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NEWS人生就是博:生物医疗领域的凝胶渗透色谱GPC原理与指南
来源:袁刚旭 日期:2025-03-06在对各类生物医疗样品进行分析时,尤其是涉及药物残留和生物活性物质的检测,通常会在有机样品提取物中发现大分子物质。如果这些大分子物质没有被有效去除,将会导致色谱柱的分离效率降低,进而缩短进样口和色谱柱的使用寿命,并影响数据分析结果。因此,在进行药物残留和生物活性物质的样品分析前,必须实施有效的净化前处理。
然而,传统的前处理过程通常耗时较长,且溶剂消耗量较大,这使得凝胶渗透色谱(GPC,Gel Permeation Chromatography)的大规模应用成为一种必然趋势。GPC,又称为体积排斥色谱,是一种使用溶剂作为流动相,经过多孔填料(如多孔硅胶或多孔树脂)的液相色谱法。作为液相色谱的一个分支,GPC的分离部件是一个以多孔性凝胶作为载体的色谱柱,其表面和内部含有大小不等的空洞。
GPC仪器主要由泵系统、(自动)进样系统、凝胶色谱柱、检测系统以及数据采集与处理系统组成。其分离机制通常用“空间排斥效应”来解释。在外力作用下,含有样品的流动相穿过固定相表面,样品中各组分在两相中表现出不同程度的作用。与固定相作用强的组分流出速度较慢,而与固定相作用弱的组分流出速度较快,最终形成各自的“带”或“区”。这些组分可进行定性和定量分析。
根据所使用的凝胶性质,GPC可以分为水溶液的凝胶过滤色谱法(GFC)和有机溶剂的凝胶渗透色谱法。其分离原理是基于样品的尺寸大小,大组分最先被洗脱,因其难以进入多孔凝胶孔道,只有尺寸小于孔径的组分可以进入,从而形成不同的滞留时间。小分子如溶剂分子能够进入所有的凝胶孔道,因此最后被洗脱出来,这一点与其它色谱法有显著区别。
凝胶过滤色谱适合用于分析水溶液中的多肽、蛋白质及生物酶等生物分子,而凝胶渗透色谱则主要用于高聚物(如聚乙烯、聚丙烯等)的分子量测定。
使用GPC的原因在于,相对分子量分布(多分散性指数)对聚合物的性质有重要影响。在人们对聚合物相对分子质量分布的关注显著增加之后,经典方法无法同时测定这些分布的情况。GPC的应用改善了测试条件,提供了同时测定聚合物相对分子质量及其分布的有效方法,使其成为测定高分子相对分子质量及其分布的常用、快速和有效的技术。
在进行GPC实验时,有几个常见的问题需要注意:
1. 溶剂的选择应能够溶解多种聚合物,并且不应腐蚀仪器部件,同时要与检测器相匹配。
2. 激光光散射与凝胶色谱仪联用,可以在获得浓度谱图的同时,得到散射光强与淋出体积的关联,从而计算分子量分布曲线及样品的各种平均分子量。
3. 在激光光散射实验中,样品的除尘工作至关重要。首先需要对溶剂进行精馏,并用0.2μm超滤膜过滤;配置好的样品溶液也需经过同样的过滤。
4. 在选择GPC色谱柱时,需根据样品所溶解的溶剂,选择合适系列的柱子,并依据样品的分子量范围选择适合的柱型。
5. GPC仪器对载体的要求包括良好的化学稳定性和热稳定性、机械强度、流动阻力小、以及较大的分离范围等。
6. 进样体积应在50-100uL之间,浓度控制在0.05%-0.5%之间。
7. GPC系统的平衡需在安装色谱柱之前进行,用流动相置换系统。分析前需清洗检测器流路,并确保基线平稳。
总之,人生就是博,在生物医疗的分析研究中,采用GPC技术能有效提升数据的准确性与可靠性,助力我们在材料科学和生物技术的前沿走得更远。
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