凝胶制备液相色谱仪是一种基于分子尺寸差异进行分离和纯化的液相色谱技术。其核心在于利用多孔凝胶填料的立体排阻效应,实现目标分子按流体力学体积大小的分离与收集,进而获得高纯度的组分。 一、技术原理
该技术的分离基础是立体排阻效应,也称为尺寸排阻色谱。色谱柱内填充的固定相是具有特定孔径范围的多孔凝胶颗粒。当含有不同尺寸分子的样品溶液在流动相的带动下流经色谱柱时,分子在固定相孔道内外发生扩散。尺寸较大的分子由于无法进入凝胶颗粒的孔道内部,只能沿颗粒间的空隙流动,因此流经的路径较短,首先被洗脱出色谱柱。尺寸较小的分子则可以扩散进入凝胶颗粒的孔道内部,流经的路径较长,因而被较晚洗脱。分子尺寸介于两者之间的分子,则根据其进入孔道的难易程度和深度,在不同时间被洗脱,从而实现基于分子尺寸大小的分离。
此过程的分离度取决于凝胶填料的孔径分布、色谱柱的柱效以及分子尺寸差异。该方法通常不涉及样品分子与固定相之间的化学吸附作用,分离过程温和,有利于保持生物大分子等活性物质的天然构象与活性。
二、工作流程
凝胶制备液相色谱仪的工作流程是一个系统化的操作序列,旨在将混合物中的目标组分按分子尺寸分离并收集。
1、系统准备与平衡。根据待分离样品的分子量范围,选择具有相应分离范围的凝胶色谱柱。将选择好的色谱柱安装到仪器系统中,连接流路。设置合适的流动相流速和检测器参数。使用选定的流动相冲洗系统,直至系统压力、检测器基线稳定,完成色谱柱和系统的平衡。
2、样品处理与进样。将待分离的样品溶解在流动相或与之相容的溶剂中。样品溶液通常需经过离心或过滤处理,以去除可能堵塞色谱柱的不溶性颗粒。使用进样器将一定体积的样品溶液精确地注入到流动相流路中。进样后,样品被流动相带入色谱柱。
3、色谱分离与洗脱。在恒定的流动相流速下,样品中各组分因尺寸不同而在色谱柱内迁移的速率产生差异。随着流动相的持续洗脱,不同大小的分子按从大到小的顺序依次流出色谱柱。此过程通常在恒定的流动相组成下完成。
4、在线检测与组分收集。从色谱柱流出的洗脱液立即流经在线检测器,检测器产生与洗脱液组分浓度相关的信号,形成随时间变化的色谱图。操作人员根据色谱图显示的峰形和出峰时间,设定收集参数。当目标组分对应的色谱峰出现时,馏分收集器被触发,自动将含有目标组分的洗脱液收集到指定的容器中。对于多组分分离,可依据色谱图依次收集不同分子量范围的馏分。
5、系统清洗与维护。分离收集任务完成后,使用适当的清洗液冲洗色谱柱及整个流路,以去除残留的样品成分。随后,根据色谱柱的保存要求,将其储存于合适的溶剂中,以备下次使用。
整个过程依赖于稳定的泵送系统输送流动相,色谱柱提供分离场所,检测器实时监测分离效果,以及收集器精确捕获目标馏分。通过优化色谱柱选择、流动相条件和操作参数,可以实现对不同分子量范围样品的高效制备纯化。