用壽命，并且由于殘存硅羥基表現出所謂第二效應，特別會使堿性化合物的峰型拖尾，一定程度上限制了硅膠微球固定相在堿性化合物分析中的應用。

02、聚合物微球固定相

雖然硅膠固定相具有柱效高、分離性能好等優點，仍然是目前商品色譜柱的主流。

此類填料存在兩個明顯缺點：

01、流動相適用范圍窄，一般在pH2-8范圍內使用。

02、表面殘余的硅醇基導致堿性物質分離時效果不佳。

具有足夠機械強度的有機聚合物微球可以克服硅膠填料的上述缺點，同時因為具有較好的生物相容性，更適用于生命科學等領域的應用。迄今聚合物微球固定相已經取得重大發展，部分已經有相當高的商品化水平，但該類固定相仍有一些不足，如機械強度不高、易于溶脹、傳質阻力大、柱效低等，在某些方面的應用受到一些限制。

03、金屬氧化物微球固定相

為了克服硅膠固定相和聚合物微球固定相的固有缺點，研究者仍在不斷開發新的基質材料。氧化鋁的分離機理比較復雜，目前表面覆蓋型和表面鍵合正丁基型氧化鋁已經應用于色譜分析，而且表現出良好的性能，但仍不能取代硅膠。氧化鋯及改性氧化鋯同時具有硅膠基質的高機械性能和聚合物基質的優良化學穩定性，因此氧化鋯作為HPLC填料的研究已引起色譜學領域的極大興趣，其原因是氧化鋯耐堿性好，pH適用范圍可達1-14。

同時還具有其他優點：

01、機械強度高、耐高溫。

02、粒徑、孔徑可控，適用于生物工程產品的分離。

03、在正相色譜中，由于對氨基等堿性基團無吸附而具有較好的峰對稱性。

04、作為離子交換色譜填料時不需要鍵合。