HPLCの高速化と高性能化のためのキャピラリー型シリカ連続体カラムの開発

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12554032
• 研究機関: 京都工芸繊維大学
• 研究代表者: 田中 信男 京都工芸繊維大学, 繊維学部, 教授 (60127165)
• 研究分担者: 水口 博義 有限会社エムアールシー, 研究部, リーダー(研究職) ; 中西 和樹 京都大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (00188989) ; 細矢 憲 京都工芸繊維大学, 繊維学部, 助教授 (00209248) ; 池上 亨 京都工芸繊維大学, 繊維学部, 助手 (20301252)
• キーワード: ミクロ液体クロマトグラフィー / モノリス型カラム / 多孔性シリカ連続体 / HPLC充填剤 / カラム圧力 / ドメインサイズ / シリカモノリス / 理論段数

研究概要

HPLCの高速化と高性能化を目的として、シリカキャピラリー中でゾルーゲル法による網目状シリカ連続体の調製を行い、(1)超高性能(高理論段数)モノリス型シリカの調製、(2)高速分離を可能とする小さな網目構造をもつシリカ連続体の調製、(3)シリカ連続体カラムにおけるバンド拡がりの要素の検討、ならびに(4)キャピラリー型シリカ連続体カラムの実際的なサンプルへの適用を行った。
(1)内径100μm、長さ250cmのキャピラリーモノリス型シリカカラムは、t_0=1000秒で、20万-30万段の理論段数を示した。
(2)流路サイズ約1.5μm、骨格サイズ約0.8μmのシリカ連続体は、t_0=15秒で、10000段の理論段数を与えた。
(3)モノリス型シリカカラムにおけるバンド拡がりは、ドメインサイズの大きな場合とくに、粒子充填型カラムと比較してA項(移動相における流れと拡散の速度の効果)に支配される割合が大きいが、ドメインサイズの小さな場合、粒子充填型カラムと同様に、骨格中での拡散の遅さが最も大きな寄与をすることが示された。
(4)キャピラリー中のモノリス型シリカカラム(とくにハイブリッド型)は、塩基性物質や平面的な構造の物質を含む広い範囲の試料に対して、高い性能を示した。
結論として、総合的な性能(圧力あたり、時間あたりの理論段数)において、粒子充填型HPLCカラムより2-10倍高い性能をもたらすシリカ連続体を50-250ミクロンのキャピラリー中に調製する方法を開発した。また、逆相クロマトグラフィーにおいて、広い範囲のサンプルに適用できることを実証した。実用化に近いと考えられる。

研究成果

• [文献書誌] N.Tanaka, H.Kobayashi: "Monolithic Columns for Liquid Chromatography"Analytical and Bioanalytical Chemistry. (印刷中). (2003)
• [文献書誌] Zhen Liu, et al.: "Physically adsorbed chiral stationary phase of avidin on monolithic silica column for capillary electrochromatography and capillary liquid chromatography"Electrophoresis. 23. 2973-2981 (2002)
• [文献書誌] N.Ishizuka, et al.: "Monolithic Silica Columns For High-Efficiency Separations By HPLC"Journal of Chromatography, A. 960. 85-96 (2002)
• [文献書誌] N.Tanaka, et al.: "Monolithic Silica Columns For High-Efficiency Chromatographic Separations"Journal of Chromatography, A. 965. 35-49 (2002)
• [文献書誌] M.Motokawa, et al.: "Monolithic Silica Columns with Various Skeleton Size and Through-Pore Size for Capillary Liquid Chromatography"Journal of Chromatography, A. 961. 53-63 (2002)
• [文献書誌] H.Kobayashi, et al.: "Capillary Electrochromatography On Monolithic Silica Columns"Analytical Science. 18. 89-92 (2002)
• [文献書誌] N.Tanaka, H.Kobayashi: ""Monolithic silica columns for capillary liquid chromatography" in "Monolithic columns""Elsevier(印刷中). (2002)