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膠滲透色譜系統(tǒng)的基本原理與分離機(jī)制

閱讀:137      發(fā)布時(shí)間:2025-5-15
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   膠滲透色譜系統(tǒng)是一種基于分子尺寸差異進(jìn)行分離和分析的技術(shù)。它廣泛應(yīng)用于高分子化學(xué)、生物化學(xué)、制藥等領(lǐng)域,用于測(cè)定聚合物的分子量分布、蛋白質(zhì)的純化以及天然產(chǎn)物的分析。
 
  2.基本原理
 
  膠滲透色譜系統(tǒng)的核心原理是基于不同尺寸的分子在固定相(多孔凝膠或樹(shù)脂)中的滲透行為差異進(jìn)行分離。其分離過(guò)程不依賴于樣品分子與固定相之間的化學(xué)相互作用(如吸附或分配),而是取決于分子的流體力學(xué)體積(即分子在溶液中的有效尺寸)。
 
  2.1固定相與流動(dòng)相
 
  -固定相:通常由多孔凝膠或交聯(lián)聚合物顆粒組成,孔徑大小經(jīng)過(guò)精確控制。常見(jiàn)的固定相材料包括交聯(lián)葡聚糖(如Sephadex)、聚丙烯酰胺(如Bio-GelP)和苯乙烯-二乙烯基苯共聚物(如PS-DVB)。
 
  -流動(dòng)相:通常為有機(jī)溶劑(如THF、DMF)或緩沖溶液(如PBS),其選擇取決于樣品的溶解性和分析需求。
 
  2.2分離機(jī)制
 
  當(dāng)樣品溶液流經(jīng)色譜柱時(shí),不同大小的分子表現(xiàn)出不同的滲透行為:
 
  1.大分子:由于體積較大,無(wú)法進(jìn)入固定相的孔隙,只能通過(guò)顆粒間的空隙快速流出,因此保留時(shí)間較短。
 
  2.中等分子:部分進(jìn)入孔隙,受到一定阻礙,保留時(shí)間適中。
 
  3.小分子:能夠自由進(jìn)出固定相的孔隙,在柱內(nèi)停留時(shí)間最長(zhǎng),最后被洗脫出來(lái)。
 
  因此,膠滲透色譜的洗脫順序是:大分子先流出,小分子后流出,這與傳統(tǒng)的吸附色譜(如反相色譜)不同。
 
  3.膠滲透色譜的分離機(jī)制
 
  3.1分子篩效應(yīng)
 
  膠滲透色譜的主要分離機(jī)制是“分子篩效應(yīng)”,即固定相的孔徑分布決定了不同尺寸分子的滲透能力。理想情況下,分子在色譜柱中的保留時(shí)間僅由其尺寸決定,而不受化學(xué)性質(zhì)影響。
 
  3.2影響因素
 
  盡管GPC主要基于尺寸排阻,但實(shí)際分離過(guò)程可能受以下因素影響:
 
  -分子形狀:線性分子比支化或球形分子更容易進(jìn)入孔隙,導(dǎo)致保留時(shí)間不同。
 
  -溶劑效應(yīng):某些溶劑可能改變固定相或樣品的溶脹狀態(tài),影響分離。
 
  -非尺寸排阻作用:如靜電相互作用(離子交換效應(yīng))或疏水作用可能干擾分離,需通過(guò)調(diào)整流動(dòng)相pH或離子強(qiáng)度來(lái)抑制。
 
  4.膠滲透色譜的應(yīng)用
 
  4.1高分子分子量測(cè)定
 
  GPC是測(cè)定聚合物分子量及其分布的常用方法。通過(guò)與光散射檢測(cè)器或粘度計(jì)聯(lián)用,可得到絕對(duì)分子量信息。
 
  4.2生物大分子純化
 
  在蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子的分離純化中,GPC可用于去除小分子雜質(zhì)或按尺寸分級(jí)。
 
  4.3天然產(chǎn)物分析
 
  GPC可用于多糖、脂質(zhì)體等天然產(chǎn)物的分離和分子量表征。

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