色譜柱中或與其相關(guān)的改進(jìn)的制作方法
【專利說明】色譜柱中或與其相關(guān)的改進(jìn) 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及液相色譜法的領(lǐng)域。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 液相（LC)色譜柱已經(jīng)得到廣泛地發(fā)展并且常規(guī)地用于分析型和制備型色譜法兩 者中。在液相色譜柱中分離包含多種組分的混合物的樣品是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的：將處于 液體流動(dòng)相的樣品輸送通過固定相，從而導(dǎo)致該樣品分離成其多種組分，這是由于每種組 分在流動(dòng)相與固定相之間的不同分配（即，這些組分具有不同的分配系數(shù)）。在液相色譜法 中，固定相典型地處于在柱（通常管狀柱）內(nèi)填充的顆粒床的形式。本發(fā)明涉及此種所謂 的填充柱，其中該柱介質(zhì)包含填充顆粒。
[0004] 二氧化硅顆粒通常用作固定相床，盡管可以使用其他材料。無孔材料具有低樣品 容量。因此，通常使用多孔顆粒，其含有孔網(wǎng)絡(luò)以增加固定相的表面積并且因此改進(jìn)分離容 量。較大的多孔顆粒傾向于具有對(duì)于樣品的更長傳質(zhì)距離，這導(dǎo)致與用較小的多孔顆粒相 比更慢的分離和更寬的保留時(shí)間峰。因此，減小多孔顆粒的尺寸以便改進(jìn)分離的動(dòng)力學(xué)和 分辨率已成為趨勢。這對(duì)于分離大生物分子（如例如蛋白質(zhì)）是重要的。然而，使用較小 多孔顆粒的結(jié)果是增加的流動(dòng)阻力并且因此需要更高的操作壓力來遞送所需求的流動(dòng)。更 高的壓力增加了儀器裝備的成本和復(fù)雜性。
[0005] 對(duì)于上述全多孔型顆粒（其中這些孔延伸穿過整個(gè)顆粒的本體）的一種替代方案 已經(jīng)使用所謂的熔融核顆粒，這些熔融核顆粒有時(shí)也被稱為表面多孔型顆粒。這些是具有 無孔核（也被稱為熔融或?qū)嵭暮耍┑念w粒并且僅在包圍該核的外部層或區(qū)域（也被稱為 殼）中是多孔的，即，它們僅在表面處是多孔的，而不是遍及這些顆粒的本體。這些顆粒具 有小多孔顆粒的一些優(yōu)點(diǎn)，例如由外部多孔殼提供的短傳質(zhì)距離以及因此高色譜效率，但 由于該實(shí)心核使得能夠使用較低的操作壓力，總體粒徑更大。由于更有效地分類更大、更重 的顆粒的能力，熔融核顆粒還提供了具有比多孔顆粒更窄的粒徑分布的可能性。
[0006] 盡管使用熔融核顆粒已改進(jìn)了可以用較低壓力遞送的柱效率，然而仍存在需要來 在保持良好的柱效率的同時(shí)再進(jìn)一步減少操作壓力。
[0007] 針對(duì)此背景，做出了本發(fā)明。
[0008] 發(fā)明概述
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種含有填充顆粒的床的色譜柱，其中這些填充 顆粒包含熔融核顆粒并且這些填充顆粒的粒徑沿著該柱變化。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種色譜方法，該方法包括使含有待分離的樣 品的流動(dòng)相流動(dòng)通過含有填充顆粒的床的色譜柱，其中這些填充顆粒包含熔融核顆粒并且 這些填充顆粒的粒徑沿著該柱變化。
[0011] 優(yōu)選地，該床的顆粒是根據(jù)它們的粒徑安排在該柱中，如以下進(jìn)一步詳細(xì)描述的， 最優(yōu)選按從入口端至出口端漸增的粒徑的順序。該顆粒的床可以包含如以下進(jìn)一步詳細(xì)描 述的多個(gè)床區(qū)段。在此種實(shí)施例中，優(yōu)選地至少一個(gè)床區(qū)段、更優(yōu)選地每個(gè)床區(qū)段具有與其 他一個(gè)或多個(gè)床區(qū)段不同的平均粒徑（從在那個(gè)區(qū)段中的顆粒計(jì)算出的）。具有不同粒徑 的床區(qū)段是優(yōu)選按從該柱的入口至出口漸增的粒徑的順序安排的。較小顆粒具有比較大顆 粒更大的每單位體積的表面積，這樣使得將樣品裝載到在該柱的入口端處的較小顆粒上需 要更低的柱體積并且因此減小樣品塞尺寸。然后在該柱中的其余顆粒作用在這個(gè)小樣品塞 上并且維持柱效率。相反地，如果使用隨機(jī)粒徑混合物，那么將樣品裝載到這些顆粒上將需 要更大的柱體積并且因此樣品塞尺寸將更大。然后在該柱中的其余顆粒將作用在這個(gè)更寬 的樣品塞上。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的又另一個(gè)方面，提供了一種色譜柱，該柱含有填充顆粒的床，這些填 充顆粒包含熔融核顆粒，其中該床包含多個(gè)床區(qū)段，并且每個(gè)床區(qū)段具有從在那個(gè)區(qū)段中 的顆粒計(jì)算出的平均粒徑，并且存在至少兩個(gè)不同平均粒徑的床區(qū)段，其中每個(gè)床的顆粒 通過隔離物與相鄰床的顆粒分開，該隔離物是液體可滲透的以允許通過流動(dòng)相的流。該隔 離物實(shí)質(zhì)上防止來自一個(gè)區(qū)段的顆粒與相鄰區(qū)段的顆?；旌稀?yōu)選地，每個(gè)床區(qū)段具有與 其他一個(gè)或多個(gè)區(qū)段不同的平均粒徑。
[0013] 優(yōu)選地，這些床區(qū)段是根據(jù)它們的平均粒徑安排的，最優(yōu)選地按從入口端至出口 端漸增的平均粒徑的順序。因此，最優(yōu)選地，具有最小粒徑的床區(qū)段被安排在入口端并且具 有最大粒徑的床區(qū)段被安排在出口端，任何另外的床區(qū)段優(yōu)選按從入口至出口漸增的粒徑 的順序被安排在中間。
[0014] 在本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施例中，該多個(gè)床區(qū)段被安排在該柱的多個(gè)單獨(dú)的隔室 中，g卩，每個(gè)床區(qū)段安排在該柱的一個(gè)單獨(dú)的隔室中。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，該柱包含可 串聯(lián)地連接在一起的多個(gè)子柱。當(dāng)被連接在一起時(shí)，該系列子柱（相對(duì)短）提供該柱（相 對(duì)長）。因此這些床區(qū)段可以各自被提供在一個(gè)對(duì)應(yīng)的子柱中。螺紋配件、以及推入式配件 是典型地在這些子柱之間的連接方式。使用子柱組件構(gòu)型，與其他一個(gè)或多個(gè)床區(qū)段分開 地并且獨(dú)立于其他一個(gè)或多個(gè)床區(qū)段，這些床區(qū)段可以各自用所希望直徑的填充顆粒來制 備。這些床區(qū)段可以隨后通過串聯(lián)連接這些子柱而進(jìn)行串聯(lián)連接。這些子柱可以具有相同 的長度，或者一個(gè)或多個(gè)子柱可以具有與其他一個(gè)或多個(gè)柱不同的長度。
[0015] 這些床區(qū)段（以及因此含有這些床區(qū)段的隔室、或子柱）沿著該柱的長度串聯(lián)地 定位，即這樣使得流動(dòng)相流動(dòng)通過一個(gè)第一床區(qū)段，然后通過一個(gè)第二床區(qū)段并且然后任 選地通過任何另外的一個(gè)或多個(gè)床區(qū)段。這些床區(qū)段是自含式的，這樣使得一個(gè)床區(qū)段的 顆粒不能與相鄰床區(qū)段的顆?；旌?，從而將這些床區(qū)段分開。一種物理限制（隔離物）用 于保持相鄰的床區(qū)段分開并且改進(jìn)該柱床的穩(wěn)定性。使用液體-多孔隔離物或屏障作為在 相鄰的床區(qū)段之間的隔離物是一種用于確保這些床區(qū)段的自含性的手段（即，允許液體通 過但不允許填充顆粒通過的隔離物）。濾芯（frit)(即，多孔濾芯）是用于此目的的一種合 適的隔離物，如鋼濾芯。其他隔離物可以是多孔網(wǎng)、或多孔單塊、或多孔過濾器。
[0016] 床區(qū)段（以及因此含有這些床區(qū)段的隔室、或子柱）的數(shù)目可以是2或更大的任 何合適數(shù)目，優(yōu)選3或更大。例如，可以使用2、3、4、5、6、7、8、9或10個(gè)床區(qū)段。然而，本發(fā) 明不限于此類具體實(shí)施例并且可以使用更高數(shù)目的隔室。這些床區(qū)段可以具有相等或不等 的長度。在一些實(shí)施例中，這些床區(qū)段中的至少一些具有彼此不同的長度。
[0017] 每個(gè)隔室可以作為單個(gè)柱的一個(gè)單獨(dú)的分隔區(qū)段被提供，即，每個(gè)床區(qū)段可以被 提供在單個(gè)柱的一個(gè)單獨(dú)的分隔區(qū)段中。優(yōu)選地，然而，每個(gè)隔室作為一個(gè)單獨(dú)的柱部分 (子柱）被提供，即，每個(gè)床區(qū)段被提供在一個(gè)單獨(dú)的柱部分（子柱）中，并且這些柱部分 (子柱）串聯(lián)地連接在一起。每個(gè)柱部分（子柱）可以優(yōu)選通過螺紋配合、或通過推入配合 連接到相鄰的部分（子柱）。
[0018] 在此術(shù)語熔融核顆粒是指一種表面多孔型顆粒，其中一個(gè)實(shí)質(zhì)上無孔的核被一個(gè) 多孔的外部區(qū)域或殼包圍。
[0019] 優(yōu)選地，這些填充顆粒以沿著該柱的粒徑梯度進(jìn)行安排。特別地，優(yōu)選具有一個(gè)粒 徑梯度，其中這些粒徑從該柱的入口端到該柱的出口端增加。
[0020] 這些粒徑可以沿著該柱以平滑梯度或階躍梯度變化。平滑梯度可以是沿著該柱的 一個(gè)恒定梯度（即，同一梯度）、或沿著該柱的非恒定梯度（即，具有不同的梯度）。該粒徑 梯度最優(yōu)選從該入口端至該出口端是正的（即，粒徑漸增）。分階梯度可以包含沿著該柱的 粒徑上的任何數(shù)目η的階躍變化，其中η是一或更大的整數(shù)值。因此，可以看到最簡單的實(shí) 施例是具有沿著該柱的粒徑上的一個(gè)階躍變化，具有例如：一個(gè)第一級(jí)別的顆粒具有位于 最靠近該柱的入口端的小直徑，并且一個(gè)第二級(jí)別的顆粒具有位于最靠近該柱的出口端的 大直徑。在此背景下，術(shù)語小和大是指這些顆粒相對(duì)于彼此的直徑。
[0021] 隨著沿著該柱的長度的距離而變化的粒徑是指該顆粒的總（即外部）直徑。它是 指在沿著該柱的給定距離處包含在穿過該柱的橫截面中的粒徑的平均值。
[0022] 在一些實(shí)施例中，除了這些熔融核顆粒之外，一定比例的填充顆?？梢园?孔型顆粒。在此類實(shí)施例中，為全多孔型顆粒的填充顆粒的比例優(yōu)選是少數(shù)的比例。希望 地，當(dāng)存在時(shí)，此類全多孔型顆粒