面向固相合成多肽、脂肽与环肽,提供从方法开发、粗品制备纯化到工业放大的色谱方案。多肽杂质与主成分在结构上高度相近,一般需要两种以上分离机理组合,方能达到原料药级别的纯度要求。
反相色谱是多肽制备纯化的主线模式。以 TFA 或乙酸铵/磷酸盐为流动相体系,C18 填料在 100–120 Å 孔径下对多数 10–40 残基多肽有较好的选择性。载量与分离度需按粗品纯度逐批标定,通常不宜直接沿用他批参数。
缺失肽、非对映异构体、乙酰化与三氟乙酰化副产物与主峰性质接近,单一反相方法一般难以全部分辨。离子交换按净电荷分离、HILIC 按亲水性分离,可与反相构成正交确认,用于放行纯度的相互印证。
脂肽及 GLP-1 类长链多肽疏水性较高,在常规 100 Å 填料上易出现峰形展宽与回收率下降。一般改用 120–300 Å 宽孔基质配合 C8 或 C4 键合相,并适当提高柱温与有机相比例,以改善传质与回收。
PEPONE-24 多功能多肽酸解仪可在控温密闭条件下完成水解前处理,配合柱前衍生化用于氨基酸组成分析。DL 氨基酸试剂盒可作为对照品,用于水解产物中 D/L 构型比例的标定。
从半制备到工业规模,柱床均一性对分离度的影响大于填料本身。麦可旺志提供装柱机、自装制备柱与动态轴向压缩(DAC)装填支持,并可协助完成 Ø200–600 mm 柱径下的放大验证与柱效评价。
从分析方法开发到制备纯化的基础配置
多肽纯化的难点不在于目标分子本身,而在于杂质与主成分在结构上过于接近。全文以「结构类别 → 关键杂质 → 分离柄 → 修饰硅胶 → 工艺参数」为主轴:先说明修饰硅胶的六个可调参数与分离柄的推导方法,再按七类多肽结构逐类展开杂质谱、表面参数组合与工艺要点,然后横向提炼孔径、链长、封端与金属含量的选型规律,最后落到工艺参数区间、规模放大与 Daisogel 型号对应表。
多肽制备纯化的难度不在于目标分子本身,而在于粗品中的杂质与目标物在结构上过于接近。 理解杂质从哪一步生成,决定了应该在哪一项性质上找差异。
| 来源路线 | 典型品种 | 粗品纯度量级 | 主要杂质类型 |
|---|---|---|---|
| 固相合成 SPPS | 亮丙瑞林、曲普瑞林、西曲瑞克、司美格鲁肽主链 | 粗品通常在 50%–75% 区间 | 缺失肽、截短肽、消旋体、侧链保护基残留、三氟乙酰化加合 |
| 重组表达 | 胰岛素及其类似物、部分融合肽 | 视表达与初步捕获而定 | 宿主蛋白、错误折叠体、酶切副产物、脱酰胺变体 |
| 发酵与半合成 | 达托霉素、米卡芬净、特拉万星 | 发酵液经树脂粗分后进入精制 | 脂链同系物、色素、异构化产物、发酵杂质 |
合成路线产生的杂质大多与目标肽只差一个残基、一个酰基或一个手性中心。 以缺失肽为例,少一个非极性残基带来的疏水性变化,在反相上可能只对应几个百分点的有机相差异; 消旋体与目标肽的分子式完全相同,反相保留差异往往在检测限附近。 这解释了为什么多肽制备普遍使用 0.1 %B/min 量级的浅梯度—— 分辨率必须从梯度斜率与柱效上换取。
图 1 四个残基级示例。左二为脱酰胺前后的一对:一个中性酰胺变为一个羧基,反相保留变化有限, 但净电荷改变,离子交换可分辨。右二为一对对映体:反相与离子交换均不分辨,需手性柱或柱前衍生化。 结构式仅示骨架与关键官能团,立体构型以原始文献为准。
制备色谱的基质并非只有硅胶一种。选择硅胶不是默认动作,而是由多肽制备的压力、 装填规模与分辨率要求共同决定的结果。
| 基质类型 | 机械强度 | pH 耐受 | 柱效 | 在多肽工艺中的位置 |
|---|---|---|---|---|
| 球形多孔硅胶(键合相) | 可承受工业 DAC 装填压力 | 常规产品约 pH 2–8;耐碱型可放宽至 pH 1.5–11 | 高,粒径可下探至 3 μm | 制备与精制的主力,汇总的 59 条制备步骤全部落在此类 |
| 聚合物微球 PS-DVB | 可耐压,溶胀行为与溶剂相关 | pH 1–13 全域 | 低于同粒径硅胶 | 强碱条件下的清洗与特殊选择性场合 |
| 大孔吸附树脂 | 软,低压操作 | 宽 | 低 | 发酵液粗分与脱色,进入精制前的减量步骤 |
| 琼脂糖 / 葡聚糖软胶 | 低,需低压柱 | 宽 | 低 | 偶联物的亲和捕获、IEX 与 SEC 抛光 |
硅胶基质的边界也很清楚:常规键合相在 pH 8 以上长期运行会发生硅氧骨架水解; 需要碱性条件的场合应选耐碱型产品或改用聚合物基质。见第 18 章。
「修饰硅胶」在工艺上可分解为六个可独立指定的参数。 这六项构成了后文所有选型讨论的坐标系。
| 参数 | 常见取值 | 直接影响 | 在多肽工艺中的表现 |
|---|---|---|---|
| 孔径 | 60 / 100 / 120 / 200 / 300 Å,超宽孔 1000 / 2000 Å | 可进入孔道的分子尺寸上限、比表面积 | 孔径不足时峰形展宽、回收率下降;过大则载样量下降 |
| 粒径 | 分析 3–5 μm;制备 7–20 μm;粗分 30–50 μm | 柱效与柱压 | 粒径减半,柱效上升而压降约升至四倍,须与柱床长度和设备耐压匹配 |
| 烷基链长 | C18(ODS)/ C8 / C4 / 烷基苯基 / 氨丙基 | 疏水保留强度与选择性类型 | 决定目标肽的保留窗口落在合适的有机相比例区间 |
| 键合密度(碳载量) | 约 3%–24% | 保留强度、载样量、亲水兼容性 | 高碳载提高载量与保留;低碳载适合亲水肽与纯水流动相 |
| 封端状态 | 彻底封端 / 未封端 | 残余硅醇的可及性 | 封端抑制碱性残基拖尾;未封端提供额外的氢键选择性 |
| 基质金属含量 | 超高纯级 Al+Fe+Ti+Zr 低于 10 ppm | 金属催化与螯合竞争 | 二硫肽抑制柱上交换、放射肽保证比活度的前置条件 |
图 2 八种表面基团。接枝锚定端一律画作 (HO)₃Si–,这是站内统一的示意画法: 真实材料中该硅原子经 1–3 个 Si–O–Si 键连到硅胶表面网络,不存在游离的三羟基硅烷。 全部结构由 RDKit 从 SMILES 渲染,已通过分子式与环数断言。相关产品参数见 Daisogel 产品页与色谱硅胶基础。
「分离柄」指目标肽与其主要杂质之间可被色谱放大的那一项理化差异。 确定分离柄,等于确定了应该选哪一类表面修饰。
| 分离柄 | 被放大的差异 | 对应色谱模式 | 对应表面修饰 | 典型适用杂质 |
|---|---|---|---|---|
| 疏水性 | 非极性表面积 | 反相 RP | C18 / C8 / C4 | 缺失肽、截短肽、酰化副产物 |
| 净电荷 | 可解离基团的数量与 pKa | 离子交换 IEX | 强/弱阴离子与阳离子交换基 | 脱酰胺变体、电荷变体 |
| 分子尺寸 | 流体力学半径 | 体积排阻 SEC | 宽孔与超宽孔基质 | 聚集体、二聚体、截短大片段 |
| 亲水性 | 极性基团密度 | 亲水作用 HILIC | 裸硅胶 / 氨丙基 / 酰胺 / 两性离子 | 亲水短肽、糖基化变体、盐 |
| 构型与形状 | 空间排布,分子式相同 | 反相高选择性相 / 手性相 | 五氟苯基、苯基、多糖手性选择体 | 差向异构体、非对映异构体、构象异构 |
| 氢键可及性 | 可与硅羟基作用的给受体 | 未封端反相 / 正相 | 未封端 C4、二醇基 | 常规反相不分辨的近似异构体 |
下列统计来自 21 个品种、59 条制备步骤的流动相记录。 统计口径为「该组分在这条步骤的流动相中出现」,一条步骤可同时含多个组分,故各行占比之和大于 100%。 本节只给体系分布与参数区间,不逐品种公开完整梯度。
| 水相组分 | 出现步骤数 | 占 59 条的比例 | 作用 |
|---|---|---|---|
| 磷酸 / 磷酸盐 | 27 | 46% | 缓冲能力强、pH 可控范围宽,紫外末端吸收低 |
| 醋酸 / 乙酸 | 23 | 39% | 挥发性,后处理脱除相对容易,弱离子对 |
| 三氟乙酸 TFA | 21 | 36% | 强离子对,改善峰形,但残留会形成三氟乙酸盐 |
| 三乙胺(作反离子) | 20 | 34% | 与酸配对调 pH,同时屏蔽残余硅醇 |
| 氨水(调 pH) | 13 | 22% | 把体系推向中性至弱碱,改变洗脱顺序 |
| 铵盐(醋酸铵 / 硫酸铵) | 7 | 12% | 中性 pH 的挥发性或半挥发性体系,常用于第二步 |
| 甲酸 | 4 | 7% | 质谱友好,口服品种与需 MS 在线监测的场合 |
| 柠檬酸 | 2 | 3% | 低 pH 缓冲兼弱螯合 |
| Tris | 1 | 2% | 弱碱侧缓冲,作为二步的正交体系 |
| 高氯酸 | 1 | 2% | 强离子对,用于特定环肽 |
乙腈 57 / 59 甲醇 2 / 59
乙腈的低黏度与低紫外吸收使其在浅梯度长时间运行下更稳定; 甲醇仅出现在个别步骤中,用于改变选择性。
记录到的 pH 取值:1.8 / 2.0 / 2.1 / 2.25 / 2.3 / 2.5 / 3.0 / 3.5 / 6.0 / 6.5 / 7.0 / 7.5 / 8.0
明显分为酸性(1.8–3.5)与中性偏碱(6.0–8.0)两簇, 二步法常在两簇之间切换,形成洗脱顺序的重排。
主洗脱段斜率中位 0.10 %B/min,四分位 0.089–0.233,极值 0.067–0.44
单步总时长中位 71 min,区间 40–160 min。 多数工艺采用「等度平衡段 → 快速台阶抬升 → 浅梯度洗脱」的三段式。
图 3 两类离子对试剂。TFA 属于挥发性酸,作用强而后处理需考虑成盐; 烷基磺酸属于非挥发性离子对,保留增强效果明显但对后续脱盐提出要求。
反相解决大部分疏水性差异,剩下的杂质需要换一个分离柄。 选哪一条正交轴,由残留杂质的类型决定。
| 残留杂质 | 推荐正交轴 | 固定相 | 要点 |
|---|---|---|---|
| 脱酰胺变体、电荷变体 | 离子交换 IEX | 强/弱阴阳离子交换基 | 用盐梯度或 pH 梯度,分辨一个电荷单位的差异 |
| 聚集体、二聚体 | 体积排阻 SEC | 宽孔与超宽孔球形硅胶 | 等度运行,孔径需覆盖目标物与聚集体的尺寸区间 |
| 亲水杂质、盐、糖基变体 | 亲水作用 HILIC | 裸硅胶 / 氨丙基 / 酰胺 / 两性离子 | 高有机相起始,降有机相洗脱,洗脱顺序与反相近似相反 |
| 差向异构体、非对映异构体 | 高选择性反相 | 五氟苯基、苯基 | π–π 与偶极作用叠加疏水,柱温微调可放大选择性差异 |
| 构象异构、疏水杂质 | 正相 | 裸硅胶、二醇基、氨丙基 | 非水或低水体系,与反相的选择性相关性低 |
| 常规反相不分辨的近似体 | 未封端反相 | 未封端 C4 | 硅羟基氢键叠加弱疏水,构成第二重作用 |
记录中的二步法,多数并未更换固定相类型,而是切换了流动相体系: 一步走酸性离子对,二步走近中性铵盐。 肽的净电荷在两个 pH 下不同,与固定相的作用方式随之改变,洗脱顺序发生重排—— 这已经构成有效的正交。更换固定相化学是正交的一种实现方式,不是唯一方式。 判断正交是否成立的标准是两步的洗脱顺序是否解相关,而不是硬件是否更换。 记录统计
下列七类按「结构特征决定分离难点、分离难点决定修饰硅胶」的顺序展开。 每类给出结构难点、推荐的表面修饰参数组合、以及汇总制备记录后得到的体系与参数区间。 所引 Daisogel 型号与规格均取自站内产品页标称值。
代表品种 司美格鲁肽、替尔泊肽、瑞他鲁肽、卡格列肽、利拉鲁肽、玛仕度肽
这一类的共同特征是主链上接有 C16–C20 脂肪二酸侧链,通常通过 γ-Glu 与 AEEA 连接子挂接。 脂链带来两个后果:一是整体疏水性远高于同长度的普通肽,在 C18 上保留过强; 二是分子在水相中倾向自聚集,在柱头与柱内形成聚集态,表现为峰形展宽、载样量下降与回收率不稳定。 与目标肽性质最接近的杂质是单酰化 / 双酰化副产物、des-AA 缺失肽与脂链位置异构体, 三者与目标肽的极性差异都很小。
图 4 脂化侧链的两个组成部分。侧链的疏水端与亲水连接子共同决定了这类分子在反相上的行为: 疏水端提供强保留,连接子部分削弱聚集倾向。
型号与规格见 Daisogel 产品页「三、C8 系列」与「五、C4 系列」。
| 项目 | 取值与做法 | 依据 |
|---|---|---|
| 流动相体系 | 酸性侧:TFA 或 TFA 与醋酸并用,以三乙胺或氨水调至 pH 2 附近;中性侧:磷酸与醋酸并用,或低浓度铵盐,pH 6–8 | 记录统计 |
| 二步组合 | 两步在酸性与中性体系之间切换。该类品种记录到的备选方案数量明显多于其他类别,同一品种常有多套体系并行筛选 | 记录统计 |
| 梯度 | 台阶抬升到起始 B% 后转浅梯度;该类品种主洗脱段斜率多落在 0.09–0.14 %B/min,单步 66–100 min | 记录统计 |
| 抑聚措施 | 上样液加入尿素或异丙醇以抑制柱上聚集;具体浓度需按品种实测 | 需实测 |
| 柱温 | 适度提高柱温改善传质与峰形,上限受目标肽稳定性约束 | 行业共识 |
| 载样量 | 低于同规格填料对常规肽的标称载量,聚集会降低有效容量,须逐批标定 | 需实测 |
代表品种 利那洛肽、奥曲肽、比伐芦定、依特卡肽、生长抑素、特利加压素、卡贝缩宫素
含一至三对二硫键的肽在氧化折叠阶段会生成二硫错配异构体:序列完全相同,仅二硫键连接拓扑不同, 分子式一致、疏水性极为接近。这类杂质既难分辨,又可能在色谱过程中继续生成—— 中性至碱性条件与过渡金属都会促进柱上二硫交换。因此工艺约束不只在分辨率,还在于「不制造新杂质」。
图 5 二硫肽的两个关注点:二硫桥本身,以及基质中可能催化其交换的金属杂质。
| 项目 | 取值与做法 | 依据 |
|---|---|---|
| pH 控制 | 运行段保持酸性。该类品种记录到的水相 pH 集中在 1.8–2.5,酸种类以 TFA、磷酸与磷酸盐为主 | 记录统计 |
| 柱温 | 偏低运行,降低二硫交换速率;具体温度需与目标肽的柱上稳定性一并考察 | 行业共识 |
| 梯度 | 折叠异构体需更浅梯度。该类品种记录到的主段斜率多在 0.10–0.13 %B/min,单步时长 70 min 量级 | 记录统计 |
| 金属控制 | 基质选超高纯级;必要时在流动相中加入低浓度螯合剂,加入前需评估其对检测与后处理的影响 | 需实测 |
| 氧化折叠 | 在稀溶液中进行以抑制分子间错配,稀释倍数与体积负担构成收率与产能的权衡点 | 行业共识 |
| 放行确证 | 收集组分需以非变性质谱或酶切图谱确证二硫连接方式,反相纯度本身不足以证明拓扑正确 | 行业共识 |
代表品种 口服 PCSK9 大环肽、补体抑制类大环肽、含 D-氨基酸的合成大环
大环骨架限制构象自由度,带来两类特有杂质:一是构象异构体,在色谱时间尺度上互变较慢因而分离出多个峰; 二是环二聚体与差向异构体。口服品种另有一层约束:缺失肽与潜在遗传毒性杂质的控制限度通常更严, 且方法需与质谱兼容以便在线确证。
五氟苯基相不在 Daisogel 现有键合相谱系内,如需可走 键合相定制评估;制备记录中有一条消旋体分离步骤即使用五氟苯基柱。
代表品种 ¹⁷⁷Lu 标记的生长抑素受体与 PSMA 靶向肽偶联物
这类分子由靶向肽、连接子与螯合基(如 DOTA 类)三部分组成,纯化面临三重约束: 螯合基对痕量金属高度敏感,任何来自基质、试剂或容器的金属都会占据配位位点并降低比活度; 核素半衰期有限,标记后的全部操作需在数小时内完成; 冷前体的纯化与标记后的纯化是两个性质不同的步骤。
代表品种 抗体-多肽偶联、PEG 化补体抑制肽、肽-Fc 融合物
成品是生物大分子,质量属性从「肽纯度」转向「偶联度分布、PEG 多分散性、聚集体、宿主蛋白与内毒素」。 这类品种的肽化学仅存在于偶联前段:肽片段本身仍走反相制备,偶联之后的纯化进入蛋白工艺范式。
| 工序 | 模式 | 基质 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 肽片段制备 | 反相 | C18 / C8,100–200 Å | 与常规合成肽一致,进入偶联前需控制残留溶剂与离子对试剂 |
| 捕获 | 亲和 | Protein A 类软胶 | 非硅胶基质 |
| 精纯 | 离子交换 / 疏水作用 | IEX 与 HIC 介质 | 分辨偶联度分布与电荷变体 |
| 抛光 | 体积排阻 | 宽孔与超宽孔球形硅胶 | 去聚集体,等度运行 |
代表品种 米卡芬净、特拉万星、达托霉素类环脂肽
发酵来源的物料有两个特点:一是脂链同系物谱随批次波动,同系物之间仅差一到两个碳, 反相保留差异小但数量多;二是发酵液本身含色素、内毒素与大量杂质,粗品负担远高于合成肽。 部分品种还有特有的化学不稳定性,需要在温度、光照与 pH 上设边界。
代表品种 胸腺五肽、胸腺法新、地非法林、戈那瑞林、卡贝缩宫素、含多个 D-氨基酸的合成肽
三个各自独立的问题:短肽与亲水肽在常规 C18 上几乎不保留,与盐共洗脱; 含 D-氨基酸的品种存在非对映异构体,分子式相同、疏水性接近; 短肽脱盐困难,因为它与盐的保留窗口重叠。
| 问题 | 解法 | 修饰硅胶 | Daisogel 对应 |
|---|---|---|---|
| 亲水弱保留 | 提高比表面积与碳载量 | 高比表面积 C18 | SP-100-10-ODS-P(450 m²·g⁻¹ / 17%C)、SP-100-10-ODS-HP(450 m²·g⁻¹ / 24%C) |
| 亲水弱保留 | 离子对增强 | 常规 C18 + 烷基磺酸 | SP-120-10-ODS-RPS |
| 纯水流动相下柱塌陷 | 亲水改性低碳载 C18 | 低碳载亲水改性 C18 | SP-120-10-ODS-BP(碳含量 10%–15%,产品页标注可在 100% 水流动相下使用) |
| 亲水性分离柄 | HILIC | 氨丙基 / 裸硅胶 | SP-120-10-APS-P、SP-60-5-APS-P、SP-100-10-P 裸硅胶 |
| 非对映异构体 | 高选择性反相 | 烷基苯基 / 五氟苯基 | SP-100-8-C4Ph-HP;五氟苯基相需定制评估 |
| 短肽脱盐 | 反相脱盐或固相萃取 | 低碳载 C18 | SP-120-10-ODS-BP、SPEONE 固相萃取柱 |
ODS-BP 系列在硅胶表面采用了使 C18 长链在低醇溶液中仍保持伸展状态的键合方式, 碳含量 10%–15%,标称可在 100% 水流动相下使用,在中性 pH、无缓冲盐与离子对试剂条件下 仍能维持基线稳定性。产品页列出的典型应用包括低聚糖、氨基酸、小肽、核苷酸与有机酸。 厂商数据
| 类别 | 主要杂质 | 分离柄 | 烷基相 | 孔径 | 粒径 | 关键副属性 | Daisogel 首选 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A 线性脂化代谢肽 | 单/双酰化、des-AA、脂链异构 | 疏水(抑聚) | C8 / C4 | 100–200 Å | 8–10 μm | 彻底封端、高键合密度 | SP-100-8-C8-PK SP-100-8-C4-NP |
| B 二硫键与环二硫肽 | 二硫错配异构体 | 疏水 + 构象 | C18 | 100–120 Å | 5–10 μm | 超高纯低金属、耐酸 | SP-120-10-ODS-BIO SP-100-10-ODS-P |
| C 大环与合成大环肽 | 构象异构、环二聚体、差向异构 | 构型与形状 | C4Ph / C18 / PFP | 100–120 Å | 5–10 μm | π–π 选择性、MS 友好酸 | SP-100-8-C4Ph-HP SP-120-5-ODS-RPS |
| D 肽放射偶联物 | 游离核素、脱螯合体 | 疏水(快速) | C18 | 100–120 Å | 5–10 μm | 全链条去金属、时间预算 | SP-100-10-ODS-P SPEONE 固相萃取 |
| E 蛋白与 PEG 偶联物 | 偶联度分布、聚集体、宿主蛋白 | 电荷 + 尺寸 | C4 为主,主体走非反相 | 300 Å 及以上 | 10–20 μm | 宽孔与超宽孔 | SP-300-10-C4-BIO SWP 系列 |
| F 发酵来源肽与脂肽 | 脂链同系物、色素、异构化产物 | 疏水(同系物) | C18 | 200–300 Å | 10–15 μm | 批间一致性、可碱洗再生 | SP-200-10-ODS-RPS SP-300-15-ODS-BIO |
| G 短肽与亲水修饰肽 | 盐共洗脱、非对映异构体 | 亲水 / 构型 | 高比表 C18 / BP / APS | 60–120 Å | 5–10 μm | 高碳载或亲水改性 | SP-100-10-ODS-HP SP-120-10-ODS-BP |
表内型号为按参数匹配给出的起点建议,非唯一解。实际选型应结合粗品纯度、 可用设备耐压、目标载样量与后处理方案,并以小试确认。完整规格见 Daisogel 产品页,资料下载见 Daisogel 资料下载。
把七类结构横过来看,选型规律可以收敛为四条:孔径随分子尺寸放大、 链长按分离难点而非疏水性强弱选择、封端与键合密度决定峰形与载量的平衡、 金属含量与 pH 耐受是决定能否用的前置条件。
孔径的作用是让目标分子能自由进出孔道。分子的流体力学半径接近孔径时, 孔内扩散受阻,表现为峰形展宽与回收率下降;孔径远大于分子尺寸时,比表面积按几何关系下降, 载样量随之减少。因此孔径不是越大越好,而是刚好覆盖。
| 孔径 | Daisogel 标称比表面积 | 适配对象 | 本文对应结构类别 |
|---|---|---|---|
| 60 Å | 约 450 m²·g⁻¹ | 小分子与极短肽,正相与 HILIC | G 短肽的 HILIC 步骤 |
| 100 Å | 320–450 m²·g⁻¹ | 常规合成肽、脂化代谢肽、二硫肽 | A / B / C / D |
| 120 Å | 约 300 m²·g⁻¹ | 通用反相主力,10–40 残基肽 | B / C / F / G |
| 200 Å | 约 200 m²·g⁻¹ | 胰岛素类、环脂肽、有聚集倾向的分子 | A / F |
| 300 Å | 约 100 m²·g⁻¹ | 变性蛋白、大肽片段、寡核苷酸 | E / F |
| 1000 / 2000 Å(SWP) | 15–25 m²·g⁻¹ | 常规窄孔硅胶无法分离的生物大分子 | E |
比表面积为 Daisogel 产品页标称值区间,不同等级同孔径存在差异。厂商数据
从 100 Å 移到 300 Å,比表面积大致下降到三分之一,等重填料的可用吸附面积同步下降。 若目标肽在 100 Å 上并无传质问题,仅因「分子较大」就选大孔,通常会白白损失载样量与产能。 判断依据应是实测的峰形与回收率,而不是分子量本身。
链长决定疏水保留的强度类型,碳载量决定同一链长下的保留深度与载样量。 两者需要一起看:低碳载的 C18 未必比高碳载的 C8 保留更强。
| 键合相 | Daisogel 碳含量区间 | 保留特征 | 适用 | 不适用 |
|---|---|---|---|---|
| C18(ODS) | 7%–24%,按等级分档 | 最强疏水保留 | 常规合成肽、二硫肽、发酵肽、亲水短肽(选高碳载档) | 脂化代谢肽(保留过强并促发聚集) |
| C8 | 6%–15.5% | 中等疏水 | 脂化代谢肽、胰岛素类、C18 上保留过强的样品 | 亲水短肽(保留不足) |
| C4 | 3%–10% | 弱疏水 | 变性蛋白、大肽片段、极强疏水样品 | 常规中短肽(保留不足) |
| 烷基苯基 C4Ph | 16.0% | 疏水叠加 π–π | 含芳香残基的肽、差向与非对映异构体 | 无芳香结构且无构型问题的样品 |
| 氨丙基 APS | 2%–5% | 亲水作用 / 正相 | 亲水短肽、糖类、HILIC 步骤 | 疏水肽的主制备步骤 |
Daisogel HP 系列 C18 碳含量 24%、比表面积 450 m²·g⁻¹, 在延长保留的同时提高载样量,产品页定位为「对分离要求更高的小分子与肽类化合物、 以及极难分离化合物的选择性改善」。用于亲水短肽与近似杂质分辨。厂商数据
BP 系列 C18 碳含量 10%–15%,键合方式使 C18 链在低醇溶液中仍保持伸展, 标称可在 100% 水流动相下使用,且在中性 pH、无缓冲盐与离子对试剂时维持基线稳定。 用于亲水肽、脱盐与需 LC-MS 兼容的场合。厂商数据
键合反应无法覆盖硅胶表面的全部硅羟基,剩余的部分即「残余硅醇」。 封端是在键合之后用小体积硅烷化试剂占据这些位点。是否封端,在多肽纯化中是一个方向性的选择。
图 6 封端与未封端的差别在于表面上除烷基链之外还剩下什么。 工艺上的判断标准是:目标分离是否需要这一重氢键作用。
汇总的 59 条制备步骤中有 20 条含三乙胺。除调 pH 之外,三乙胺的另一作用是与残余硅醇竞争, 减少碱性肽的拖尾。这意味着「封端等级」与「流动相反离子」是同一问题的两条解法, 可以互相替代,也可以叠加。选择哪一条取决于后处理对非挥发性组分的容忍度。 记录统计
Daisogel 的「P」等级指超高纯度硅胶,Al、Fe、Ti、Zr 总量低于 10 ppm; BIO 与 HSA 系列虽未在型号中标注 P,同样使用超高纯度硅胶基质。 厂商以 XRF 与 ICP 分析金属杂质并向客户提交数据。厂商数据
| 受金属影响的机制 | 后果 | 涉及结构类别 |
|---|---|---|
| 过渡金属催化二硫交换 | 柱上生成新的二硫错配异构体,纯度随停留时间下降 | B 二硫肽 |
| 金属占据螯合位点 | 比活度下降,游离螯合体增加 | D 放射偶联物 |
| 金属与酸性残基配位 | 峰形拖尾、保留漂移、回收率下降 | 含多个 Asp / Glu 的肽 |
| 金属催化氧化 | Met 氧化、Trp 降解等次生杂质 | 含易氧化残基的品种 |
常规键合硅胶的运行 pH 通常在 2–8。Daisogel BIO 系列产品页标称 pH 稳定区间 1.5–11, 可用 NaOH 水溶液冲洗再生;PK 系列产品页给出的耐碱数据为裸硅胶在颗粒溶解前可承受 超过 170 个柱体积的弱 NaOH 冲洗。厂商数据
需要注意的是:耐碱指的是基质与键合层在清洗条件下不显著劣化, 不等于建议在高 pH 下长期运行。运行 pH 仍应按目标肽的稳定性与分离需要确定。
汇总的 59 条制备步骤,梯度形态高度一致,可归纳为三段:
起始 B% 保持 5–10 min。作用是上样后让样品在柱头富集并让基线稳定。 起始 B% 记录到的范围为 2%–20%。
1–5 min 内把 B% 抬到接近目标肽洗脱点的位置。 这一段把弱保留杂质快速冲走,同时压缩总运行时间。
主分离段。斜率中位 0.10 %B/min,四分位区间 0.089–0.233 %B/min。 分辨率在这一段产生。
| 参数 | 汇总统计(57 条可解析梯度段) | 说明 |
|---|---|---|
| 主段斜率 | 最缓 0.067、Q1 0.089、中位 0.100、Q3 0.233、最陡 0.44 %B/min | 结构近似的杂质越多,斜率越缓 |
| 单步总时长 | 最短 40 min、中位 71 min、最长 160 min | 含平衡段与台阶段 |
| 起始 B% | 2%–20% | 亲水肽偏低端,脂化肽与环脂肽偏高端 |
| 终点 B% | 9%–66% | 与目标肽疏水性直接相关 |
| 强洗脱剂 | 乙腈 57 条、甲醇 2 条 | 甲醇用于改变选择性 |
以上为 21 个品种制备记录的汇总统计,不公开逐品种的完整方法。 新品种的梯度设计可以此区间为起点,实际斜率需按小试的分离度结果确定。 记录统计
柱温在多肽制备中是双向变量:升温改善传质、降低黏度与柱压、改善峰形; 降温则抑制柱上化学反应(二硫交换、异构化、环氧开环)并可能放大构型选择性。 选择方向由目标肽的柱上稳定性决定,而不是由传质效率单方面决定。
| 倾向 | 适用类别 | 目的 |
|---|---|---|
| 偏高柱温 | A 脂化代谢肽、F 发酵环脂肽 | 抑制柱上聚集、改善传质与峰形 |
| 偏低柱温 | B 二硫肽、C 差向异构、G 非对映异构与化学不稳定品种 | 抑制柱上化学变化、放大构型选择性 |
| 常温 | 常规合成肽 | 无特殊约束时的默认 |
具体温度需按品种的柱上稳定性研究确定,本文不给出通用数值。需实测
载样量取决于粗品纯度、目标纯度、可接受的收率损失与填料的比表面积, 不是填料的固有常数。同一根柱在粗品纯度 50% 与 75% 时的可用载样量可以相差数倍。 工程上的做法是以小试载样曲线确定拐点,再按柱体积线性放大,并在工业批次上留出余量。 需实测
多肽制备的分辨率有相当一部分来自柱床质量而非填料本身。 同一批填料在均一床层与不均一床层上的分离度可以相差很大,这一点在大柱径下尤为明显。
| 规模 | 典型柱径 | 粒径 | 装填方式 | 关注点 |
|---|---|---|---|---|
| 方法开发 | 4.6–10 mm | 3–5 μm | 匀浆装填 | 建立分离度与选择性,确定体系与梯度 |
| 半制备 | 20–50 mm | 5–10 μm | 匀浆或轴向压缩 | 载样曲线、收集窗口、回收率 |
| 中试 | 100–200 mm | 10–15 μm | 动态轴向压缩 DAC | 床层均一性、压降、柱效验收 |
| 工业 | 200–600 mm 及以上 | 10–20 μm | DAC | 批次一致性、柱寿命、溶剂回收 |
DAC 柱装填后应以理论塔板数与峰不对称度验收,折合板高 h 值是常用判据。 装填不合格时,先区分是填料问题、装填工艺问题还是系统柱外效应问题,再决定是否重装。 站内提供 DAC 装填支持、 DAC 装柱问题诊断与 色谱柱装填服务; 活塞密封件与筛板见 活塞密封圈与 活塞筛板。
本章把前文的参数结论对回站内在售的 Daisogel 规格。 所列参数为产品页标称值,型号按「SP-孔径-粒径-键合相-等级」的编码规则读取。 厂商数据
| 编码段 | 含义 | 取值 |
|---|---|---|
| ① 形状 | 颗粒形态 | SP(球形) |
| ② 孔径 | 单位 Å | 60 / 100 / 120 / 200 / 300;SWP 超宽孔 1000 / 2000 |
| ③ 粒径 | 单位 μm | 3 / 4 / 5 / 7 / 8 / 10 / 15 / 20 / 30 / 40 / 50 |
| ④ 键合相 | 固定相类型 | ODS / C8 / C4 / C1 / C4Ph / APS;无标记为裸硅胶 |
| ⑤ 等级 | 纯度与工艺等级 | P(超高纯度)/ PK / HP / RPS / BP / BIO / NP |
| ⑥ 封端 | 硅羟基状态 | (NE) 为非封端;无标记为封端产品 |
「P」代表超高纯度硅胶,Al、Fe、Ti、Zr 总含量低于 10 ppm; BIO 与 HSA 系列虽未标注 P,同样采用超高纯度硅胶。完整规则与全部规格见 Daisogel 产品页。
| 结构类别 | 首选型号 | 孔径 / 粒径 | 比表面积 · 碳含量 | 选择理由 |
|---|---|---|---|---|
| A 线性脂化代谢肽 | SP-100-8-C8-PK | 100 Å / 8 μm | 320 m²·g⁻¹ · 11.0% | 短链抑制过度保留与柱上聚集;PK 为耐碱高机械强度旗舰系列 |
| SP-100-8-C4-NP | 100 Å / 8 μm | 450 m²·g⁻¹ · 10.0% | 未封端 C4,硅羟基氢键提供 C8 不具备的选择性 | |
| SP-200-10-C8-BIO | 200 Å / 10 μm | 约 200 m²·g⁻¹ · 6%–12% | 更大孔径与宽 pH 耐受,用于聚集倾向明显或需碱洗的品种 | |
| B 二硫键与环二硫肽 | SP-120-10-ODS-BIO | 120 Å / 10 μm | 约 300 m²·g⁻¹ · 8%–20% | 高密度键合与完全封尾,标称 pH 1.5–11,可 NaOH 再生 |
| SP-100-10-ODS-P | 100 Å / 10 μm | 450 m²·g⁻¹ · 17% | 超高纯度基质,金属杂质低于 10 ppm,抑制柱上二硫交换 | |
| SP-100-10-ODS-HP | 100 Å / 10 μm | 450 m²·g⁻¹ · 24% | 极高碳含量,用于极难分辨的折叠异构体 | |
| C 大环与合成大环肽 | SP-100-8-C4Ph-HP | 100 Å / 8 μm | 450 m²·g⁻¹ · 16.0% | 烷基-苯基键合,疏水之外叠加 π–π 识别,用于差向与构象异构 |
| SP-120-5-ODS-RPS | 120 Å / 5 μm | 约 300 m²·g⁻¹ · 17% | 方法开发与半制备的通用反相 | |
| D 肽放射偶联物 | SP-100-10-ODS-P | 100 Å / 10 μm | 450 m²·g⁻¹ · 17% | 超高纯度基质,降低金属对螯合位点的竞争 |
| SP-120-10-ODS-BIO | 120 Å / 10 μm | 约 300 m²·g⁻¹ | 宽 pH 耐受,便于批间碱洗清除残留 | |
| E 蛋白与 PEG 偶联物 | SP-300-10-C4-BIO | 300 Å / 10 μm | 约 100 m²·g⁻¹ · 3%–9% | 大孔低碳载 C4,适配变性蛋白与大肽片段 |
| SP-300-20-C4-P | 300 Å / 20 μm | 约 100 m²·g⁻¹ | 产品页标注为 EPO 纯化的适用规格 | |
| SWP 系列(SP-1000-10 / SP-2000-10 等) | 1000 / 2000 Å / 3–20 μm | 15–25 m²·g⁻¹ | 超宽孔裸硅胶与键合硅胶,用于常规窄孔硅胶无法分离的生物大分子 | |
| F 发酵来源肽与脂肽 | SP-200-10-ODS-RPS | 200 Å / 10 μm | 约 200 m²·g⁻¹ | 产品页说明 200 Å 在表面积、分离速度与溶剂消耗之间取得平衡 |
| SP-300-15-ODS-BIO | 300 Å / 15 μm | 约 100 m²·g⁻¹ | 大孔宽 pH,适配环脂肽尺寸与频繁碱洗 | |
| SP-200-15-P(裸硅胶) | 200 Å / 15 μm | 约 200 m²·g⁻¹ | 正相除脂溶性杂质 | |
| G 短肽与亲水修饰肽 | SP-100-10-ODS-HP | 100 Å / 10 μm | 450 m²·g⁻¹ · 24% | 高比表面积与高碳载,增强亲水短肽的保留 |
| SP-120-10-ODS-BP | 120 Å / 10 μm | 约 300 m²·g⁻¹ · 10%–15% | 亲水改性低碳载,可在 100% 水流动相下使用,适合脱盐与 LC-MS | |
| SP-120-10-APS-P | 120 Å / 10 μm | 约 300 m²·g⁻¹ · 2%–4% | 氨丙基相,HILIC 与正相分离亲水肽 | |
| SP-100-8-C4Ph-HP | 100 Å / 8 μm | 450 m²·g⁻¹ · 16.0% | 非对映异构体的高选择性分离 |
| 环节 | 站内产品或服务 | 用途 |
|---|---|---|
| 方法开发 | COSMOSIL 色谱柱、HPLCONE 色谱柱 | 分析与半制备阶段的分离度与选择性建立 |
| 固定相筛选 | Daisogel COMPASS 预筛选套组 | 在多个键合相与孔径之间快速定向 |
| 制备填料 | Daisogel 全系、SilicaOne | 制备与工业纯化的主力填料 |
| 特殊选择性 | 键合相定制 | 现有谱系未覆盖的相(如五氟苯基)可评估定制 |
| 装柱与放大 | 色谱柱装柱机、装填服务、DAC 装填支持 | 床层均一性与柱效验收 |
| 组成确证 | 多功能多肽酸解仪、DL 氨基酸试剂盒 | 氨基酸组成分析与 D/L 构型比例标定 |
| 工艺委托 | 工艺开发、杂质制备、订制服务 | 方法开发、杂质对照品制备与定制生产 |
| 脱金属 | 重金属吸附方案 | 合成肽中催化剂金属残留的控制 |
| 观察到的现象 | 可能原因 | 首选动作 | 参见 |
|---|---|---|---|
| 目标峰宽、回收率低,样品疏水性高 | 柱上聚集或保留过强 | C18 换 C8 / C4;上样液加抑聚组分;适度升柱温 | 第 7、16 章 |
| 峰形拖尾,样品含多个碱性残基 | 残余硅醇的离子相互作用 | 改用彻底封端产品,或在流动相加三乙胺 | 第 17 章 |
| 纯度随运行时间下降,含二硫键 | 柱上二硫交换 | 降柱温、pH 移至酸性侧、改用超高纯基质 | 第 8、18 章 |
| 目标肽几乎不保留,与盐共洗脱 | 亲水性强,疏水保留不足 | 改高碳载 C18;或加烷基磺酸离子对;或转 HILIC | 第 13 章 |
| 两个峰始终无法分开,分子式相同 | 构型或构象异构 | 换烷基苯基或五氟苯基相;微调柱温;考虑正相正交 | 第 9 章 |
| 反相纯度合格但 IEX 出现额外峰 | 脱酰胺或电荷变体 | 补 IEX 作为第二步,或调整第一步 pH | 第 6 章 |
| 放大后分离度低于小试 | 柱床不均一或柱外体积影响 | 核查装填柱效与压降,做柱外体积量化 | 第 20 章 |
| 柱压逐批上升、柱效下降 | 强保留杂质累积 | 建立碱洗再生程序,需基质耐碱 | 第 18 章 |
| 标记 | 含义 | 本文对应内容 |
|---|---|---|
| 行业共识 | 公开教材与综述中的通行做法 | 孔径—分子尺寸对应、柱温方向、正交组合原则 |
| 记录统计 | 21 品种 59 条制备步骤的汇总统计 | 流动相体系分布、梯度斜率区间、pH 分布、二步法比例 |
| 厂商数据 | 产品目录标称值 | Daisogel 孔径、粒径、比表面积、碳含量、pH 区间与金属杂质限值 |
| 需实测 | 差异较大、须以小试确定 | 载样量、柱温具体值、抑聚剂浓度、稳定性边界 |
告诉我们目标肽的结构类别、粗品纯度、批量与纯度要求,我们回一份填料选型与工艺路线建议