凝胶色谱仪(Gel Permeation Chromatography,GPC),又称尺寸排阻色谱仪,是一种基于分子尺寸差异进行分离分析的色谱技术。其工作原理主要依赖于凝胶色谱柱内填充的多孔性凝胶介质。
当样品溶液进入凝胶色谱柱时,不同尺寸大小的分子在柱内的移动路径和保留时间存在显著差异。凝胶介质具有许多不同孔径的孔洞,这些孔洞就像一个个分子筛。较大的分子由于无法进入凝胶颗粒内部的孔洞,只能在凝胶颗粒之间的间隙中流动,其流动路径相对较短,在色谱柱中的停留时间较短,会率先从色谱柱中流出。而较小的分子则能够进入凝胶颗粒内部的孔洞,它们在柱内的流动路径变得曲折且漫长,需要花费更多的时间才能从色谱柱中流出。通过这种基于分子尺寸的分离机制,不同分子量的化合物得以按照从大到小的顺序依次被分离并检测出来,从而实现对复杂样品中各组分分子量分布的分析与测定。
例如,在一个含有高分子聚合物、低聚物和小分子杂质的混合样品中,高分子聚合物由于体积较大,只能沿着凝胶颗粒间的空隙快速通过色谱柱;低聚物分子较小,部分可以进入凝胶孔洞,路径变长;而小分子杂质则能深入凝胶内部孔洞,路径长。这样在检测器端就能依次检测到高分子聚合物、低聚物和小分子杂质,根据它们的保留时间与已知分子量标准品的保留时间对比,就可以确定样品中各组分的分子量信息。
凝胶色谱仪优点:
(一)分离效果好
能够依据分子尺寸的差异对复杂混合物进行分离。无论是生物大分子如蛋白质、核酸等,还是合成高分子材料如聚合物等,只要它们的分子尺寸不同,就有机会在该仪器下得到良好的分离效果。对于分子量分布较宽的样品,它可以将不同分子量的组分清晰地分开,为后续的成分分析、结构研究等提供了纯净的单一组分或相对简单的混合物组分,有助于提高分析的准确性和可靠性。
(二)适用范围广
其应用范围涵盖了多个领域。在生物化学领域,可用于蛋白质、多糖等生物大分子的分子量测定、纯度分析以及复合物的分离研究等。在高分子化学中,能有效分析聚合物的分子量分布、支化情况等关键参数,帮助科研人员了解聚合物的性能与结构关系,指导聚合物的合成与加工。在药物研发方面,可对药物分子及其杂质、药物载体等进行分离分析,确保药物质量与安全性。此外,在食品科学、环境科学等领域也有着广泛的应用,例如分析食品中的大分子营养成分、环境中的高分子污染物等。

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