【安捷伦】Poroshell 色谱柱之父妙谈 Poroshell 120 的前世今生

安捷伦

2019/09/09 16:04

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缘起

1996年，惠普（安捷伦前身）收购了来自杜邦的 Rockland Technology，那时 Rockland Technology 早在 70 年代就已经拥有杜邦核壳型色谱填料的专利技术— 把 GC 柱填料技术引入，采用多层包覆方式制作粒径为 50μm 的 LC 色谱柱填料。

全多孔型填料色谱柱，大分子传质阻力较大，色谱柱效率低下。针对大分子分析的这一迫切用户需求，陈武及团队基于杜邦的全多孔型填料技术，开始研发 5μm 粒径的大分子填料。在此期间，陈武也尝试过一次成核的方法，但是由于那时候的技术并不成熟，最终还是选择了更成熟的多层包覆的工艺方法，进行 6 层包覆来制作 5μm 填料色谱柱。

1999 年，安捷伦首次推出针对大分子的 5μm 表面多孔型色谱柱，由于缩短了大分子在颗粒里的传质距离，可以大幅度提高 4 到 6 倍的流速而保持大分子分离度不变，对大分子做到快速分离。

机遇

在研发初期，陈武和团队的想法是，小分子分离的传质阻力不大，做表面多孔型填料，即使传输路径缩短一半，效率提升也并不明显，所以需求并不紧迫。此外，当时色谱行业的大趋势是向更小粒径的色谱柱填料发展，因此安捷伦研发团队也更集中于这一方向，并于 2002 年基于 Zorbax 全多孔填料推出了世界第一款亚 2μm 色谱柱。

AMT 公司，紧随安捷伦之后，也使用了多层包覆技术推出了 2.6μm 的小分子分析色谱柱。陈武和团队意识到，对于小分子分析，传输路径减小的影响只是一部分，表面多孔型填料的粒径分布比全多孔型更窄，因而两者叠加，是可以达到大幅度提升柱效和分析速度的效果的。

之前研发 5μm 色谱柱使用的是多层包覆方法，由于大分子分析对载样量的要求通常并不高，6 层包覆的工艺流程也不会太复杂。而对于小分子分析而言，主流的粒径是 2.7μm，壳的厚度要增加一倍，需要进行十几层的包覆，在这个过程中，填料的孔径和粒径很容易出现问题。所以，陈武还是决心继续研发之前失败的一步成核方法。这不论对团队还是对陈武本人，都是一个非常大的挑战。

诞生

经过无数次的实验，陈武及其团队终于成功尝试出完美的一步成核方法。此方法的生产工艺简单，包覆厚度、孔径粒径极易控制，比表面积比使用多层包覆法的填料高出三分之一。由于比表面积较大，也有效地避免了在表面多孔填料推出初期用户对载样量的担忧。

进阶

最初推出为主流的粒径 2.7μm 色谱柱，之后考虑到当时中国用户很少使用UHPLC，很多仪器的压力并不足以使用 2.7μm 填料的色谱柱。陈武在对比了 4μm 填料和 5μm 填料色谱柱的柱效和对仪器压力要求后，决定把 4μm 作为推出的第二种色谱柱填料粒径。

后来，因为 UHPLC 的普及，以及用户对分析效率的不断追求，又陆续推出了 1.9μm 的 Poroshell 色谱柱。为了便于方法转移，在设计 1.9-2.7-4μm 填料时，确保了填料比表面积完全相同。孔径和比表面积都是120，Poroshell 120 的 “120” 也就是来源于此。

Poroshell 120 基于 Zorbax 的键合相，从最常用的开始扩展，至今它的固定相已扩展至 18 种。并且除此之外，还先后推出了耐高 pH 的 HPH、用于手性分析和含有 Hilic-Z 固定相的 Poroshell 120，以便提供更全面的色谱选择。其中，HPH色谱柱是安捷伦首次将杂化涂层技术引入表面多孔型填料，从而研发出的耐高 pH 快速色谱柱。

同时，陈武和其团队又将一步成核技术运用于大分子分析，研发出 3.5um，孔径为 450 的 AdvanceBio RP-mAb。

展望

在这次色谱会上，陈武团队带来了更新一代表面多孔型技术的研究成果。下一代的填料不再是在硬核硅胶球上进行包覆，而是在硅胶球的基础上，向内打薄薄一层孔。分子的运动轨迹只有径向传输，避免了扩散，从而实现极高柱效。并且在下一代技术中，孔径分布有大有小，并不固定为 120 或 450，所以在不久的将来，一根色谱柱同时高效分离大分子和小分子不再是梦想。

在液相色谱柱研发的道路上，安捷伦并不满足于现有的成果，陈武和其团队还将不断突破创新，还在继续研发出引领时代的尖端技术和产品，无限地提升用户体验。