CN113507971A - 用于最大程度减少分析物吸附的色谱密封件和经涂覆的流动路径 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种过滤器。该过滤器包括多孔元件、压缩元件和外壳。该多孔元件的至少一部分涂覆有烷基甲硅烷基涂层。该压缩元件被构造成接纳该多孔元件,从而形成组件。该外壳具有形成于其中的开口。该开口被构造成接纳该组件。当该组件被接纳在该开口中时,该组件保留在该开口内。
Description
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2019年2月27日提交的名称为“Chromatographic Seal andCoated Flow Paths for Minimizing Analyte Adsorption(用于最大程度减少分析物吸附的色谱密封件和经涂覆的流动路径)”的美国临时专利申请号62/811,035的优先权和权益,该专利申请的全部内容据此以引用方式并入。
技术领域
本公开涉及用于最大程度减少色谱系统中的分析物吸附的经涂覆的色谱密封件和经涂覆的流动路径。更具体地,本公开涉及色谱系统的各自涂覆有烷基甲硅烷基涂层的软密封技术和流动路径,其中当软密封件用于连接色谱流动路径和/或两个色谱部件时,烷基甲硅烷基涂层未被损坏。
背景技术
液相色谱(LC)系统用于进行化学分离。典型的液相色谱系统由以下主要部件组成:泵、注射器、柱和检测器。泵迫使流动相例如溶液通过包括注射器、柱和检测器的流体路径。注射器允许将样品引入柱上方的流体流中。柱含有介质填充床。介质通常是多孔的并相对惰性的。样品中的化合物将表现出对介质的特征性亲和力。即,一些化合物表现出高亲和力,而一些化合物表现出低亲和力。因此,随着化合物被载送通过介质,化合物分离成在不同的时间洗脱或从柱上脱离的带。这些带由检测器检测。
烧结的多孔过滤器广泛用于色谱柱的入口和出口处,以将介质保留在柱中。通常通过下列方式制备烧结的过滤器:将具有可控粒度分布的粒子压实成期望的形状,然后烧结以在过滤器内形成互连的孔网络。常用于色谱目的的过滤器可由多种材料制成,诸如不锈钢、钛、聚醚醚酮(PEEK)或聚乙烯。当今使用的大多数柱使用316不锈钢过滤器制造,因为该材料提供高强度、低成本和耐腐蚀性之间的良好平衡。
能够保留小颗粒的烧结多孔金属过滤器通常通过将金属或金属合金粉末压制或模制成期望的形状来制备。然后在高温下烧结所形成的形状以提供固结的多孔物体。这些多孔材料是为特定应用而制造的,并且具有取决于粉末的尺寸、形状和类型以及工艺的压缩和温度的特性。
使用过滤器与柱或壳体的配合部分中的接纳孔之间的干涉配合,将常规的烧结过滤器密封在柱内或密封在耦接到柱的壳体内。随着过滤器被压入接纳孔中,干涉可造成沿着过滤器的圆周和/或面的损坏。损坏可导致过滤器的区域具有不期望的流动特性。例如,对过滤器的损坏可导致在柱中间比在外壁处流动更快。这些不期望的流动特性可导致过度的峰拖尾以及其他问题。
其他色谱部件彼此连接和密封,例如,在管材连接到仪器(例如,检测器)的情况下、在管材密封到注射器的情况下、或在管材密封到接头的情况下。这种类型的连接和密封通常使用金属部件以两种方式进行:套圈连接件/密封件或面密封件连接件。
当分离与金属相互作用的分析物时,使用金属色谱部件和密封件可能存在问题,并且已证明这些分析物通常非常难以分离。期望具有分散程度最低的高效色谱系统,这要求流动路径的直径减小并且能够承受越来越快的流速下的越来越高的压力。因此,色谱流动路径选择的材料本质上通常是金属的。尽管存在以下事实:已知某些分析物(例如,生物分子、蛋白质、聚糖、肽、寡核苷酸、杀虫剂、双膦酸、阴离子代谢物和两性离子比如氨基酸和神经递质)的特性与金属表面具有不利的相互作用(所谓的色谱次级相互作用)。
所提出的用于金属特异性结合相互作用的机制需要理解路易斯酸碱化学理论。纯金属和金属合金(连同它们的对应氧化物层)具有末端金属原子,该末端金属原子具有路易斯酸特性。更简单地,这些金属原子显示出接受供体电子的倾向。对于带有正电荷的任何表面金属离子而言,这种倾向甚至更为明显。具有足够的路易斯碱特性的分析物(可提供非成键电子的任何物质)可潜在地吸附到这些位点,从而形成有问题的非共价络合物。正是这些物质被定义为与金属相互作用的分析物。
例如,具有磷酸酯基团的分析物是能够进行高亲和力金属螯合的优异的多齿配体。这种相互作用导致磷酸化物质与流动路径金属结合,从而减少检测到的此类物质的量,这是特别麻烦的效应,因为磷酸化物质常常是测定中最重要的分析物。
分析物的其他特性同样可引起问题。例如,羧酸酯基团也具有螯合到金属的能力,尽管亲和力比磷酸酯基团低。然而,羧酸酯官能团在例如生物分子中是普遍存在的,从而为累积的基于多齿的吸附损失提供了机会。这些复杂性不仅可存在于肽和蛋白质上,而且还存在于聚糖上。例如,N-聚糖物质有时可以包含一个或多个磷酸酯基团以及包含唾液酸残基的一种或多种羧酸酯。另外,较小的生物分子(诸如核苷酸和糖类,比如糖磷酸酯)可表现出与前述N-聚糖分子类似的行为。此外,色谱次级相互作用对于生物分子特别是较大的结构可能尤其成问题,因为它们具有形成微环境的能力(通过其大小和结构顺序),该微环境可能与分离部件和流动路径表面发生不利的相互作用。在这种情况下,具有较大结构的生物分子或分析物可呈现具有化学性质的结构区域,该化学性质放大与流动路径的材料的次级相互作用。这与累积的金属螯合效应相结合可削弱生物分子、杀虫剂、双膦酸、阴离子代谢物和两性离子如氨基酸和神经递质的总体有效分离。
使用金属流动路径的替代方案是使用由聚合物材料诸如聚醚醚酮(PEEK)构成的流动路径。PEEK管材与大多数聚合物材料一样,通过挤出方法形成。利用聚合物树脂,该制造方法可导致高度可变的内径。因此,PEEK柱硬件在保留时间中产生了不利的差异,如可从一根柱和下一根柱之间的切换所观察到的。通常,这种变化可以比金属构造的柱高三倍。此外,用于制造基于聚合物的熔块的技术尚未充分优化,无法为商业HPLC柱提供合适的坚固部件。例如,可商购获得的PEEK熔块往往表现出不可接受的低渗透性。
因此,需要进行持续的努力,以减少分析物与金属(或其他)色谱表面的螯合和不想要的次级色谱相互作用,从而有利于具有较高分辨率的色谱分离。
发明内容
本技术的两个方面共同作用以最大程度减少色谱系统中不想要的分析物吸附,并且导致色谱分离具有较高分辨率。本技术的第一方面是薄烷基甲硅烷基涂层,该薄烷基甲硅烷基涂层可完全或部分地施加在流动路径表面上,最具体地施加到与分析物分子接触的那些表面上以及作为液相色谱(LC)仪器或色谱柱的构件的那些表面上。烷基甲硅烷基涂层可以是对分析物惰性的,或者可以是与分析物或流动相相互作用以影响色谱分离的活性涂层。然而,当使用传统的密封件/连接器(例如,金属垫圈上的金属或过滤器外壳类型的方法)时,金属被压碎到彼此中,以便充分填充任何间隙并将垫圈应力升至操作压力以上。虽然该方法在防止泄漏方面是高度成功的,但它对部件本身以及已施加到色谱部件和/或连接器/密封件的任何表面涂层造成损坏。因此,本技术的第二方面是使用“软密封件”,该软密封件确保由涂层赋予的潜在易碎表面在将柱组装到LC部件(如传输管路扭曲在一起)时不受损坏。色谱流动路径的至少一部分上的烷基甲硅烷基涂层与使用经涂覆的“软密封件”的这种组合最大程度减少色谱流动路径上分析物的损失。化学方面和物理方面考虑的这种组合实现了低样品损失流动路径。
在一个方面,本技术涉及包括多孔元件、压缩元件和外壳的过滤器。多孔元件的至少一部分涂覆有烷基甲硅烷基涂层。压缩元件被构造成接纳多孔元件,从而形成组件。外壳具有形成于其中的开口。开口被构造成接纳组件。当组件被接纳在开口中时,该组件保留在开口内。过滤器可包括本文所述的实施方案中的一个或多个实施方案。
在一些实施方案中,压缩元件具有涂覆有烷基甲硅烷基涂层的表面。外壳可具有涂覆有烷基甲硅烷基涂层的表面。烷基甲硅烷基涂层可位于过滤器的每个内表面和外表面上,例如,涂层可位于多孔元件、压缩元件和外壳的每个内表面和外表面上。在一些实施方案中,烷基甲硅烷基涂层可位于表面的一部分上。
在一些实施方案中,压缩元件为塑料或弹性体材料。压缩元件可具有小于约1,400,00psi的压缩模量。压缩元件可具有小于约120Rockwell M的硬度。压缩元件可具有小于约0.35的对钢的动态摩擦系数。在一些实施方案中,压缩元件为聚醚醚酮环。
在一些实施方案中,多孔元件为玻璃料。玻璃料的内部孔隙可具有烷基甲硅烷基涂层。
在一些实施方案中,烷基甲硅烷基涂层为生物惰性的低结合涂层。烷基甲硅烷基涂层可具有式I:
R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地选自(C1-C6)烷氧基、-NH(C1-C6)烷基、-N((C1-C6)烷基)2、OH、ORA和卤素。RA表示与流体系统的内表面的附接点。R1、R2、R3、R4、R5和R6中的至少一个为ORA。X为(C1-C20)烷基、-O[(CH2)2O]1-20-、-(C1-C10)[NH(CO)NH(C1-C10)]1-20-或-(C1-C10)[烷基苯基(C1-C10)烷基]1-20-。
在一些实施方案中,X为(C2-C10)烷基。X可以是乙基。在一些实施方案中,R1、R2、R3、R4、R5和R6各自为甲氧基或氯。在一些实施方案中,式I的烷基甲硅烷基涂层是双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷。
在一些实施方案中,过滤器包括与式I的烷基甲硅烷基涂层直接接触的第二烷基甲硅烷基涂层。第二烷基甲硅烷基涂层具有式II:
R7、R8和R9各自独立地选自-NH(C1-C6)烷基、-N[(C1-C6)烷基]2、(C1-C6)烷氧基、(C1-C6)烷基、(C1-C6)烯基、OH和卤素。R10选自(C1-C6)烷基、-ORB、-[O(C1-C3)烷基]1-10O(C1-C6)烷基和苯基。(C1-C6)烷基任选地被一个或多个卤素取代。苯基任选地被选自(C1-C3)烷基、羟基、氟、氯、溴、氰基、-C(O)NH2和羧基的一个或多个基团取代。RB是-(C1-C3)烷基环氧乙烷、-(C1-C3)烷基-3,4-环氧基环己基或-(C1-C4)烷基OH。R10的散列键表示R10与桥接甲硅烷基基团以形成烯烃的碳之间的任选附加共价键,假如y不为0。y为0至20的整数。
在一些实施方案中,y为2至9的整数。在一些实施方案中,y为9,R10为甲基,并且R7、R8和R9各自为甲氧基、乙氧基或氯。式II的烷基甲硅烷基涂层可以是(3-缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷、正癸基三氯硅烷、三甲基氯硅烷、三甲基二甲基氨基硅烷或甲氧基-聚乙烯氧基(1-10)硅烷。在一些实施方案中,式II的烷基甲硅烷基涂层为水解之后的(3-缩水甘油基氧基丙基)三甲氧基硅烷。
在一些实施方案中,式I的烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式II的烷基甲硅烷基涂层为(3-缩水甘油基氧基丙基)三甲氧基硅烷。式I的烷基甲硅烷基涂层可以是双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式II的烷基甲硅烷基涂层可以是水解之后的(3-缩水甘油基氧基丙基)三甲氧基硅烷。在一些实施方案中,式I的烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式II的烷基甲硅烷基涂层为正癸基三氯硅烷。式I的烷基甲硅烷基涂层可以是双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式II的烷基甲硅烷基涂层可以是三甲基氯硅烷或三甲基二甲基氨基硅烷。在一些实施方案中,式I的烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式II的烷基甲硅烷基涂层为甲氧基-聚乙烯氧基(3)硅烷。
过滤器还可包括烷基甲硅烷基涂层,该烷基甲硅烷基涂层具有式III,与式I的烷基甲硅烷基涂层直接接触。式III的烷基甲硅烷基涂层为:
R11、R12、R13、R14、R15和R16各自独立地选自(C1-C6)烷氧基、-NH(C1-C6)烷基、-N((C1-C6)烷基)2、OH和卤素。Z为(C1-C20)烷基、-O[(CH2)2O]1-20-、-(C1-C10)[NH(CO)NH(C1-C10)]1-20-或-(C1-C10)[烷基苯基(C1-C10)烷基]1-20-。
在一些实施方案中,式III的烷基甲硅烷基涂层是双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷。式I的烷基甲硅烷基涂层可以是双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式III的烷基甲硅烷基涂层可以是双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷。
在另一个方面,本技术的特征在于用于分离样品中的分析物的色谱柱。色谱柱包括具有内表面的柱主体。内表面的至少一部分涂覆有烷基甲硅烷基涂层。色谱柱还包括被构造成连接到柱的过滤器。过滤器包括多孔元件、压缩元件和外壳。多孔元件的至少一部分涂覆有烷基甲硅烷基涂层。压缩元件被构造成接纳多孔元件,从而形成组件。外壳具有形成于其中的开口。开口被构造成接纳组件。当组件被接纳在开口中时,该组件保留在开口内。当过滤器连接到柱主体时,烷基甲硅烷基涂层未被损坏。
在一些实施方案中,压缩元件具有涂覆有烷基甲硅烷基涂层的表面。外壳可具有涂覆有烷基甲硅烷基涂层的表面。烷基甲硅烷基涂层可位于过滤器的每个内表面和外表面上,例如,涂层可位于多孔元件、压缩元件和外壳的每个内表面和外表面上。在一些实施方案中,烷基甲硅烷基涂层可位于表面的一部分上。
在一些实施方案中,压缩元件为塑料或弹性体材料。压缩元件可具有小于约1,400,00psi的压缩模量。压缩元件可具有小于约120Rockwell M的硬度。压缩元件可具有小于约0.35的对钢的动态摩擦系数。
在一些实施方案中,烷基甲硅烷基涂层对于样品中的分析物中的至少一种分析物是惰性的。在一些实施方案中,烷基甲硅烷基涂层是与样品中的至少一种分析物相互作用以影响色谱分离的“活性涂层”。
在一些实施方案中,烷基甲硅烷基涂层为生物惰性的低结合涂层。烷基甲硅烷基涂层可具有式I:
R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地选自(C1-C6)烷氧基、-NH(C1-C6)烷基、-N((C1-C6)烷基)2、OH、ORA和卤素。RA表示与流体系统的内表面的附接点。R1、R2、R3、R4、R5和R6中的至少一个为ORA。X为(C1-C20)烷基、-O[(CH2)2O]1-20-、-(C1-C10)[NH(CO)NH(C1-C10)]1-20-或-(C1-C10)[烷基苯基(C1-C10)烷基]1-20-。
在一些实施方案中,X为(C2-C10)烷基。X可以是乙基。在一些实施方案中,R1、R2、R3、R4、R5和R6各自为甲氧基或氯。式I的烷基甲硅烷基涂层可以是双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷。
色谱柱还可包括与式I的烷基甲硅烷基涂层直接接触的第二烷基甲硅烷基涂层。第二烷基甲硅烷基涂层具有式II:
R7、R8和R9各自独立地选自-NH(C1-C6)烷基、-N[(C1-C6)烷基]2、(C1-C6)烷氧基、(C1-C6)烷基、(C1-C6)烯基、OH和卤素。R10选自(C1-C6)烷基、-ORB、-[O(C1-C3)烷基]1-10O(C1-C6)烷基和苯基。(C1-C6)烷基任选地被一个或多个卤素取代。苯基任选地被选自(C1-C3)烷基、羟基、氟、氯、溴、氰基、-C(O)NH2和羧基的一个或多个基团取代。RB是-(C1-C3)烷基环氧乙烷、-(C1-C3)烷基-3,4-环氧基环己基或-(C1-C4)烷基OH。R10的散列键表示R10与桥接甲硅烷基基团以形成烯烃的碳之间的任选附加共价键,假如y不为0。y为0至20的整数。
在一些实施方案中,y为2至9的整数。在一些实施方案中,y为9,R10为甲基,并且R7、R8和R9各自为甲氧基、乙氧基或氯。式II的烷基甲硅烷基涂层可以是(3-缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷、正癸基三氯硅烷、三甲基氯硅烷、三甲基二甲基氨基硅烷或甲氧基-聚乙烯氧基(1-10)硅烷。在一些实施方案中,式II的烷基甲硅烷基涂层为水解之后的(3-缩水甘油基氧基丙基)三甲氧基硅烷。式I的烷基甲硅烷基涂层可以是双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式II的烷基甲硅烷基涂层可以是(3-缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷。在一些实施方案中,式I的烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式II的烷基甲硅烷基涂层为水解之后的(3-缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷。式I的烷基甲硅烷基涂层可以是双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式II的烷基甲硅烷基涂层可以是正癸基三氯硅烷。在一些实施方案中,式I的烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式II的烷基甲硅烷基涂层为三甲基氯硅烷或三甲基二甲基氨基硅烷。式I的烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式II的烷基甲硅烷基涂层为甲氧基-聚乙烯氧基(3)硅烷。
在一些实施方案中,色谱柱还包括烷基甲硅烷基涂层,该烷基甲硅烷基涂层具有式III,与式I的烷基甲硅烷基涂层直接接触。式III的烷基甲硅烷基涂层为:
R11、R12、R13、R14、R15和R16各自独立地选自(C1-C6)烷氧基、-NH(C1-C6)烷基、-N((C1-C6)烷基)2、OH和卤素。Z为(C1-C20)烷基、-O[(CH2)2O]1-20-、-(C1-C10)[NH(CO)NH(C1-C10)]1-20-或-(C1-C10)[烷基苯基(C1-C10)烷基]1-20-。
在一些实施方案中,式III的烷基甲硅烷基涂层是双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷。式I的烷基甲硅烷基涂层可以是双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式III的烷基甲硅烷基涂层可以是双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷。
在另一个方面,本技术的特征在于用于色谱系统的组件。组件包括管材和套圈。管材具有第一端部、第二端部和涂覆有烷基甲硅烷基涂层的内表面。套圈由塑料或弹性体材料构成,并具有第一端部、第二端部和形成于其中从第一端部到第二端部的开口。套圈定位在管材的第一端部处,其中管材定位在套圈的开口中。套圈具有涂覆有烷基甲硅烷基涂层的表面。
在一些实施方案中,当组件连接到色谱部件时,烷基甲硅烷基涂层未被损坏。色谱部件可以是注射针、样品环、预加热管或检测器流通池部件。
在一些实施方案中,套圈具有小于约1,400,00psi的压缩模量。套圈可具有小于约120Rockwell M的硬度。在一些实施方案中,套圈具有小于约0.35的对钢的动态摩擦系数。套圈可以是聚醚醚酮环。
在一些实施方案中,烷基甲硅烷基涂层具有式I:
R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地选自(C1-C6)烷氧基、-NH(C1-C6)烷基、-N((C1-C6)烷基)2、OH、ORA和卤素。RA表示与流体系统的内表面的附接点。R1、R2、R3、R4、R5和R6中的至少一个为ORA。X为(C1-C20)烷基、-O[(CH2)2O]1-20-、-(C1-C10)[NH(CO)NH(C1-C10)]1-20-或-(C1-C10)[烷基苯基(C1-C10)烷基]1-20-。
在一些实施方案中,X为(C2-C10)烷基。X可以是乙基。在一些实施方案中,R1、R2、R3、R4、R5和R6各自为甲氧基或氯。式I的烷基甲硅烷基涂层可以是双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷。
在一些实施方案中,组件还包括与式I的烷基甲硅烷基涂层直接接触的第二烷基甲硅烷基涂层。第二烷基甲硅烷基涂层具有式II:
R7、R8和R9各自独立地选自-NH(C1-C6)烷基、-N[(C1-C6)烷基]2、(C1-C6)烷氧基、(C1-C6)烷基、(C1-C6)烯基、OH和卤素。R10选自(C1-C6)烷基、-ORB、-[O(C1-C3)烷基]1-10O(C1-C6)烷基和苯基。(C1-C6)烷基任选地被一个或多个卤素取代。苯基任选地被选自(C1-C3)烷基、羟基、氟、氯、溴、氰基、-C(O)NH2和羧基的一个或多个基团取代。RB是-(C1-C3)烷基环氧乙烷、-(C1-C3)烷基-3,4-环氧基环己基或-(C1-C4)烷基OH。R10的散列键表示R10与桥接甲硅烷基基团以形成烯烃的碳之间的任选附加共价键,假如y不为0。y为0至20的整数。
在一些实施方案中,y为2至9的整数。在一些实施方案中,y为9,R10为甲基,并且R7、R8和R9各自为甲氧基、乙氧基或氯。式II的烷基甲硅烷基涂层可以是(3-缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷、正癸基三氯硅烷、三甲基氯硅烷、三甲基二甲基氨基硅烷或甲氧基-聚乙烯氧基(1-10)硅烷。在一些实施方案中,式II的烷基甲硅烷基涂层为水解之后的(3-缩水甘油基氧基丙基)三甲氧基硅烷。
式I的烷基甲硅烷基涂层可以是双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式II的烷基甲硅烷基涂层可以是(3-缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷。在一些实施方案中,式I的烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式II的烷基甲硅烷基涂层为水解之后的(3-缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷。式I的烷基甲硅烷基涂层可以是双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式II的烷基甲硅烷基涂层可以是正癸基三氯硅烷。在一些实施方案中,式I的烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式II的烷基甲硅烷基涂层为三甲基氯硅烷或三甲基二甲基氨基硅烷。式I的烷基甲硅烷基涂层可以是双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式II的烷基甲硅烷基涂层可以是甲氧基-聚乙烯氧基(3)硅烷。
在一些实施方案中,组件还包括烷基甲硅烷基涂层,该烷基甲硅烷基涂层具有式III,与式I的烷基甲硅烷基涂层直接接触。式III的烷基甲硅烷基涂层为:
R11、R12、R13、R14、R15和R16各自独立地选自(C1-C6)烷氧基、-NH(C1-C6)烷基、-N((C1-C6)烷基)2、OH和卤素。Z为(C1-C20)烷基、-O[(CH2)2O]1-20-、-(C1-C10)[NH(CO)NH(C1-C10)]1-20-或-(C1-C10)[烷基苯基(C1-C10)烷基]1-20-。
在一些实施方案中,式III的烷基甲硅烷基涂层是双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷。式I的烷基甲硅烷基涂层可以是双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式III的烷基甲硅烷基涂层可以是双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷。
在另一个方面,本技术的特征在于用于色谱系统的连接器。连接器包括由塑料或弹性体材料构成的元件,该元件被构造成连接色谱系统的两个部件。元件在至少一个表面上具有烷基甲硅烷基涂层。当色谱系统的两个部件与元件连接时,烷基甲硅烷基涂层未被损坏。
在一些实施方案中,元件为面密封件。在一些实施方案中,元件为套圈。
附图说明
通过以下结合附图所作的详细描述,将更充分地理解本技术,在附图中:
图1是根据本技术的例示性实施方案的包括色谱柱和各种其他部件的色谱流动系统的示意图。流体被载送通过色谱流动系统,其中流体流动路径从流体管理器延伸到检测器。
图2A是根据本技术的例示性实施方案的色谱流动路径的一部分的示意图,该色谱流动路径具有流通针注射系统,并示出可使用软密封件的连接。
图2B是根据本技术的例示性实施方案的色谱流动路径的一部分的示意图,该色谱流动路径具有固定环注射系统,并示出可使用软密封件的连接。
图3是根据本技术的例示性实施方案的多孔元件、压缩元件和外壳的等轴视图。
图4是根据本技术的例示性实施方案的连接到色谱柱的过滤器的剖视图。
图5是根据本技术的例示性实施方案的包括管材和套圈的色谱系统的组件的示意图。
图6是根据本技术的例示性实施方案的被构造成连接色谱系统的两个部件的连接器的示意图。
图7是示出根据本技术的例示性实施方案的活性涂层的示例性实施方案的图表。
图8A是示出根据本技术的例示性实施方案的2.1×50BEH C18柱的色谱图,该柱用于在注射20时提取T43pp的离子并具有经C2C3涂覆的标准(即,金属对金属构造)端盖。
图8B是示出根据本技术的例示性实施方案的2.1×50BEH C18柱的色谱图,该柱用于在注射20时提取T43pp的离子并具有经C2C3涂覆的软密封件端盖。
图9A是示出根据本技术的例示性实施方案的2.1×50CSH(带电表面杂化)C18柱的色谱图,该柱在注射四时使用经C2C3涂覆的软密封件硬件来提取T19p和T43pp的离子。
图9B是示出根据本技术的例示性实施方案的2.1×50CSH(带电表面杂化)C18柱的色谱图,该柱在注射四时使用未经涂覆的软密封件硬件来提取T19p和T43pp的离子。
图9C是示出根据本技术的例示性实施方案的Phenomenex bioZen C18柱的色谱图,该柱在注射四时使用金属对金属密封件与Ti硬件来提取T19p和T43pp的离子。
具体实施方式
在液相色谱中,重要的是对流动路径及其化学特性给予慎重考虑。具体地,需要最大程度减少色谱流动路径中分析物的损失。对于液相色谱(LC)分析员而言,遇到异常样品损失已成为常规。针对该问题,可使用薄膜涂层来定制流动路径部件的化学特性。此外,在色谱系统的组件中可使用经涂覆的软密封件配件或连接器(例如由塑料或弹性体材料制成的密封件或连接器)。通过化学方面和物理方面考虑的这种精心组合,可实现低样品损失流动路径。
适用于实现这些色谱效应的涂层可通过多种方式构造。有机二氧化硅(烷基甲硅烷基)是用于涂覆金属流动路径部件和聚合物流动路径部件两者的通用组合物,该流动路径部件范围可从注射针和柱前加热器到柱后管材、柱外壳、玻璃料、检测器流通池和电喷雾针。有机二氧化硅(烷基甲硅烷基)涂层可经由气相或溶液相反应并且用大量不同的硅烷化试剂施加。例如,烷基甲硅烷基涂层可经由气相沉积来施加。
一般来讲,本技术的多个方面涉及(1)具有烷基甲硅烷基涂层的过滤器、密封件和/或连接器;(2)包括具有烷基甲硅烷基涂层的过滤器、密封件和/或连接器的色谱柱;(3)用于色谱系统的经涂覆的组件和连接器;(4)分离样品中的分析物(特别是金属相互作用的分析物)的方法;以及(5)包括涂覆有烷基甲硅烷基涂层的各种色谱部件的试剂盒和使用说明。
装置
图1是可用于分离样品中的分析物的色谱流动系统/装置100的代表性示意图。色谱流动系统100包括若干部件,该若干部件包括流体管理器系统105(例如,控制流动通过系统的流动相);管材110(其也可被微加工流体导管替换或与微加工流体导管配套使用);流体连接器115(例如,流体帽);玻璃料120;色谱柱125;样品注射器135,该样品注射器包括用于将样品插入或注入流动相中的样品注射针(未示出);用于在注射之前盛装样品的小瓶、沉降器或样品贮存器130;位于色谱柱125下游的检测器150;以及用于控制流压力的压力调节器140。系统100还可包括位于色谱柱125前面的样品环(未示出)和预加热管(未示出)。检测器150可包括检测器流通池部件(未示出)。样品贮存器130与样品注射针流体连通。色谱系统/装置的部件的内表面形成具有润湿表面的流体流动路径。流体流动路径可具有至少20、至少25、至少30、至少35或至少40的长度与直径比率。
流体流动路径可包括检测器150。检测器150可为质谱仪。流体流动路径可包括电喷针的润湿表面(未示出)。
流体流动路径的润湿表面的部分或全部可涂覆有烷基甲硅烷基涂层,如本文所详述。烷基甲硅烷基涂层对样品中的分析物可以是惰性的,或者烷基甲硅烷基涂层可以是活性涂层,其被选择用于与样品中的分析物相互作用以改善分析物的分离。在一些实施方案中,活性涂层与流动相相互作用以改善分析物的分离。
烷基甲硅烷基涂层可在整个系统中由从流体管理器系统105一直延伸到检测器150的管材或流体导管110提供。涂层也可被施加到流体流体路径的部分上。即,可选择涂覆一个或多个部件或部件的部分而不是整个流体路径。例如,可涂覆柱125的内部部分及其玻璃料120和端盖115,而流动路径的其余部分可保持不被改性。此外,可以涂覆可移除/可替换的部件。例如,包含样品贮存器的小瓶或沉降器130以及熔块120可被涂覆。
在一些实施方案中,一个或两个玻璃料120具有润湿表面,该润湿表面涂覆有本文详述的烷基甲硅烷基涂层中的一个烷基甲硅烷基涂层。玻璃料120可定位在柱125的入口或出口处。在一些实施方案中,玻璃料120为过滤器。在一些实施方案中,柱125具有定位在柱125的入口和出口两者处的玻璃料120。在一些实施方案中,色谱柱125可被设计成使得入口和/或出口玻璃料120是可替换的。这样,如果玻璃料120涂覆有本文所述的烷基甲硅烷基涂层,则玻璃料120可容易地用具有不同烷基甲硅烷基涂层的玻璃料替换以实现不同的效果。
在一个方面,本文所述的流体系统的流动路径至少部分地由管材的内表面限定。在另一方面,本文所述的流体系统的流动路径至少部分地由微加工流体导管的内表面限定。在另一方面,本文所述的流体系统的流动路径至少部分地由柱的内表面限定。在另一方面,本文所述的流体系统的流动路径至少部分地由通过熔块的通道限定。在另一方面,本文所述的流体系统的流动路径至少部分地由样品注射针的内表面限定。在另一方面,本文所述的流体系统的流动路径在柱的整个内表面上从样品注射针的内表面延伸。在另一方面,流动路径从设置在整个流体系统中的样品注射针的内表面上游并与其流体连通的样品贮存器容器(例如,沉降器)延伸到连接器/检测器的端口。
密封件/连接器
图2A示出了用于液相色谱系统(例如,图1的色谱系统)的流通针注射系统200。图2B示出了用于液相色谱系统(例如,图1的色谱系统)的固定环注射系统250。每个注射系统均包括柱205、预加热管材210、注射阀215和针220。图2A还示出了针座和管材225以及样品贮存器230。图2B还示出了样品环235。
图2A和图2B还示出了色谱部件之间的各种连接件以及内部柱连接件的位置。例如,色谱柱205在柱205的入口和出口处具有两个内部柱连接件240(例如,图1的玻璃料120)。柱205还具有将柱205连接到其他色谱部件(例如,预加热管线210)的两个外部连接件245。此外,注射阀215具有若干连接器247以连接各种色谱部件。图2A和图2B表示色谱流动路径的一部分。流动路径的其他部分可包括色谱部件之间的其他阀或连接件,其中利用本文所述技术的连接件可以是有利的。
传统上,色谱柱用金属垫圈上的金属或过滤器外壳类型的方法密封。为了充分填充任何间隙并将垫圈应力升高至操作压力以上,将金属压碎到彼此中。虽然该方法在防止泄漏方面是高度成功的,但它对部件本身以及可施加到色谱柱、管材或连接器组件本身的任何表面涂层(诸如本文所述的烷基甲硅烷基涂层)造成损坏。将软密封件设计引入连接器组件防止对烷基甲硅烷基涂层(和下面的色谱部件)的损坏,该损坏可能对色谱性能和/或柱寿命有害。通过使用合适的密封件材料并且将密封件材料充分地封装成扭曲状态,软密封件设计甚至可用于高压色谱分离。
图3示出了与色谱柱配套使用的过滤器装置300,例如,用作图2A和图2B的内部柱连接件240或图1的玻璃料120。过滤器装置300包括外壳305、压缩元件310和多孔元件315。外壳305、压缩元件310和多孔元件315适于或被构造成用于组装以形成过滤器装置300。在一些实施方案中,过滤器装置300可耦接到色谱柱或设置在色谱柱中。过滤器装置的细节可见于国际公布号WO 2014/197783,该专利的全部内容以引用方式并入本文。
多孔元件315的至少一部分涂覆有烷基甲硅烷基涂层,如本文所详述。例如,多孔元件315具有上表面317和下表面318。多孔元件315具有与上表面317和下表面318相交的圆周侧壁319。这些表面中的任一个表面或全部表面可涂覆有烷基甲硅烷基涂层。
多孔元件315可以是玻璃料。在一些实施方案中,多孔元件315是聚醚醚酮环。多孔元件315可具有包括多个空隙空间的多孔结构。不同等级或标称粒子保留评级的多孔元件可商购获得。此类多孔元件可被设计用于HPLC柱或其他液相或气相色谱应用中。本领域的技术人员将认识到,多孔支承结构也称为色谱玻璃料或过滤器。如本文所用,术语“多孔元件”是指多个多孔元件中的任一个多孔元件,例如色谱玻璃料或过滤器,其优选地具有适用于HPLC(色谱柱中或作为在线过滤器)的等级或粒子保留评级。这些多孔支承结构通常具有标称孔隙度和孔尺寸等级,并且能够保留直径小于约2.5微米的粒子。适于根据本技术制备玻璃料的多孔元件包括等级在约0.1微米至约10微米范围内的多孔烧结不锈钢多孔元件,例如0.5微米等级和2.0微米等级的不锈钢多孔支承结构。多孔元件可由根据本领域已知的技术压实和烧结的粒子制成,从而产生具有特定等级的结构。多孔元件可由适于制备烧结多孔元件的任何材料(诸如钛、不锈钢、PEEK、聚酰胺、聚烯烃或PTFE)制成。整个多孔元件315可涂覆有本文所述的烷基甲硅烷基涂层,包括形成多孔元件315的孔和/或空隙空间的表面。
压缩元件310被构造成接纳多孔元件,从而形成组件。压缩元件310具有大致圆柱形的主体311,并具有上表面312和下表面313。压缩元件具有内圆周表面和外圆周表面。这些表面中的任一个表面或全部表面可涂覆有烷基甲硅烷基涂层。当组件保留在外壳内时,压缩元件310的上表面312可提供密封表面。
压缩元件310可以滑动配合关系接纳多孔元件。例如,多孔元件315的侧壁319可以滑动配合关系接合压缩元件315的内圆周表面。
压缩元件310可由比外壳305的材料软的任何材料制成。压缩元件310可以是塑料或弹性体材料。色谱方法上合适的塑料示例包括但不限于聚甲醛(也称为缩醛)、三氟氯乙烯(CTFE)、氟化乙烯丙烯(FEP)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚(对苯醚)(PPO)、聚醚醚酮(PEEK)、全氟烷氧基(PFA)、聚丙烯、聚苯硫醚(PPS)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)和聚酰亚胺(PI,例如可从E.I.du Pont de Nemours andCompany商购获得)。色谱方法上合适的弹性体包括但不限于(基于四氟乙烯和丙烯的交替共聚物的含氟弹性体,可从日本AGC Group(以前称为Asahi Glass Co.,Ltd.)商购获得)、乙丙橡胶(EPM)、三元乙丙橡胶(EPDM)、FEP、FKM含氟弹性体(例如,可从TheChemours Co.(Wilmington,DE)商购获得的)、FFKM含氟弹性体(例如,可从E.I.duPont de Nemours and Company商购获得的)和氟代硅氧烷。
在定量方面,压缩元件310具有小于1,400,000psi的压缩模量、小于120RockwellM的硬度和小于0.35的对钢的动态摩擦系数。在一些实施方案中,压缩元件310具有小于700,000psi的压缩模量、小于100Rockwell M的硬度和小于或等于0.3的对钢的动态摩擦系数。在一些实施方案中,压缩元件310不满足摩擦系数限制。
在一些实施方案中,压缩元件310和外壳305由不同的材料制成。在其他实施方案中,压缩元件310和外壳305由相同的材料制成。当压缩元件310和外壳305由相同材料制成时,将用于压缩元件310的材料的硬度选择为小于用于外壳305的材料的硬度。例如,外壳305和压缩元件310可由不同等级的相同材料制成。
外壳305具有形成于其中的开口。开口被构造成接纳组件。当组件被接纳在开口中时,该组件保留在开口内。当组件设置在外壳的开口内时,压缩元件可略微变形。压缩元件的变形可造成内圆周表面的直径相应减小。内圆周表面的直径减小可造成径向压缩力施加到多孔元件317的圆周侧壁319。压缩元件的内圆周表面与多孔元件的圆周侧壁之间的压缩力可将多孔元件保留在压缩元件内。该力可足以将多孔元件固定在其中而不损坏该多孔元件。
在一些实施方案中,多孔元件可通过压缩元件的内圆周侧壁与多孔元件的圆周侧壁之间的摩擦接合而保留在压缩元件内。在一些实施方案中,多孔元件可通过压缩元件的内圆周侧壁围绕多孔元件的圆周侧壁的变形而保留在压缩元件内。
在一些实施方案中,压缩元件和/或外壳具有涂覆有烷基甲硅烷基涂层的表面。在一些实施方案中,多孔元件、压缩元件和外壳的所有表面都涂覆有烷基甲硅烷基涂层。在一些实施方案中,仅接触分析物的表面(例如润湿表面、内表面)涂覆有烷基甲硅烷基涂层。
图4示出了连接到柱405的过滤器400(例如,图3的过滤器装置300)的示例。过滤器400包括多孔元件或玻璃料410、压缩元件415和外壳420。过滤器400还包括密封锥422和通孔423。柱405包括具有第一端部430和第二端部(未示出)以及内表面的柱主体425。如在图4中可见,压缩元件415与柱405的第一端部430接触。可将烷基甲硅烷基涂层435施加到过滤器400和/或柱405的任何内表面或外表面。例如,可将涂层435沿多孔元件或玻璃料410的所有表面和压缩元件415的所有表面施加到密封锥体422的内表面、通孔423的内表面。值得注意的是,将烷基甲硅烷基涂层施加到压缩元件415和外壳420的与柱405的第一端部430接触的表面。在接触柱405/紧贴其密封时,过滤器400(即,压缩元件415)的软密封件设计保持烷基甲硅烷基涂层的完整性(即,烷基甲硅烷基涂层未被损坏)。
此外,柱主体425的内表面和柱405的第一端部430处的外表面可涂覆有涂层435。在接触柱405/紧贴其密封时,过滤器400(即,压缩元件415)的软密封件设计保持烷基甲硅烷基涂层在所有表面(即,过滤器400和柱405的表面)上的完整性(即,烷基甲硅烷基涂层未被损坏)。
虽然图4仅示出色谱柱的一个端部,但过滤器可定位在色谱柱的任一端部(即,柱的入口或出口)或两个端部处。
重新参考图2,除了内部柱连接件240之外,色谱系统还包括许多其他连接点。柱205还具有将柱205连接到其他色谱部件(例如,预加热管线210)的两个外部连接件245。此外,注射阀215具有若干连接器247以连接各种色谱部件。这些其他连接件(柱外部连接件,并连接其他色谱部件)也可受益于软密封件设计,该软密封件设计可不同于图3和图4所示的过滤器的软密封件设计。例如,图5示出了色谱系统的组件500,该组件可用作色谱柱的外部连接件和/或用于连接其他色谱部件。组件500包括管材505,该管材具有第一端部510、第二端部(未示出)和涂覆有烷基甲硅烷基涂层的内表面(未示出)。组件500还包括由塑料或弹性体材料制成的套圈515。套圈515具有第一端部520和第二端部525。在套圈515中形成从第一端部520到第二端部525的开口。套圈515定位在管材505的第一端部510处,其中管材505定位在套圈515的开口中。套圈515具有至少一个涂覆有烷基甲硅烷基涂层的表面。例如,套圈515的所有表面(内表面和外表面)均可涂覆有烷基甲硅烷基涂层。
当组件500例如通过使用螺母530连接到色谱部件时,烷基甲硅烷基涂层不受损坏。色谱部件可以是注射针、样品环、预加热管或检测器流通池部件。套圈可由上文关于压缩元件310所述的材料制成。类似于压缩元件310,套圈515可具有小于1,400,000psi的压缩模量、小于120Rockwell M的硬度以及小于0.35的对钢的动态摩擦系数。在一些实施方案中,套圈515具有小于700,000psi的压缩模量、小于100Rockwell M的硬度以及小于或等于0.3的对钢的动态摩擦系数。在一些实施方案中,套圈515不满足摩擦系数限制。在一些实施方案中,套圈是PEEK环。
图6示出了色谱系统的连接器600,该连接器可用作色谱柱的外部连接件和/或用于连接其他色谱部件。连接器600包括由塑料或弹性体材料构成的元件605,该元件被构造成连接色谱系统的两个部件。元件605可由上文关于压缩元件310所述的材料制成。类似于压缩元件310,元件605可具有小于1,400,000psi的压缩模量、小于120Rockwell M的硬度以及小于0.35的对钢的动态摩擦系数。在一些实施方案中,元件605具有小于700,000psi的压缩模量、小于100Rockwell M的硬度以及小于或等于0.3的对钢的动态摩擦系数。在一些实施方案中,元件605不满足摩擦系数限制。在一些实施方案中,套圈是PEEK环。
元件605在至少一个表面上具有烷基甲硅烷基涂层610(如本文所述)。当色谱系统的两个部件与元件610连接时,涂层610未被损坏。元件610可以是面密封件或套圈。
涂层
本技术涉及上述软密封件连接器、组件和过滤器与薄膜涂层(例如,烷基甲硅烷基涂层)的组合,该薄膜涂层可整个或部分地施加在流动路径表面上,最具体地施加到与样品中的分析物接触的那些表面上以及作为LC仪器或色谱柱的构件的那些表面上。在一些实施方案中,连接器、组件和/或过滤器的外表面也连同柱的外端部被涂覆。可使用的示例性烷基甲硅烷基涂层包括生物惰性涂层,例如2018年9月17日提交的美国专利申请号16/133,089中所述的那些,该专利申请的全部内容以引用方式并入本文。此外,也可使用活性涂层(与分析物或流动相相互作用的涂层)。软密封件设计提供这些烷基甲硅烷基涂层的最佳用途,因为其确保由涂层赋予的潜在易碎表面在组装柱或将LC部件(如传输管路)扭曲在一起时不受损坏。软密封件配件的示例包括连接件(可从IDEX Health&Science LLC(Oak Harbor,Washington)商购获得)或管材连接器(可从Waters TechnologiesCorporation(Milford,MA)商购获得)。
惰性涂层
在一些方面,烷基甲硅烷基涂层用于改变流动路径以解决与分析物的流动路径相互作用。即,烷基甲硅烷基涂层可以是生物惰性的低结合涂层,其最大程度减少与金属相互作用分析物的表面反应,并允许分析物沿流动路径经过而不阻塞、不附接到表面或不改变分析物特性。减少/消除这些相互作用是有利的,因为这允许精确定量和分析包含金属相互作用的分析物的样品,例如生物分子、蛋白质、聚糖、肽、寡核苷酸、杀虫剂、双膦酸、阴离子代谢物以及两性离子比如氨基酸和神经递质。上述软密封件连接器/组件/过滤器确保烷基甲硅烷基涂层在经涂覆的色谱部件连接到另一个(经涂覆或未经涂覆的)色谱部件时不被损坏,从而确保减少/消除底物和分析物之间不想要的相互作用。烷基甲硅烷基涂层可具有式I:
R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地选自(C1-C6)烷氧基、-NH(C1-C6)烷基、-N((C1-C6)烷基)2、OH、ORA和卤素。RA表示与流体系统的内表面的附接点。R1、R2、R3、R4、R5和R6中的至少一个为ORA。X为(C1-C20)烷基、-O[(CH2)2O]1-20-、-(C1-C10)[NH(CO)NH(C1-C10)]1-20-或-(C1-C10)[烷基苯基(C1-C10)烷基]1-20-。
在一些实施方案中,X为(C2-C10)烷基。X可以是乙基。在一些实施方案中,R1、R2、R3、R4、R5和R6各自为甲氧基或氯。式I的烷基甲硅烷基涂层可以是双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷。
在一些实施方案中,组件还包括与式I的烷基甲硅烷基涂层直接接触的第二烷基甲硅烷基涂层。第二烷基甲硅烷基涂层具有式II:
R7、R8和R9各自独立地选自-NH(C1-C6)烷基、-N[(C1-C6)烷基]2、(C1-C6)烷氧基、(C1-C6)烷基、(C1-C6)烯基、OH和卤素。R10选自(C1-C6)烷基、-ORB、-[O(C1-C3)烷基]1-10O(C1-C6)烷基和苯基。(C1-C6)烷基任选地被一个或多个卤素取代。苯基任选地被选自(C1-C3)烷基、羟基、氟、氯、溴、氰基、-C(O)NH2和羧基的一个或多个基团取代。RB是-(C1-C3)烷基环氧乙烷、-(C1-C3)烷基-3,4-环氧基环己基或-(C1-C4)烷基OH。R10的散列键表示R10与桥接甲硅烷基基团以形成烯烃的碳之间的任选附加共价键,假如y不为0。y为0至20的整数。
在一些实施方案中,y为2至9的整数。在一些实施方案中,y为9,R10为甲基,并且R7、R8和R9各自为甲氧基、乙氧基或氯。式II的烷基甲硅烷基涂层可以是(3-缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷、正癸基三氯硅烷、三甲基氯硅烷、三甲基二甲基氨基硅烷或甲氧基-聚乙烯氧基(1-10)硅烷。在一些实施方案中,式II的烷基甲硅烷基涂层为水解之后的(3-缩水甘油基氧基丙基)三甲氧基硅烷。
式I的烷基甲硅烷基涂层可以是双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式II的烷基甲硅烷基涂层可以是(3-缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷。在一些实施方案中,式I的烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式II的烷基甲硅烷基涂层为水解之后的(3-缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷。式I的烷基甲硅烷基涂层可以是双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式II的烷基甲硅烷基涂层可以是正癸基三氯硅烷。在一些实施方案中,式I的烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式II的烷基甲硅烷基涂层为三甲基氯硅烷或三甲基二甲基氨基硅烷。式I的烷基甲硅烷基涂层可以是双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式II的烷基甲硅烷基涂层可以是甲氧基-聚乙烯氧基(3)硅烷。
在一些实施方案中,组件还包括烷基甲硅烷基涂层,该烷基甲硅烷基涂层具有式III,与式I的烷基甲硅烷基涂层直接接触。式III的烷基甲硅烷基涂层为:
R11、R12、R13、R14、R15和R16各自独立地选自(C1-C6)烷氧基、-NH(C1-C6)烷基、-N((C1-C6)烷基)2、OH和卤素。Z为(C1-C20)烷基、-O[(CH2)2O]1-20-、-(C1-C10)[NH(CO)NH(C1-C10)]1-20-或-(C1-C10)[烷基苯基(C1-C10)烷基]1-20-。
在一些实施方案中,式III的烷基甲硅烷基涂层是双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷。式I的烷基甲硅烷基涂层可以是双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式III的烷基甲硅烷基涂层可以是双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷。
在本技术中,流体系统(例如,液相色谱系统)的润湿表面上的气相沉积的烷基甲硅烷基涂层改变流体路径并减少次级相互作用。因此,它们是生物惰性的或低结合的(意味着样品的分析物不与烷基甲硅烷基涂层相互作用)。此外,沉积的涂层是高度可调的,以提供一系列期望的接触角(例如,使润湿表面为亲水的或疏水的))、化学性质和特性,以实现对流动路径以及最终通过流动路径的样品的期望效果。
表1中提供了具有其相应近似厚度和接触角的示例性涂层。
表1
活性涂层
除了惰性涂层之外,还有益的是用表现出对色谱分离有影响的化学特性的有机二氧化硅(烷基甲硅烷基)官能团对流动路径部件进行改性。这些所谓的“活性”涂层可引入与分析物的库仑排斥效应,以防止它们以不利地影响色谱分离的方式与流动路径的底物材料(例如,金属、塑料等)相互作用。此外,可产生“活性”涂层,其通过微妙的次级相互作用为分离增加增强的选择性。此外,可制备提供完全正交的保留机构的“活性”涂层,该“活性”涂层有利于在与用柱的固定相实现的工艺不同的工艺中吸附、分配和解吸分析物。活性涂层还可与流动相相互作用以对色谱分离产生期望的效果,例如以增强选择性。
流体流动路径的润湿表面的至少一部分涂覆有具有式IV的烷基甲硅烷基涂层:
式IV的每个X独立地选自(C1-C6)烷氧基、-NH(C1-C6)烷基、-N((C1-C6)烷基)2、OH、ORA、RB、RC、RD和卤素。在一些实施方案中,式IV的X独立地选自ORA、RB、RC和RD。(C1-C6)烷氧基、-NH(C1-C6)烷基、-N((C1-C6)烷基)2、OH和卤素是反应性/可水解基团。在一些实施方案中,这些基团提供残余反应性基团,其中当涉及硅烷反应性时氨基>卤素>烷氧基。在一些实施方案中,所用的具体涂层(例如,式IV中X的具体选择)取决于正在进行的色谱分离的类型。目标是在存在于色谱流动路径中的各种材料上形成化学稳定(良好保质期)的涂层。然而,亲水性涂层在反相液相色谱中不具有相互作用,而亲水性涂层可在亲水性相互作用色谱中表现出一些保留。虽然一个涂层可足以进行多种不同的化学分离,但也可将不同的涂层用于不同的液相色谱模式。
RA表示与流体系统的内表面的附接点,并且至少一个X为ORA。RB不存在,或表示疏水性改性剂。RC表示电荷改性剂,并且至少一个X为RC。RD不存在,或表示螯合剂或冠醚。Y为选自(C1-C20)烷基、-O[(CH2)2O]1-20-、-(C1-C10)[NH(CO)NH(C1-C10)]1-20-或-(C1-C10)[烷基苯基(C1-C10)烷基]1-20-的桥联部分。Y的选择可由化学方面考虑和物理方面考虑两者来决定。
因此,式IV的烷基甲硅烷基涂层具有至少一个为ORA的X、与流体系统的内表面的附接点和至少一个为RC(其表示电荷改性剂)的X。疏水性改性剂RB和螯合剂或冠醚RD可不存在。在一些实施方案中,式IV的烷基甲硅烷基涂层具有电荷改性剂。在一些实施方案中,式IV的烷基甲硅烷基涂层具有电荷改性剂和疏水性改性剂。在一些实施方案中,式IV的烷基甲硅烷基涂层具有电荷改性剂以及螯合剂或冠醚。在一些实施方案中,式IV的烷基甲硅烷基涂层具有电荷改性剂、疏水性改性剂以及螯合剂或冠醚。
在其他实施方案中,式IV的烷基甲硅烷基涂层具有至少一个为ORA的X、与流体系统的内表面的附接点和至少一个为RC(其表示螯合剂或冠醚)的X。在一些实施方案中,式IV的烷基甲硅烷基涂层具有螯合剂或冠醚以及疏水性改性剂。
当在化学式的上下文中使用时,连字符(“-“)指示附接点。例如,当Y为-[(C1-C10)烷基苯基(C1-C10)烷基]1-20-时,这意味着Y经由(C1-C10)烷基连接到一个SiX3,并且经由另一个(C1-C10)烷基连接到另一个SiX3。这适用于其余的变量。
在一个实施方案中,式IV中的Y为(C1-C15)烷基、(C1-C12)烷基或(C1-C10)烷基。在一些实施方案中,式IV中的Y为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、壬基或癸基。在另一方面,式IV中的Y为乙基或癸基。
在一些实施方案中,式IV的X可以是另一个Y桥联部分。这样,烷基甲硅烷基涂层可具有由两个分开的Y桥联部分桥联的多于两个Si原子。当多个Y桥联部分在烷基甲硅烷基涂层中时,Y桥联部分可以是相同的Y部分或不同的Y部分。多个桥联部分可导致烷基甲硅烷基涂层处于直链或支链状态。此外,具有多个Y桥联部分的烷基甲硅烷基涂层可利用广泛的桥联进行高度交联。第一桥联烷基甲硅烷基组合物可以是高度交联的,具有一定的表面异质性以及桥联部分与硅烷醇的混合。然后可用本文所述的改性剂(例如,电荷改性剂、疏水性改性剂、螯合剂和/或冠醚、或表面活性剂)中的一种或多种改性剂对该表面进行改性。
在一些实施方案中,活性烷基甲硅烷基涂层至少部分地由如本文所述的式IV构成。这样,式I的烷基甲硅烷基涂层为所述涂层的至少一部分。所述涂层可具有利用如本文所述的多种改性剂的其他Y桥联部分。
在一些实施方案中,使用单一改性剂,例如单一电荷改性剂。在其他实施方案中,使用多种改性剂,例如多种电荷改性剂或者电荷改性剂与疏水性改性剂的组合。
电荷改性剂(RC)
可将电荷改性盐化试剂施加到合适的基底层上。这些带电荷表面改性剂由解离常数选定在期望pKa范围内的强酸/碱或弱酸/碱构成,并且可包括但不限于三甲氧基甲硅烷基丙基甲基膦酸酯和N,N-(二乙基氨基丙基)三甲氧基硅烷。也可使用具有固定电荷的表面改性剂,诸如季胺。例如,对于带负电核酸或磷酸肽的分离,表面电荷可以是负电荷。在此类情况下,分析物被从表面排斥并且未因非特异性吸附而造成损失。
电荷改性剂(RC)可与样品中的至少一种分析物具有相同的电荷。当电荷改性剂与样品中的至少一种分析物具有相同的电荷时,电荷改性剂向具有相同电荷的样品引入库仑排斥效应(即,如电荷排斥)。这种排斥效应保护分析物不与流动路径的底物材料相互作用。合适的电荷改性剂的选择也可取决于实际限制,例如合适的硅烷试剂是否有来源,或者如果其需要合成,则其可蒸发或制备成可溶于合适的溶剂体系中以进行反应。此外,应当考虑所得涂层的稳定性。例如,同时作为亲核物质的强碱可能是有问题的,因为其可自催化其水解降解。
除了向具有相同电荷的样品引入库仑排斥效应之外,电荷改性剂还可通过经由与所实施液相色谱柱的保留机构正交的保留机构强效保留一类分析物来促进多维色谱分离。例如,将吸附至具有含电荷改性剂的烷基甲硅烷基涂层的流动路径部件(例如,色谱柱入口处的玻璃料)的分析物以分散流动相变化梯度或一组分散流动相变化洗脱到下游色谱柱,并因此在色谱柱的填充床上进行次级梯度的洗脱。
电荷改性剂可以是例如以下电荷改性剂中的任何一种或多种电荷改性剂:季胺、
Z独立地选自(C1-C6)烷氧基、-NH(C1-C6)烷基、-N((C1-C6)烷基)2、OH、卤素或与式IV的附接点。至少一个Z为与式IV的附接点。因此,电荷改性剂通过甲硅烷基醚部分与式IV的烷基甲硅烷基涂层共价键合。相应的电荷改性试剂可用于获得最终涂层产品的电荷改性剂,例如,电荷改性试剂可以是三甲氧基甲硅烷基丙基甲基膦酸酯或N,N-(二乙基氨基丙基)三甲氧基硅烷或2-(4-吡啶基乙基)三乙氧基硅烷。
在一些实施方案中,将单一电荷改性剂施加到气相沉积的烷基甲硅烷基(式IV)。在其他实施方案中,将多种电荷改性剂施加到气相沉积的烷基甲硅烷基(式IV)。多种电荷改性剂可以是在式IV的多个X位置处施加的相同电荷改性剂。另选地,多种电荷改性剂可以是在式IV的不同X位置处施加的不同电荷改性剂。
在一些实施方案中,气相沉积烷基甲硅烷基涂层可有意地掺杂有带电表面改性剂(RC),例如2018年12月25日公布的名称为“High Purity Chromatographic MaterialsComprising an Ionizable Modifier(包含可电离改性剂的高纯度色谱材料)”的美国专利号10,159,911的带电表面改性剂,该专利的全部内容据此以引用方式并入。
电荷改性剂(RC)可具有介于约0.01μmol/m2至约10μmol/m2之间的表面覆盖率。在一些实施方案中,电荷改性剂(RC)具有介于约0.02μmol/m2至约1μmol/m2之间的表面覆盖率。在一些实施方案中,电荷改性剂(RC)具有介于约0.1μmol/m2至约1μmol/m2之间的表面覆盖率。
可由图7的涂层#3得到的具有含电荷改性剂(RC)的式IV的烷基甲硅烷基涂层的活性涂层的示例示于下文中。虽然下文所示的最终烷基甲硅烷基涂层具有用于其他电荷改性剂(RC)的多个点,但这些点也可以是(C1-C6)烷氧基、-NH(C1-C6)烷基、-N((C1-C6)烷基)2、OH或卤素,如本文所述。此外,虽然下文所示的最终烷基甲硅烷基涂层具有用于其他电荷改性剂(RC)的多个点,但这些点也可以是疏水性改性剂(RB)和/或螯合剂或冠醚。下文所示的电荷改性剂(RC)也可以是其他与色谱流动路径表面的附接点,即RA。
疏水性改性剂(RB)
在一些实施方案中,将具有电荷改性剂(RC)的烷基甲硅烷基涂层与疏水性改性剂(RB)组合。疏水性改性剂可具有净电中性。涵盖在疏水性改性剂的试剂选择内的是两性离子改性剂,诸如羧基甜菜碱和磺基甜菜碱试剂。两性离子改性剂提供宏观净中性表面,但也赋予微观库仑效应,该微观库仑效应可排斥广泛范围的分析物,包括具有不同电荷特性的那些分析物。
疏水性改性剂(RB)可具有介于约0.01μmol/m2至约10μmol/m2之间的表面覆盖率。在一些实施方案中,疏水性改性剂(RB)具有介于约0.03μmol/m2至约0.9μmol/m2之间的表面覆盖率。在一些实施方案中,疏水性改性剂(RB)具有介于约0.5μmol/m2至约3μmol/m2之间的表面覆盖率。
疏水性改性剂(RB)通过甲硅烷基醚部分附接到式IV,并且具有选自下列中的一者或多者的组成:
Z独立地选自(C1-C6)烷氧基、-NH(C1-C6)烷基、-N((C1-C6)烷基)2、OH、卤素或与式I的附接点。至少一个Z为与式IV的附接点。因此,疏水性改性剂通过甲硅烷基醚部分与式I的烷基甲硅烷基涂层共价键合。可使用对应的疏水性改性试剂来获得最终涂层产品的电荷改性剂,例如,电荷改性试剂可以是(3-缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷、水解的(3-缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷、正癸基三氯硅烷或N-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)葡糖酰胺。
对应于本技术的示例性实施方案的若干涂层示于图7中。这些涂层包括仅具有电荷改性剂(RC)的涂层,例如涂层#1和#3,以及具有电荷改性剂(RC)和疏水性改性剂(RB)两者的涂层,例如涂层#2、#4和#5。
疏水性改性剂与电荷改性剂的组合可用于增加微弱但控制良好的次级相互作用。由于具有几乎相同的疏水性而原本可能共洗脱的分子可经过例如涂覆有图7所示的涂层#4的玻璃料,其中当基于水和乙腈之间的梯度的流动相与不同酸性、疏水性和离子配对强度的酸改性剂一起施加时,分子可经历微弱的离子交换分配。甲酸改性的流动相就这一点而言特别有用,因为它不减弱静电效应。当分离例如肽、测定柠檬酸循环代谢物和聚糖时,这可能是特别有用的。疏水性改性剂与电荷改性剂的组合也可用于亲水性相互作用色谱中。
可由图7的涂层#4得到的具有含电荷改性剂(RC)和疏水性改性剂(RB)的式IV的烷基甲硅烷基涂层的活性涂层的示例示于下文中。虽然下文所示的所得涂层具有多种电荷改性剂(RC),但这些点中的任一个或全部点可以是疏水性改性剂(RB)或(C1-C6)烷氧基、-NH(C1-C6)烷基、-N((C1-C6)烷基)2、OH、或卤素或螯合剂或冠醚,如本文所述。在一些实施方案中,电荷改性剂(RC)和疏水性改性剂(RB)无需直接连接,例如,电荷改性剂(RC)和疏水性改性剂(RB)可通过具有Y(如本文所定义)化学组成的一个或多个桥联硅部分连接。
螯合剂和冠醚(RD)
在一些实施方案中,将具有电荷改性剂(RC)的烷基甲硅烷基涂层与离子清除配体(例如螯合剂或冠醚)组合。螯合剂可以是例如乙二胺四乙酸或羟乙磷酸。冠醚可以是例如18-冠-6、12-冠-4、15-冠-5、二苯并-18-冠-6或二氮杂-18-冠-6。
螯合剂和冠醚可通过直接共价附接或通过使用次级连接基部分而共价附接到硅烷化/烷基甲硅烷基涂层上。螯合剂和冠醚可清除可存在于流动相、流动路径和体系中的离子,例如Ca2+、Fe3+和/或K+,这些离子导致不期望的气相离子加合物,并且造成质谱仪结垢和停用。例如,螯合剂或冠醚可将金属离子拉出流动相以改善MS谱。通常,甚至MS级流动相也将包含痕量的金属离子,诸如钠和钾,因此质谱的质量通常受影响。50ppb浓度的钾可产生2%至10%相对强度的钾化加合物离子。诸如此类的活性涂层可多价螯合这些金属离子,从而确保它们在电离时不存在于色谱流出物中。继而,即使当采用具有可疑纯度的流动相时,也可用低于2%相对强度的离子加合物信号获得质谱。这种类型的涂层可在流动路径中的注射器和后柱之前使用。
在一些实施方案中,螯合剂和冠醚可在不存在电荷改性剂的情况下与式IV的烷基甲硅烷基涂层直接组合。
在一些实施方案中,螯合剂和冠醚也可与本文所述的疏水性改性剂结合使用。在一些实施方案中,螯合剂和冠醚可与本文所述的电荷改性剂和疏水性改性剂两者结合使用。
因此,当螯合剂和/或冠醚用作活性涂层时,用于分离样品中的分析物的色谱装置包括:样品注射器,该样品注射器具有用于将样品注射到流动相中的样品注射针;与样品注射器流体连通的样品贮存器容器;样品注射器下游的色谱柱,该色谱柱具有流体连接器;以及连接样品注射器和色谱柱的流体导管。流体导管、样品注射器、样品贮存器容器和色谱柱的内表面形成具有润湿表面的流体流动路径。流体流动路径的润湿表面的至少一部分涂覆有具有式IV的烷基甲硅烷基涂层:
其中每个X独立地选自(C1-C6)烷氧基、-NH(C1-C6)烷基、-N((C1-C6)烷基)2、OH、ORA、RB、RC、RD和卤素。RA表示与流体系统的内表面的附接点,并且至少一个X为ORA。RB不存在,或表示疏水性改性剂。RC不存在,或表示电荷改性剂。RD表示螯合剂或冠醚,并且至少一个X为RD。Y为选自(C1-C20)烷基、-O[(CH2)2O]1-20-、-(C1-C10)[NH(CO)NH(C1-C10)]1-20-或-(C1-C10)[烷基苯基(C1-C10)烷基]1-20-的桥联部分。
抑菌改性剂
在一些实施方案中,用于分离样品中的分析物的色谱装置包括流动相贮存器、与流动相贮存器连通的流动相泵、具有与流动相贮存器连通的第一端部和与流动相泵连通的第二端部的流动相入口管路,以及在流动相入口管路的第一端部处的沉降器。流动相贮存器、流动相泵和流动相入口管路的内表面形成具有润湿表面的流体流动路径。沉降器的外表面也具有与流动相接触的润湿表面。与流动相接触的润湿表面的至少一部分涂覆有具有式IV的烷基甲硅烷基涂层:
其中每个X独立地选自(C1-C6)烷氧基、-NH(C1-C6)烷基、-N((C1-C6)烷基)2、OH、ORA、RB、RC、RD、RE和卤素。RA表示与流体系统的内表面的附接点,并且至少一个X为ORA。RB不存在,或表示疏水性改性剂。RC不存在,或表示电荷改性剂。RD不存在,或表示螯合剂或冠醚。RE为抑菌部分,并且至少一个X为RE。Y为选自(C1-C20)烷基、-O[(CH2)2O]1-20-、-(C1-C10)[NH(CO)NH(C1-C10)]1-20-或-(C1-C10)[烷基苯基(C1-C10)烷基]1-20-的桥联部分。
在一些实施方案中,抑菌部分为两性离子。两性离子涂层可通过用双(三氯甲硅烷基)乙烷硅烷化,然后用N,N-(二乙基氨基丙基)三甲氧基硅烷衍生化,随后与氯代或溴代烷基羧酸反应来制备。在一些实施方案中,抑菌部分为季铵。
在一些实施方案中,将抑菌涂层施加到流动路径内的所有部件,包括入口过滤器、入口流动相管路、泵、传输管路、样品进样器、玻璃料和流动相容器(参见例如图1),以提供系统保护,防止细菌生长和过早柱故障。
抑菌部分可单独使用,或与电荷改性剂、疏水性改性剂和/或螯合剂或冠醚结合使用。
表面活性剂
在一些实施方案中,表面活性剂可用作活性涂层以溶解蛋白质(包括疏水性膜蛋白),并且提供有利于酶反应(诸如蛋白水解和聚糖释放)的变性环境。
用于分离样品中的分析物的色谱装置包括:样品注射器,该样品注射器具有用于将样品注射到流动相中的样品注射针;与样品注射器流体连通的样品贮存器容器;样品注射器下游的色谱柱,该色谱柱具有流体连接器;以及连接样品注射器和色谱柱的流体导管。流体导管、样品注射器、样品贮存器容器和色谱柱的内表面形成具有润湿表面的流体流动路径。流体流动路径的润湿表面的至少一部分涂覆有具有式IV的烷基甲硅烷基涂层:
其中每个X独立地选自(C1-C6)烷氧基、-NH(C1-C6)烷基、-N((C1-C6)烷基)2、OH、ORA、RB、RC、RD、RE、RF和卤素。RA表示与流体系统的内表面的附接点,并且至少一个X为ORA。RB不存在,或表示疏水性改性剂。RC不存在,或表示电荷改性剂。RD不存在,或表示螯合剂或冠醚。RE不存在,或表示抑菌部分。RF表示表面活性剂,并且至少一个X为RF。Y为选自(C1-C20)烷基、-O[(CH2)2O]1-20-、-(C1-C10)[NH(CO)NH(C1-C10)]1-20-或-(C1-C10)[烷基苯基(C1-C10)烷基]1-20-的桥联部分。
在一些实施方案中,表面活性剂(RF)为十二烷基硫酸钠、3-10(癸基二甲基铵)丙烷磺酸盐两性洗涤剂、脱氧胆酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、triton、聚山梨酸酯或它们的组合。
方法
本文所述的装置(过滤器、连接器、组件)可用于色谱方法中以分离样品中的分析物。一般来讲,该方法包括将包含分析物的样品引入色谱系统(例如,液相色谱系统)中。色谱系统包括设置在色谱系统内部的流动路径,其中该流动路径的至少一部分具有烷基甲硅烷基涂层(例如,本文所述的涂层中的任何涂层)。色谱系统还包括色谱柱,该色谱柱在色谱柱的内部具有固定相材料,该固定相材料有利于通过与样品中的至少一种分析物相互作用来分离样品中的分析物。例如,色谱系统可以是如本文详细描述的图1的色谱系统。
试剂盒
本技术还包括试剂盒。试剂盒包括色谱部件,例如色谱柱,其已涂覆有如上所述的烷基甲硅烷基涂层。试剂盒还包括具有软密封件设计并涂覆有烷基甲硅烷基涂层的至少一个过滤器、组件或连接器。在一些实施方案中,柱上的烷基甲硅烷基涂层与软密封件连接器上的烷基甲硅烷基涂层相同。在其他实施方案中,柱上的烷基甲硅烷基涂层不同于软密封件连接器上的烷基甲硅烷基涂层。在试剂盒中可提供其他部件,这些部件也可包括本文所述的涂层,例如管材。试剂盒还可包括用于分离分析物(例如,生物分子、蛋白质、聚糖、肽、寡核苷酸、杀虫剂、双膦酸、阴离子或阳离子化合物以及两性离子比如氨基酸和神经递质)的说明书。
实施例1:
使用包含四种酵母烯醇酶衍生的磷酰化的肽(Waters部件号186003286)的磷酸肽混合物标准溶液进行该分析,这四种肽被标记为T18p、T19p、T43p和T43pp(p=单磷酰化的;pp=双重磷酰化的)。T43pp由于其阴离子性质以及共存的与金属体系部件结合的倾向而在该分析中受到特别关注。
根据以下方法参数,使用桥联的乙烯杂化C18固定相,通过反相分离进行磷酰化肽混合物的分析。在填充之前,柱主体和玻璃料涂覆有C2C3涂层(或类似涂层)以提供保护,防止在LC流动路径中在磷酰化分析物和金属之间形成金属-磷酸盐配体。然后在分析之前,使用标准或软密封件型号的柱端部螺母来密封柱。标准端盖利用金属密封装置上的金属并且在组装期间损坏涂层。
通过在正离子模式下操作的串联四极质谱仪进行离子的检测。调整每种磷酰化分析物以优化亲本和片段两种离子强度。
用于该实施例的LC条件示于表2中,并且梯度示于表3中。
表2:LC条件
表3:梯度表
图8A和图8B示出了当利用使用标准端螺母金属对金属柱构造(图8A)或软密封件构造(图8B)组装的经薄膜涂覆的柱时T43pp的提取离子之间的比较数据。金属对金属密封件硬件具有涂覆有C2C3涂层(或类似涂层)的端螺母、玻璃料、密封环和柱。利用金属对金属密封件设计,端螺母结合套圈锥并且在流动路径中具有小通孔。软密封件硬件具有涂覆有C2C3涂层(或类似涂层)的过滤器外壳、密封环、玻璃料和柱管。软密封件硬件在流动路径中不具有端螺母。因此,金属对金属密封件和软密封件两者在所有流动路径部件上均具有涂层。
据观察,对应于T43pp的离子未出现在标准金属对金属柱构造构型中。所示注射表示第二十次注射进样到该柱上的分析物标准混合物。即使在20次注射后,也未观察到信号,这表明由于金属-磷酸盐相互作用,分析物损失一直持续。与此结果形成对比的是用装配有软密封件构造设计的柱所获得的结果。当用于该分析时,软密封件气相沉积涂覆的柱即使在其首次使用和注射时也产生T43pp离子的信号。
实施例2:
使用包含各1nmol的四种酵母烯醇酶衍生的磷酰化的肽(Waters部件号186003285;批次号W19031802)的磷酸肽混合物标准溶液进行该分析,这四种肽被标记为T18p、T19p、T43p和T43pp(p=单磷酰化的;pp=双重磷酰化的)。T19p和T43pp由于其阴离子性质以及共存的与金属体系部件结合的倾向而在该分析中受到特别关注。
使用(1)涂覆有C2C3软密封件硬件的带电表面杂化(CSH)C18固定相(图9A),(2)未涂覆软密封件硬件的带电表面杂化(CSH)C18固定相(图9B)和(3)未经涂覆的金属对金属密封件与Ti硬件的Phenomenex bioZen C18(图9C),通过反相分离进行磷酰化的肽混合物的分析。在该实施例中,15μL注射针、座端口组装管材和活性柱预热器涂覆有C2C3涂层,
用于该实施例的LC条件示于表4中,并且梯度示于表5中。
表4:LC条件
表5:梯度表
如在图9A、图9B和图9C的比较中所示,当C2C3涂层用于软密封件硬件(如本文所述)上时,可看到与T19p和T43pp相关联的离子信号(图9A),而在未经涂覆的软密封件硬件(图9B)或金属对金属密封件(图9C)上未观察到这些信号。
虽然本公开已经参考其示例性实施方案具体示出和描述,但是本领域技术人员将理解,在不脱离所附权利要求所涵盖的本技术的范围的情况下,可以在形式和细节上进行各种改变。
Claims (81)
1.一种过滤器,所述过滤器包括:
多孔元件,所述多孔元件的至少一部分涂覆有烷基甲硅烷基涂层;
压缩元件,所述压缩元件被构造成接纳所述多孔元件,从而形成组件;以及
外壳,所述外壳具有形成于其中的开口,所述开口被构造成接纳所述组件,
其中当所述组件被接纳在所述开口中时,所述组件被保留在所述开口内。
2.根据权利要求1所述的过滤器,其中所述压缩元件具有涂覆有所述烷基甲硅烷基涂层的表面。
3.根据权利要求1所述的过滤器,其中所述外壳具有涂覆有所述烷基甲硅烷基涂层的表面。
4.根据权利要求1所述的过滤器,其中所述压缩元件为塑料或弹性体材料。
5.根据权利要求1所述的过滤器,其中所述压缩元件具有小于约1,400,00psi的压缩模量。
6.根据权利要求1所述的过滤器,其中所述压缩元件具有小于约120Rockwell M的硬度。
7.根据权利要求1所述的过滤器,其中所述压缩元件具有小于约0.35的对钢的动态摩擦系数。
8.根据权利要求1所述的过滤器,其中所述多孔元件包括玻璃料。
9.根据权利要求1所述的过滤器,其中所述压缩元件包括聚醚醚酮环。
11.根据权利要求10所述的过滤器,其中X为(C2-C10)烷基。
12.根据权利要求10所述的过滤器,其中X为乙基。
13.根据权利要求10所述的过滤器,其中R1、R2、R3、R4、R5和R6各自为甲氧基或氯。
14.根据权利要求10所述的过滤器,其中式I的所述烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷。
15.根据权利要求10所述的过滤器,所述过滤器还包括与式I的所述烷基甲硅烷基涂层直接接触的第二烷基甲硅烷基涂层,所述第二烷基甲硅烷基涂层具有式II:
其中
R7、R8和R9各自独立地选自-NH(C1-C6)烷基、-N[(C1-C6)烷基]2、(C1-C6)烷氧基、(C1-C6)烷基、(C1-C6)烯基、OH和卤素;
R10选自(C1-C6)烷基、-ORB、-[O(C1-C3)烷基]1-10O(C1-C6)烷基和苯基,其中所述(C1-C6)烷基任选地被一个或多个卤素取代,并且其中所述苯基任选地被选自(C1-C3)烷基、羟基、氟、氯、溴、氰基、-C(O)NH2和羧基中的一个或多个基团取代;
RB是-(C1-C3)烷基环氧乙烷、-(C1-C3)烷基-3,4-环氧基环己基或-(C1-C4)烷基OH;
R10的散列键表示R10与桥接甲硅烷基基团以形成烯烃的碳之间的任选附加共价键,假如y不为0;并且
y为0至20的整数。
16.根据权利要求15所述的过滤器,其中y为2至9的整数。
17.根据权利要求15所述的过滤器,其中y为9,R10为甲基,并且R7、R8和R9各自为甲氧基、乙氧基或氯。
18.根据权利要求15所述的过滤器,其中式II的所述烷基甲硅烷基涂层为(3-缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷、正癸基三氯硅烷、三甲基氯硅烷、三甲基二甲基氨基硅烷或甲氧基-聚乙烯氧基(1-10)硅烷。
19.根据权利要求15所述的过滤器,其中式II的所述烷基甲硅烷基涂层为水解之后的(3-缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷。
20.根据权利要求15所述的过滤器,其中式I的所述烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式II的所述烷基甲硅烷基涂层为(3-缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷。
21.根据权利要求15所述的过滤器,其中式I的所述烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式II的所述烷基甲硅烷基涂层为水解之后的(3-缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷。
22.根据权利要求15所述的过滤器,其中式I的所述烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式II的所述烷基甲硅烷基涂层为正癸基三氯硅烷。
23.根据权利要求15所述的过滤器,其中式I的所述烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式II的所述烷基甲硅烷基涂层为三甲基氯硅烷或三甲基二甲基氨基硅烷。
24.根据权利要求15所述的过滤器,其中式I的所述烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式II的所述烷基甲硅烷基涂层为甲氧基-聚乙烯氧基(3)硅烷。
26.根据权利要求25所述的过滤器,其中式III的所述烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷。
27.根据权利要求25所述的过滤器,其中式I的所述烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式III的所述烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷。
28.一种用于分离样品中的分析物的色谱柱,所述色谱柱包括:
具有内表面的柱主体,所述内表面的至少一部分涂覆有烷基甲硅烷基涂层;以及
过滤器,所述过滤器被构造成连接到所述柱,所述过滤器包括:
多孔元件,所述多孔元件的至少一部分涂覆有所述烷基甲硅烷基涂层;
压缩元件,所述压缩元件被构造成接纳所述多孔元件,从而形成组件;以及
外壳,所述外壳具有形成于其中的开口,所述开口被构造成接纳所述组件,
其中当所述组件被接纳在所述开口中时,所述组件被保留在所述开口内;以及
其中当所述过滤器连接到所述柱主体时,所述烷基甲硅烷基涂层未被损坏。
29.根据权利要求28所述的色谱柱,其中所述压缩元件具有涂覆有所述烷基甲硅烷基涂层的表面。
30.根据权利要求28所述的色谱柱,其中所述外壳具有涂覆有所述烷基甲硅烷基涂层的表面。
31.根据权利要求28所述的色谱柱,其中所述压缩元件为塑料或弹性体材料。
32.根据权利要求28所述的色谱柱,其中所述压缩元件具有小于约1,400,00psi的压缩模量。
33.根据权利要求28所述的色谱柱,其中所述压缩元件具有小于约120Rockwell M的硬度。
34.根据权利要求28所述的色谱柱,其中所述压缩元件具有小于约0.35的对钢的动态摩擦系数。
35.根据权利要求28所述的色谱柱,其中所述烷基甲硅烷基涂层对于所述样品中的所述分析物中的至少一种分析物是惰性的。
37.根据权利要求36所述的色谱柱,其中X为(C2-C10)烷基。
38.根据权利要求36所述的色谱柱,其中X为乙基。
39.根据权利要求36所述的色谱柱,其中R1、R2、R3、R4、R5和R6各自为甲氧基或氯。
40.根据权利要求36所述的色谱柱,其中式I的所述烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷。
41.根据权利要求36所述的色谱柱,所述色谱柱还包括与式I的所述烷基甲硅烷基涂层直接接触的第二烷基甲硅烷基涂层,所述第二烷基甲硅烷基涂层具有式II:
其中
R7、R8和R9各自独立地选自-NH(C1-C6)烷基、-N[(C1-C6)烷基]2、(C1-C6)烷氧基、(C1-C6)烷基、(C1-C6)烯基、OH和卤素;
R10选自(C1-C6)烷基、-ORB、-[O(C1-C3)烷基]1-10O(C1-C6)烷基和苯基,其中所述(C1-C6)烷基任选地被一个或多个卤素取代,并且其中所述苯基任选地被选自(C1-C3)烷基、羟基、氟、氯、溴、氰基、-C(O)NH2和羧基中的一个或多个基团取代;
RB是-(C1-C3)烷基环氧乙烷、-(C1-C3)烷基-3,4-环氧基环己基或-(C1-C4)烷基OH;
R10的散列键表示R10与桥接甲硅烷基基团以形成烯烃的碳之间的任选附加共价键,假如y不为0;并且
y为0至20的整数。
42.根据权利要求41所述的色谱柱,其中y为2至9的整数。
43.根据权利要求41所述的色谱柱,其中y为9,R10为甲基,并且R7、R8和R9各自为甲氧基、乙氧基或氯。
44.根据权利要求41所述的色谱柱,其中式II的所述烷基甲硅烷基涂层为(3-缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷、正癸基三氯硅烷、三甲基氯硅烷、三甲基二甲基氨基硅烷或甲氧基-聚乙烯氧基(1-10)硅烷。
45.根据权利要求41所述的色谱柱,其中式II的所述烷基甲硅烷基涂层为水解之后的(3-缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷。
46.根据权利要求41所述的色谱柱,其中式I的所述烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式II的所述烷基甲硅烷基涂层为(3-缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷。
47.根据权利要求41所述的色谱柱,其中式I的所述烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式II的所述烷基甲硅烷基涂层为水解之后的(3-缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷。
48.根据权利要求41所述的色谱柱,其中式I的所述烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式II的所述烷基甲硅烷基涂层为正癸基三氯硅烷。
49.根据权利要求41所述的色谱柱,其中式I的所述烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式II的所述烷基甲硅烷基涂层为三甲基氯硅烷或三甲基二甲基氨基硅烷。
50.根据权利要求41所述的色谱柱,其中式I的所述烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式II的所述烷基甲硅烷基涂层为甲氧基-聚乙烯氧基(3)硅烷。
52.根据权利要求51所述的色谱装置,其中式III的所述烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷。
53.根据权利要求51所述的色谱柱,其中式I的所述烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式III的所述烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷。
54.一种用于色谱系统的组件,所述组件包括:
管材,所述管材具有第一端部、第二端部和涂覆有烷基甲硅烷基涂层的内表面;以及
套圈,所述套圈由塑料或弹性体材料构成,具有第一端部、第二端部和形成于其中的从所述第一端部到所述第二端部的开口,所述套圈定位在所述管材的所述第一端部处,并且所述管材定位在所述套圈的所述开口中,其中所述套圈具有涂覆有所述烷基甲硅烷基涂层的表面。
55.根据权利要求54所述的组件,其中当所述组件连接到色谱部件时,所述烷基甲硅烷基涂层未被损坏。
56.根据权利要求55所述的组件,其中所述色谱部件为注射针、样品环、预加热管或检测器流通池部件。
57.根据权利要求54所述的组件,其中所述套圈具有小于约1,400,00psi的压缩模量。
58.根据权利要求54所述的组件,其中所述套圈具有小于约120Rockwell M的硬度。
59.根据权利要求54所述的组件,其中所述套圈具有小于约0.35的对钢的动态摩擦系数。
60.根据权利要求54所述的组件,其中所述套圈包括聚醚醚酮环。
62.根据权利要求61所述的组件,其中X为(C2-C10)烷基。
63.根据权利要求61所述的组件,其中X为乙基。
64.根据权利要求61所述的组件,其中R1、R2、R3、R4、R5和R6各自为甲氧基或氯。
65.根据权利要求61所述的组件,其中式I的所述烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷。
66.根据权利要求61所述的组件,所述组件还包括与式I的所述烷基甲硅烷基涂层直接接触的第二烷基甲硅烷基涂层,所述第二烷基甲硅烷基涂层具有式II:
其中
R7、R8和R9各自独立地选自-NH(C1-C6)烷基、-N[(C1-C6)烷基]2、(C1-C6)烷氧基、(C1-C6)烷基、(C1-C6)烯基、OH和卤素;
R10选自(C1-C6)烷基、-ORB、-[O(C1-C3)烷基]1-10O(C1-C6)烷基和苯基,其中所述(C1-C6)烷基任选地被一个或多个卤素取代,并且其中所述苯基任选地被选自(C1-C3)烷基、羟基、氟、氯、溴、氰基、-C(O)NH2和羧基中的一个或多个基团取代;
RB是-(C1-C3)烷基环氧乙烷、-(C1-C3)烷基-3,4-环氧基环己基或-(C1-C4)烷基OH;
R10的散列键表示R10与桥接甲硅烷基基团以形成烯烃的碳之间的任选附加共价键,假如y不为0;并且
y为0至20的整数。
67.根据权利要求66所述的组件,其中y为2至9的整数。
68.根据权利要求66所述的组件,其中y为9,R10为甲基,并且R7、R8和R9各自为甲氧基、乙氧基或氯。
69.根据权利要求66所述的组件,其中式II的所述烷基甲硅烷基涂层为(3-缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷、正癸基三氯硅烷、三甲基氯硅烷、三甲基二甲基氨基硅烷或甲氧基-聚乙烯氧基(1-10)硅烷。
70.根据权利要求66所述的组件,其中式II的所述烷基甲硅烷基涂层为水解之后的(3-缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷。
71.根据权利要求66所述的组件,其中式I的所述烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式II的所述烷基甲硅烷基涂层为(3-缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷。
72.根据权利要求66所述的组件,其中式I的所述烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式II的所述烷基甲硅烷基涂层为水解之后的(3-缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷。
73.根据权利要求66所述的组件,其中式I的所述烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式II的所述烷基甲硅烷基涂层为正癸基三氯硅烷。
74.根据权利要求66所述的组件,其中式I的所述烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式II的所述烷基甲硅烷基涂层为三甲基氯硅烷或三甲基二甲基氨基硅烷。
75.根据权利要求66所述的组件,其中式I的所述烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式II的所述烷基甲硅烷基涂层为甲氧基-聚乙烯氧基(3)硅烷。
77.根据权利要求76所述的组件,其中式III的所述烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷。
78.根据权利要求76所述的组件,其中式I的所述烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷,并且式III的所述烷基甲硅烷基涂层为双(三氯甲硅烷基)乙烷或双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷。
79.一种用于色谱系统的连接器,所述连接器包括:
由塑料或弹性体材料构成的元件,所述元件被构造成连接色谱系统的两个部件,所述元件在至少一个表面上具有烷基甲硅烷基涂层,其中当所述色谱系统的所述两个部件与所述元件连接时,所述烷基甲硅烷基涂层未被损坏。
80.根据权利要求79所述的连接器,其中所述元件为面密封件。
81.根据权利要求79所述的连接器,其中所述元件是套圈。
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