跟月旭科技走進“色譜”心髒，探究色譜發展壁壘

色譜是一種分離分析手段，分離是核心，因此擔負著分離工作的色譜柱是色譜係統的心髒。目前市場上色譜柱種類和規格繁多，在製藥、食品、環保、石化、農(nong) 林、醫療衛生等領域有應用廣泛，相關(guan) 從(cong) 業(ye) 人數不斷增長。

此次，我們(men) 一起來探討一下月旭色譜柱技術的特點及目前色譜柱技術總體(ti) 發展中存在的壁壘。

 核殼結構色譜填料+體(ti) 積排阻色譜填料

作為(wei) 中國的色譜柱品牌，月旭科技自2005年從(cong) 事色譜相關(guan) 業(ye) 務至今已走過了14個(ge) 年頭。期間，月旭科技在色譜領域始終堅持自主研發和自主品牌，先後推出了包括Ultimate®、Xtimate®、Welchrom®、Topsil®和Boltimate®等多個(ge) 品牌的色譜柱及色譜填料產(chan) 品，並為(wei) 客戶提供色譜分離分析技術、產(chan) 品和整體(ti) 解決(jue) 方案。由於(yu) 堅持創新，月旭科技在色譜填料的研發和色譜分離分析方法開發方麵已經達到國內(nei) 外領xian水平。據介紹，目前月旭團隊開發的色譜填料超過百餘(yu) 種，在醫藥、食品和環境檢測方麵的應用超過5000個(ge) 。其中有19款月旭色譜柱被列入美國USP-PQRI數據庫，2015版中國藥典中，有多個(ge) 藥品品種*使用月旭色譜柱產(chan) 品。依托技術優(you) 勢，2018年月旭色譜柱年銷量取得了超過4萬(wan) 根的好成績。以下是兩(liang) 種月旭自主研發的國內(nei) 外領xian的色譜填料，一種是核殼結構色譜填料，另一種則是體(ti) 積排阻色譜填料。

核殼結構色譜填料

該類填料初是由色譜科學家 Jack Kirkland 在2006年研製成功的一種新型色譜填料。它是將多孔矽殼熔融到實心的矽核表麵而製備的。這些多孔的“光環”狀顆粒具有極窄的粒徑分布和擴散路徑，可以同時減小軸向和縱向擴散，允許使用更短的色譜柱和較高的流速以達到快速、高分辨率分離。

月旭科技研發的Boltimate®核殼色譜柱中矽膠顆粒粒徑是2.7μm，它是由1.7μm直徑的實心核與(yu) 0.5μm厚的多孔層所構成的。這種核殼型的矽膠顆粒提供了較短的傳(chuan) 質路徑，減少了軸向擴散，而實心核矽膠提供堅固的支撐結構，可以承受高壓，具有與(yu) 1.8 μm 填料相似的分離效率，且柱反壓隻有sub-2μm色譜柱的50%和明顯的抗汙染性能。由於(yu) 實心核的存在，以及薄的多孔層，使得樣品分子的擴散距離減小，即可以使用更高的流動相流速，極大的提高了分析速度。目前月旭已經有Boltimate® C18、Boltimate® LP -C18、Boltimate® EXT C18、Boltimate® Phenyl-Hexyl、Boltimate® EXT PFP等多款該係列色譜柱。國外也有一些色譜柱廠家成功研發了該類型產(chan) 品，例如AMT公司的HALO色譜柱、Sigma-Aldrich公司的Ascentis Express 核殼柱等。

核殼色譜柱填料結構

體(ti) 積排阻色譜填料

體(ti) 積排阻色譜(Size exclusion chromatography，SEC)是一種*按照溶質分子在流動相溶劑中的分子尺寸大小分離的色譜法，是非常重要的分離分析生物大分子如蛋白質、多肽、生物酶的工具。其分離原理如下：該類填料具有一定孔徑分布，當具有不同尺寸的目標物分子進入體(ti) 積排阻色譜柱時，分子量很大的分子無法進入填料內(nei) 部孔中，因此zui先被洗脫下來；分子量相對較小的分子能夠進入一部分填料內(nei) 部孔中，因此隨後被洗脫下來；分子量很小的分子則能夠進入到填料的所有內(nei) 部微孔中，因而其洗脫體(ti) 積接近色譜柱的柱體(ti) 積；根據洗脫體(ti) 積的不同，可實現各組分之間的有效分離。體(ti) 積排阻色譜填料通常是具有適合一定孔徑的球形矽膠基質填料，由於(yu) 它具有良好的機械強度及具有*的分離純化效率，在生物大分子的分離分析領域廣泛使用。

月旭研發的Xtimate® SEC填料是在超高純全多孔矽膠表麵包覆一層具有良好穩定性的親(qin) 水性聚合物的體(ti) 積排阻色譜填料，該填料的作用基團為(wei) 二醇基。這種填料表麵因受二醇基官能團保護而不與(yu) 蛋白質相互作用。使得蛋白、生物酶、多肽等樣品的非特異性吸附極小，因而廣泛應用於(yu) 生物大分子的分離。目前月旭已有120A、200A、 300A、500A、700A、1000A和2000A等幾種孔徑尺寸規格的SEC色譜柱產(chan) 品。國內(nei) 外也有一些色譜柱廠家成功研發了該類型產(chan) 品，例如TOSOH公司的TSK gel SW-型色譜填料、安捷倫(lun) 公司的ZORBAX GF色譜填料等。

月旭科技色譜柱

No.2 色譜技術發展迅速，填料技術仍存壁壘

液相色譜（HPLC）是一項、新穎、快速的分析分離技術，是廣泛應用的分析手段之一。隨著科技的進步，色譜得到了很大的發展，色譜技術性的研究在目前科研技術研究中一直占有重要定位，特別是一些相關(guan) 檢測行業(ye) ，應用性研究顯得十分普遍。而色譜柱填料是各種HPLC分離模式賴以建立和發展的基礎，因此高性能填料成為(wei) 色譜研究中豐(feng) 富、有活力、富於(yu) 創造性的部分，且各種專(zhuan) 用色譜填料的出現，解決(jue) 了很多分析檢測中的問題。不過由於(yu) 色譜技術基礎性、原理性的研究發現還有局限，目前仍然有很多問題解決(jue) 不了的。

強極性物質的保留

在強極性物質保留方麵，HILIC模式的提出雖然使大家看到了一線希望，不過該模式的原理研究不夠透徹全麵，使得在應用的過程中，理論不能很好指導實踐，這就增加了方法摸索的難度。HILIC模式的優(you) 勢在於(yu) 多種色譜作用模式能分離開更多的物質，且與(yu) 反相和正相法有更多的正交性，但由於(yu) 混合模式的多樣，使得次級吸附作用力的影響不能*避免，導致強極性物質在HILIC模式下的峰形問題較大，同時色譜填料中與(yu) 物質的作用位點較多，使得填料的鍵合均勻度等引起的重現性問題顯得尤為(wei) 明顯。

其次，反相條件下使用純水流動相也具有壁壘。現在“極性改性”技術的引進，使得非極性鍵合相的極性會(hui) 有所增強，在極性環境（甚至是純水環境）下都會(hui) 有很好的填料活性，而不會(hui) 產(chan) 生相塌陷，因此一些強極性物質可以在此條件下有所保留。但是，純水流動相對於(yu) 鍵合相的洗脫能力不夠，導致色譜柱易吸附同極性的物質而被汙染，改性填料導致結果不重現，同時也易引起填料汙染導致的柱壓升高、峰形異常等現象而縮短色譜柱的壽命。

後，其他無機鍵合相對於(yu) 強極性物質保留的壁壘主要是基礎研究少、應用範圍窄、價(jia) 格昂貴、色譜柱維護使用不常見且對人員操作要求高。

離子化物質的分析分離

在分析分離離子化物質時，也有很多的局限性。比如反相填料+離子對試劑是現在普遍采用的色譜分析方式，但該方式基線平衡時間長，使用後色譜柱衝(chong) 洗時間長，填料容易受殘留離子對試劑的影響而改性。如果用這樣的色譜柱進行方法開發，後期新色譜柱不能重現結果的風險會(hui) 大大增加，而且離子對試劑價(jia) 格較貴，會(hui) 增加分析成本。

離子交換法雖然專(zhuan) 屬性強，是做單一物質含量分離的良好選擇，但對於(yu) 多組分分離，單一的色譜作用模式很難滿足多種性質物質的保留和分離，導致適用麵較窄，而流動相通常使用高濃度的緩衝(chong) 鹽，在儀(yi) 器係統中易析出，不利於(yu) 儀(yi) 器的壽命，需要加強對儀(yi) 器的衝(chong) 洗維護。此外，鍵合相的官能團通常為(wei) 小基團試劑，在高水、高鹽、低pH條件、高溫等條件下易水解，導致色譜柱壽命普遍短於(yu) 反相大基團鍵合的填料。而HILIC法在分析離子化物質時同樣有與(yu) 在強極性物質的保留方麵相似的壁壘。

異構體(ti) 的分離

分離光學異構體(ti) ，特別是具有2個(ge) 及2個(ge) 以上的手性中心的異構體(ti) 時，難度會(hui) 大大增加。目前市場上這一類物質的分離主要用到各種手性鍵合相或者手性流動相添加劑，其中手性鍵合相是主流。但是鍵合相大都采用塗覆工藝，有嚴(yan) 格的耐受溶劑和柱壓要求，否則會(hui) 加快塗覆官能團的脫落，縮短壽命。由於(yu) 對手性分離不夠全麵，在選擇固定相和流動相時，理論指導不夠，更多是要依靠實踐，所以增加了分析成本，降低了成功率。此外，由於(yu) 手性色譜法專(zhuan) 屬性強，常規要求拆分的物質的化學純度在95%以上，這樣會(hui) 導致該方法在檢測製劑時由於(yu) 輔料等的幹擾而不能對成品進行質控。

對於(yu) 位置異構體(ti) ，由於(yu) 物質的極性、離子性等差異不大，目前較多的是選擇鹵代柱（PFP,F-C8）、高載碳量的C18（23%）柱、長碳量的反相（C22，C30）柱等利用其空間位阻效應將其分離。但是如果位置異構的基團較小，別的基團的空間位置效應較強，屏蔽了該小基團位置差異帶來的空間差異，也將無法分離。此外，單雙鍵異構對於(yu) 現在的色譜技術同樣有很大的挑戰，目前暫時沒有有效手段能將其分離。