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层析纯化小课堂 | 装柱那点事儿

来源:Cytiva(思拓凡)      分类: 2024-08-28 09:41:01 44阅读次数


上一期小课堂,我们已经学习了如何选择合适的空柱,那么接下来就是激动人心的装柱环节了。


那位拧开柱管,抓起填料瓶就要倒的同学,先别着急,装填层析柱,没那么简单。填料装填的均匀与否,影响着层析柱的柱效和分离效果。这可是一项耗时耗力的精细活儿,只有掌握正确的装填技术,并且充分练习,才能事半功倍,装出满意的层析柱。


计算填料用量



古语有云“谋定而后动”,装填柱子,第一步是从设计层析柱的装填高度,计算所需要的匀浆用量开始的。大家购买到的散装填料往往是填料和保存液的混合物,而我们装柱所需要的填料匀浆则是装柱缓冲液和填料的混合体系,所以需要准确量取所需填料体积的填料并配置匀浆。尤其是对于Tricorn柱这种柱高调节没有那么灵活的柱管,填料量准确才能避免“装不够”和“装不下”问题的发生。所需量取的填料的体积的计算方法如下:


填料体积 (Vg) = 柱高 × 底面积 × 压缩因子

柱高:计划装填的柱床高度

底面积:S = π(柱管直径 / 2)2

压缩因子:填料自身性质决定的系数,不同填料受压后的压缩程度不同


柱管内径和最高可容纳的柱床高度可从空柱说明书中查到,压缩因子可查阅填料说明书和装柱指南。


配制填料匀浆



计算出装柱所需的填料体积后,我们就可以用量筒量取填料了。先轻柔地摇晃填料瓶,将瓶中的填料用保存液重悬起来,再倒入量筒中测定体积。填料沉降需要一定时间,需要耐心等待,待体积稳定后,再读数。之后将填料配置成装柱匀浆,此时需要将保存液置换成装柱缓冲液,可使用抽滤换液或是静置倾倒上清液的方法进行置换。装柱缓冲液的成分可参考填料说明书或装柱指南,常见缓冲液是氯化钠溶液或氯化钠-乙醇-水溶液,这是由于低浓度的氯化钠可以防止填料在沉降过程中挂壁。装柱匀浆的浓度会根据柱管的内径和填料的粒径有所区别,大致为40-60%,具体浓度亦可参考填料说明书或装柱指南。


组装层析柱,验漏



可别小看拼装层析柱这一步骤,任何一个部件没有拧紧都可能会导致后续装柱过程中漏液,从头来过。关于层析柱的拼装,可参考以下拆装视频:


↑ 装柱指南视频 ↑


组装完成后需要将装柱器和空柱完整的接入层析系统中,给予工作流速,在有压力的情况下,检查各接口处是否渗漏。需要注意的是,使用过的空柱管一定要充分清洗后再重新组装,避免填料残留在密封圈上导致漏液。而清洗后的层析柱各部件应在擦干的状态下进行组装,水滴可能会导致密封圈过滑造成内管滑动。


倒入填料匀浆,装柱



待检查密闭性没有问题后,倒出柱管内的液体,垂直固定柱管,用玻璃棒引流,倒入填料匀浆,匀浆最好一次性倒入柱管中。将液体加满至管口,拧紧上端口,将柱子连入?KTA系统,下端开放连通大气,在有流速的条件下填料沉降,柱床压实。压实分为两个阶段,第一阶段恒定流速,第二阶段恒定压力。恒定流速阶段,此时装柱器连接在柱子上,柱管下端与大气连接,随着填料沉降,可观察到压力逐渐升高。恒定压力阶段,拆去装柱器,将柱子下端接入KTA系统中,设定压力后,可观察到随柱床压实,流速逐渐减慢至不再改变。


图1:恒定压力和恒定流速的设定方法及对应的压力流速变化曲线


安装柱头



待流速稳定,柱床不再继续下降后,用马克笔标注柱床位置。对于XK柱和HiScale柱,然后将柱头调节杆旋转至标记线下1-2 mm的位置,拧紧其调节杆上端黑色部件,使密封圈充分膨胀。对于Tricorn柱,将填料上端滤膜放入柱管中,拧紧柱头至调节杆压实滤膜和柱床,压下柱头上方锁扣。至此层析柱装填的操作就全部完成了。


柱效测定



装填完成后,需要通过柱效测定评价层析柱的装填效果,柱效测定的方法有两种,一种是使用丙酮作为样品,水作为流动相,测定紫外吸收峰,另一种是用0.8 M NaCl作为样品,0.4 M NaCl作为流动相,测定电导峰值。


表1:柱效测定的两种方法


运行完成后,对色谱曲线进行积分,计算理论塔板高度 (HETP) 与不对称因子 (As) 。HETP<5 dp(填料直径),不对称因子在0.8-1.5中间,说明柱子装填效果较好,可以开始使用了。


小 结



“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行”想要装填一根合格的层析柱,空有理论是不够的,需要不断地练习,关注每一个操作细节,希望在这期小课堂的帮助下,屏幕前的你也能够装出满意的柱子。


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最近更新:2024-09-05 09:08:13
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