全自動三合一偵測器(RIDVLS)GPC分子量分析
產品說明
說明
- 三合一偵測器技術(RI&DV&LS)於高分子膠體滲透層析儀的原理與分析
分子篩滲透層析儀（Size-Exclusion Chromatography, SEC） 是最常用的一種測量高分子聚合物之分子量分佈的技術 , 但長久以來SEC不易校正的問題一直讓人困擾。傳統的校正法是利用一系列窄分子量分佈標準品（Narrow distribution polymer standard）或一個已知的寬分子量分佈標準品（Broad distribution polymer standard）, 問題是只有幾種可靠的聚合物標準品(Polymer Standard)可使用。而一種聚合物標準品所作成的檢量線，並不適用於另一種系列的聚合物，所以用SEC所測得的分子量僅適合用來在同種類聚合物間做相對比較。這種限制使得SEC的功能無法充分發揮。事實上在某些情況下，不同種類的聚合物間也有必要比較分子量，來釐清結構和分子量對聚合物性質上之影響。
泛用分子量校正法（Universal Calibration, UC），長久以來被認為是解決SEC缺點的理想方法。此方法架構在水力體積(Hydrodynamic volume)[η]M可由SEC的結構中測出。[η]M對滯留體積(retention volume) 做出來的圖譜會隨分離管柱組合的不同而不適用，但不會因聚合物結構不同而不適用。此方法已有許多人證明適用在許多不同的溶劑系統。也有一些無法適用在UC法的例子，但其大部分都歸咎於本身結構無法有效分離的影響，事實上，滯留體積與[η]M是否成絕對關聯性，已成聚合物對為SEC適用性的一個指標。
很顯然的，使UC法可行的最重要因素是黏度測定儀。而現今很多地方沒有使用此一技術的原因是之前沒有可靠的黏度測定儀被商業化。事實上 , 利用毛細管原理，測出一支毛細管兩端壓差後，即可算出通過毛細管之樣品的極限黏度(Intrinsic Viscosity)。這些證明了利用毛細管法測定黏度的可行性，但因為有些廠家生產的黏度計靈敏度太低及基線（Baseline）不穩定的問題無法克服。造成不靈敏及不穩定的原因很簡單，溶劑通過毛細管時所造成的基線壓力(Baseline Pressure）只比峰值壓力（Peak Pressure）低一點而已，很顯然的能夠有效去除基線壓力的測量方法（例如微差測量法）是必需的。
Viscotek的微差黏度計(Differential Viscometer, DV)提供了一種測量溶液中比黏度（Specific Viscosity）的有效方法。將其DV中的毛細管系統做些許的改變，即可將其用在SEC系統中測量黏度。此微差粘度(DV)對溶劑壓力沒有限制，它可產生與比黏度成正比的訊號，這與RI中對濃度差產生訊號的原理類似，有了DV與RI我們可以找到ηsp/C。此裝置真正將泛用分子量校正法實用化了。
利用泛用分子量校正法雖然是很好的主意，但與現代科技相較起來仍缺少了一些便利性。例如傳統SEC系統對幫浦流速與分離管柱（Column Set）的再現性要求頗高，否則泛用分子量檢量線無法真正適用等，這些缺點雖然不是不能克服，但光散射儀操作上的便利性的確讓希望量測絕對分子量的研究者很難選擇。畢竟單角度的光散射儀因為待測樣品多樣性，無法測出令人滿意的結果 ; 而多角度的光散射儀角度外插的計算模式，存在著正確性疑惑。有鑑於此Viscotek公司發展出結合三種偵測器的系統，利用低角度光散射儀及正角度光散射儀與微差黏度計和濃度偵測器，結合成一完整系統，完全排除了傳統SEC系統的缺點。
前面所介紹的UC法測分子量是非常好的方法，它不僅可測絕對分子量，也可測分子的結構訊息，但它有一些缺點，也是傳統GPC的缺點，如分析管柱與校正曲線的適用性、部份非粒徑分離（Non-SEC）、幫浦流量之不穩定、儀品本身造成的擴散效應（Band Broadening）等。此時光散射儀(light scattering)就顯出其優越性。光散射儀可直接測得絕對分子量，且省去一些傳統SEC的困擾，但若接在GPC上使用時，仍有一些缺點、困擾、與不足的地方，於是有人提出將其與微差黏度計與RI組合成一三種偵測器的系統，以彌其不足。
將光散射儀連接到SEC上是非常有潛力的，過去20年裡，科學家們花費了很大的氣力發展它，希望在GPC上能得到絕對分子量分佈。早期的光散射儀的精度太低，尤其在GPC的操作上，樣品的使用濃度非常的低，通常在傳統方法的一個數量級以下，因此SEC上的光散射儀的訊噪比非常重要。
利用正角度光散射儀（Right-Angle Laser Light Scattering, RALLS）偵測器，它能偵測樣品中溶質（聚合物），產生一個與分子量大小成正比之訊號，且不需要標準品校正。利用黏度計校正P(θ) ，可得到正確分子量。
RALLS-Viscometer-RI系統是取代傳統SEC，它不僅可以測得樣品的分子量及其分佈，也可以如前面所討論，測得一些分子形狀結構的訊息，使其在高分子、生化的研究應用領域很廣。還有另一種新興解決的方法是利用低角度光散射儀（Low-Angle Laser Light Scattering, lALLS）偵測器，它能偵測樣品中溶質（聚合物），產生一個與分子量大小成正比之訊號，且不需要標準品校正即可得到正確分子量。
- 應用
Synthetic Polymer
Brominated Polystyrene一種有側鏈的Polystyrene和一般標準的Polystyrene標準品做比較。我們看到RI圖譜幾乎重疊在一起，若在以前只有RI時，會認為這兩個樣品有極為接近的分子量，事實上Brominated Polystyrene分子量是650,000，而Polystyrene的分子量是230,000，會造成RI圖譜幾乎重疊的原因有兩個，一是兩種樣品分子大小一樣，造成滯留時間(Retension Time)一致，二是樣品濃度一樣，造成波峰高度接近。
在黏度計中就可以看到兩分子的差異，相同濃度下Brominated Polystyrene的極限黏度值較低。當兩樣品有相同的滯留時間時，表示其橫軸的值一樣，因為泛用檢量線只有一條，意味著其縱軸的座標值也相等。IVxMw是縱座標的定義，分別把由微差黏度計求出的極限黏度乘上其分子量，可以得到223,000 和224,000。這兩個值非常靠近。事實上只要利用微差黏度計結合RI，以UC法求得正確之絕對分子量。
Dextran
澱粉類的聚合物是挑戰性相當高的題目，不僅樣品準備困難，水相的流洗液對機器設備及分析管柱也是一大考驗，尤其Amylopectin分子量相當巨大，加上樣品彼此氫鍵力的干擾，使得分析管的分離效果常無法維持一致，因此更加凸顯使用光散射儀的優越性。利用RI-DV-LS三合一多重偵測器，方便而輕易的測出正確分子量。Amylose和Amlopectin彼此間的含量也可測出。M-H的圖形提供了線形Amylose和支鍵Amylopectin結構上的訊息。
Polysaccharide
Chitosan是一種多醣類高分子，巨大無毒的聚合物。Chitosan可從chitin去乙醯化後萃取出。其應用相當廣泛,舉凡醫藥、化粧品、農業、環保、生醫材料等。如圖25.26。保健食品中多醣體的成份是很多研究者興趣的題目。這些保健食品如靈芝、冬蟲夏草或中草藥等，其中多醣體分子量及分佈，分子大小、含量等，在一般層析法中非常難以測得。現今利用Triple Detector System的技術，非常有效的解決上面的困境。
電腦科技的發達，使得層析技術又得以新生，在GPC/SEC的後段接上多元偵測器是必然的路，複雜的計算及數據處理可交由電腦處理，使用者操作非常方便。在GPC/SEC的應用上，具有非常廣大的空間。
- 三合一測法GPC數據結果
- 三合一偵測器技術(RI&DV&LS)於高分子膠體滲透層析儀的原理與分析
分子篩滲透層析儀（Size-Exclusion Chromatography, SEC） 是最常用的一種測量高分子聚合物之分子量分佈的技術 , 但長久以來SEC不易校正的問題一直讓人困擾。傳統的校正法是利用一系列窄分子量分佈標準品（Narrow distribution polymer standard）或一個已知的寬分子量分佈標準品（Broad distribution polymer standard）, 問題是只有幾種可靠的聚合物標準品(Polymer Standard)可使用。而一種聚合物標準品所作成的檢量線，並不適用於另一種系列的聚合物，所以用SEC所測得的分子量僅適合用來在同種類聚合物間做相對比較。這種限制使得SEC的功能無法充分發揮。事實上在某些情況下，不同種類的聚合物間也有必要比較分子量，來釐清結構和分子量對聚合物性質上之影響。
泛用分子量校正法（Universal Calibration, UC），長久以來被認為是解決SEC缺點的理想方法。此方法架構在水力體積(Hydrodynamic volume)[η]M可由SEC的結構中測出。[η]M對滯留體積(retention volume) 做出來的圖譜會隨分離管柱組合的不同而不適用，但不會因聚合物結構不同而不適用。此方法已有許多人證明適用在許多不同的溶劑系統。也有一些無法適用在UC法的例子，但其大部分都歸咎於本身結構無法有效分離的影響，事實上，滯留體積與[η]M是否成絕對關聯性，已成聚合物對為SEC適用性的一個指標。
很顯然的，使UC法可行的最重要因素是黏度測定儀。而現今很多地方沒有使用此一技術的原因是之前沒有可靠的黏度測定儀被商業化。事實上 , 利用毛細管原理，測出一支毛細管兩端壓差後，即可算出通過毛細管之樣品的極限黏度(Intrinsic Viscosity)。這些證明了利用毛細管法測定黏度的可行性，但因為有些廠家生產的黏度計靈敏度太低及基線（Baseline）不穩定的問題無法克服。造成不靈敏及不穩定的原因很簡單，溶劑通過毛細管時所造成的基線壓力(Baseline Pressure）只比峰值壓力（Peak Pressure）低一點而已，很顯然的能夠有效去除基線壓力的測量方法（例如微差測量法）是必需的。
Viscotek的微差黏度計(Differential Viscometer, DV)提供了一種測量溶液中比黏度（Specific Viscosity）的有效方法。將其DV中的毛細管系統做些許的改變，即可將其用在SEC系統中測量黏度。此微差粘度(DV)對溶劑壓力沒有限制，它可產生與比黏度成正比的訊號，這與RI中對濃度差產生訊號的原理類似，有了DV與RI我們可以找到ηsp/C。此裝置真正將泛用分子量校正法實用化了。
利用泛用分子量校正法雖然是很好的主意，但與現代科技相較起來仍缺少了一些便利性。例如傳統SEC系統對幫浦流速與分離管柱（Column Set）的再現性要求頗高，否則泛用分子量檢量線無法真正適用等，這些缺點雖然不是不能克服，但光散射儀操作上的便利性的確讓希望量測絕對分子量的研究者很難選擇。畢竟單角度的光散射儀因為待測樣品多樣性，無法測出令人滿意的結果 ; 而多角度的光散射儀角度外插的計算模式，存在著正確性疑惑。有鑑於此Viscotek公司發展出結合三種偵測器的系統，利用低角度光散射儀及正角度光散射儀與微差黏度計和濃度偵測器，結合成一完整系統，完全排除了傳統SEC系統的缺點。
前面所介紹的UC法測分子量是非常好的方法，它不僅可測絕對分子量，也可測分子的結構訊息，但它有一些缺點，也是傳統GPC的缺點，如分析管柱與校正曲線的適用性、部份非粒徑分離（Non-SEC）、幫浦流量之不穩定、儀品本身造成的擴散效應（Band Broadening）等。此時光散射儀(light scattering)就顯出其優越性。光散射儀可直接測得絕對分子量，且省去一些傳統SEC的困擾，但若接在GPC上使用時，仍有一些缺點、困擾、與不足的地方，於是有人提出將其與微差黏度計與RI組合成一三種偵測器的系統，以彌其不足。
將光散射儀連接到SEC上是非常有潛力的，過去20年裡，科學家們花費了很大的氣力發展它，希望在GPC上能得到絕對分子量分佈。早期的光散射儀的精度太低，尤其在GPC的操作上，樣品的使用濃度非常的低，通常在傳統方法的一個數量級以下，因此SEC上的光散射儀的訊噪比非常重要。
利用正角度光散射儀（Right-Angle Laser Light Scattering, RALLS）偵測器，它能偵測樣品中溶質（聚合物），產生一個與分子量大小成正比之訊號，且不需要標準品校正。利用黏度計校正P(θ) ，可得到正確分子量。
RALLS-Viscometer-RI系統是取代傳統SEC，它不僅可以測得樣品的分子量及其分佈，也可以如前面所討論，測得一些分子形狀結構的訊息，使其在高分子、生化的研究應用領域很廣。還有另一種新興解決的方法是利用低角度光散射儀（Low-Angle Laser Light Scattering, lALLS）偵測器，它能偵測樣品中溶質（聚合物），產生一個與分子量大小成正比之訊號，且不需要標準品校正即可得到正確分子量。
- 應用
Synthetic Polymer
Brominated Polystyrene一種有側鏈的Polystyrene和一般標準的Polystyrene標準品做比較。我們看到RI圖譜幾乎重疊在一起，若在以前只有RI時，會認為這兩個樣品有極為接近的分子量，事實上Brominated Polystyrene分子量是650,000，而Polystyrene的分子量是230,000，會造成RI圖譜幾乎重疊的原因有兩個，一是兩種樣品分子大小一樣，造成滯留時間(Retension Time)一致，二是樣品濃度一樣，造成波峰高度接近。
在黏度計中就可以看到兩分子的差異，相同濃度下Brominated Polystyrene的極限黏度值較低。當兩樣品有相同的滯留時間時，表示其橫軸的值一樣，因為泛用檢量線只有一條，意味著其縱軸的座標值也相等。IVxMw是縱座標的定義，分別把由微差黏度計求出的極限黏度乘上其分子量，可以得到223,000 和224,000。這兩個值非常靠近。事實上只要利用微差黏度計結合RI，以UC法求得正確之絕對分子量。
Dextran
澱粉類的聚合物是挑戰性相當高的題目，不僅樣品準備困難，水相的流洗液對機器設備及分析管柱也是一大考驗，尤其Amylopectin分子量相當巨大，加上樣品彼此氫鍵力的干擾，使得分析管的分離效果常無法維持一致，因此更加凸顯使用光散射儀的優越性。利用RI-DV-LS三合一多重偵測器，方便而輕易的測出正確分子量。Amylose和Amlopectin彼此間的含量也可測出。M-H的圖形提供了線形Amylose和支鍵Amylopectin結構上的訊息。
Polysaccharide
Chitosan是一種多醣類高分子，巨大無毒的聚合物。Chitosan可從chitin去乙醯化後萃取出。其應用相當廣泛,舉凡醫藥、化粧品、農業、環保、生醫材料等。如圖25.26。保健食品中多醣體的成份是很多研究者興趣的題目。這些保健食品如靈芝、冬蟲夏草或中草藥等，其中多醣體分子量及分佈，分子大小、含量等，在一般層析法中非常難以測得。現今利用Triple Detector System的技術，非常有效的解決上面的困境。
電腦科技的發達，使得層析技術又得以新生，在GPC/SEC的後段接上多元偵測器是必然的路，複雜的計算及數據處理可交由電腦處理，使用者操作非常方便。在GPC/SEC的應用上，具有非常廣大的空間。
- 三合一測法GPC數據結果
- 可得絕對分子量及分布
- 可得黏度及其分佈
- 可得分子大小
- 可測知聚集現象
- 5. 可測支鏈訊息