色譜柱填料顆粒簡介

　　隨著藥物的不斷創新，藥物結構越發復雜，開發良好的藥物分離方法成為人們面臨的巨大挑戰。高效液相作為一種有效的檢測手段，在藥物分析領域得到廣泛應用，而色譜柱的選擇則成為人們關注的焦點。眾所周知色譜柱的鍵合相和基質顆粒共同影響其選擇性，目前使用較為廣泛的顆粒類型主要分為兩類，全多孔硅膠顆粒和表面多孔硅膠顆粒。本文將對色譜柱填料顆粒做一個簡單的概述。

　　全多孔硅膠顆粒

　　全多孔硅膠為色譜填料基質的主流，其制備技術已十分成熟，通常采用溶膠-凝膠法或堆砌硅珠法制備。通過在硅溶膠分散體系中的聚合反應，將納米級硅溶膠包結成有機-無機復合微球，燒結除去有機物后得到全多孔硅膠微球。為滿足復雜樣品的分離，以及苛刻實驗條件，同時保持公司在行業內的競爭力，各公司不斷創新，由此衍生出多種類型的全多孔硅膠顆粒。

　　1.1有機-無機雜化顆粒

　　有機-無機雜化顆粒技術的典型代表為Waters公司，其于1999年首先推出市場的XTerra系列產品，是基于第一代有機-無機雜化顆粒的液相色譜柱，該項Waters全球ZL技術成功地解決了硅膠基體反相填料在高pH流動相中不穩定的問題。與當前制造高純度硅膠的技術工藝類似，XTerra高純甲基化雜化顆粒材料也是以高純度重現的化學方式獲得的，但兩者間存在一個重大的差異，甲基化材料是由兩個不同的高純有機硅氧烷單體縮合而成的，這兩個單體分別是四乙氧基硅烷[TEOS是形成SiO4四面體亞單元的前體化合物]和甲基三乙氧基硅烷[MTEOS為一有機硅氧烷，用于在硅氧網絡的整個骨架中插入硅碳鍵]。其集硅膠與聚合物填料的優點為一體，具有分離效率高，峰形好，柱壽命長，pH范圍寬（1~12）的特點。

　　Waters在2005年繼續推出了以BEH為技術品牌的第二代雜化顆粒柱。與XTerra顆粒類似，BEH顆粒也是經由兩個高純單體間的縮聚反應所合成的。這兩個單體分別是四乙氧基硅烷[TEOS]和雙（三乙氧基硅基）乙烷[簡稱BTEE，它包含一個預置的亞乙基橋鍵結構]。第二代雜化顆粒比內嵌甲基的第一代XTerra雜化顆粒呈現更高的交聯度。因此，第二代雜化顆粒擁有非常杰出的機械強度。

　　再者，因為Si-CH2-CH2-Si共價單元的高度化學穩定性和疏水性，使得要從亞乙基橋雜化顆粒中完全釋放出一個亞乙基橋單位必須打斷多達6個硅氧鍵，因此第二代雜化顆粒在抵御高pH下的水解腐蝕方面有了巨大的提高。BEH技術最初商業化用于ACQUITY UPLC BEH柱，成就了激動人心的超高效液相色譜技術，繼而應用于XBridge家族的HPLC柱上。BEH雜化顆粒技術能夠提供優異的色譜峰形和柱效，特別是對堿性化合物。同時也改善了色譜填料在極端流動相中的穩定性，尤其是大幅度提高了其對高pH流動相的耐受力。

　　 1.2硅膠球聚合物包被顆粒

　　硅膠球聚合物包被顆粒是在超高純全多孔硅膠微球基質表面涂覆一層厚度均勻的聚合物，聚合體薄膜像一層膠囊一樣，將殘存的硅醇基和金屬不純物的影響減小到極限，進而提高填料的pH耐受范圍和應用能力。由于聚合物僅涂覆于硅膠表面，硅膠骨架未發生變化，保持了顆粒機械和色譜分離效率不變。月旭科技的Xtimate反相填料、菲羅門公司的Gemini NX和資生堂Capcell均是屬于此類的硅膠球聚合物包被顆粒填料。

　　1.3表面帶電雜化顆粒(CSH)

　　Waters公司在亞乙基橋雜化顆粒技術的基礎上再次創新，使其表面帶上少量的正電荷。表面的微量正電荷在低離子強度的分離體系中與被電離的堿性化合物相互排斥，抑制了堿性化合物和殘留硅羥基的離子交換作用，從而獲得卓越的峰形。這一技術還可以提高低離子強度流動相條件下樣品的載量和峰容量，并依然保留亞乙基橋顆粒技術的穩固機械和化學穩定性。CSH技術還允許使用甲酸來代替三氟乙酸等離子對試劑，而仍保持帶電分析物的良好峰形，對于質譜分析尤為有利。

　　表面多孔硅膠顆粒

　　表面多孔硅膠顆粒是將多孔硅膠殼熔融到實心的硅核表面制備而成，一般被稱作核殼core shell、熔融核心fused core、多孔外殼porous shell填料。目前廣泛使用的表面多孔硅膠顆粒色譜柱粒徑為2.7μm，其擁有與UHPLC用亞2μm色譜柱匹敵的分離能力，而使用壓力僅為亞2μm柱的一半，使得在常規的液相色譜儀上就能夠實現超高效液相儀的效果。研究表明，表面多孔硅膠顆粒色譜柱可通過減小Van Deemter方程中的三個參數來提高色譜性能。

　　①表面多孔硅膠顆粒填充更均勻，降低A值；

　　②更小的顆粒孔隙率降低軸向擴散，降低B值；

　　③表面多孔硅膠顆粒可提高熱傳遞，減緩徑向溫度梯度，降低C值。

　　表孔硅膠顆粒色譜柱還具有適用pH范圍廣，改善堿性化合物峰形的特點。表面多孔硅膠顆粒色譜柱由于其優越的性能，目前已得到了廣泛的應用，如Agilent公司Poroshell 120系列，Waters公司CORTECS系列，YMC公司Mereoric Core系列等等。

　　以上簡單介紹了常見的幾種填料顆粒，除此之外色譜柱尺寸、鍵合相種類、鍵合方式以及是否進行封端處理也是我們在選擇色譜柱進行方法開發時需要關注的參數。色譜尺寸大小影響柱效和分離效率。鍵合方式的不同影響流動相的可使用pH范圍，以及載樣量等。硅膠顆粒表面是否進行封端處理影響堿性化合物的峰形和極性化合物的選擇性。鍵合相種類則是影響被分離物色譜行為的關鍵因素。日常工作中關注并了解這些色譜參數，在液相分析方法開發時根據被分離組分的性質，選擇合適的色譜柱以及流動相，提高方法開發的效率。