主题：【资料】高速逆流色谱介绍---概述

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发表于：2010/10/27 11:34:23 楼主管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

（一）逆流色谱的概念

逆流色谱（Counter-current Chromatography）是一种不用固态支撑体或载体的液-液分配色谱技术，是一种能实现连续有效的分配分离的实用分离技术。也就是说在这类色谱系统中，固定相和流动相都是液态的，这两相的物质可以是互不相溶或很少相溶的有机相-水相体系，也可以是大分子聚合物（polymer）的双水相体系。由于没有应用固态载体，所以不会出现固态载体对样品和分离结果的不可逆吸附、干扰污染、失活变性等不良影响。而且，因为分离柱内没有固态载体的占空体积，容易做到较大的进样量。它一种在国际上被公认的有效的分离纯化与制备的技术手段，特别适合于天然产物和活性组分的分离纯化和制备工作。但是，它的固定相和流动相都是液态的，如何使两相与被分离样品之间形成有效的分配与传递关系？它的固定相是液体的，如何使之能在分离管柱内空间保持稳定的保留状态？它不是靠特定种类和型号的填充材料来保证分离过程的选择性，如何选择液态的对流溶剂体系来保证有效的分配分离结果？这些问题，都需要从特殊的作用原理，特殊的运动机制，特殊的实验方法来研究解决。

（二）逆流色谱的起源与发展

逆流色谱起源于最简单的液-液分配装置——实验室里常用的分液漏斗。把两个互不混溶的溶剂相置入分液漏斗中，投入要萃取分离的样品，经振摇和静置，样品溶质就按分配系数的特征在两溶剂相间实现分配。如果两种溶质分子在两相溶剂系统中的分配系数差异明显，那么，在分液漏斗里的一次萃取过程中就能分离开来。但是，实际遇到的问题往往是要分离性质极其相近的复杂混合物，这就需要进行多次萃取才能实现满意的分离。20世纪30年代初，Jantzen对工业上混合物分离单元首先使用逆流分配的术语，并发展了实验室规模的逆流分配装置。1941年，Martin 和Synge提出了一种级联链型萃取装置，开创了分配色谱技术。1944年，Craig发明了非连续式的逆流分溶装置（Countercurrent Distribution，CCD），它适用于大量或小量的样品的液液分配分离。在分离大极性组分，包括天然产物、多肽和其他大分子时更具有特色，适合于大制备量的分离提取工作。CCD的主要缺点是：仪器设备庞大复杂容易破碎，溶剂系统容易乳化，溶剂消耗量大和分离操作时间太长等。此后，又出现过多种液-液分配分离装置和仪器，但都因没有根本的突破，因此，没有得到推广和应用。

1966年，日本学者Yoichiro Ito等首先在日本，随后在美国国立健康研究院（National Institute of Health, U.S.A）发现了一种有趣的现象，即互不混溶的两相溶剂在绕成螺旋形的小孔径管子里会分段割据，并能在螺旋管转动的情况下实现两溶剂相之间的逆向对流。在内径约2毫米的螺旋管绕组层里，两相的分段状态能在重力场的作用下形成；而当螺旋管柱在一离心力场内转动时，特别是在如0.2毫米口径的细螺旋管柱里，会形成更强的两相分割趋势和对流趋势，这种分割和对流的过程是连续进行的。如果把要分离的样品从螺旋管柱的引入口注入，连续的分配传递过程就会在管柱里进行，从而实现连续的液液分配分离。在此基础上，Ito经过多年的潜心研究，已经在理论原理、仪器设计、实验方法和应用开发等方面积累了较为丰富的经验和成果，并设计制造了多种逆流色谱仪。特别是其单向流体动力学平衡理论的提出，导致了高速逆流色谱(High Speed Countercurrent Chromatography，HSCCC)技术的产生，并逐渐发展成了一个新型的分离科学分支。在HSCCC技术的基础上，先后又发展了多种HSCCC技术和仪器设备。如双向逆流色谱(Dual Countercurrent Chromatography，DuCCC)，正交轴逆流色谱(Cross-axis Coil Planet Centrifuge，X-axis CPC)，pH-区带精制逆流色谱(pH-zone-refining CCC)，离心沉淀色谱(Centrifugal Precipitation Chromatography，CPC)以及J型CPC上的螺线型圆盘柱组件系统等系列技术与仪器的出现，使HSCCC技术研究更上一个台阶，各个逆流色谱仪出现的时间见表1。同时，用HSCCC与质谱(MS)、傅立叶红外光谱( FTIR)或蒸发光散射( ELSD) 检测器联用，为HSCCC技术的应用提供了一种新型多维分离分析方法。CCC和HSCCC不仅对于中小分子天然产物的成分分离纯化具有特殊优势，而且对生物大分子乃至血细胞、组织细胞等粒子的分离能在此液液对流的环境条件下实现，它既保留了CCD法纯粹液液分配的特色，又具有现代色谱连续、自动、快速和高效的优点。在多个领域的应用工作得到快速发展，引起了世界各国的重视和关注。

（三）逆流色谱的研究与应用概况

目前国际上除了美国NIH，还有英国Brunel大学，瑞士Lausanne和Geneva大学, 法国Lyon大学等数十个国家及地区的著名研究机构和大学在从事逆流色谱技术的研究及在各个领域的应用工作。我国是国际上研究逆流色谱起步最早的国家之一。早在上世纪70年代末，张天佑教授领导的研究小组在国内最先自行研制了分析型和制备型的高速逆流色谱仪，并出版了相关专著，为我国逆流色谱的研究做出了开创性工作，并在天然产物领域的应用做出了特色性的工作。目前，国内已经有几十个单位开展逆流色谱的应用与研究工作。

高速逆流色谱用于天然药物化学成分的分离始于1985年，到2005年达到一个高潮，期间发表了大量的文章。目前处于平稳发展阶段。自从2002年以来，我国学者发表的论文数量在总的论文数量中所占的比例最大，其次为美、日、德、法、英等。可以看到逆流色谱已经引起世界各国学者的注意，越来越多的研究者或应用者加入到逆流色谱的研究和应用的队伍中。特别是近十多年高速逆流色谱的发展，逆流色谱在生物工程、医药、生化、植化、农业、化工、环境、海洋科学、无机化学等广泛领域显现出越来越高的实用价值。

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