二氧化硅核壳微球在传统HPLC中的应用研究

发布时间：2020-09-09 20:23

　　高效液相色谱自开发之初,就一直致力于高效快速分离。从上个世纪起,高效液相色谱的固定相基质就一直在更新换代。截止目前,研究最热的当属核壳微粒。核壳微粒作为第五代分离介质材料,获得广泛关注的原因绝不是作为先前固定相材料的绝对替代者,而是融合了传统无孔微粒与全多孔微粒各自的优良性能。核壳微粒的内部结构为无孔实心核,因而具备较快的传热性能,而且在一定程度上增加了基质的机械稳定性;位于外部的壳层结构,一方面可以提供一定的孔隙率,使核壳具备一定的载样能力,更重要的是,能够通过缩短溶质分子在多孔壳层内部的传质路径来加快固-液两相之间的传质速率,从而实现快速分离。近年来,亚-2μm核壳微粒与超高效液相色谱技术的结合,进一步刷新了核壳微粒在快速分离方面的卓越记录。但不能否认的一点是,核壳微粒在常规液相色谱上的快速分离分析仍然存在一定挑战,基于此,本论文将核壳技术与内径远远大于柱长的、具有低压快速分离优势的色谱饼技术相结合,研究了其在常压液相色谱仪上对生物大分子的快速分离情况。文章主要分为以下四个部分:1.文献综述这部分主要概述了快速高效液相色谱分离技术,对亚-2μm无孔微粒、亚-2μm全多孔微粒、核壳技术及色谱饼技术的基本原理及实际应用进行了一定的介绍,并对各种快速分离手段的优缺点进行了探讨和分析。2.SiO_2@SiO_2核壳微球的制备及性能优化这里主要对核壳微球的合成方法进行了简要介绍。在本课题组的工作基础上,利用PICA法制备了不同粒径的单分散SiO_2@Si O_2核壳微球,依次优化了无孔硅胶核的合成条件、改性条件以及SiO_2@SiO_2核壳微球的制备条件,并对自合成的不同规格的核壳微粒进行了表征,成功制备出了粒径可控的、形貌良好的单分散SiO_2@SiO_2核壳微球。3.SiO_2@SiO_2核壳微球在反相模式下的应用研究依据蛋白分离的短柱理论,将粒径大小分别为2.3μm、2.9μm及4.4μm的反相C18改性核壳填料装填于不同柱长的色谱柱中进行整体蛋白的分离。由于传统色谱仪的耐压范围有限,进一步将上述三种粒径大小的填料装填于不同规格的色谱饼中进行分离测试,结果表明,借助色谱饼的低压快速分离优势,核壳微粒能在常规色谱仪上实现快速分离,可在8 ml/min的流速条件下于2.5 min之内完成七种标准蛋白混样的快速分离。4.SiO_2@SiO_2核壳微球在疏水模式、亲水模式下的应用研究进一步利用PEG-600、δ-葡萄糖酸内酯对SiO_2@SiO_2核壳微球进行疏水改性和亲水改性,然后装填于1×1 cm的色谱饼中,分别在疏水模式、亲水模式下对蛋白进行了分离,结果显示,疏水核壳色谱饼能在0.8 min梯度内完成了8种标准蛋白混合物的分离,进一步刷新了常压色谱的快速分离速度;亲水色谱饼的分离效果较好,有待进一步优化。
【学位单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O652.6;TQ127.2
【部分图文】：

示意图,核壳,微球,示意图

然后加入适量 γ-脲丙基三甲氧基硅烷，超声，置于 85 ℃油浴锅中，机械搅拌 6 h。反应结束后，冷却至室温，用砂芯漏斗抽滤洗涤(乙醇× 200 ml、水× 100 ml,乙醇× 50 ml)，所得产品置于真空干燥箱中干燥 8 h 即可。3. SiO2@SiO2核壳微球的制备参照本实验室万广平的 PICA 核壳制备法[14]，步骤稍作改动，具体如下:将 2.0 g 改性无孔硅胶及 3.0 g 尿素分散至 150 ml 三次水中，超声 5 min。用 6 mol/L盐酸将反应液 pH 调至 1.5，然后置于 25 ℃水浴锅中，剧烈搅拌 (400 rpm)下，快速加入4 ml 硅溶胶及适量甲醛，持续搅拌 1 min 后，转速调至 80 rpm，继续搅拌反应。待反应液颜色变为乳白色后，加入大量去离子水终止反应，并将反应体系 pH 调至 4.0 ~ 4.5，固化 3 h 后，转至大烧杯中自然沉降 1 h。倾去上清液，700 rpm 下离心处理产品(水×150ml，乙醇×50 ml)。70 ℃下真空干燥 4 h 后，置于马弗炉中煅烧 10 h ( 600 ℃ )，冷却至室温后，置于干燥器中保存备用。合成路线见下图：

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图 2-4 SiO2@SiO2核壳微球的电镜图: (a,c)为扫描电镜图; (b,d)为透射电镜图Fig. 2-4 SEM and TEM of SiO2@SiO2shell silica (a,c) SEM; (b,d) TEM

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图 2-4 SiO2@SiO2核壳微球的电镜图: (a,c)为扫描电镜图; (b,d)为透射电镜图Fig. 2-4 SEM and TEM of SiO2@SiO2shell silica (a,c) SEM; (b,d) TEM

【参考文献】