硅膠色譜填料研究及發(fā)展主要向著兩個(gè)方向進(jìn)行：第l一個(gè)方向是通過(guò)控制硅膠基球的形貌、結(jié)構(gòu)、尺寸、材料組成來(lái)提高色譜分離性能；第二個(gè)方向是通過(guò)表面修飾和改性來(lái)制備不同分離模式和不同選擇性的色譜填料以滿足其更廣泛的分離分析的需求。

Van Deemter色譜理論方程式告訴我們色譜柱效和塔板高度由渦流擴(kuò)散系數(shù)，分子擴(kuò)散系數(shù)及傳質(zhì)阻力系數(shù)決定。而影響這些參數(shù)的主要是色譜填料形貌結(jié)構(gòu)，粒徑大小及分布，孔徑大小。

依據(jù)van Deemeter 方程，隨著顆粒度的不斷降低，渦流擴(kuò)散減小，分子傳質(zhì)阻力減小，相應(yīng)的理論塔板高度( HETP) 也下降，得到的柱效也更高，由于壓力與填料粒徑平方成反比，因此隨著粒徑減小壓力會(huì)急劇增加。從液相色譜出現(xiàn)至今，硅膠粒徑從100 μm左右降低到3-10 μm，再減小到亞2μm，其柱效由每米數(shù)十塔板數(shù)提高到3.2x105塔板數(shù)每米。液相色譜也從工業(yè)用常壓制備色譜發(fā)展到分析檢測(cè)用高壓HPLC再到目前超高壓UPLC。工業(yè)分離純化的粒徑在10微米以上，而常規(guī)HPLC填料粒徑在3-5微米，UPLC填料顆粒小于2μm。因此伴隨著越來(lái)越精細(xì)的硅膠色譜填料的使用，HPLC分離分析性能也越來(lái)越好。亞2μm的硅膠填料的使用使得HPLC的分辨率，檢測(cè)速度及柱效達(dá)到前l所未有的水平，同時(shí)也引起了色譜分析儀器的變革。

從全多孔球形硅膠到表面多孔核殼結(jié)構(gòu)硅膠

雖然亞2微米小粒徑硅膠色譜填料使用使得HPLC的分辨率、檢測(cè)速度及柱效達(dá)到前l所未有的水平，但儀器設(shè)備壓力也達(dá)到極限。因?yàn)閴毫εc粒徑平方成反比，目前儀器設(shè)備已經(jīng)很難能滿足通過(guò)進(jìn)一步減小粒徑來(lái)提高柱效的目的。為了實(shí)現(xiàn)在常規(guī)的HPLC 色譜儀器上實(shí)現(xiàn)UPLC的分離速度和效果，著l名教l授Kirkland開(kāi)發(fā)出核殼結(jié)構(gòu)（Core-shell）硅膠色譜填料。核殼結(jié)構(gòu)硅膠色譜填料是在實(shí)心硅球表面包覆多孔層。表面多孔核殼結(jié)構(gòu)微球進(jìn)一步降低分子軸向擴(kuò)散效應(yīng)，縮短了傳質(zhì)路徑，與全多孔填料相比其傳質(zhì)速率更快，具有更高的柱效及更低的背壓，在普通的液相色譜儀器上得到 UPLC 的分離速度和效果。核殼結(jié)構(gòu)硅膠色譜填料已越來(lái)越多在HPLC上使用。

SEC硅膠填料性能主要取決于孔容積、孔徑大小和分布，粒徑大小和粒徑分布。表面鍵合相主要是帶電中性親水材料可以減少或消除樣品分子與填料表面之間的次級(jí)相互作用力，確保SEC分離按體積排阻模式進(jìn)行。由于SEC分離是體積排阻模式、其分離度、分辨率與孔容積、孔徑大小及分布有密切關(guān)系。孔容積越大，往往分離度越好，因此SEC往往都是選擇孔容積大的，常用反相硅膠色譜填料孔容積一般是1 mg/g, 而用于SEC硅膠孔容積往往大于1.4mg/g 。但孔容積大，硅膠機(jī)械強(qiáng)度差、耐壓性也差，這也是為什么SEC色譜柱壽命都比較短的原因。另外硅膠填料粒徑越均勻，分子在填料微球孔道的擴(kuò)散遷移路徑越一致，相應(yīng)的保留時(shí)間也一致，減少分子擴(kuò)散系數(shù)，從而獲得更高的柱效和分辨率。因此高度粒徑均一的且具有大孔容積的單分散硅膠是SEC理想的基球。