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从全多孔球形硅胶到表面多孔核壳结构硅胶

虽然亚2微米小粒径硅胶色谱填料使用使得HPLC的分辨率、检测速度及柱效达到前l所未有的水平，但仪器设备压力也达到极限。因为压力与粒径平方成反比，目前仪器设备已经很难能满足通过进一步减小粒径来提高柱效的目的。为了实现在常规的HPLC 色谱仪器上实现UPLC的分离速度和效果，著l名教l授Kirkland开发出核壳结构（Core-shell）硅胶色谱填料。核壳结构硅胶色谱填料是在实心硅球表面包覆多孔层。表面多孔核壳结构微球进一步降低分子轴向扩散效应，缩短了传质路径，与全多孔填料相比其传质速率更快，具有更高的柱效及更低的背压，SEC色谱填料，在普通的液相色谱仪器上得到 UPLC 的分离速度和效果。核壳结构硅胶色谱填料已越来越多在HPLC上使用。

SEC硅胶填料性能主要取决于孔容积、孔径大小和分布，粒径大小和粒径分布。表面键合相主要是带电中性亲水材料可以减少或消除样品分子与填料表面之间的次级相互作用力，确保SEC分离按体积排阻模式进行。由于SEC分离是体积排阻模式、其分离度、分辨率与孔容积、孔径大小及分布有密切关系。孔容积越大，往往分离度越好，因此SEC往往都是选择孔容积大的，常用反相硅胶色谱填料孔容积一般是1 mg/g，亲水作用色谱， 而用于SEC硅胶孔容积往往大于1.4mg/g 。但孔容积大，硅胶机械强度差、耐压性也差，这也是为什么SEC色谱柱寿命都比较短的原因。另外硅胶填料粒径越均匀，色谱，分子在填料微球孔道的扩散迁移路径越一致，相应的保留时间也一致，HPLC，减少分子扩散系数，从而获得更高的柱效和分辨率。因此高度粒径均一的且具有大孔容积的单分散硅胶是SEC理想的基球。

另外粒径大小一致，可以保持分子在填料微球的扩散迁移路径基本保持一致，相应的保留时间也一致，减少分子扩散系数，从而获得更高的柱效。因此高度粒径均一的单分散色谱填料既可以降低涡流扩散系数又可以减少分子扩散系数，从而提高柱效。另外粒径越精l确、分布越窄、其柱床越稳定、反压越低、批与批的重复性越好，越能满足高l性能色谱分析检测的需求。第二代多孔球型色谱填料一般是由溶胶一凝胶法 (Sol-Gel) 或是喷雾干燥法制备。这两种方法制备的球形硅胶粒径分布都较宽不能直接用作色谱填料，而需要经过复杂筛分分级处理去除过大或过小的硅胶微球以满足色谱填料的需求，因此生产周期长、产率低、批与批的重复性差，且会产生大量的不合格的产品。而且填料的颗粒越细筛分工艺越困难、筛分设备也越贵。其实，即使经过筛分，其填料粒径分布也较宽。因此如何直接制备精l确的粒径大小和高度的粒径均一性单分散多孔硅胶一直是该领域的技术难题和发展方向。