從上世紀(jì)六十年代首次報道的薄殼型色譜材料，到如今廣泛使用的全多孔及表面多孔微球，高性能球形填料的開發(fā)與制備始終是現(xiàn)代色譜材料研究的核心問題。然而，現(xiàn)代色譜工業(yè)中常用的微球制備方法在粒徑控制方面仍存在明顯的局限性，且微球內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)在合成時往往會受粒徑與形貌的影響，這為色譜微球的精準(zhǔn)制造帶來了挑戰(zhàn)。 最近，廈門大學(xué)張博團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種基于液滴微流體技術(shù)的精準(zhǔn)制造策略，用于制備高性能的單分散色譜微球，并且擁有對微球的顆粒形態(tài)、孔道結(jié)構(gòu)和材料化學(xué)性質(zhì)的獨(dú)立調(diào)控能力。通過該技術(shù)制備的微球展現(xiàn)出極窄的粒徑分布（CV<3%）和極高的產(chǎn)率（～100%）。同時，該方法制備的色譜微球展現(xiàn)出優(yōu)異的分離效率，可實(shí)現(xiàn)最低1.67的折合塔板高度（hmin）。 該芯片以聚二甲基硅氧烷（PDMS）為基材，單張芯片內(nèi)集成了120個并行的流式聚焦液滴生成通道，最高能以240,000 Hz/chip的超高制造通量制備尺寸均一的液滴。
該工作以含有單體與致孔劑（TMOS、PEG、HAc等）的反應(yīng)液作為分散相，EM 90作為表面活性劑的十六烷溶液作為連續(xù)相。通過調(diào)控連續(xù)相與分散相的相對流量，能夠制備粒徑5-11 μm的微球，各粒徑微球均保持良好單分散性（CV < 3%）。該法所制色譜填料相比與傳統(tǒng)Bulk法合成的多分散色譜填料在色譜性能上顯著提升，這得益于其單分散特性帶來的柱床多路徑效應(yīng)（A項(xiàng)）的大幅降低。 除此之外，液滴合成法還能在寬范圍內(nèi)獨(dú)立調(diào)控微球孔道尺寸。通過調(diào)節(jié)致孔劑（PEG）的含量和分子量大小以及單體（TMOS）的水解交聯(lián)速率，可分別實(shí)現(xiàn)無孔、介孔、大孔和灌流孔道微球的可控制備，對于各類分離場景具有極強(qiáng)普適性。此外，蛋白等生物大分子因同時具有尺寸排阻和反相保留兩種保留機(jī)制，對填料孔道尺寸的精準(zhǔn)控制可實(shí)現(xiàn)色譜選擇性的精確調(diào)控，乃至逆轉(zhuǎn)洗脫順序。 除二氧化硅基質(zhì)，有機(jī)硅（乙基橋聯(lián)、苯基橋聯(lián)二氧化硅）和過渡金屬氧化物（ZrO2和TiO2）材質(zhì)的單分散微球制備均在此平臺成功實(shí)現(xiàn)，并用于各類堿性藥物、芳香烴及磷酸腺苷等對象的分離。除應(yīng)對高溫高壓等極端色譜條件外，基質(zhì)材料的反應(yīng)靈活性還將提供更豐富的色譜固定相化學(xué)庫。 綜上所述，張博團(tuán)隊(duì)利用液滴微流體技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)高性能分離材料的精準(zhǔn)制造、高通量生產(chǎn)和多性能調(diào)控，此項(xiàng)研究將為綠色、精準(zhǔn)的色譜科學(xué)與色譜工業(yè)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 論文信息 Microfluidic Precision Manufacture of High Performance Liquid Chromatographic Microspheres Dr. Kaiyue Sun, Dr. Juxing Zeng, Dr. Ya Liu, Dr. Zhuoheng Zhou, Jikai Chen, Jiawei Chen, Xiangyu Huang, Dr. Fan Gao, Dr. Xin Wang, Dr. Xin Zhang, Dr. Xiaofei Wang, Prof.?Dr. Sebastiaan Eeltink, Prof.?Dr. Bo Zhang 廈門大學(xué)孫楷越博士、曾巨星博士后、劉婭博士和周拙恒博士（現(xiàn)為廈門大學(xué)-布魯塞爾自由大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士后）為共同第一作者，廈門大學(xué)張博副教授為通訊作者。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202418642
