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聚苯乙烯(PST)微球介质特点及应用

2020.7.07

1.概述

聚苯乙烯－二乙烯基苯微球(polystyrene divinyl benzene beads, PST)具有刚性大，耐受有机溶剂性能好，pH值的适用范围广等优点，是一种非常有应用前途的层析介质。同多糖型凝胶微球相比较，交联聚合物微球的骨架结构具有更高的机械强度和化学稳定性，所以更适合能经受高流速高压力操作的液相色谱使用。中国科学院过程工程研究所国家生化工程技术研究中心采用SPG(Shirasu Porous Glass)膜乳化技术与悬浮聚合法相结合的方法制备了尺寸均一的PST微球分离介质，同普通的PST介质相比，该方法制得的微球粒径均一，分辨率高，下面是该介质的理化性质分析和应用研究。

2.聚苯乙烯微球介质的理化性质

以国家生化工程技术研究中心（北京）研发生产的产品为例。聚苯乙烯微球介质粒径均一，粒径、孔径、比表面积可控，其理化性质如下：

表1 聚苯乙烯微球介质的理化性质

产品货号	平均粒径（μm）	比表面积（m2/g）	压力耐受性（MPa）	pH稳定性
IPE-PST5	5	500	40	2-12
IPE-PST15	15	500	10	2-12
IPE-PST30	30	500	5	2-12

图1 聚苯乙烯微球介质（左）及表面孔结构（右）的电镜照片

3.聚苯乙烯微球介质的应用

聚苯乙烯微球由于是强疏水性的苯乙烯和二乙烯基苯的共聚物，因此可以直接用作反相层析（色谱）介质。聚苯乙烯微球介质的突出优点是粒径分布均一、且粒径可控，因此在实际的层析（色谱）分离过程中可以有效避免沟流、压降不稳定等缺点。此外，该聚苯乙烯微球还具有较高的比表面积500 m2/g，最高可达1000 m2/g，因此在高流速下可以获得更高的分辨率、载量和更低的反压。由于具有上述优点，聚苯乙烯微球介质已得到广泛应用，成功实现了紫杉醇、淫羊藿甙、石杉碱甲（乙）、白藜芦醇等天然产物以及多肽组分的分离纯化。

3.1 聚苯乙烯微球介质在苯同系物分离纯化中的应用

图2为IPE-PST30介质分离苯同系物（苯、甲苯、二甲苯）的色谱图，结果显示三种苯同系物在聚苯乙烯反相层析柱（300×10mm ID）上实现了有效分离，表明该介质装填的层析柱具有很高的分辨率，适用于精细分离。

图2 聚苯乙烯微球介质对苯同系物的分离效果

3.2 聚苯乙烯微球介质在天然产物分离纯化中的应用

表2为聚苯乙烯微球介质对多醇类天然产物白藜芦醇苷、白藜芦醇及蒽苷B的分离效果。结果显示，本介质对于上述三种结构类似物具有分辨率、产品纯度及回收率各项技术指标均优良的分离效果，纯度及回收率均达到进口产品Source30的水平，而优于C18的水平。

表2 三种反相介质的分离结果

层析柱	白藜芦醇	蒽苷B	白藜芦醇苷
纯度 %	回收率%	纯度 %	回收率%	纯度 %	回收率%
C18	87.6	75.2	83.6	82.1	86.2	75.4
IPE-PST30	93.1	92.5	93.8	92.2	92.8	92.1
Source 30	94.6	90.5	93.1	91.7	92.6	93.7

3.3 聚苯乙烯微球介质在多肽组分纯化中的应用

中科亚光公司对合成多肽进行分离实验。实验表明，该产品（IPE-PST30）具有高分辨率和高回收率的优点。其中，对人工合成15肽一步纯化后可使纯度由38.1%提高到78.6%；对人工合成16肽纯化后可使纯度由35.7%提高到89.1%；对人工合成18肽纯化后可使纯度35.7%提高到92.0%，回收率达到22%（如图3所示）。