径向整体柱的制备与色谱性能研究

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1、大连理工大学博士学位论文径向整体柱的制备与色谱性能研究姓名：杨长龙申请学位级别：博士专业：化学工艺指导教师：胡浩权;李彤20040601摘要整体分离材料被誉为第四代色谱固定相，代表了生物大分子分离所采用色谱固定相的最新进展。其内部相互连通的多孔网络由大孔(孔径>50nm)、中孔(50nm>孑L径>2nm)及微孔(孔径<2nm)构成。大孔保证了整体固定相的对流传质特征，比传统颗粒填料的扩散传质速率高出几个数量级；而中孔及微孔为整体固定相提供了足够的活性位点，赋予其一定的色谱分离能力。由于整体固定相所表现出的高分辨率及高吸附量且不依赖于流速，以及高流速操作时背压适中等特性，尤

2、其适合于蛋白质、多肽、低聚核甘酸等生物大分子的制备分离。甲基丙烯酸酯类整体固定相(GMA—EDMA)出现于90年代，由甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和二甲基丙烯酸乙二酯(EDMA)，在引发剂和致孔剂存在的条件下共聚而成。GMA-EDMA具有优良的化学和机械稳定性，其表面环氧功能团可进一步修饰制备成特殊的分离单元，适用于离子交换、疏水作用、反相及亲和等多种色谱分离模式。本文设计了外部换热中心移热式环型反应器。为减小单位时间内聚合体系的放热量，弥补无搅拌聚合模式体系散热能力差的弊端，提出了连续加料、同时在反应器内环采用恒温水循环的基质制备流程，温度分布测定结果表明聚合体系具有

3、均匀的温度分布，首次制备成功孔结构均匀的体积为38cm3的整体环形色谱分离介质。SEM测定证明了GMA-EDMA整体基质不同位置的微观形貌重复性良好，具有均匀的内部孔结构。用压汞法及体积排阻技术测定了整体基质的孔隙率分布，结果表明整体材料具有双峰模式的孔结构，两者的良好吻合表明体积排阻技术可用于整体固定相孔结构的原位快速表征。压力实验证实了整体材料具有良好的渗透性，即使流速为50mL／min时压力亦小于2MPa，是一种适合于生物大分子快速分离分析的理想固定相基质。设计了用于承载整体固定相的径向流动模式柱系统，具有上样量大、死体积小、样品分布均匀、组装便利等特点。合成了弱阴

4、离子及弱阳离子交换径向整体柱，对原料液浓度、分离速度、柱容量及分辨率等影响制备色谱的关键参数进行了系统考察，结果表明流速、原料液浓度、上样量等均不会对柱容量、分辨率及产品纯度产生影响，打破了传统的流速、分辨率及容量间的三角关系，即流速增加的情况下，柱容量和分辨率均不会降低，且压力也不会升高。因此用所制备的径向整体柱进行制备分离时，可采用高浓度、大上样量及高流速的分离操作方式，以达到增加产率的目的。模型蛋白如牛血清、山羊血清、血红蛋白等的制备分离结果，表明其在生物样品快速分离制备方面的潜力。可以预见径向整体柱必将在生物样品的制备分离领域发挥重要作用，将极大地增加单位时间的处

5、理量，缩短新产品开发的周期。关键词：径向流动；整体固定相；孔结构控制；GMA-EDMA；生物大分子；制备色谱大连理工大学博十学位论文AbstractMonolithicsupportsareconsideredasthefourthgenerationofsorbentmaterialsfoproteinseparations，andrepresentoneofthenewestdevelopmentsofchromato舯phiIstationaryphasesforbiomolecularseparation．Theirinternalstructure、Ⅳitllh

6、ighhinterconnectedporesconsistsofmacropores00rediameters>50nm)，mesopores(portdiametersbetween50nmand2nm)andmicropores(porediameters<2nm)．Th(macroporesCanensureexcellentconvectivemasstransferbetweenthemobileandth(stationaryphases，whichsubstantiallyincreasethemobilityofthemoleculestobesepar

7、atecbyseveralordersofmagnitudecomparedtotraditionalbeadcounterparts．Whilemesopore,andmicroporesCanaffordenoughactivesitesforgraftingfunctiongroupsthatendowth(monolithicsupportwithsomecllromatographicseparationcapabilities．Thehi【班resolutiorandcapacity,whichareindepen