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用高效液相色谱分离小分子溶质时,分离度随着柱长的增加而增加,但用高效液相色谱分离生物大分子时,分离度基本与柱长无关,而且有时短柱的分离效果比长柱好。为了解释梯度洗脱分离生物大分子的分离效果基本与柱长无关,科学工作者在计量置换保留理论的基础上发展出“完全吸附-完全解吸原理”和“开-关机理”解释产生这一现象的原因,认为生物大分子在色谱柱上的保留行为表现为完全吸附或完全解吸模式,但是没有对生物大分子在色谱柱上的保留行为进行进一步的研究。因此只能定性解释生物大分子的分离效果与柱长基本无关的现象,而不能对其进行定量的表征。为了更好的研究该现象,必须进一步研究生物大分子在短色谱柱上的保留行为。本论文分为以下三部分:
第一部分:导引简要说明了高效液相色谱分离生物大分子的五种基本类型、计量置换保留理论、短柱理论研究进展、色谱饼和适合于分离生物大分子的有机聚合物整体柱的研究进展。
第二部分:生物大分子在短色谱柱上的保留行为本实验以细胞色素C、肌红蛋白、核糖核酸酶A、溶菌酶、α-胰蛋白酶和α-淀粉酶六种生物大分子为模型研究了生物大分子在色谱柱上的保留行为。发现了生物大分子在梯度洗脱过程中保留的特点:(1)流动相中置换剂的浓度达到一定浓度之前,生物大分子几乎是不移动的。(2)流动相中置换剂的浓度达到一定浓度,生物大分子就开始移动,而且它一旦开始移动,就可以视为完全解吸附,较快的离开色谱柱。尽管变化了柱长和流速,但是在生物大分子开始从色谱柱上移动到在色谱柱上迁移这一过程中一直遵守三个线性关系。(3)通过线性关系可以计算生物大分子在色谱柱上开始移动的时间和生物大分子在色谱柱上有效迁移时间。(4)通过变化柱长和流速,发现了一些其它的定性规律,如色谱柱愈长,生物大分子在色谱柱上开始移动的时间愈晚,生物大分子在色谱柱上有效迁移时间愈长;流速愈大,生物大分子在色谱柱上开始移动的时间愈早,在色谱柱上有效迁移时间愈短。第三部分:甲基丙烯酸丁酯短整体柱的合成及评价本章中,制备了甲基丙烯酸丁酯短整体柱。首先将玻璃毛细管硅烷化,然后将由甲基丙烯酸丁酯、二甲基丙烯酸乙二酯、正癸醇和偶氮二异丁腈组成的混合溶液引入30×1.18 mm i.d.的毛细管玻璃柱管中,热引发聚合反应。合成的甲基丙烯酸丁酯短整体柱适用于常规高效液相色谱。它背压低,100%的乙腈以1.0mL·min<-1>的速度流过长度为30 mm,内径为1.18 mn,l的色谱柱,仅产生4 MPa左右的压力。该整体柱对核糖核酸酶A、细胞色素C、溶菌酶、牛血清白蛋白和卵清蛋白五种生物大分子进行了基线分离,在3 min以内,对核糖核酸酶A、细胞色素C、牛血清白蛋白和卵清蛋白四种生物大分子进行了快速分离。