色譜填料的發展及市場上單分散微球的對比

什么是色譜

1903年，俄國植物學家茨維特 ( Tswett )在波蘭的華沙大學研究植物葉片的組成時，用白堊土(碳酸鈣)作吸附劑，分離植物綠葉的石油醚萃取物得到黃色、綠色和灰黃色彼此分離的六個色帶。茨維特把這樣形成的色帶叫做“色譜” ( Chromatographie )，1906年，茨維特以此名稱在德國植物學雜志上發表，英譯名為 ( Chromatography )。在這一方法中把玻璃管叫做“色譜柱”，碳酸鈣叫做“固定相”，純凈的石油醚叫做“流動相”。現在把茨維特開創的方法叫液—固色譜法 ( Liquid-Solid Chromatography )。

什么是色譜技術

雖然在1906年，茨維特就在植物雜志上將色譜帶入了人們的視野，但是，很遺憾，在此后的將近30年的時間里，這項重要的發明無人問津，直到1931年德國的Kuhn和Lederer才重復了茨維特的某些實驗，用氧化鋁和碳酸鈣分離了α、β、γ－胡蘿卜素，色譜技術這才迎來了生機。

色譜技術又稱層析分離技術或色層分離技術，是一種分離復雜混合物中各個組分的有效方法。它是利用不同物質在由固定相和流動相構成的體系中具有不同的分配系數，當兩相作相對運動時，這些物質隨流動相一起運動，并在兩相間進行反復多次的分配，從而使各物質達到分離。如今，色譜技術廣泛應用于工業中尤其是食品藥品行業，高效液相色譜也逐漸成為了食品藥品實驗室檢測部門的標配。在制藥行業，色譜層析制備柱也成了抗體、糖蛋白、抗生素等產品最主要的生產設備。

色譜技術的核心是什么

色譜技術的快速進步給各行各業都帶來了井噴式地發展，然而它的核心又是什么呢？首先，我們通過一張圖，來了解一下色譜技術的發展史。

1970年代以來硅膠填料發展史

由上圖可見，每一次色譜技術的發展，都是建立在層析材料發展的基礎上的，自1903年茨維特 ( Tswett )用碳酸鈣作為吸附劑分離了植物色素，色譜填料經歷了纖維素 → 葡聚糖凝膠 → 硅膠的不斷變化。雖然硅膠填料上世紀60年代就已經如今出現了，但是，由于硅膠的特殊性質，使其一直是主流填料，變化的只是形狀和大小。

為什么硅膠的粒徑和大小的變化會左右色譜技術的發展呢，首先我們通過下面一張表來了解一下每種粒徑的硅膠適用的范圍：

硅膠粒徑大小直接影響到色譜分析效果, 粒徑越小分離效果越好，反壓也越大。色譜分離從常壓到高壓再到超高壓使得樣品分析時間從一個多小時縮短到幾十分鐘再到幾分鐘是由于色譜填料越來越小的結果。

最好的硅膠微球應該是什么樣子的

經歷了由無定形到多分散球形的變化之后，上世紀90年代，單分散小粒徑大孔聚合物色譜填料出現了并在的商品化給色譜填料帶來了革命性變化，從此，單分散微球進入了人們的視野，自此精確控制硅膠色譜填料粒徑大小和粒徑分布及調節孔道結構和機械強度即單分散硅膠成為了硅膠色譜填料的研究重點。

所謂單分散，通常指微球的粒徑或直徑大小呈均一分布，單分散微球在直徑、孔道、表面性質及色譜峰形上具有一致性。目前市場上的填料，雖然稱為單分散，但是在電鏡下的差距很大，我們以10微米100埃口徑硅膠為例，在電鏡下比較各家廠家的產品。

由上圖可見，雖然各家公司都宣稱自己的產品是單分散，但是在電鏡下，產品的優劣還是一覽無余。除了蘇州納微科技有限公司的微球，日本和瑞典公司的微球粒徑大小差異很大，表面也比較粗糙，相比之下，納微微球的大小比較均一。

單分散微球的優點

單分散硅膠之所以是目前硅膠色譜填料研究的重點，是因為它有一下幾個優點：  

1.裝柱容易、反壓低、流速快、柱效高、不易堵篩板

2.線性流速均勻、洗脫集中、洗脫體積少

3.柱床穩定，使用壽命長

4.重復性好 

首先在工業生產中，生產效率一直是工廠的重中之重，所以流速高，柱效高，不容易堵塞篩板就減少了出現故障的頻次和幾率，極大地提高了生產效率； 其次，集中洗脫，大大降低了洗脫次數和時間，同時也降低了時間和耗材成本；花費了同樣地成本，但是使用壽命卻更長，對企業來說，減少了不必要的支出；當今工業生產中，產量已經不是唯一重要地數據了，企業對質量地重視程度也越來越高，因此，重復性好地填料產出的產品質量也比較穩定，能夠減少企業很多不必要的麻煩。