多孔球悬浮填料

安捷伦科技喜获多孔层液相色谱填料制造技术专利　　2011 年 1 月 11 日，北京&mdash &mdash 安捷伦科技公司（纽约证交所： A）今日宣布，安捷伦用于 Poroshell 120 高效液相色谱 (HPLC) 柱填料的表面多孔层技术荣获美国专利。 　　该专利授予制造 Poroshell 120色谱柱硅胶填料所采用的独特凝聚工艺。该工艺取代了传统的多步法，仅需一步便能在填料颗粒表面生成多孔层，从而降低了色谱柱之间的差异，提高了分离重现性。　　不管用户用的是哪种型号的液相色谱仪（包括常规的 HPLC），采用 Poroshell 120 色谱柱都能实现高速、高分离度的亚 2 微米级分离。该色谱柱还提高了 UHPLC 系统的性能，最高耐压达 600 bar，使色谱工作者得以优化安捷伦新型 1200 Infinity 系列液相色谱的性能，充分利用后者耐压 600-bar 的基本特征。　　安捷伦负责全球生命科学与化学分析消耗品的副总裁 Helen Stimson 说道：&ldquo 这种更简单的工艺降低了色谱分析流程的变异，为客户带来的切实的好处是不言而喻的。&rdquo 　　安捷伦曾在 2001 年面向液相色谱领域推出了表面多孔层填料技术&mdash &mdash 用于生物分子分离的 Poroshell 300 HPLC 色谱柱，如今又对该技术进行了革新，采用独特的凝聚工艺的 Poroshell 120 色谱柱以区别同类竞争产品。安捷伦的液相色谱柱技术走过了漫长的创新之路，最近的成果还包括 Eclipse Plus 色谱柱独特的键合相技术以及 ZORBAX 超高压快速高分离度色谱柱独特的填料技术，后者能使色谱柱在高达 1200 bar 的压力下仍然保持稳定。关于安捷伦科技 安捷伦科技公司（纽约证交所： A）是全球领先的测量公司，同时也是通信、电子、生命科学和化学分析领域的技术领导者。公司的 18500 名员工为 100 多个国家的客户提供服务。在 2010 财政年度，安捷伦的业务净收入为 54 亿美元。要了解安捷伦科技的更多信息，请访问：www.agilent.com.cn。

p /pp　　层析纯化技术由于其高选择性、灵活性、易放大性等优点，已经成为蛋白质药物纯化中不可或缺的技术。传统的层析填料为多糖基质，孔径一般在100 nm以下。1970年代出现了大孔和微孔无机材料硅填料，虽然增大了孔道、提高了层析的分辨率和流速，但只能在PH2-7.5范围内稳定，不利于分离纯化在碱性范围内稳定的蛋白质或是需要碱性层析条件的分离，从而限制了其在大规模快速分离蛋白质层析上的应用。多孔聚合物微球由于其高的比表面积、高的机械强度和多样的表面特征，常被用作层析分离纯化的填料。目前已发展出了多种表面基团、基质种类的层析填料，成功用于疫苗、病毒、抗体、酶、细胞因子等的分离纯化。/pp　span style="color: rgb(0, 176, 240) "strong　层析纯化病毒、病毒样颗粒等生物大分子的瓶颈问题/strong/span/pp　　随着病毒、病毒样颗粒在疫苗、肿瘤治疗、免疫治疗中的地位越来越重要，这类复杂生物大分子的分离纯化需求也逐渐增加。然而传统填料由于孔径较小，蛋白质只能以扩散方式通过填料，传质速率慢，处理量低，造成分离时间长、容易失活等问题[1]。当蛋白质体积较大时，填料表面在吸附一层蛋白后，由于体积位阻以及静电排斥作用，会阻碍其它的蛋白质进一步进入孔内，造成填料的载量下降。另一个限制是病毒或疫苗，尤其是带有包膜的病毒或疫苗，在狭窄的填料孔径内发生吸附时非常容易发生结构变化，破坏其整体结构。在乙肝病毒表面抗原(HBsAg)的纯化中发现这种病毒样颗粒在层析时会发生解聚[2]，经过离子交换层析分离后，疫苗的回收率通常不到50%[3, 4]。而抗原的结构发生变化以后，就会对其免疫原性产生影响，所以需要在纯化过程中尽可能维持抗原的结构。/pp　　为了解决针对病毒及病毒样颗粒纯化的瓶颈问题，目前已有采用膜色谱、超大孔贯穿孔颗粒填料及整体柱的策略进行纯化的案例，成功纯化了包括人乳头瘤病毒、番茄花叶病毒、流感病毒、腺病毒、慢病毒及各种病毒样颗粒。/ppspan style="color: rgb(0, 176, 240) "strong　　病毒及病毒样颗粒的分离纯化/strong/span/pp　　根据文献报道，超大孔填料相比传统层析填料不仅在载量及处理速度上有极大的优势，还更有利于病毒及病毒样颗粒的结构保持。/pp　　例如，在重组乙肝病毒表面抗原的分离纯化中，采用具有120nm及280nm超大孔径的离子交换填料DEAE-AP-120 nm和DEAE-AP-280 nm(商品名为中科森辉的Giga系列)具有比传统填料DEAE-FF高7倍以上的动态载量[1]。此外，采用ELISA测定抗原收率，发现采用超大孔填料能够减少重组乙肝病毒表面抗原在层析过程中的裂解，从而显著提高活性抗原的收率。/pp style="text-align: center "img width="576" height="450" title="1.jpg" style="width: 415px height: 282px " src="http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/3b67db18-4291-4ab6-9874-209cd57644af.jpg"/　　/pp style="text-align: center "重组乙肝病毒表面抗原在不同孔径离子交换填料上/pp style="text-align: center "　　的吸附动力学[1]/pp style="text-align: center "img width="497" height="345" title="2.jpg" style="width: 387px height: 289px " src="http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/07fdf233-77a5-4c30-8d20-faf7f044b54a.jpg"/　/pp style="text-align: center "　重组乙肝病毒表面抗原从不同孔径的填料上洗脱下来的/pp style="text-align: center "　　ELISA回收率[1]/pp　　对病毒的分离纯化同样有类似的效果。例如在灭活口蹄疫病毒的纯化中，DEAE-FF导致严重的病毒裂解。而采用具有100nm以上孔径的超大孔填料，不仅载量提高10倍以上，还能显著提高病毒在填料上吸附时的热稳定性，从而减少病毒的裂解，具有更高的收率。最终的分离纯化单步收率达90%以上[5]。/pp style="text-align: center "　　span style="font-size: 14px "strong灭活口蹄疫病毒在传统填料与超大孔填料上的吸附解离过程/strong/span/pp　　与商品填料的小孔道填料相比，超大孔结构可能从以下几方面提高对蛋白质构象的稳定性：/pp　　1)增大孔道(受限空间)：根据蛋白质折叠行为计算显示，蛋白质的折叠速率与空腔大小、形状密切相关，也即当填料孔道与蛋白的相对尺寸超过某一阈值后，蛋白的折叠行为将不受空腔大小影响。与数十纳米中孔结构的传统填料的相比，数百纳米超大孔结构会因孔道增大、与蛋白接触面积减小，从而对某一尺寸下蛋白质的变构行为有所改善。/pp　　2)界面曲率：小孔径填料孔道曲率大，填料与蛋白质接触面积大，因此受更大吸附力影响，蛋白质二级结构变化越严重。而曲率更大的超大孔孔道对蛋白二级结构的保护比狭窄孔道更有优势。/pp style="text-align: center "　span style="font-size: 14px "strong　表面曲率变化对蛋白接触面积的影响/strong/span/pp　　3)改善配基与蛋白活性区域的接触面积：超大孔微球内部数百纳米孔道在修饰配基后可能会有效改善传统填料狭窄孔道内由于配基拥挤造成的蛋白质失活现象。/pp　　4)减少蛋白在孔道内的静电排斥作用：有研究者认为，在离子交换填料上蛋白质起初会在孔道入口处形成一圈静电层，这一静电层会对后来蛋白继续进入孔道产生排斥作用从而使孔道关闭，动态载量下降。如果将超大孔填料修饰为离子交换树脂，由于孔道尺寸显著扩大可能会有效改善蛋白吸附静电层对孔道的封闭作用，从而有效引导蛋白质进入超大孔道，提高回收率。/ppspan style="color: rgb(0, 176, 240) "strong　　快速分离蛋白质及pDNA/strong/span/pp　　除了应用于病毒及病毒样颗粒的分离纯化的分离纯化，利用超大孔填料传质速度快的优势，将超大孔填料镀上亲水表层，再接上不同配基制成多种形式的层析填料，用于快速高分辨率的纯化蛋白混合物或质粒。超大孔填料制备成的亲和层析、反相层析和离子交换层析填料广泛的应用在蛋白质的分离纯化方向，显示出超大孔填料比传统分离填料高速高分辨率的蛋白质纯化优势。/pp　　例如以肌红蛋白、转铁蛋白和牛血清白蛋白的混合溶液为模拟体系，考察不同流速下超大孔聚苯乙烯阴离子交换介质(DEAE-AP，商品名为Giga系列)的分离效果，并与DEAE 4FF介质进行了对比。实验结果(图2)显示，作为对照的DEAE-4FF介质在流速达到361 cm/h时，分离效果已明显降低，而超大孔介质可以在流速高达1084 cm/h的条件下操作，分离效果良好，能够在6 min内实现三种生物大分子的快速分离。/pp style="text-align: center "img width="588" height="170" title="3.jpg" style="width: 473px height: 144px " src="http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/65df31ac-bd00-4a08-8a5a-feedfa1aa990.jpg"//pp　span style="color: rgb(0, 176, 240) "strong　超大孔填料应用前景与展望/strong/span/pp　　近年来，随着生命科学的发展，生物样品越来越复杂，如人的血样、尿样、组织样品等，对生物分离分析技术提出更高的要求。根据超大孔填料固有的诸多优点，通过合成不同种类的超大孔固定相及在固定相上做不同功能的衍生，超大孔填料已经被广泛应用于生物分离分析中，但也存在一些问题。因此，发展新的制备手段，优化制备条件和过程，探索制备和分离机理，对于开辟新的应用领域以及开展实际样品的分离分析有更大的理论和现实意义。/pp　　根据已有的文献报道，我们可以预测今后几年的相关工作仍会集中在以下几个方面：/pp　　(1)规则的聚合物整体材料内部形态。如获得规则的3D网络骨架，可控的孔径尺寸和分布。/pp　　(2)继续在微分离系统中扩展其应用。如在加压电色谱、微流控芯片材料、微流色谱和纳流色谱系统，甚至纳米器件开发等诸多方面大显身手。/pp　　(3)表面物理化学性质的调控向功能化、智能化方向发展。如基于分子印迹技术、温度响应以及pH响应的表面智能化的整体材料。/pp　　(4)制备规模整体柱的开发及其在生物下游技术中的应用。/pp　　目前，已经有一部分整体柱实现了商品化，但种类有限，还无法与种类繁多的颗粒型填充柱相提并论，也远未能满足分离分析的需求。而颗粒型的超大孔填料，由于其制备较困难、批次间重复性较差、价格昂贵等，也没有得到广泛的应用。相对于超大孔填充柱，有机相整体柱存在因流动相变会发生溶胀或收缩、机械强度差、比表面积小、柱容量差以及聚合过程中产生的微孔不利于小分子样品的分析等问题，现有报道大都用于生物大分子的分离。硅骨架整体柱也存在必须预先聚合好装入套管中，制备繁琐，比表面积较小的问题。因此，如何以更简便、有效的方式制备高效新型的超大孔填料并将其应用于实际样品的分离分析仍然是今后工作的重心。在实际工作中所面临的层出不穷的问题也是推动新型超大孔填料制备技术和方法发展的源源不竭的动力，在诸多的尝试中很可能就会出现某些性质优良的超大孔填料，这也预示着将来商品化的超大孔会越来越多。/ppspan style="color: rgb(0, 176, 240) "strong　　部分商品化的超大孔层析介质/strong/span/pp　　strong超大孔填料因其具有独特的多孔结构，与传统填料相比具有更加优良的渗透性和传质速率，可以在较低的操作压力下实现高效和快速的分离，已成为继多聚糖、交联与涂渍、单分散之后的第四代分离填料。可以预测，随着制备技术的不断提升，超大孔填料在生命科学、医药、环境和化学化工等领域必将大有可为。/strong/pp　　参考文献/pp　　[1] M.R. Yu, Y. Li, S.P. Zhang, X.N. Li, Y.L. Yang, Y. Chen, G.H. Ma, Z.G. Su, Improving stability of virus-like particles by ion-exchange chromatographic supports with large pore size: Advantages of gigaporous media beyond enhanced binding capacity, Journal of Chromatography A, 1331 (2014) 69-79./pp　　[2] P.M. Kramberger P, Boben J, Ravnikar M, ?trancar, A.S.m.c.a.b. in, p.a.f.q.o.t.m. virus., J. Chromatogr. A 1144(1)./pp　　[3] W. Zhou, J. Bi, J.-C. Janson, A. Dong, Y. Li, Y. Zhang, Y. Huang, Z. Su, Ion-exchange chromatography of hepatitis B virus surface antigen from a recombinant Chinese hamster ovary cell line, Journal of Chromatography A, 1095 (2005) 119-125./pp　　[4] W. Zhou, J. Bi, J.C. Janson, Y. Li, Y. Huang, Y. Zhang, Z. Su, Molecular characterization of recombinant Hepatitis B surface antigen from Chinese hamster ovary and Hansenulapolymorpha cells by high-performance size exclusion chromatography and multi-angle laser light scattering, Journal of Chromatography B, 838 (2006) 71-77./pp　　[5] S.Q. Liang, Y.L. Yang, L.J. Sun, Q.Z. Zhao, G.H. Ma, S.P. Zhang, Z.G. Su, Denaturation of inactivated FMDV in ion exchange chromatography: Evidence by differential scanning calorimetry analysis, BiochemEng J, 124 (2017) 99-107./pp/p

p style="line-height: 1.75em text-indent: 2em "strongspan style="font-family: 宋体, SimSun "仪器信息网讯/span/strongspan style="font-family: 宋体, SimSun " 2020年7月14日，由中国化学会色谱专业委员会指导，仪器信息网、上海分析仪器产业技术创新战略联盟、北美华人色谱学会、中国科学院兰州化学物理研究所联合主办，上海分析技术产业研究院协办的“第五届色谱网络会议(iCC 2020)”，在云端盛大开幕。为让更多网友了解色谱填料技术进展，会议特设“色谱填料新技术”专场，并吸引了1200多位来自不同领域的网友参与。/span/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/86bdb18a-b7c1-414a-bacf-93d0ae60b651.jpg" title="1.jpg" alt="1.jpg"//pp style="line-height: 1.75em text-indent: 2em "span style="font-family: 宋体, SimSun "/span/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/90ff8f81-f372-4efd-b111-9fd2c8a6063f.jpg" title="2_副本.jpg" alt="2_副本.jpg"//pp style="line-height: 1.75em text-indent: 2em "span style="font-family: 宋体, SimSun "本场会议由中国科学院兰州化学物理研究所研究员邱洪灯主持，他介绍：“色谱已成为应用最为广泛的仪器分析方法之一，色谱分离的核心是色谱柱，而色谱分离材料则是色谱柱的灵魂。目前，我国色谱填料产业化关键技术基本来源于国外，我国高端色谱分离材料制备关键技术还有一定差距，色谱填料和色谱柱严重依赖进口，自主研制高效色谱“芯”至关重要。”/span/pp style="line-height: 1.75em text-indent: 2em "strongspan style="font-family: 宋体, SimSun "色谱分离新材料、新技术/span/strong/pp style="line-height: 1.75em text-indent: 2em "span style="font-family: 宋体, SimSun "迪马科技副总裁兼全球技术总监李广庆在其报告中介绍，新型色谱分离材料主要有四大类。第一类是基质、配体与色谱柱，主要包括Type C硅胶、聚合物和金属氧化物微球材料；杂化材料和金属有机骨架材料；硅烷化试剂设计与合成；填料制备自动化和色谱柱二维设计。第二类为快速分离材料，主要有UHPLC和核壳材料、整体柱、纳米材料和方法开发自动化。第三类为高选择性分离材料，主要是分子印迹、限进介质、免疫亲和材料；极性修饰、混合模式和多功能型分离材料；过渡金属配位型分离材料；多维色谱。第四类为微分离材料，包括基质分散和吸附剂填充微萃取技术、微流控芯片技术等。/span/pp style="line-height: 1.75em text-indent: 2em "span style="color: rgb(192, 0, 0) "strongspan style="font-family: 宋体, SimSun "碳纳米材料修饰硅胶色谱固定相/span/strong/span/pp style="line-height: 1.75em text-indent: 2em "span style="font-family: 宋体, SimSun "碳纳米材料一般用作样品前处理方面，不过色谱填料也有不少研究。邱洪灯提到，仅仅将碳纳米材料填充到柱子里做填料，由于其吸附能力很强，容易拖尾，分离效果往往不尽如人意。因此需要对其进行修饰，如氧化纳米金刚石修饰、燃烧刻蚀法多孔石墨烯等。/span/pp style="line-height: 1.75em text-indent: 2em "span style="font-family: 宋体, SimSun "碳量子点作为碳纳米材料中的一种，与其他碳纳米材料相比，具有颗粒较小、有丰富的功能基团，容易制备、改性等优点。在报告中，邱洪灯具体介绍了各种碳点修饰硅胶新型色谱填料，他认为该新型材料具有很好的应用前景，有望进一步开发。/span/pp style="line-height: 1.75em text-indent: 2em "span style="color: rgb(192, 0, 0) "strongspan style="font-family: 宋体, SimSun "多孔骨架材料/span/strong/span/pp style="line-height: 1.75em text-indent: 2em "span style="font-family: 宋体, SimSun "多孔骨架材料在色谱分离和样品前处理中具有良好的应用潜力，相关研究也促进了色谱领域的发展。南开大学副教授杨成雄介绍，2007年，Cooper课题组首次提出共轭微孔聚合物的概念，其种类和性能多样孔径可调、比表面积大，且稳定性和可复合型都很好。不过，共轭微孔聚合物在样品前处理和色谱分离中的应用仍处于起步阶段。其团队从多孔骨架材料合成方法入手，通过修饰、制备复合材料等手段脱产了其在色谱分离的应用。多孔骨架材料在污染物去除和样品前处理中有良好的应用潜力，其中色谱分离的应用有待进一步研究。/span/pp style="line-height: 1.75em text-indent: 2em "span style="color: rgb(192, 0, 0) "strongspan style="font-family: 宋体, SimSun "绿色溶剂及材料/span/strong/span/pp style="line-height: 1.75em text-indent: 2em "span style="font-family: 宋体, SimSun text-indent: 2em "毕文韬介绍，化学分析过程所产生的废弃物，易燃和腐蚀性物质约占55%，有毒物质约占42%，具有反应活性的物质占3%，这些废弃物对环境有一定的影响。因此，发展无污染或者少污染的绿色分析化学技术是必然趋势，也将逐渐成为分析化学领域的前言。在液相色谱绿色化方面，主要是流动相和固定相的绿色化。流动相可采用超临界流体、离子液体、水等代替有机试剂。而固定相方面，可通过提高分离效率，减少流动相的消耗；也可对固定相进行改性，从而摆脱流动相对有机溶剂的依赖，其中离子液体固定相的分离效果是比较好的。/span/pp style="line-height: 1.75em text-indent: 2em "span style="color: rgb(192, 0, 0) "strongspan style="font-family: 宋体, SimSun "混合模式色谱固定相/span/strong/span/pp style="line-height: 1.75em text-indent: 2em "span style="font-family: 宋体, SimSun "混合模式色谱是在一根色谱柱上能够实现两种或者多种分离机理共同主导的分离技术，特点为分离选择性高、样品容量高、分辨率高以及一次分离中可以提供多种作用力等特点。/span/pp style="line-height: 1.75em text-indent: 2em "span style="font-family: 宋体, SimSun "王路军在报告中介绍，混合模式色谱起源于19世纪60年代初，随着技术的进步，目前色谱工作者将一系列新材料如MOF、COF、石墨烯、碳点等用于混合模式固定相的研究。该技术可用于中药成分分析、生物催化、蛋白质成分分析、环境污染物分析等诸多领域。由于具有诸多优势，因此，混合模式色谱能够为复杂样品的分析提供一种新的解决途径，为手性分离与分析机理的研究提供新的思路。/span/pp style="line-height: 1.75em text-indent: 2em "span style="color: rgb(192, 0, 0) "strongspan style="font-family: 宋体, SimSun "新型材料富集材料/span/strong/span/pp style="line-height: 1.75em text-indent: 2em "span style="font-family: 宋体, SimSun "生命科学需要先进的分离方法和技术，但生物分离由于生物样品种类多，包含着数万种蛋白、蛋白分布不均一性和动态变化、样本个体和病例阶段的产异性等原因，所以比较难，迫切需要开发对生物分子具有特异性识别、灵敏响应和智能捕获能力的新型材料，解决生物分离、分析领域中的问题和挑战。卿光焱首先具体介绍了基于二肽的糖肽捕获材料，糖识别既是主客体化学中的一个重大挑战，也是分析糖链结构和糖肽功能的前提，还是获取糖肽类生物标记物的关键。结果显示，基于二肽的糖肽捕获材料可从1000倍的BSA干扰中富集得到32个糖肽位点，此外这种材料还对糖链连接的同分异构体能进行精确区分。/span/pp style="line-height: 1.75em text-indent: 2em "span style="font-family: 宋体, SimSun "他还具体介绍了基于动态共价化学的唾液糖链捕获材料、智能的糖肽捕获材料和器件。他提到，生物分离的过程中蕴含了丰富的相互作用机制、科学的认识界面上的分子机制并利用材料对分离的过程进行精确、动态调控是研究关键。/span/pp style="line-height: 1.75em text-indent: 2em "span style="font-family: 宋体, SimSun "除了以上新型色谱分离材料外，安捷伦应该用工程师吴翠玲还具体介绍了脂肪萃取技术在脂质组学中的应用，她通过样品分析系统的阐述了SPE方法与传统LLE相比，在脂质组学分析中，可提高分析结果的重复性，节约时间，且过程环保。/span/pp style="line-height: 1.75em text-indent: 2em "strongspan style="font-family: 宋体, SimSun "新型色谱填料发展趋势：高选择性、高灵敏度、高通量/span/strong/pp style="line-height: 1.75em text-indent: 2em "span style="font-family: 宋体, SimSun "分离材料性能直接关系到分离的效率以及检测结果的准确性，因此研究与开发高性能的新型材料一直是分析化学领域最重要的课题。/span/pp style="line-height: 1.75em text-indent: 2em "span style="font-family: 宋体, SimSun "随着技术的不断发展和需求的变化，色谱填料将朝着高选择性、高灵敏度和高通量的方向发展。比如，开发高强度、超微粒径液相色谱填料，以适应超高效、快速和高灵敏度的应用需求；开发小粒径核壳型填料和新型硅胶整体柱，以提供分析速度快、柱压低和简单易行的液相色谱分析方法等。相信随着色谱填料国产水平的不断提高，我们将最终摆脱严重依赖进口的现状！/span/ppbr//p