膠滲透色譜系統(tǒng)的基本原理與分離機制

來源：上海科哲生化科技有限公司 2025年05月15日 10:18

　　膠滲透色譜系統(tǒng)是一種基于分子尺寸差異進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（多孔凝膠或樹脂）中的滲透行為差異進行分離。其分離過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)過精確控制。常見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）。

　　-流動相：通常為有機溶劑（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分離機制

　　當(dāng)樣品溶液流經(jīng)色譜柱時，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，無法進入固定相的孔隙，只能通過顆粒間的空隙快速流出，因此保留時間較短。

　　2.中等分子：部分進入孔隙，受到一定阻礙，保留時間適中。

　　3.小分子：能夠自由進出固定相的孔隙，在柱內(nèi)停留時間最長，最后被洗脫出來。

　　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制

　　3.1分子篩效應(yīng)

　　膠滲透色譜的主要分離機制是“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，但實際分離過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入孔隙，導(dǎo)致保留時間不同。

　　-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，需通過調(diào)整流動相pH或離子強度來抑制。

　　4.膠滲透色譜的應(yīng)用

　　4.1高分子分子量測定

　　GPC是測定聚合物分子量及其分布的常用方法。通過與光散射檢測器或粘度計聯(lián)用，可得到絕對分子量信息。

　　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。

　　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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