比较采用MaxPeak HPS技术的Premier色谱柱与PEEK内衬色谱柱硬件

阴离子或富电子分析物在液相色谱(LC)分析中通常峰形不佳且信号强度较低，这是由于分析物吸附在缺电子金属表面（例如不锈钢）而发生损失所致¹。 对于这类应用，最近采用了完全由PEEK（聚醚醚酮）制成的替代色谱柱硬件或带有PEEK内衬的不锈钢色谱柱来避免分析物损失。但是，这些利用PEEK材料的色谱柱可能会带来其他不良问题，例如与传统不锈钢硬件相比塔板效率降低、柱间差异性增大。

MaxPeak Premier系列色谱柱采用MaxPeak高性能表面(HPS)硬件，能够让金属敏感分析物的研究更轻松。MaxPeak高性能表面可提供一层有效屏障，减少金属与分析物之间的相互作用，以及由非特异性吸附引起的任何相关的样品损失。 

本应用简报中比较了MaxPeak HPS色谱柱硬件与来自两家不同供应商的PEEK内衬不锈钢硬件。本文重点强调了MaxPeak HPS色谱柱硬件相较于PEEK内衬不锈钢硬件在实现高质量分离方面的优势。

优势

• 提高柱效
• 改善峰形
• 降低柱压
• 实现更一致的柱间重现性
• 获得优异的分析物回收率

长期以来，分析物在金属表面的吸附一直是色谱分析领域的一道难题。之前的缓解策略包括表面钝化、使用流动相添加剂和掺入惰性硬件材料。这些方法虽然在一定程度上取得成功，但它们各有缺点。表面钝化是利用强酸或采用样品和/或基质平衡色谱柱，这个过程非常耗时，由于需要使用强酸，色谱柱使用寿命一般不长²。 流动相添加剂（例如螯合剂）有助于防止分析物被金属吸附，但也存在离子抑制、溶解度问题以及必须持续使用才能保持有效等缺点³。

现在市场上有一些采用钛硬件的色谱柱，这类色谱柱的生物惰性更强，可作为传统不锈钢色谱柱的替代品。钛具有耐腐蚀性，并且对某些化合物呈惰性；但是，由于本质仍为金属，因此同样可能引起分析物吸附和样品损失⁴。

市场上还有一些PEEK色谱柱或PEEK内衬不锈钢色谱柱，这类色谱柱以惰性材料取代了所有金属表面。单独使用PEEK无法耐受高压，而使用PEEK内衬不锈钢可以缓解这一局限性。不过，PEEK也有其他局限性；与不锈钢相比，PEEK材料的尺寸差异性更高、筛板渗透性更低，且与某些溶剂不相容。

本研究考察了MaxPeak HPS硬件与来自两家不同供应商的PEEK内衬不锈钢硬件在填充床柱效和柱间重现性方面的差异。这项比较研究所使用的MaxPeak高性能表面是一种有机/无机杂化表面技术，已被证明可用于阻止分析物与金属表面的相互作用⁵。两种硬件均可以有效减少因金属吸附而引起的分析物损失，但MaxPeak HPS硬件由于填充床质量出众而表现出若干明显的优势。

本研究考察了同一批BEH C₁₈, 2.5 µm固定相在填充到MaxPeak HPS色谱柱硬件与来自两家不同供应商的PEEK内衬不锈钢硬件时不同的填充床柱效。所有色谱柱的填充工艺均在研究期间进行了优化。表1为柱效结果对比。根据表1中报告的平均值可以发现，PEEK内衬硬件的柱效比MaxPeak HPS硬件低20%~25%。尽管所有色谱柱的填充方式相似，但PEEK内衬硬件的柱压与MaxPeak HPS硬件相比仍高出约25%。此外，采用MaxPeak HPS硬件得到的峰对称性更为出色。

此外，我们还考察了MaxPeak HPS色谱柱与来自供应商A和B的PEEK内衬硬件的柱间重现性。每种硬件分别填充五根色谱柱。十五根色谱柱全部采用相同的填充工艺填充，并在相同的条件下测试。图1显示了每种硬件所获得的色谱图。三种色谱柱之间的保留时间存在显著差异。采用PEEK内衬硬件得到的保留时间差异性较高，可能是由于PEEK材料与不锈钢相比尺寸偏差较大，并且两种硬件在填充过程中所能承受的压力也存在差异。

填充前，使用一组精密校准的针规测量每个色谱柱硬件的内径，精确至万分之一英寸。测量色谱柱管的每一端，取平均值来表示每根色谱柱的内径。然后假定精确长度为50 mm，计算每个色谱柱硬件的色谱柱体积。图2显示了每种硬件的色谱柱体积计算值与V_o保留时间的关系图。从图中可以看出，MaxPeak HPS硬件的色谱柱体积与V_o保留时间具有良好的线性拟合关系，而在任一家供应商的PEEK内衬硬件中均未观察到这一趋势。由此可以推测，PEEK内衬硬件的内径在色谱柱的整个长度上不一致，导致液流在色谱柱内的线性流速存在差异。

MaxPeak Premier色谱柱采用MaxPeak高性能表面(HPS)技术，能够显著改善金属敏感分析物的回收率、分离度和峰形。MaxPeak HPS的有机/无机杂化技术可提供一层屏障来防止分析物被金属吸附，改善阴离子或富电子分析物的回收率。PEEK内衬不锈钢色谱柱硬件虽然也可能有此作用，但与MaxPeak HPS硬件相比，它的柱效和峰形较差、柱压较高且柱间差异性较大。

MaxPeak Premier色谱柱采用MaxPeak HPS技术的优势在于，使金属敏感分析物能够获得优异的回收率，并且柱效和柱间差异性在市售惰性色谱柱产品中属于前沿水平。

1. Lauber, M.; et al.Low Adsorption HPLC Columns Based on MaxPeak High Performance Surfaces.Waters White Paper, 720006930EN, 2020.
2. Gjerde, D. T.; Hanna, C. P.; Hoang, L.; Hornby, D. DNA Chromatography. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.: 2002.
3. Lough, J.; Mills, M. J.; Maltas, J. Analyte Adsorption in Liquid Chromatography Valve Injectors for Samples in Non-eluting Solvents.J. Chromatogr.A. 1996, 726, 67–75.
4. DeLoffi, M.; Nguyen, J. M.; Izzo, G. ACQUITY Premier C₁₈肽分析专用柱与钛内衬C₁₈色谱柱相比具有更高的色谱性能. 沃特世应用纪要, 720007022ZH, 2020.
5. Birdsall, R.等人. 采用MaxPeak HPS技术的ACQUITY Premier可提高RPLC-MS方法分析酸性肽的色谱性能. 沃特世应用纪要, 720007003ZH, 2020.