(1)粒徑和柱長
在近年來SEC色譜柱技術得到發展之前,大多數使用的SEC色譜柱的直徑通常相對較大,通常為7.8 mm,長度為150至300 mm。由于使用了較大的顆粒,因此需要較長的色譜柱長度,其中大多數顆粒的機械強度不高,必須在相對較低的壓力下使用。SEC色譜柱技術的最新趨勢集中在開發具有更小的顆粒(<3 μm),更短的色譜柱(現在的標準是15 cm)和更小的直徑(通常為4.6 mm)的色譜柱。顆粒化學的發展支持了這種趨勢,這些化學既具有足夠的機械穩定性,可以在較小的顆粒尺寸的較高壓力下使用,又對生物分子呈惰性,從而主要基于分子尺寸進行分離。通過使用更高的流過這些色譜柱的流速,也可以減小粒徑,從而提高分離速度。對于較大的顆粒,使用高流速往往會導致效率(即塔板數)和分離度降低,但是對于較小的顆粒,這樣做所付出的代價并不那么嚴格。
(2)平均孔徑和分布
如上所述,特定分子通過SEC柱的速度取決于它可以探索顆粒孔的程度。對于具有明確定義的孔徑分布的顆粒,存在特定分子對于基于尺寸的分離有效的分子尺寸范圍。圖1中所示的校準曲線顯示了具有不同平均孔徑的顆粒的選擇性(即,給定分子量變化下洗脫體積的差異)。我們看到,小孔色譜柱對小分子具有良好的選擇性,但最大的分子將被有效地共洗脫。另一方面,非常大的孔材料有效地分離了最大的分子,但最小的分子卻被共洗脫。這種類型的圖可用于確定哪種孔徑對手頭的應用最有效。對于蛋白質表征,通常使用的孔徑在150至500?之間。對于常見的治療性蛋白質(MW≈15–80 kDa),孔徑為150–200?效果很好,而單克隆抗體(mAbs,MW≈150 kDa)通常使用孔徑為200–300?。對于非常大的蛋白質(分子量> 200 kDa,例如,聚乙二醇化酶或聚乙二醇化的蛋白質),通常500-1000?的材料可提供最合適的選擇性。