（聊城万合工业制造有限公司 赵士铭）

摘要：本文论述了一种全新的加压制备色谱柱：径向高压圆筒柱。其中主要说明了敏感化合物、天然产物的快速分离需要大面积薄层色谱模式，而径向高压圆筒柱可以满足这个要求。文中对径向高压圆筒柱的基本结构和使用方法做了描述。为致力于生物工程与植物提取与分离的化学工作者提供了一个新的工作方式。

关键词：径向高压圆筒柱；敏感化合物；天然产物；快速分离；大面积薄层色谱

一、概述

    色谱技术是一项通过物质在两相之间的作用力不同造成的保留时间不同而使得混合物质中的各组分相互分离的技术体系。可以说，色谱过程就是一个分离过程。

    液相色谱（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）是一种的分离和分析技术，它能将各种样品中各个不同的组分迅速分离，然后逐一加以定性和定量分析。HPLC在分离纯化技术中的应用是近十几年来才得到较大的发展。与传统的分离纯化方法相比，它的快速、以及自动化的操作引起了制药业的关注。HPLC正成为药物分离纯化技术中的发展主流。

    药物与人类的健康关系极大。许多药品由于受到纯度的影响，药效不能充分发挥，甚至产生毒副作用。有的在使用前需要做各种试验，带来很多麻烦。外消旋体药物是典型的例子之一。它由左旋和右旋两种光学异构体组成，不同的异构体药理与疗效*不同。以往由于分离与纯化能力的限制，市场上常以混合物即外消旋体出售。美国FDA（食品和药品管理局）和西方许多国家都已经作出了禁止外消旋体药物在市场上销售的决定，必须把它分离成单一的左旋或右旋体才能作为产品上市。所以，药物产品对分离与纯化提出了更高的要求。

    目前，液相色谱是分离与纯化领域中处理多组分复杂体系的zui有效方法。HPLC方法又是分离与纯化药物的*选择。

    液相色谱的应用范围广泛。对于气相色谱很难分析的热不稳定化合物、高沸点不挥发化合物和离子型化合物，它都能分析。气相色谱分析对象的分子量一般不超过几百，而液相色谱可以处理分子量在几百以上的各种类型化合物，即使是分子量高达几万、几十万的高聚物，液相色谱也可以完成分析工作。当然，对于小分子量非极性化合物或气体，液相色谱是无力分析的。据估计，在已知的全部有机化合物中，能用气相色谱分析的大体占25%，其余则主要借助于液相色谱。

    制备液相色谱是液相分析色谱的基础上进行放大设计，是将分析色谱中的发现某种物质的过程变成提取或分离某种物质。它是目前在分离科学中zui有效的制备性分离技术，也是很多研究领域和生产车间*的分离手段。

    分离柱是制备液相色谱中重要的执行机构。制备液相色谱对分离柱的基本要求是柱效高、选择性好、分离速度快。

    随着科技的发展，人们发现在分离柱的柱床上面加压在液相色谱中可以发挥下列两方面作用(a和b)或其中之一：

    (a)加快洗脱剂的流速，提高分离速度；

    (b)允许在分离过程中使用颗粒度更小的吸附剂，从而获得更高的分辨率。

    因此，有了动态轴向压缩柱（DAC）的出现。在使用过程中，色谱柱内的活塞依靠与之相连接的液压油缸始终产生一个相对恒定的压力压缩柱床填料，随时消除洗脱过程中因为填料颗粒相对移动产生的死空间。动态轴向压缩柱使用良好，能够满足很多目标产品的纯化分离要求，zui大的优点是适用于大规模的工业生产。但是对于实验室研究阶段的产品的工艺性分离，动态轴向压缩柱则显得粗大笨重，操作不方便，而且昂贵。因为在实验室里，不同的目标物，不同的工艺方法，需要不同的填料作为固定相或固定相的载体。

    尤其是，敏感化合物在进行长时间的常压色谱分离时，其结构可能会发生变化，被分解和色带拖尾，这两个问题在天然产物的分离中经常会遇到。这时，zui基本的要求就是缩短分离时间，实现快速分离，以避免这种变化的发生。

    径向高压圆筒柱正是为了满足这种需要而研制的。

二、径向高压圆筒柱的基本结构和技术特点

    径向高压圆筒柱单元体主要包括：高压柱筒组件、柱外套筒、柱筒法兰组件、装柱口、外接口、柱内填料等几个部分。

径向高压圆筒柱的基本结构

    其中：高压柱筒是径向高压圆筒柱的关键部件。它包括由两个316L材质的柱筒内壁管和柱筒外壁管套装形成的圆筒柱主体部分，和筛板、配流板等重要辅助零件。在柱筒的内、外壁管上镶嵌有微孔筛板，其孔径小于柱内填料直径。同时，在柱筒的内、外壁管上设计有强制约束液体流向和流量的配流板，以保证流入高压柱筒的液流在圆筒展开面上的每一个微分面积上流量相等。

    柱外套筒起到总体支撑作用，同时与柱筒外壁管封闭，形成液流外腔体，即液流分配或收集腔体。在设计时，这个腔体在满足液流分配的基础上需要容积尽量小，目的是减小死体积，避免样品或目标物的在试剂中的扩散。

    柱筒内壁管的管内空间形成径向圆筒柱的内腔体，与液流外腔体容积尽量小的要求相同，为内腔体设计了填充部件，填充部件的材质为聚醚醚酮（PEEK）和316L不锈钢两种，供使用者选择。

柱筒法兰封闭整个高压柱筒结构。在柱筒法兰上设计有装柱入液口、装柱出液口和两个为流动相提供的外接口。

    柱内填料按照具体工艺要求选定。

三、径向高压圆筒柱的装填与应用

    1、装填

    径向高压圆筒柱配备有的装柱机。装柱机的操作比较容易，可以参照说明书，在较短的时间里学会操作。

    装柱前需要将填料加入匀浆液中搅匀，成稀糊状，装柱机能够同时输出稀填料和装柱液。

    装柱时首先关闭两个流动相外接口，同时打开装柱出液口。稀糊状的填料和装柱液被装柱机以低速、高压液流注入装柱口，流到出液口位置，填料被筛板阻挡，在装柱出液口开始不断向上沉积，装柱液的高压冲刷使得柱筒内的填料趋向均匀密实，直至充满整个柱筒。

    继续高压冲洗柱筒内的填料，平衡柱内压力，以形成稳定的柱床。

    断开装柱管路，并关闭装柱口和装柱出液口，将径向高压圆筒柱移开，备用。

    2、应用

    在进行分离工作之前，确认装柱口和装柱出液口处于关闭状态。根据不同的样品和分离策略，径向高压圆筒柱可以选择两种不同的工作模式，即内腔入外腔出（以外接口一为进液入口）和外腔入内腔出（以外接口二为进液入口）。

内腔入外腔出的工作模式如下图。

四、结语

    作为一种全新的制备色谱柱模式，径向高压圆筒柱的zui大特点是灵活、便捷，使用者可以根据自己的需要选配不同的柱筒，装填不同的填料。

    以柱床面积60cm²，柱床厚度5cm为例，如果选用动态轴向压缩柱，至少需要直径20cm的柱管，即DAC200动态轴向压缩柱。反之，如果选择径向高压圆筒柱，选择之一：柱床内壁2cm，柱床外壁12cm，高度10cm。选择之一：柱床内壁4cm，柱床外壁14cm，高度5cm。当然也可以按照柱内填料的总体积进行选择。

    不管是那一种选择，对于大面积薄层色谱来说，径向高压圆筒柱与动态轴向压缩柱相比，都有着使用方便，价格低廉的优势。按照目前市场上的情况，在以上选择中，设备的购置成本：S（动态轴向压缩柱）：S（径向高压圆筒柱）=3:1。