體積排除色譜(size exclusion chromatography,SEC),是色譜個分離模式中最簡單、最單純的一種類型。在排除色譜中,溶質(zhì)即待測樣品組分,與固定相或填料、流動相之間沒有額外的相互作用。只依據(jù)分子的體積(流動力學體積)的大小而分離。
作為液相色譜技術(shù)的一個重要分支,SEC方法最廣泛的用途是測定合成聚合物的分子量分布;對于某些大分子樣品如蛋白質(zhì)、核酸等,也是一種很有效的分離純化手段。SEC方法能簡便快速地分離那些樣品組分中分子量相差較大的簡單混合物。它非常適合于未知樣品的初步探索分離,無需進行復雜實驗就能獲得樣品組成分布方面較為全面的概況。
體積排除色譜(size exclusion chromatography,SEC)方法,通常是一種對于分子量大于2000的物質(zhì)按其分子尺寸大小進行分離的技術(shù)。作為液相色譜技術(shù)的一個重要分支,SEC方法最廣泛的用途是測定合成聚合物的分子量分布;對于某些大分子樣品如蛋白質(zhì)、核酸等,也是一種很有效的分離純化手段。SEC方法能簡便快速地分離那些樣品組分中分子量相差較大的簡單混合物。它非常適合于未知樣品的初步探索分離,無需進行復雜實驗就能獲得樣品組成分布方面較為全面的概況。
SEC方法按其淋洗體系通常分為兩大類,即水相SEC(也稱凝膠過濾色譜)和有機相SEC(也稱凝膠滲透色譜)。兩種方法的分離原理雖然是相同的,但柱填料及其分離對象和使用技術(shù)完全不同。
與其他幾種色譜分離模式相比,體積排阻色譜具有幾個突出的優(yōu)點:
(1)出峰迅速,任何組分的保留體積均在K和%之間;
(2)溶質(zhì)與固定相(填料)和流動相無相互作用,毋需梯度淋洗;
(3)分離時不會滯留雜質(zhì)或殘留物在柱上,故柱壽命長;
(4)對于大分子,可以測定分子量及分子量分布;
(5)對于生物大分子,有很高的活性回收率;
(6)柱負載較大,利于制備分離。
作為一種分離方法,它也有本身難以克服的缺點。即,與其他色譜模式相比,體積排除色譜的分辨率及峰容量均相對較低。
在SEC方法中,柱填料的性質(zhì)必須與溶質(zhì)和淋洗體系相匹配。欲分離的高分子樣品可能是油溶性的,也可能是水溶性的,前者只能在有機相體系中分離,后者只能在水相體系中分離,填料必須能被淋洗劑所浸潤。SEC方法要求填料與試樣盡可能不發(fā)生任何基團之間的相互作用,即在色譜過程中應盡可能避免非空間排除效應(如吸附、離子交換、分配等相互作用)的影響,而是完全按照分子尺寸大小進行分離。填料的多孔結(jié)構(gòu)是SEC方法賴以建立的基礎(chǔ)。有關(guān)填料的孔結(jié)構(gòu)參數(shù)(如孔度、孔徑、孔徑分布以及孔結(jié)構(gòu)形態(tài)等)對于SEC技術(shù)來說尤為重要。
一種高效的SEC填料,它的化學結(jié)構(gòu)應當能夠很好地適應欲分離對象和淋洗體系,并能有效地避免非空間排除現(xiàn)象的發(fā)生;它的物理結(jié)構(gòu)除了具備均勻而合適的顆粒度外,還需要有光潔的表面(包括孔壁表面)、規(guī)整而通暢的孔結(jié)構(gòu)形態(tài)、較大的孑L度以及適當?shù)目讖酱笮∨c分布。
SEC填料的色譜表征,除了前面所述的柱效、選擇性、分離度、穿透性等參數(shù)以外,還需滿足如下三項色譜指標要求。
排除極限
表示填料可以用來分離高分子物質(zhì)的限度、超過這個限度溶質(zhì)就會在填料的粒隙間穿過而沒有分離效果。排除極限主要取決于填料的有效孔徑。
分離范圍
表示填料可以分離高分子物質(zhì)的分子量范圍。它一般指分離柱的分子量一淋洗體積校正曲線的線性部分。分子量高于和低于這個范圍的溶質(zhì)分別被排除和滲透,均沒有分離效果。分離范圍主要取決于填料有效孔的分布范圍。對于高分子類型SEC填料,分離范圍通常以相差2個數(shù)量級的分子量為宜。
固流相比
指填料的有效孑L內(nèi)體積與填料的顆料間隙體積之比值。它反映了色譜柱的分離容量,其值越大越好。在緊密填充的條件下,固流相比主要與填料的孔度有關(guān)。
以上所述,既是填料在制備過程中的主要研究內(nèi)容,也是填料在應用過程中的重要參考依據(jù)。
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