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分子量几百的选多大孔径色谱柱

2020.4.26

  是否还沉浸在过年的氛围中无法自拔?不管前天如何疯玩,昨日如何懒散,今天我们都将收回本心。新的一年又开始啦~新一年的奋斗又要起航了,为了梦想~收心!努力!不是想要赢,只是不想输!——飞驰人生送给手机前的您!

  从上一文中,我们知道,要保证分子稳定的保留行为,首要的一点是需要保证样品分子能自由进出小孔。而自由进出的前提是孔径大于样品分子直径的四倍以上。那么,分子大小与分子有什么关系呢?

1.jpg

   对于较小的分子(<1kDa)来说,常规80~120 Å的小分子分析柱已可以满足待测物自由进出小孔的要求。对于更大的分子,则需要更大孔径(300Å)的填料。但是,随着孔径的增加,能使待测物产生有效保留的表面积却会成比例的下降。如下图所示:

1.jpg

孔径对表面积的影响

  a :近似值,随孔体积而改变,与填料制备工艺有关。

  因此,最理想的孔径应该是能让待测物自由进入到孔内,却不会过度地降低表面积和柱容量。

  另一方面,若孔径太小,导致待测物无法进入孔内而被排阻在填料颗粒外,只能与颗粒的外表面(小于孔总面积与柱容量的1%)相互作用。

  溶质和孔径对保留值的影响如下图所示:

1.jpg

(流动相:pH2.3磷酸盐缓冲液:乙腈=65:35)

  作为小分子肽类的血管紧张素I和II(分子量约为1000Da),在孔径为10nm时,保留值达到最大。当孔径小于10nm时,两种肽类均被排阻而使保留值降低;当孔径大于10nm时,色谱柱表面积下降因而伴随着柱容量和保留值的降低。

  而对于大分子蛋白质>10000Da,由于在小孔径颗粒填料中都被得到了排阻,仅在填料孔径达到30nm时才能有效渗入而有效保留。如下图所示:

1.jpg

(流动相:pH2.3磷酸盐缓冲液:乙腈=51:49)

  孔径大于30nm的色谱柱能有效地用于分离分子量小于或灯会50kDa的蛋白质分子,而孔径为100~400nm的色谱柱则更适用于大球型或/和变性的蛋白质。这里需要特别说明一下,当孔径大于或等于100nm时,颗粒的表面积会大幅下降并通常表现出较差的机械强度。

  需要谨记的是,当蛋白质变性后,其流体动力学的直径会增加2~3倍。因此,如果想要在变性条件下分离蛋白质,那么就必须选用大孔径的色谱柱(在体积排阻法里特别重要)。

  尽管多肽并不会像上述蛋白质那样分子量大,但是在分离较大的肽类时,仍需注意孔径的选择。上述孔径的选择性对一些大分子非肽类也同样适用,尽管肽类和常规有机大分子在反相色谱的保留行为上有较大差异。

  相较于其他参数,由于市售商业柱孔径差异并不大,针对这个参数的柱筛选也较为简单。当然,对于多肽的分析,往往并不像小分子待测物,基本上仅需单独的反相或/和简单的正相即能解析杂质谱。多肽往往需要增加离子色谱、体积排阻色谱来互补研究其杂质谱。体积排阻色谱是通过待测物分子大小来分离的,故其对孔径的要求就显得非常重要。当然,通常此类色谱柱往往给出的是可分离待测物的分子量范围:

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