从全多孔球形硅胶到表面多孔核壳结构硅胶

虽然亚2微米小粒径硅胶色谱填料使用使得HPLC的分辨率、检测速度及柱效达到前l所未有的水平，但仪器设备压力也达到极限。因为压力与粒径平方成反比，目前仪器设备已经很难能满足通过进一步减小粒径来提高柱效的目的。为了实现在常规的HPLC 色谱仪器上实现UPLC的分离速度和效果，著l名教l授Kirkland开发出核壳结构（Core-shell）硅胶色谱填料。核壳结构硅胶色谱填料是在实心硅球表面包覆多孔层。表面多孔核壳结构微球进一步降低分子轴向扩散效应，缩短了传质路径，与全多孔填料相比其传质速率更快，具有更高的柱效及更低的背压，在普通的液相色谱仪器上得到 UPLC 的分离速度和效果。核壳结构硅胶色谱填料已越来越多在HPLC上使用。

SEC硅胶填料性能主要取决于孔容积、孔径大小和分布，粒径大小和粒径分布。表面键合相主要是带电中性亲水材料可以减少或消除样品分子与填料表面之间的次级相互作用力，确保SEC分离按体积排阻模式进行。由于SEC分离是体积排阻模式、其分离度、分辨率与孔容积、孔径大小及分布有密切关系。孔容积越大，往往分离度越好，因此SEC往往都是选择孔容积大的，常用反相硅胶色谱填料孔容积一般是1 mg/g, 而用于SEC硅胶孔容积往往大于1.4mg/g 。但孔容积大，硅胶机械强度差、耐压性也差，这也是为什么SEC色谱柱寿命都比较短的原因。另外硅胶填料粒径越均匀，分子在填料微球孔道的扩散迁移路径越一致，相应的保留时间也一致，减少分子扩散系数，从而获得更高的柱效和分辨率。因此高度粒径均一的且具有大孔容积的单分散硅胶是SEC理想的基球。

用于色谱分离和分析的硅胶色谱填料性能要求高，需要控制其粒径大小、均匀性、形貌、孔径结构、比表面积、纯度及功能基团等众多参数，其中任何一个参数没有控制好，都会影响色谱分离性能。另外色谱填料的生产还要保证批次的稳定性和重复性，即使性能再好的产品，如果无法保证批次稳定性，也就无法使用，无法商业化。因此色谱填料的制备，尤其是批量生产技术壁垒高，难度大，***只有少数几家公司包括瑞典的Kromasil，日本Daiso，Fuji及AGC具备大规模生产高l性能硅胶色谱填料基球的能力。分析型色谱柱及填料生产厂家比制备的多得多，主要有美国Waters、Agilent、 Phenomenex、Thermo、Supelco和日本YMC、Shodex，资l深堂等多家公司。