色譜是一種分離分析手段，分離是核心，因此擔(dān)負(fù)著分離工作的色譜柱是色譜系統(tǒng)的心臟。目前市場(chǎng)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(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，相關(guān)從業(yè)人數(shù)也在不斷增長(zhǎng)。

為使大家更全面的了解色譜柱類別、相關(guān)技術(shù)及最新應(yīng)用進(jìn)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(shù)新應(yīng)用”專題，并邀請(qǐng)色譜柱主流廠商來(lái)分享對(duì)色譜柱類別、技術(shù)發(fā)展及最新應(yīng)用進(jìn)展的看法。此次，我們特別邀請(qǐng)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(guān)技術(shù)、應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢(shì)等問(wèn)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(qǐng)您介紹下液相色譜柱的發(fā)展歷程

李廣慶博士：1903年俄國(guó)植物化學(xué)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(shù)。1952年，英國(guó)學(xué)者M(jìn)artin和Synge基于他們?cè)诜峙渖V方面的研究工作，提出了關(guān)于氣－液分配色譜的比較完整的理論和方法，把色譜技術(shù)向前推進(jìn)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(jì)早期經(jīng)典的LC色譜柱中，通常使用100 m粒徑的無(wú)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(fù)泵、在線檢測(cè)器和薄殼形填料相結(jié)合，使液相色譜實(shí)現(xiàn)了高效、快速分離。不過(guò)薄殼形固定相對(duì)樣品的負(fù)載量較低，因此70年代后人們迅速開(kāi)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(shù)，解決了HPLC固定相的填充問(wèn)題，使得液相色譜實(shí)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(jī)技術(shù)用于液相色譜，進(jìn)一步提高了儀器的自動(dòng)化水平和分析精度，極大地?cái)U(kuò)充了HPLC方法的應(yīng)用范圍。

80年代，針對(duì)生命科學(xué)領(lǐng)域分離和制備設(shè)計(jì)的生物色譜填料為生命科學(xué)的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)，同時(shí)也為HPLC在生命科學(xué)研究領(lǐng)域的地位奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

90年代，隨著生物工程和生物醫(yī)藥研究與開(kāi)發(fā)的迅猛發(fā)展，為高效液相色譜技術(shù)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(shí)針對(duì)食品、環(huán)境、藥物和化學(xué)等領(lǐng)域特殊需求的專用色譜柱也使得HPLC能夠應(yīng)用于幾乎所有的研究領(lǐng)域。

21世紀(jì)初期，為適應(yīng)超快速分離的要求，Sub 2 m和核殼填料以及整體柱快速進(jìn)入了市場(chǎng)。

91儀器信息網(wǎng)：請(qǐng)介紹下液相色譜柱的結(jié)構(gòu)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?yàn)樵诟咝б合嗌V中，由于使用了高效填料，并不需要很長(zhǎng)的柱長(zhǎng)，直型柱既有利于加工，又利于填充，是最適宜的柱型。當(dāng)然在一些特殊的場(chǎng)合，如以膜為分離介質(zhì)時(shí)，也使用盤(pán)型柱和徑向柱。在使用開(kāi)管毛細(xì)管柱時(shí)，因柱長(zhǎng)較長(zhǎng)，也可將柱子盤(pán)曲起來(lái)。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(guò)對(duì)基質(zhì)材料的化學(xué)改性而實(shí)現(xiàn)的，主要的化學(xué)改性方法有硅膠表面化學(xué)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(jìn)柱管中，便可制備出填充均勻的色譜柱。

對(duì)于色譜柱類別來(lái)說(shuō)，按照不同的色譜分離模式和機(jī)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(wú)機(jī)材料和有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化材料等。根據(jù)材料骨架結(jié)構(gòu)的不同，可分為球形和整體柱固定相。球形固定相包括超細(xì)微球、磁球、微孔球及大孔球等；而整體柱固定相包括有機(jī)整體柱、硅膠等無(wú)機(jī)整體柱以及有機(jī)-無(wú)機(jī)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(tuán)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(qiáng)疏水性基團(tuán)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(qiáng)、弱陰陽(yáng)離子交換基團(tuán)；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(tuán)或鏈段；尺寸排阻色譜填料，其顆粒表面結(jié)構(gòu)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(guò)濾填料，主要含羥基等親水性基團(tuán)；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(shù)？液相色譜柱技術(shù)還有哪些問(wèn)題亟待解決？ 未來(lái)液相色譜柱技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是什么？

李廣慶博士：目前市場(chǎng)上雖然已有多種商品化的色譜固定相，但是研制柱效高、機(jī)械強(qiáng)度好、速度快且分離能力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)的新型色譜柱填料仍然是色譜領(lǐng)域的難點(diǎn)。當(dāng)今新型分離材料的開(kāi)發(fā)主要集中在以下三個(gè)方面：快速分離材料，主要包括整體柱和UHPLC及核殼材料、毛細(xì)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(jìn)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(jiǎn)捷有效的前處理技術(shù)和高靈敏度的精密檢測(cè)技術(shù)。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(xué)的主要方向。未來(lái)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(qiáng)、柱效高、重現(xiàn)性好、pH使用范圍寬、壽命長(zhǎng)、制備方法簡(jiǎn)單、硅羥基掩蔽完全、具有多種分離模式以及對(duì)環(huán)境友好的方向發(fā)展。未來(lái)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(jiǎn)單化、前處理與檢測(cè)一體化和自動(dòng)化。未來(lái)分離分析技術(shù)將向著靈敏、準(zhǔn)確、快速、簡(jiǎn)便的方向發(fā)展。

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

李廣慶博士：色譜作為一種分離技術(shù)與方法目前在多個(gè)科學(xué)領(lǐng)域得到應(yīng)用，已經(jīng)成為分析化學(xué)學(xué)科的一個(gè)重要分支。進(jìn)入21世紀(jì)之際，人類面臨著在生命科學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和信息科學(xué)等領(lǐng)域快速發(fā)展的挑戰(zhàn)，而色譜技術(shù)是這些科學(xué)領(lǐng)域必不可少的研究手段和工具。液相色譜與質(zhì)譜等技術(shù)的聯(lián)用為復(fù)雜樣品的分析提供了更豐富的鑒定信息，成為當(dāng)今蛋白質(zhì)組學(xué)、多肽組學(xué)和代謝組學(xué)研究的理想工具，正獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。可以毫不夸張地說(shuō)，如果沒(méi)有色譜技術(shù)的應(yīng)用，自然科學(xué)和生命科學(xué)很難發(fā)展到今天的樣子。

在藥物研發(fā)和生物檢測(cè)應(yīng)用的推動(dòng)、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)迅速普及及超高效液相色譜技術(shù)的影響下，液相色譜填料的主要發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用領(lǐng)域表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1、開(kāi)發(fā)具有高選擇性和高惰性的色譜固定相，以適應(yīng)大量極性藥物分析的需要；2、開(kāi)發(fā)耐酸堿、耐高溫、低流失的色譜固定相，以適應(yīng)液質(zhì)應(yīng)用的需要；3、開(kāi)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(yīng)強(qiáng)極性組分分離的需要；4、開(kāi)發(fā)高強(qiáng)度、超微粒徑液相色譜填料，以適應(yīng)超高效、快速和高靈敏度的應(yīng)用需求；5、開(kāi)發(fā)新型生物大分子分離分析色譜填料，以適應(yīng)越來(lái)越復(fù)雜的生物樣品分析的需要，以及越來(lái)越高的分析要求；6、開(kāi)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(jiǎn)便等特點(diǎn)的更好的液相色譜分析方法。

現(xiàn)代分析儀器、方法、技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足復(fù)雜生物樣品對(duì)分析靈敏度、重復(fù)性、準(zhǔn)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(shù)仍然是分析化學(xué)面臨的一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。由于生物樣品組成復(fù)雜且各組分動(dòng)態(tài)分布范圍巨大，發(fā)展新型色譜富集分離材料對(duì)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(guò)程中發(fā)揮重要作用，同時(shí)將極大地促進(jìn)分析化學(xué)、生物學(xué)以及臨床診斷技術(shù)的快速發(fā)展。

91儀器信息網(wǎng)：請(qǐng)問(wèn)貴公司的主流產(chǎn)品有哪些？這些產(chǎn)品的技術(shù)優(yōu)勢(shì)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(gè)系列：Endeavorsil（奮進(jìn)）1.8 m UHPLC色譜柱、Leapsil（飛躍）2.7 m HPLC/UHPLC兼容色譜柱、Navigatorsil（領(lǐng)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(gè)系列都有自己特有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，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(lái)，以其優(yōu)良的性能和完善的服務(wù)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(shù)，擁有超高的碳載量和超強(qiáng)的分離能力，深受用戶的好評(píng)。Diamonsil Plus，不但具備鉆石一代和鉆石二代的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)具有超長(zhǎng)的使用壽命和超高的柱效，而且在快速分析的同時(shí)又不失分離度，極性改性的固定相能夠在100%水到100%有機(jī)流動(dòng)相體系下運(yùn)行。至今，在國(guó)內(nèi)外核心期刊上，使用Diamonsil色譜柱發(fā)表的文獻(xiàn)有13000余篇。

另外，Endeavorsil（奮進(jìn)）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(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品。利用創(chuàng)新技術(shù)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，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(wàn)。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(duì)各種復(fù)雜組分分離的挑戰(zhàn)，高靈敏度可以檢測(cè)樣品中更加痕量的目標(biāo)化合物。與此同時(shí)，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(shí)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(shù)保證低柱壓，使色譜柱能夠在高流速下運(yùn)行從而實(shí)現(xiàn)快速分離，且不失分離度。而且可同時(shí)用于高效液相色譜儀（HPLC）及超高壓液相色譜儀（UHPLC），方法開(kāi)發(fā)更靈活，不用過(guò)多的考慮溶劑的黏度或通過(guò)升高柱溫來(lái)降低柱壓。對(duì)復(fù)雜組分保持較高的分離度，便于方法開(kāi)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(qǐng)問(wèn)貴公司的主推產(chǎn)品主要應(yīng)用在何領(lǐng)域？同時(shí)這些產(chǎn)品在應(yīng)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(yīng)用于生命科學(xué)，醫(yī)藥衛(wèi)生、食品分析、環(huán)境分析、生化分析等各個(gè)領(lǐng)域中。我們的關(guān)注焦點(diǎn)主要集中在食品安全、環(huán)境分析、生命科學(xué)和新藥研發(fā)等領(lǐng)域中的相關(guān)需求，且針對(duì)不同應(yīng)用領(lǐng)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(jiǎn)化用戶的前處理步驟，在提高工作效率的基礎(chǔ)上大幅度降低成本，也因此得到客戶的廣泛認(rèn)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(cè)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(dòng)物及水產(chǎn)品的疾病治療和預(yù)防；甲硝唑?yàn)橄趸溥蝾愃幬?，常被加入?dòng)物飼料中以驅(qū)除動(dòng)物體內(nèi)的寄生蟲(chóng)，因而造成動(dòng)物源性食品中的藥物殘留。我國(guó)農(nóng)業(yè)部第235號(hào)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(cè)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(shí)檢測(cè)的方法很少。迪馬科技在參考各種標(biāo)準(zhǔn)和文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，建立了SPE-UPLC-MS/MS法測(cè)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(jìn)行檢測(cè)。此方案前處理步驟少，提取液直接通過(guò)凈化柱接收流出液即可；有機(jī)溶劑用量小，前處理過(guò)程中也無(wú)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(jiǎn)單，可以一個(gè)流動(dòng)相正負(fù)離子同時(shí)檢測(cè)，大大提高工作效率，減少實(shí)驗(yàn)成本；方法定量限可達(dá)0.5 g/kg。同時(shí)Leapsil C18色譜柱分離能力強(qiáng)，與樣品雜質(zhì)可以達(dá)到基線分離，分析時(shí)間比較短。