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高效液相色譜柱裝柱技術
發布時間:2013-01-10 瀏覽次數:5700次 來源:英諾生物


 

高效液相色譜柱裝柱技術


英諾生物科技有限公司


        高效液相色譜柱制備柱填充方法是柱技術中最關鍵的部分, 也是決定柱效高低的主要因素之一。在利用制備色譜的生產實踐中, 一般對投入的設備更換較少, 而是根據柱及分離產物選擇固定相, 因此好的裝柱方法至關重要, 以保證所得到的柱效率高、重現性好、滲透性好, 使分離純化過程成本達到最低。通常根據所選用填料的種類、粒度大小及柱尺寸, 采用不同的裝柱方法。一般所用裝柱方法有干裝法、勻漿填充法和壓縮勻漿填充法等。

1. 干裝法

        干裝法適用于顆粒度大于20-30μm填料的裝填。借助于一種簡單的機械裝填裝置, 由一個馬達驅動偏心凸輪以每分鐘120 次的速度將色譜柱做上下約2cm 的垂直抖動, 此時可將填料以3-4g/min 的速度連續加入柱中。該法使柱床相對均勻、穩定, 最多可填裝3kg 填料, 可以滿足分離一定量的產物, 而且填充裝置簡單, 投資相對較少。顆粒小于20 -25μm的填料, 用干裝法不能得到高效柱。因為隨著填料粒徑的縮小, 顆粒間的靜
電作用和表面能增大, 彼此傾向于聚集和"成團", 粘附在連接管及柱壁上, 有時也會因強烈的靜電作用彼此排斥, 難以填裝出均勻而緊密的柱床, 此時必需用濕法即勻漿填充技術。

2. 勻漿填充法

        勻漿填充法最初用于分析柱的填裝, 目前已成功地用于填裝內徑不超過100mm 高效液相制備柱,表3 列出了目前常用的勻漿溶劑及流動相。理論上, 相同顆粒的填料不管在分析柱還是在制備柱中應有同樣的柱效, 即柱效與柱徑無關。但實際上, 隨著柱徑增大, 保持填充后使用過程中的柱床穩定卻困難得多, 這也是造成制備柱柱效易下降的原因之一。

        造成柱床不穩定的原因有:

(1)裝柱的高壓泵流速及壓力范圍有限。因為在填充過程中要求勻漿及流動相的線速至少為1cm/s, 所以對大直徑的制備柱要求高壓泵系統有很大的流量及壓力, 但在目前的產品中符合這種要求的不多, 而且價格極昂貴, 不實用。
(2)大直徑柱填充時產生大量的摩擦熱。由于大流量流動相經過柱床時與顆粒間產生大量熱量, 這種熱與流動相粘度、填料粒度、粒度分布及柱壓降等因素有關。在正相柱中, 由于流動相粘度小, 柱壓降低, 所以摩擦熱相對較小; 而反相柱中由于流動相粘度大, 柱壓增高, 摩擦熱也大。柱徑越大, 摩擦熱影響也越大。這是因為柱中心的熱量比邊緣難以消散, 形成從中心到柱壁的熱梯度效應。其影響是中心與管壁溫度不同, 流動相粘度不同, 流速不同, 使譜帶變形。另外色譜柱的不銹鋼外殼與填料熱膨脹系數不同, 在多次熱脹冷縮后, 柱床會發生變化, 在填料中產生死空間及空隙, 尤其在柱頂及柱壁部分。
(3)大直徑柱在填充時, 顆粒間會架空, 形成不穩定結構, 但這種不穩定結構在分析柱中由于受柱壁的支持變得較為穩定, 隨著柱直徑與柱床比的增加, 柱壁的支持作用逐漸減小至消失, 所以柱中心在填充時形成的架空結構在制備柱使用過程中會逐漸消失, 產生死體積及空隙。解決不穩定性的辦法就是連續改變填充柱的體積, 也即采用軸向壓縮技術, 將死體積及空隙排除到色譜柱外。當然色譜柱使用過程中流動相壓縮填料也會使柱床壓縮,但不能改變柱體積。正是由于上述原因, 在直徑大于50mm 以上的制備柱出現了壓縮柱及相應的壓縮填充技術。

3. 壓縮填充技術

        用高壓勻漿法較難填充直徑大于100mm 的制備柱, 為將細顆粒填料均勻裝入更大直徑的制備色譜柱中, 目前均采用柱床壓縮技術。

4. 真空填充法

        該技術是由Merck KGaA 制備色譜小組在環形膨脹柱及簡單勻漿填充玻璃柱的基礎上開發的一種新的"Packing Stand"柱裝柱技術, 其原理是用普通噴水泵抽真空過濾勻漿, 然后用水壓壓縮填充床壓緊色譜填料。這種方法可精確地調節所需填充體積或凝膠床高度, 因此很容易直接從分析規模到生產規模的放大。每一個"Packing Stand"系統由完整的柱、架、填充管等組成, 用戶可根據自己的需要快速、高效地填裝高質量制備分離柱, 現有內徑為25-450mm 的柱填充裝置, 覆蓋了從半制備到工業生產規模所用柱的范圍, 可填裝如12μm的Lichrospher 硅膠和"軟"聚合物凝膠如Fractogel EMD等。


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