凝胶色谱柱是一种基于分子尺寸进行分离的色谱技术核心部件,广泛应用于生物化学、制药、材料科学等领域。其核心原理是利用多孔凝胶颗粒的分子筛作用:当样品溶液流经色谱柱时,分子量较大的组分无法进入凝胶孔隙,直接随流动相快速洗脱;分子量较小的组分则进入孔隙内部,路径延长导致洗脱时间更长,从而实现按分子量从大到小的顺序分离。
1、基于分子大小的分离(分子筛效应)
原理:凝胶色谱柱的填料是多孔凝胶颗粒(如琼脂糖、聚丙烯酰胺等),其孔径大小决定了分离范围。当样品流经色谱柱时:
大分子:无法进入凝胶孔隙,只能从颗粒间隙快速通过,率x被洗脱。
小分子:可自由进入凝胶孔隙,路径复杂且流动缓慢,最终被洗脱。
中等分子:部分进入孔隙,洗脱时间介于大分子和小分子之间。
特点:分离仅依赖分子体积,与化学性质或电荷无关,属于物理排阻技术。
2、生物大分子的纯化与分析
应用领域:广泛应用于蛋白质、核酸、多糖等生物大分子的分离纯化。例如:
去除蛋白质溶液中的杂质(如盐离子、小分子代谢产物)。
分离不同分子量的蛋白质亚基或复合物。
验证生物制品的分子量分布(如抗体、疫苗)。
优势:分离条件温和(常温、中性pH),避免生物活性物质失活;样品回收率高(接近100%)。
3、高分子材料的分析与表征
应用场景:用于测定高分子聚合物(如聚乙烯、聚苯乙烯)的分子量分布、聚合度等参数。
作用:通过洗脱时间推算分子量,评估材料性能(如强度、溶解性)。
4、去除非目标杂质
功能:在样品前处理中,可快速去除混合物中不需要的小分子杂质(如盐分、寡肽),提升目标组分的纯度。
5、支持复杂样品的预处理
兼容性:适用于多种溶剂体系(如盐溶液、缓冲液),可与其他色谱技术(如离子交换、反相色谱)联用,实现多维度分离。