色譜是一種分離分析手段，分離是核心，因此擔負著分離工作的色譜柱是色譜系統(tǒng)的心臟。目前市場上色譜柱種類和規(guī)格繁多，在制藥、食品、環(huán)保、石化、農(nóng)林、醫(yī)療衛(wèi)生等領域有廣泛的應用，相關從業(yè)人數(shù)也在不斷增長。

為使大家更全面的了解色譜柱類別、相關技術及最新應用進展等情況，91儀器信息網(wǎng)特別策劃了“走近色譜的‘心臟’——色譜柱新技術新應用”專題，并邀請色譜柱主流廠商來分享對色譜柱類別、技術發(fā)展及最新應用進展的看法。此次，我們特別邀請了迪馬科技副總裁、全球研發(fā)總監(jiān)李廣慶博士談一談液相色譜柱的發(fā)展歷程、類別、相關技術、應用領域及發(fā)展趨勢等問題。

迪馬科技有限公司副總裁、全球研發(fā)總監(jiān)李廣慶博士

91儀器信息網(wǎng)：請您介紹下液相色譜柱的發(fā)展歷程

李廣慶博士：1903年俄國植物化學家茨維特（Tswett）首次提出“色譜法”（Chromatography）和“色譜圖”（Chromatogram）的概念。之后，相繼出現(xiàn)了紙色譜、離子交換色譜和薄層色譜等液相色譜技術。1952年，英國學者Martin和Synge基于他們在分配色譜方面的研究工作，提出了關于氣－液分配色譜的比較完整的理論和方法，把色譜技術向前推進了一大步，這是氣相色譜在此后的十多年間發(fā)展十分迅速的原因。在20世紀早期經(jīng)典的LC色譜柱中，通常使用100 m粒徑的無定形硅膠，但其傳質(zhì)速度慢、柱效低。

60年代中后期，低流速往復泵、在線檢測器和薄殼形填料相結(jié)合，使液相色譜實現(xiàn)了高效、快速分離。不過薄殼形固定相對樣品的負載量較低，因此70年代后人們迅速開發(fā)了5-10 m全多孔球形硅膠固定相，并且發(fā)展了高壓勻漿技術，解決了HPLC固定相的填充問題，使得液相色譜實現(xiàn)了高速、高效和更大樣品容量的分離分析。隨后人們又將微處理機技術用于液相色譜，進一步提高了儀器的自動化水平和分析精度，極大地擴充了HPLC方法的應用范圍。

80年代，針對生命科學領域分離和制備設計的生物色譜填料為生命科學的發(fā)展做出了巨大貢獻，同時也為HPLC在生命科學研究領域的地位奠定了堅實基礎。

90年代，隨著生物工程和生物醫(yī)藥研究與開發(fā)的迅猛發(fā)展，為高效液相色譜技術提出了更多更新的分離、純化、制備的課題。因此，各種類型的高通量色譜柱及手性色譜柱紛紛出現(xiàn)，同時針對食品、環(huán)境、藥物和化學等領域特殊需求的專用色譜柱也使得HPLC能夠應用于幾乎所有的研究領域。

21世紀初期，為適應超快速分離的要求，Sub 2 m和核殼填料以及整體柱快速進入了市場。

91儀器信息網(wǎng)：請介紹下液相色譜柱的結(jié)構及色譜柱類別？

李廣慶博士：現(xiàn)代高效液相色譜的色譜柱幾乎均是管狀的，且多采用直形。這是因為在高效液相色譜中，由于使用了高效填料，并不需要很長的柱長，直型柱既有利于加工，又利于填充，是最適宜的柱型。當然在一些特殊的場合，如以膜為分離介質(zhì)時，也使用盤型柱和徑向柱。在使用開管毛細管柱時，因柱長較長，也可將柱子盤曲起來。但大多數(shù)情況下，液相色譜中均使用管形直型柱，而且是填充柱。色譜填料是通過對基質(zhì)材料的化學改性而實現(xiàn)的，主要的化學改性方法有硅膠表面化學修飾、整體修飾和聚合物包覆等。高效液相色譜柱最常用的填裝方法是高壓勻漿法。將填料懸浮在適宜的勻漿液中制成勻漿，在其尚未沉降之前，很快地用高壓泵將其以很高的流速壓進柱管中，便可制備出填充均勻的色譜柱。

對于色譜柱類別來說，按照不同的色譜分離模式和機理，色譜填料可以分為正相、反相、親水、疏水、離子交換、手性、親和、尺寸排阻等。根據(jù)材料性質(zhì)的不同，色譜填料可分為天然高分子材料、人工合成高分子材料、無機材料和有機-無機雜化材料等。根據(jù)材料骨架結(jié)構的不同，可分為球形和整體柱固定相。球形固定相包括超細微球、磁球、微孔球及大孔球等；而整體柱固定相包括有機整體柱、硅膠等無機整體柱以及有機-無機雜化整體柱等。

正相色譜填料，其顆粒表面主要含有羥基、氨基、氰基、羧基、醚鏈等極性基團或鏈段；反相色譜填料，其顆粒表面主要含有C18、C8烷基以及苯基等強疏水性基團或鏈段；離子交換色譜填料，其顆粒表面主要攜帶季銨基、二乙氨乙基、磺酸基、羧基等強、弱陰陽離子交換基團；疏水性相互作用色譜填料，其顆粒表面主要含有C1、C4烷基、苯基、聚乙二醇等弱疏水性基團或鏈段；尺寸排阻色譜填料，其顆粒表面結(jié)構按所使用的色譜體系不同，可分為親水性和親油性兩大類，其中用作水相體系的凝膠過濾填料，主要含羥基等親水性基團；親和色譜填料，其顆粒表面攜帶諸如蛋白質(zhì)、抗體、激素、抗菌素、酶等具有生物特異性的配基。

91儀器信息網(wǎng)：目前液相色譜柱有哪些新技術？液相色譜柱技術還有哪些問題亟待解決？ 未來液相色譜柱技術的發(fā)展趨勢是什么？

李廣慶博士：目前市場上雖然已有多種商品化的色譜固定相，但是研制柱效高、機械強度好、速度快且分離能力強、使用壽命長的新型色譜柱填料仍然是色譜領域的難點。當今新型分離材料的開發(fā)主要集中在以下三個方面：快速分離材料，主要包括整體柱和UHPLC及核殼材料、毛細通道聚合物/硅膠(CCP/CCS)纖維、碳納米材料、Disc technology四種；高選擇性分離材料，包括分子印跡和限進介質(zhì)及免疫親和材料、磁性納米材料、極性修飾和多功能分離材料、手性分離與超臨界色譜材料、正交分離與多維液相色譜材料五種；綠色環(huán)保分離材料，包括液槍頭萃取材料、固相微萃取(SPME)與吸附劑填充微萃取(MEPS)、基質(zhì)分散萃取(MSPD)、固載化液液萃取(SLE)、96孔板材料五種。

色譜分析既需要快速高效的色譜柱，又需要簡捷有效的前處理技術和高靈敏度的精密檢測技術。樣品前處理、色譜柱以及多種儀器的在線聯(lián)用與結(jié)合已成為現(xiàn)代分析化學的主要方向。未來色譜填料研究將向著分析速度快、選擇性好、峰容量高、分離能力強、柱效高、重現(xiàn)性好、pH使用范圍寬、壽命長、制備方法簡單、硅羥基掩蔽完全、具有多種分離模式以及對環(huán)境友好的方向發(fā)展。未來樣品前處理的發(fā)展方向?qū)⑹菢悠?、裝置和試劑微量化、操作簡單化、前處理與檢測一體化和自動化。未來分離分析技術將向著靈敏、準確、快速、簡便的方向發(fā)展。

91儀器信息網(wǎng)：液相色譜柱主要應用領域有哪些？未來色譜柱的應用將如何發(fā)展？您認為哪些應用領域還有拓展空間？

李廣慶博士：色譜作為一種分離技術與方法目前在多個科學領域得到應用，已經(jīng)成為分析化學學科的一個重要分支。進入21世紀之際，人類面臨著在生命科學、材料科學、環(huán)境科學和信息科學等領域快速發(fā)展的挑戰(zhàn)，而色譜技術是這些科學領域必不可少的研究手段和工具。液相色譜與質(zhì)譜等技術的聯(lián)用為復雜樣品的分析提供了更豐富的鑒定信息，成為當今蛋白質(zhì)組學、多肽組學和代謝組學研究的理想工具，正獲得越來越廣泛的應用?？梢院敛豢鋸埖卣f，如果沒有色譜技術的應用，自然科學和生命科學很難發(fā)展到今天的樣子。

在藥物研發(fā)和生物檢測應用的推動、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術迅速普及及超高效液相色譜技術的影響下，液相色譜填料的主要發(fā)展趨勢和應用領域表現(xiàn)在以下幾個方面：1、開發(fā)具有高選擇性和高惰性的色譜固定相，以適應大量極性藥物分析的需要；2、開發(fā)耐酸堿、耐高溫、低流失的色譜固定相，以適應液質(zhì)應用的需要；3、開發(fā)高效和穩(wěn)定的高水相反相填料和正相親水色譜填料，以適應強極性組分分離的需要；4、開發(fā)高強度、超微粒徑液相色譜填料，以適應超高效、快速和高靈敏度的應用需求；5、開發(fā)新型生物大分子分離分析色譜填料，以適應越來越復雜的生物樣品分析的需要，以及越來越高的分析要求；6、開發(fā)亞3 m核殼型硅膠微球填料和新型硅膠整體柱，以提供具有分析速度快、柱壓低、傳質(zhì)快、簡便等特點的更好的液相色譜分析方法。

現(xiàn)代分析儀器、方法、技術還遠遠不能滿足復雜生物樣品對分析靈敏度、重復性、準確性和覆蓋率的要求，因此發(fā)展高效生物樣品分析方法和技術仍然是分析化學面臨的一個巨大挑戰(zhàn)。由于生物樣品組成復雜且各組分動態(tài)分布范圍巨大，發(fā)展新型色譜富集分離材料對于提高特定的生物樣品的分析性能十分重要，必將在人類解析各種重要的生理病理過程中發(fā)揮重要作用，同時將極大地促進分析化學、生物學以及臨床診斷技術的快速發(fā)展。

91儀器信息網(wǎng)：請問貴公司的主流產(chǎn)品有哪些？這些產(chǎn)品的技術優(yōu)勢是什么呢？

李慶廣博士： 目前，我們的主流液相色譜柱主要有以下幾個系列：Endeavorsil（奮進）1.8 m UHPLC色譜柱、Leapsil（飛躍）2.7 m HPLC/UHPLC兼容色譜柱、Navigatorsil（領航）2.7 m核殼色譜柱、Diamonsil（鉆石）色譜柱（一代、二代、Plus）、Spursil（思博爾）色譜柱、Inspire（英帕爾）色譜柱、Bio-Bond300 色譜柱、Platisil（鉑金）色譜柱、Silversil（銀光）色譜柱、聚合物基質(zhì)色譜柱等。

我們每個系列都有自己特有的技術優(yōu)勢，比如Diamonsil(鉆石)系列液相色譜柱是迪馬科技的明星產(chǎn)品，自1998年Diamonsil(鉆石一代)上市以來，以其優(yōu)良的性能和完善的服務深受業(yè)內(nèi)用戶的信賴。Diamonsil(2)(鉆石二代)，采用迪馬專有的硅膠鍵合技術，擁有超高的碳載量和超強的分離能力，深受用戶的好評。Diamonsil Plus，不但具備鉆石一代和鉆石二代的優(yōu)勢，同時具有超長的使用壽命和超高的柱效，而且在快速分析的同時又不失分離度，極性改性的固定相能夠在100%水到100%有機流動相體系下運行。至今，在國內(nèi)外核心期刊上，使用Diamonsil色譜柱發(fā)表的文獻有13000余篇。

另外，Endeavorsil（奮進）1.8 m UHPLC色譜柱，是一款以純度為99.999% 的表面光滑、粒徑均勻的高純球形硅膠為基質(zhì)，采用迪馬科技專有的鍵合技術生產(chǎn)的產(chǎn)品。利用創(chuàng)新技術進行整體設計，大幅度地改善了液相色譜的分離度、樣品通量和靈敏度，理論塔板數(shù)接近每米二十萬。超高的柱效適用于超快速分離，優(yōu)異的選擇性和分離度可以從容面對各種復雜組分分離的挑戰(zhàn)，高靈敏度可以檢測樣品中更加痕量的目標化合物。與此同時，在高流速和高壓力下，仍能表現(xiàn)并保持優(yōu)異的柱性能?？蔀橛脩魷p少更多的分析時間并節(jié)省大量的溶劑，減少用戶的作業(yè)成本。

Leapsil（飛躍）2.7 m HPLC/UHPLC兼容色譜柱，適用任何HPLC/UHPLC 系統(tǒng)。這款色譜柱，采用專有技術保證低柱壓，使色譜柱能夠在高流速下運行從而實現(xiàn)快速分離，且不失分離度。而且可同時用于高效液相色譜儀（HPLC）及超高壓液相色譜儀（UHPLC），方法開發(fā)更靈活，不用過多的考慮溶劑的黏度或通過升高柱溫來降低柱壓。對復雜組分保持較高的分離度，便于方法開發(fā)和方法調(diào)整。

迪馬液相色譜柱產(chǎn)品

91儀器信息網(wǎng)：請問貴公司的主推產(chǎn)品主要應用在何領域？同時這些產(chǎn)品在應用方面有哪些解決方案？

李慶廣博士：目前我們生產(chǎn)的色譜柱和前處理小柱能夠廣泛應用于生命科學，醫(yī)藥衛(wèi)生、食品分析、環(huán)境分析、生化分析等各個領域中。我們的關注焦點主要集中在食品安全、環(huán)境分析、生命科學和新藥研發(fā)等領域中的相關需求，且針對不同應用領域，提供一站式的、成套的行業(yè)解決方案。這些方案在很大程度上能夠簡化用戶的前處理步驟，在提高工作效率的基礎上大幅度降低成本，也因此得到客戶的廣泛認可與贊賞。

比如雞肉和雞蛋中甲硝唑和氯霉素類藥物殘留檢測的解決方案：氯霉素是一種抑菌性廣譜抗生素，常被用于畜禽動物及水產(chǎn)品的疾病治療和預防；甲硝唑為硝基咪唑類藥物，常被加入動物飼料中以驅(qū)除動物體內(nèi)的寄生蟲，因而造成動物源性食品中的藥物殘留。我國農(nóng)業(yè)部第235號公告中已將甲硝唑和氯霉素列為不得檢出藥物，并規(guī)定了其他藥物的殘留限量。目前檢測甲硝唑、氯霉素類藥物方法很多，但由于甲硝唑、氟苯尼考胺和氯霉素的性質(zhì)差異比較大，同時檢測的方法很少。迪馬科技在參考各種標準和文獻基礎上，建立了SPE-UPLC-MS/MS法測定雞肉和雞蛋中甲硝唑和氯霉素類獸藥殘留，采用90%乙腈水提取，ProElut DPC-2固相萃取專用柱凈化樣品，利用Leapsil C18色譜柱進行檢測。此方案前處理步驟少，提取液直接通過凈化柱接收流出液即可；有機溶劑用量小，前處理過程中也無需使用酸堿試劑；使用ProElut DPC-2凈化柱能夠有效除掉雜質(zhì)，凈化效果優(yōu)異；分析條件簡單，可以一個流動相正負離子同時檢測，大大提高工作效率，減少實驗成本；方法定量限可達0.5 g/kg。同時Leapsil C18色譜柱分離能力強，與樣品雜質(zhì)可以達到基線分離，分析時間比較短。