色谱柱的使用（五）解读C18色谱柱的技术参数（下）

2019-10-10 17:33:53, Waters 沃特世科技（上海）有限公司

上期回顾：

前两期，我们以最常见的“十八烷基硅烷键合硅胶”为例，为大家解释了：键合相、键合方式、填料基质、以及它们各自对色谱分离和柱寿命的影响。

除了以上这些影响到填料色谱性能的化学性质，大家还需要了解填料与色谱柱的一些物理参数，这些参数会影响到色谱柱的柱效、分离度、载量等性能，也是大家在选购色谱柱时，需要报选的参数。

填料的三个物理参数：

① 粒径（μm）

② 孔径（Å）

③ 全多孔与实心核（表面多孔）颗粒

粒径（μm）

色谱柱内的填料通常为球形颗粒（注意！早期品牌还有不规则形状颗粒），以粒径衡量填料颗粒大小，如HPLC柱的3.5/5 μm到UHPLC的2.7/2.5 μm以及UPLC柱的1.6/1.7/1.8 μm等。同一色谱柱品系下，通常有不同的粒径供您挑选。

在做方法提速时，通常会选择小颗粒色谱柱，但并不能说填料颗粒粒径越小，柱效就越高，还需要同时比较色谱柱的长度：色谱柱柱效水平正比于色谱柱柱长，反比于填料粒径。柱效水平相当是HPLC/UPLC间方法转换成功的前提。

填料粒径越小，对于色谱柱供应商的柱填装技术能力要求也会越高。另外，同样流速下，小颗粒色谱柱的柱压会明显高于HPLC色谱柱。

孔径（Å）

球形填料颗粒上，密密麻麻地分布着很多孔。如下图所示，孔约占填料表面99%空间，这些孔的存在很重要，它们为填料提供了更高的表面积，能够增加色谱柱的分析载量。一般来说，孔径越小，填料比表面积越大，载量越大；但是，如果分析物的分子量比较大，或者空间直径比较大时，就需要选择较大的填料孔径，以便于分析物的扩散传质速度，降低色谱峰宽。

填料颗粒表面的孔

Tips

小分子化合物：分子量低于2,000时，不需要考虑孔径问题，常见色谱柱孔径范围90～150Å都可以使用。
分子量较大时，例如肽（分子量4,000以上）、蛋白，或者有空间展开直径较大的PEG链修饰的小分子或小肽时，通常优先考虑较大孔径的填料，例如300Å。
在使用GPC分析药用辅料分子量分布，或者SEC分析蛋白或抗生素的聚集体时，填料的孔径是非常重要的选择依据，能够直接影响到分离效果。

不同孔径填料的电镜示意图

全多孔与实心核（表面多孔）颗粒

市场上的主流色谱柱多为全多孔颗粒，这种填料结构能够提供最大的表面积与载量。但随着对分析效能与速度的要求，在主流色谱柱中也逐渐增加了一个重要成员：实心核颗粒。与相同规格其他填料色谱柱相比，可提供更高的柱效。但是实心核填料在提高柱效的同时，分析载量则会因为表面积减少而下降。所以，大家要根据自己的项目特点来进行选择和取舍。

Tips

沃特世几乎所有的色谱柱系列都是全多孔填料颗粒，如大家耳熟能详的ACQUITY UPLC BEH/CSH/HSS、XBridge、XSelect、 Sunfire等等；而Waters的实心核（表面多孔）填料颗粒CORTECS家族分别有1.6 μm UPLC和2.7 μm HPLC，在2013年首次推出CORTECS UPLC时，曾因为其卓越的柱效以及对柱压的出色控制而获得R&D100年度大奖。

比如对极性化合物有较好保留的T3柱，既有全多孔(Atlantis T3/HSS T3)又有表面多孔(CORTECS T3)的填料，该如何选择？可参考如下：