凝膠色譜儀(Gel Permeation Chromatography,GPC),又稱尺寸排阻色譜儀,是一種基于分子尺寸差異進行分離分析的色譜技術。其工作原理主要依賴于凝膠色譜柱內填充的多孔性凝膠介質。
當樣品溶液進入凝膠色譜柱時,不同尺寸大小的分子在柱內的移動路徑和保留時間存在顯著差異。凝膠介質具有許多不同孔徑的孔洞,這些孔洞就像一個個分子篩。較大的分子由于無法進入凝膠顆粒內部的孔洞,只能在凝膠顆粒之間的間隙中流動,其流動路徑相對較短,在色譜柱中的停留時間較短,會率先從色譜柱中流出。而較小的分子則能夠進入凝膠顆粒內部的孔洞,它們在柱內的流動路徑變得曲折且漫長,需要花費更多的時間才能從色譜柱中流出。通過這種基于分子尺寸的分離機制,不同分子量的化合物得以按照從大到小的順序依次被分離并檢測出來,從而實現對復雜樣品中各組分分子量分布的分析與測定。
例如,在一個含有高分子聚合物、低聚物和小分子雜質的混合樣品中,高分子聚合物由于體積較大,只能沿著凝膠顆粒間的空隙快速通過色譜柱;低聚物分子較小,部分可以進入凝膠孔洞,路徑變長;而小分子雜質則能深入凝膠內部孔洞,路徑長。這樣在檢測器端就能依次檢測到高分子聚合物、低聚物和小分子雜質,根據它們的保留時間與已知分子量標準品的保留時間對比,就可以確定樣品中各組分的分子量信息。
凝膠色譜儀優點:
(一)分離效果好
能夠依據分子尺寸的差異對復雜混合物進行分離。無論是生物大分子如蛋白質、核酸等,還是合成高分子材料如聚合物等,只要它們的分子尺寸不同,就有機會在該儀器下得到良好的分離效果。對于分子量分布較寬的樣品,它可以將不同分子量的組分清晰地分開,為后續的成分分析、結構研究等提供了純凈的單一組分或相對簡單的混合物組分,有助于提高分析的準確性和可靠性。
(二)適用范圍廣
其應用范圍涵蓋了多個領域。在生物化學領域,可用于蛋白質、多糖等生物大分子的分子量測定、純度分析以及復合物的分離研究等。在高分子化學中,能有效分析聚合物的分子量分布、支化情況等關鍵參數,幫助科研人員了解聚合物的性能與結構關系,指導聚合物的合成與加工。在藥物研發方面,可對藥物分子及其雜質、藥物載體等進行分離分析,確保藥物質量與安全性。此外,在食品科學、環境科學等領域也有著廣泛的應用,例如分析食品中的大分子營養成分、環境中的高分子污染物等。

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