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硅胶色谱填料研究及发展主要向着两个方向进行:第l一个方向是通过控制硅胶基球的形貌、结构、尺寸、材料组成来提高色谱分离性能;第二个方向是通过表面修饰和改性来制备不同分离模式和不同选择性的色谱填料以满足其更广泛的分离分析的需求。
Van Deemter色谱理论方程式告诉我们色谱柱效和塔板高度由涡流扩散系数,分子扩散系数及传质阻力系数决定。而影响这些参数的主要是色谱填料形貌结构,粒径大小及分布,孔径大小。
合物材料借助键合、聚合和交联等方法以共价或吸附的形式与硅胶表面羟基相结合, 而实现对硅胶改性的方法。硅胶基质聚合物包覆和聚合物涂敷型填料不仅扩大了使用的pH范围, 同时表面的聚合物有效地覆盖了硅胶表面的硅羟基, 既避免了强极性和碱性物质的非特异吸附, 也改善了填料的分离效能, 很大限度地降低了残存的硅羟基的效应, 即使是在中性条件下分析碱性物质, 仍能保持峰型完l美,使其即有硅胶填料高机械强度的特性,又有聚合物填料耐酸碱性优点。无论是引入有机杂化基团或通过聚合物包覆改造硅胶基质,都可以提高硅胶的pH 耐受性,并屏蔽或减少表面硅羟基以降低碱性化合物的拖尾。为了满足速度更快、分辨率更高、分离选择性更好液相色谱分离和分析技术的需求,以硅胶为基质的色谱填料的将向单分散,核-壳型、杂化硅胶、窄分布孔结构及超大孔结构硅胶等新型材料方向发展。
HILIC 色谱填料自1990年Alpert提出亲水作用色谱的概念以来,其应用逐渐增多。HILIC是基于极性化合物在色谱固定相表面水层和流动相之间进行的亲水分配作用达到保留的一种分离模式。在HILIC分离中,流动相中水的比例越小,则洗脱能力越弱; 反之,洗脱能力越强。化合物的极性越小,则保留越弱; 反之,则保留越强。HILIC尤其适合强极性化合物分离和分析。各种商品化亲水作用色谱材料的种类日益丰富,涵盖了氨基、二醇基、咪唑基、三氮唑基、酰胺型、糖型和两l性离子型键合相,为亲水作用色谱的发展和应用奠定了良好的基础。HILIC 可以作为正相色谱的替代和反相色谱的有效补充。
SEC硅胶填料性能主要取决于孔容积、孔径大小和分布,粒径大小和粒径分布。表面键合相主要是带电中性亲水材料可以减少或消除样品分子与填料表面之间的次级相互作用力,确保SEC分离按体积排阻模式进行。由于SEC分离是体积排阻模式、其分离度、分辨率与孔容积、孔径大小及分布有密切关系。孔容积越大,往往分离度越好,因此SEC往往都是选择孔容积大的,常用反相硅胶色谱填料孔容积一般是1 mg/g, 而用于SEC硅胶孔容积往往大于1.4mg/g 。但孔容积大,硅胶机械强度差、耐压性也差,这也是为什么SEC色谱柱寿命都比较短的原因。另外硅胶填料粒径越均匀,分子在填料微球孔道的扩散迁移路径越一致,相应的保留时间也一致,减少分子扩散系数,从而获得更高的柱效和分辨率。因此高度粒径均一的且具有大孔容积的单分散硅胶是SEC理想的基球。