高l效液相色譜(HPLC) 是20 世紀(jì) 70 年代發(fā)展起來的可以對多組分復(fù)雜樣品進(jìn)行高l效、快速的分離分析技術(shù)。伴隨著色譜理論體系不斷完善，色譜柱種類日益豐富，新型色譜填料不斷開發(fā)成功，新的分離模式和分離方法的建立，色譜儀器性能不斷改進(jìn)和更新，液相色譜分析技術(shù)已成為藥l物分析、食品檢測、環(huán)境監(jiān)測、石油化工、生命科學(xué)等不可或缺的工具。色譜柱是液相色譜系統(tǒng)的心臟，色譜填料是色譜柱核心，因此色譜柱和色譜填料被譽(yù)為色譜“芯”。開發(fā)新型高l性能色譜填料以滿足越來越復(fù)雜樣品高l效、快速分離分析的需求一直是業(yè)界的追求目標(biāo)。隨著生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、制藥、及合成化學(xué)的迅猛發(fā)展, 人們對HPLC 性能不斷提出更高、更新的要求。提高色譜填料的柱效、選擇性、峰容量和使用穩(wěn)定性, 增大填料的pH 使用范圍、延長填料使用壽命, 具有多種分離模式以及對環(huán)境友好已經(jīng)成為色譜填料的發(fā)展方向。

色譜分離效果很大程度上取決于色譜填料性能，色譜技術(shù)重大進(jìn)步往往是隨著新的分離材料的出現(xiàn)而推進(jìn)的。為了滿足日益增長的快速、高l效色譜分離和分析性能的要求，尤其是隨著色譜分離分析應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，分離效率要求越來越高，樣品組分越來越復(fù)雜，對色譜柱選擇性及分辨率提出越來越高的要求。新型色譜填料及色譜分離模式被不斷開發(fā)出來以滿足各種應(yīng)用需求：從有機(jī)化合物分離分析中比較常用的反相色譜，到無機(jī)離子分析檢測專用的離子色譜，再到手性藥l物拆分的手性色譜，到多糖分離分析專用色譜，再到蛋白抗l體分析檢測用各種生物色譜技術(shù)被不斷開發(fā)出來。色譜柱種類越來越多，適用范圍越來越廣，對色譜柱性能的要求也越來越高。色譜柱填料的性能主要取決于其基質(zhì)組成、形貌、粒徑大小、粒徑分布、孔徑大小、孔徑分布、比表面積、表面功能基團(tuán)等因素。色譜填料性能往往是隨著這些材料制備技術(shù)的進(jìn)步而提升。

從全多孔球形硅膠到表面多孔核殼結(jié)構(gòu)硅膠

雖然亞2微米小粒徑硅膠色譜填料使用使得HPLC的分辨率、檢測速度及柱效達(dá)到前l所未有的水平，但儀器設(shè)備壓力也達(dá)到極限。因為壓力與粒徑平方成反比，目前儀器設(shè)備已經(jīng)很難能滿足通過進(jìn)一步減小粒徑來提高柱效的目的。為了實現(xiàn)在常規(guī)的HPLC 色譜儀器上實現(xiàn)UPLC的分離速度和效果，著l名教l授Kirkland開發(fā)出核殼結(jié)構(gòu)（Core-shell）硅膠色譜填料。核殼結(jié)構(gòu)硅膠色譜填料是在實心硅球表面包覆多孔層。表面多孔核殼結(jié)構(gòu)微球進(jìn)一步降低分子軸向擴(kuò)散效應(yīng)，縮短了傳質(zhì)路徑，與全多孔填料相比其傳質(zhì)速率更快，具有更高的柱效及更低的背壓，在普通的液相色譜儀器上得到 UPLC 的分離速度和效果。核殼結(jié)構(gòu)硅膠色譜填料已越來越多在HPLC上使用。

反相色譜是比較常用的色譜分離模式，占到了全部分析色譜的70%左右。通常只需優(yōu)化流動相組成就可實現(xiàn)對大多數(shù)有機(jī)化合物和多肽的分離分析。反相硅膠色譜填料的制備方法比較簡單，主要是通過硅膠表面羥基與帶不同烷l基鏈或試劑鍵合。其中C4、C8和C18 硅膠鍵合相是使用比較廣泛的反相色譜填料。反相色譜填料的研究是朝著柱效高、重現(xiàn)性好、分析速度快、制備方法簡單、硅羥基掩蔽完全、選擇性好、pH使用范圍寬、壽命長等目標(biāo)進(jìn)行。反相硅膠色譜填料發(fā)展主要是兩方面：一方面是制備越來越豐富的鍵合相以滿足HPLC 越來越廣的分離選擇性的要求；另外一方面是解決反相色譜填料表面殘留硅羥基帶來拖尾、pH適用范圍受限、及使用壽命短等問題。反相色譜填料制備的過程中, 由于位阻原因,硅膠表面的硅羥基不可能全部與試劑反應(yīng),殘留的硅羥基在反相分離過程中會與極性分子形成非特異性吸附，導(dǎo)致l極性化合物尤其是堿性化合物色譜峰變寬，甚至嚴(yán)重拖尾，柱效下降等。另外殘留硅羥基還會影響硅膠色譜填料的耐酸堿性，并限制其pH使用范圍,縮短填料使用壽命。因此開發(fā)有效封尾（封端）技術(shù)以減少或消除殘留硅羥基從而改善反相色譜填料性能是色譜填料研究的重要方向之一。另外在封端過程中引進(jìn)帶正電荷的功能基團(tuán)也可以屏蔽硅羥基對堿性化合物非特異吸附。