導讀
        高效液相色譜技術已廣泛地用于生物制藥分離純化,天然產物提取,食品安全檢測,環保監測及石油化工產品質量的監控等。 色譜填料毫無疑問是高效液相色譜系統的核心,其質量和性能要求高,制備技術難度大,長期由國外少數公司壟斷, 國內雖然在色譜領域的基礎研究已取得很大進步,學術論文已多年位居世界前列,但色譜系統核心的硅膠填料一直處于空白,并長期依賴進口。納微經過十年持續不斷的跨領域的技術創新,開發出的單分散(均粒)硅膠色譜填料的規模化生產技術,不僅填補了國內高性能球形硅膠色譜填料的空白,而且突破了單分散硅膠色譜填料的規模化制備技術難題,成為可大規模生產單分散硅膠色譜填料的公司。 納微的創新性技術不僅打破了中國在高性能硅膠色譜填料完全依賴進口的局面,并使中國在該領域得到跨越式發展,從空白轉成引領者, 也使得世界高性能硅膠色譜填料制備技術跨上新的臺階。 納微獨有的專利技術可以大規模生產高性能單分散硅膠色譜填料,并精確控制其粒徑大小,粒徑分布,孔道結構及表面性能,以滿足實驗室高效色譜分析檢測和工業制備色譜分離純化的各種需求。

納微UniSil® 系列單分散硅膠色譜填料掃描電鏡圖
硅膠色譜填料的發展歷程
          硅膠(二氧化硅)色譜填料因具有良好的機械強度、耐溶劑性、優異的耐熱性能及表面富含易于改性的硅羥基使得硅膠成為高效色譜填料應用廣泛、 歷史悠久的高效液相色譜填料。早期的硅膠填料是無定型的二氧化硅顆粒,主要是通過簡單的碾磨塊狀硅膠,然后經過篩分制備而成。由于這種無定形硅膠形狀各異,大小不均,因此裝成的柱子柱效低、穩定性和重復性差,只適用于較粗的分離純化。高效液相色譜技術取得極大的進步得益于球形硅膠的出現, 尤其是小粒徑的球形硅膠的出現極大地改善了色譜填料的性能, 大幅度增大高效色譜的分離和分析能力。使得硅膠色譜填料可以廣泛地用于生物制藥、化學化工、 石油化工、藥物臨床、食品安全、環保等領域的分析檢測和工業分離純化。但目前國際上大規模制備球型硅膠的方法主要依賴噴霧干燥法和溶膠一凝膠法,制得的硅膠粒子具有較寬的粒徑分布,即使通過復雜的分級篩分后,其粒徑分布的變異系數 CV值(粒徑標準偏差/平均粒徑)也大于10%, 粒徑大小很難精確控制,如不同的知名品牌的廠家生產的同樣標簽10微米的硅膠產品,真實粒徑相差卻非常大。而硅膠的粒徑大小及分布又是影響其色譜分析和分離性能的重要參數,因此制備粒徑大小和高度粒徑均一性硅膠色譜填料一直是該領域的技術難點和研究重點。 Stöber研究團隊發明了堿性條件下水解硅氧烷如四乙氧基硅烷制備單分散納米級實心二氧化硅粒子,但Stöber方法一般適合用于制備微米尺寸以下的實心單分散性二氧化硅微球,而高效液相色譜填料常規使用的粒徑范圍在1.7 -50微米多孔二氧化硅,因此Stöber方法不能用來制備單分散硅膠色譜填料。色譜領域的專家一致致力于研究單分散硅膠色譜填料的的制備技術,但始終沒有取得實質性進展。 納微經過十年持續不斷的跨領域的技術創新,成功地開發出專利技術, 可用于精確控制硅膠色譜填料的粒徑大小和粒徑分布及孔徑結構。 生產出的硅膠色譜填料不需要通過復雜的分級篩分就可以達到變異系數CV<3%,完全顛覆了目前生產高性能的硅膠色譜填料的制備技術。 納微的單分散多孔球型硅膠制備技術使世界硅膠色譜填料制備技術的發展跨上一個新的臺階,代表了第三代硅膠色譜填料制備技術。

硅膠色譜填料發展歷程
粒徑均一的重要性
       當色譜填料粒徑分布較寬時,相同的溶質分子流過色譜柱時,在填充柱床內產生不同的通路,導致經過的路徑長短不同,相應的保留時間也有所不同,使色譜峰展變寬,理論塔板數變小,柱效降低。當使用粒徑均一的微球填料填充色譜柱時,因其緊密程度一致,有效減少了填充床的多路徑效應,使溶質分子流過色譜柱時經歷的路徑長度基本相同,相應的保留時間也較一致,使色譜峰寬變窄,理論塔板數升高,從而獲得較高的柱效。同時粒徑越均勻,洗脫越集中,溶劑使用量越少;另外粒徑均勻, 裝柱越容易,柱子重復性越好,性能越穩定。

粒徑均一性對分離柱效的影響
UniSil®色譜填料的特點
  •  高度的粒徑均一性
         UniSil® 硅膠填料具有精確的粒徑大小、很高的均一性和優化的孔道結構。下圖為在同一電鏡、隨機取樣及相同放大倍數下(X 2000倍),納微與三家知名品牌10μm硅膠的SEM對比圖。從圖中可以看出K(Kromasil)、 D (Daisol)和F (Fuji) 知名品牌色譜填料粒徑分布都比較寬,F和D品牌產品還有不規則形狀的微球。從SEM圖上可以看到納微新一代硅膠色譜填料具有無與倫比的粒徑均勻性和完美的球形。

UniSil® 硅膠填料與三大著名硅膠色譜填料品牌SEM對比圖
 
        為了更好的對比,我們用Beckman Coulter Counter 對納微及三大著名品牌的10 μm的硅膠色譜填料做了粒徑和粒徑分布測試。 下圖為納微與三家知名硅膠品牌粒徑分布對比圖。從圖中可以看出三家國際知名品牌的廠家生產的同樣標稱10μm的硅膠與實際粒徑有較大差異, D品牌的10μm硅膠填料實際平均粒徑超過11μm,而K品牌的10μm硅膠平均粒徑則小于9μm。由于不同廠家色譜填料的粒徑有較大差異,使得柱壓和柱效有有較大差距,因此如果沒有一個統一的粒徑標準,客戶將很難對不同硅膠生產廠家的產品做出有效評估并做出好的選擇。 從粒徑分布圖上可以看出,好的品牌的硅膠色譜填料的粒徑分布變異系數CV 值也大于10%,而納微新一代硅膠色譜填料CV值小于3%。

UniSil® 硅膠填料與三大著名硅膠色譜填料品牌粒徑分布對比圖
 
優化的孔徑結構
        硅膠填料的孔徑結構對色譜分離性能、載量、機械強度都有重要影響。納微不僅能精確地控制硅膠粒徑大小和粒徑分布,而且還具有優化孔徑結構,控制有效比表面積及孔容積,使得UniSil® 硅膠填料具有高載量、高機械強度和優越的分離性能。UniSil®常規孔徑有60、100、120、200、300和500 Å等。 
 
表面鍵合技術
        硅膠填料分離選擇性及使用壽命往往取決于硅膠表面鍵合相及封端效果。納微科技不僅擁領先的硅膠合成技術,而且開發了表面鍵合-封端專利技術,使UniSil® 系列硅膠填料具有更廣的 pH使用范圍、更好的選擇性和峰對稱性。納微可以為用戶提供各種規格的極性或非極性鍵合相(C18,C8,C4,Phenyl,NH2,CN,Diol)的硅膠填料,以滿足不同的需求。
        下圖為UniSil® 5-120 C18反相硅膠填料對多種物質的分離效果圖,包括吡啶(堿性化合物)在內多種物質的色譜峰尖銳、峰型對稱、柱效高,說明UniSil® 5-120 C18填料表面殘留硅羥基少,封端良好。(檢測條件:色譜柱:UniSil® 5-120 C18,4.6×250 mm;流動相:ACN / H2O = 60 / 40;流速:1.0 ml/min;柱溫:30 ℃;檢測波長:UV @ 254 nm;樣品:1、尿嘧啶2、吡啶3、苯酚4、苯甲酸甲酯5、N,N-二甲基苯胺6、甲苯7、鄰二甲苯  8、對二甲苯)

UniSil® 5-120 C18反相硅膠填料對多種物質的分離效果圖
 
優異的化學穩定性及耐酸堿性能
        納微科技的鍵合和封端技術使得UniSil® 具有更好的耐酸堿性。下圖為UniSil® 10-100 C8與國際知名品牌同類產品的耐酸堿性對比測試:先用酸堿溶液交替反復循環沖洗,再分別檢測柱效。結果表明,用酸堿沖洗后,UniSil® 的柱效比國際知名品牌能夠保持得更好。說明納微獨有的封端技術使得UniSil® 具有更強的耐酸堿性和更長的使用壽命。(測試條件:色譜柱:UniSil® 10-100 C8,4.6×250 mm;酸堿循環沖洗條件:堿洗 0.1 mol/L NaOH / MeOH = 50 / 50;酸洗 0.2 mol/L HAc/ MeOH = 50 / 50 ;柱效測試: 流動相:ACN / H2O = 60 / 40;  流速:1.0 ml/min;  柱溫:30 ℃;  檢測波長:UV @ 254 nm;  樣品:甲苯)

UniSil® 10-100 C8(綠色)與知名品牌(紅色)硅膠填料耐酸堿性能測試對比
 
 規模化生產能力及良好的批次重現性
        先進的大規模硅膠生產設備保證UniSil® 硅膠填料的產能,填料批次生產量達200公斤,可以滿足工業色譜分離的大規模需求,可靠的質量控制體系確保UniSil® 硅膠填料的高質量和良好的批次重現性。下圖為UniSil® 硅膠填料批次重現性測試。(測試條件:色譜柱:UniSil® 10-100 C18,4.6×250 mm ;流動相:ACN / H2O = 60 / 40;流速:1.0 ml/min;檢測波長:UV @ 254 nm;樣品:  1、尿嘧啶   2、苯乙酮  3、苯  4、甲苯)

UniSil® 硅膠填料批次重現性
 
應用案例
        納微科技擁有經驗豐富的應用開發團隊,能夠實現從色譜分析到工業化制備的無縫對接,并為用戶提供完整的技術服務,提供全套分離純化解決方案。UniSil® 已成功應用于植物提取(石杉堿甲、銀杏內酯、三七皂苷),抗生素(萬古霉素、達托霉素、卡泊芬凈、臺勾霉素、紐莫康定B0、菲達米星、環孢素、雷帕霉素、紅霉素),多肽(他克莫司、胸腺法新、比伐盧定)及其他(魚油、硼替佐米、氟比洛芬酯)等的分離純化。
產品目錄
        納微科技可提供從1.7 μm到50 μm各種粒徑和孔徑的正反相球形硅膠填料,可滿足從實驗室高效色譜分析到工業化制備的各種需求。
* 納微可定制以下特殊UniSil® 產品:
a. 粒徑:1 - 50 μm之間任一大小;
b. 孔徑:60 - 500 Å之間任一孔徑;
c. 鍵合相:其他特殊功能基團。