除了主流的硅胶，其他金属氧化物如氧化铝（Al2O3）、氧化锆（ZrO2）、氧化钛（TiO2）和它们的混合氧化物也被用作色谱填料基质。它们具有一些硅胶所不具备的特性。氧化锆（锆胶）的化学稳定性极为突出，能耐强酸（pH1）和强碱（pH14），且热稳定性好（>200℃），可用于高温液相色谱和以水为流动相的色谱。其表面化学与硅胶不同，以锆羟基为主，可通过磷酸酯、膦酸等配体进行改性，形成稳定的配位键合相，用于分离磷酸化肽、核酸等。氧化钛（钛胶）表面具有强烈的路易斯酸性，对含磷化合物、羧酸和多羟基化合物有特异性吸附，用于磷酸化肽和糖肽的选择性富集。氧化铝（铝胶）表面具有酸性和碱性两种活性位点，主要用于正相...

色谱填料技术将持续沿着高效、快速、智能、专属和绿色的方向发展。高效与快速：亚2μm填料、亚微米填料甚至纳米颗粒的应用将进一步深化，与超高压系统结合，实现前所未有的分析速度。表面多孔（核壳）技术将更成熟，并扩展到更宽泛的分离模式和更大规模的应用。整体柱在微流控芯片和毛细管色谱中的潜力将进一步释放。智能与功能化：响应型填料（响应pH、温度、光、电场等）将能实现分离过程的动态调控和目标的智能释放。仿生填料（模仿酶、受体等生物识别元件）和分子印迹填料将提供更高的特异性。多功能集成填料（如同时具有分离、富集和检测功能的材料）可能催生新的分析范式。专属化：针对特定挑战性分离任务（如生物相似药的表征、细胞外...

糖类和糖蛋白的分析是生命科学和生物制药中的挑战性课题，因其结构复杂、异构体多、极性大且缺乏生色团。色谱填料在其中扮演着重要角色。游离糖和寡糖分析：由于强亲水性，反相C18柱难以保留，通常需要衍生化（如PMP衍生）后分析，或直接使用其他模式。高效阴离子交换色谱结合脉冲安培检测是分析单糖和寡糖的经典方法，使用高pH氢氧化钠溶液作为流动相，填料为季铵盐型阴离子交换剂（如DionexCarboPac系列）。HILIC模式（酰胺柱、两性离子柱）也成为糖类分析的流行选择，因其与质谱兼容性好。糖蛋白的完整分析和肽图分析：对于完整糖蛋白，通常使用反相C4或C8柱（大孔径）或疏水作用色谱柱分离不同糖型。对于酶解...

混合模式色谱填料在同一固定相上结合了两种或多种不同的相互作用机制（如反相/离子交换、亲水作用/离子交换、反相/亲水作用/离子交换）。这种设计提供了比单一模式更丰富的选择性调节维度，能够分离用传统单模式填料难以分开的复杂样品，特别是带电的极性化合物、两性离子、多肽和蛋白质。最常见的混合模式是反相/离子交换（RP/IEX）组合。例如，同时带有烷基链和离子基团（如磺酸基或季铵基）的填料，分离同时受疏水作用和静电作用调控。通过调节流动相pH和离子强度，可以协同改变这两种作用力，实现灵活的分离调控。Waters的ObeliscR（含负电荷）和ObeliscN（含正电荷）具有相同的疏水骨架和相反的离子基团...

纳米技术为色谱填料的发展带来了新维度。纳米材料，如介孔硅球、碳纳米管、石墨烯及其氧化物、金属纳米颗粒、量子点以及金属/共价有机框架（MOFs/COFs），因其独特的尺寸效应、高比表面积、可调控的表面化学和特殊的光电性质，被用作新型色谱固定相或作为传统填料的改性材料。介孔硅球（如MCM-41、SBA-15）具有高度有序的纳米级孔道和狭窄的孔径分布，作为色谱填料基质，可以提供更快的传质和更高的负载量。碳纳米管和石墨烯凭借其巨大的比表面积和丰富的π电子云，作为固定相或涂层时，对芳香族化合物、平面分子和异构体展现出分离选择性，常用于固相微萃取和开管毛细管电色谱柱。MOFs和COFs是近年来兴起的结晶性...

色谱填料的装填工艺是将松散颗粒转化为高性能色谱柱的关键步骤，直接影响柱床的均匀性、柱效和重现性。常用的方法是高压匀浆装填法。首先，将填料均匀分散在合适的匀浆液中（通常是与流动相亲和但密度和粘度适配的溶剂），形成匀浆。然后将匀浆液在高压（通常3000-10000psi）下迅速压入空的色谱柱管中。高压使颗粒紧密堆积，形成均匀的柱床。用液置换匀浆液，并安装筛板密封。装填工艺的要点包括：匀浆液的稳定性（防止沉降或聚集）、装填压力的优化（压力不足导致柱床松散，过高可能压碎颗粒）、压力释放速率（过快可能导致柱床开裂）、以及柱管和筛板的设计（内壁光洁度、筛板孔径与填料粒径匹配）。对于亚2μm小粒径填料，需要...

毛细管电色谱（CEC）结合了高效液相色谱的选择性和毛细管电泳的高柱效，其驱动力是电渗流（EOF）。CEC柱主要分为填充柱、整体柱和开管柱。其中，开管柱（OT柱）是在毛细管内壁涂覆或键合一层固定相薄膜，结构简单、无塞子、柱压低，但相比容量较低。开管柱的“填料”即其固定相涂层。制备方法包括：物理涂覆（将固定相溶解后充入毛细管，再挥发溶剂，但稳定性差）、化学键合（通过硅烷化反应将官能团键合到蚀刻活化的毛细管内壁）、溶胶-凝胶法（形成化学键合的无机-有机杂化涂层）、以及聚合物涂覆或原位聚合形成整体式涂层。为了提高开管柱的相比和负载量，研究人员开发了多种多孔涂层技术。例如，在管内壁生长纳米多孔硅胶层或聚...

石墨化碳填料（如Hypercarb）由无孔的石墨化碳颗粒构成，其表面是高度有序的石墨烯平面。这种结构赋予了它完全不同于硅胶或聚合物填料的分离机理和选择性。石墨化碳的表面是均匀的非极性平面，但其分离机制并非简单的反相疏水作用。它涉及多种相互作用：1）疏水作用；2）平面与平面间的π-π相互作用，对芳香族和平面分子有强保留；3）电子供体-受体相互作用；4）对于极性分子，还能通过诱导偶极产生强吸附。这使得它能保留在C18柱上无保留的强极性小分子（如多元醇、糖类、氨基酸），实现独特的分离。石墨化碳填料具有较好的化学稳定性，耐受从pH0-14的所有流动相，且耐受高达200℃的高温。这使得它可用于分离条件非...

色谱填料技术将持续沿着高效、快速、智能、专属和绿色的方向发展。高效与快速：亚2μm填料、亚微米填料甚至纳米颗粒的应用将进一步深化，与超高压系统结合，实现前所未有的分析速度。表面多孔（核壳）技术将更成熟，并扩展到更宽泛的分离模式和更大规模的应用。整体柱在微流控芯片和毛细管色谱中的潜力将进一步释放。智能与功能化：响应型填料（响应pH、温度、光、电场等）将能实现分离过程的动态调控和目标的智能释放。仿生填料（模仿酶、受体等生物识别元件）和分子印迹填料将提供更高的特异性。多功能集成填料（如同时具有分离、富集和检测功能的材料）可能催生新的分析范式。专属化：针对特定挑战性分离任务（如生物相似药的表征、细胞外...

生命科学研究，特别是蛋白质组学、代谢组学、脂质组学等组学领域，对色谱填料提出了极高、有时是非常特殊的要求。蛋白质组学中，用于肽段分离的反相柱（通常是C18）需要极高的柱效和重现性，以实现复杂酶解产物中成千上万肽段的高分辨率分离，这对液相色谱-质谱联用的深度覆盖至关重要。用于磷酸化肽段、糖肽富集的亲和填料（如TiO2、IMAC、凝集素）则需要高选择性、高结合容量和低非特异性吸附。用于完整蛋白质分析的反相柱（常用C4或C8）和离子交换柱则要求有大孔径和生物相容性表面。代谢组学和脂质组学分析小分子代谢物和脂质，其化学多样性极大。反相C18柱是主流，但对于强极性的初级代谢物，HILIC柱不可或缺。针对...

离子交换色谱基于固定相上带电荷的官能团与样品离子之间的静电相互作用实现分离。阴离子交换填料携带正电荷基团（如季铵盐、二乙氨基），用于分离阴离子；阳离子交换填料携带负电荷基团（如磺酸基、羧基），用于分离阳离子。根据官能团解离常数的不同，又分为强离子交换剂（在宽pH范围内保持离子化，如季铵盐、磺酸基）和弱离子交换剂（pH依赖性大，如二乙氨基、羧基）。传统离子交换填料以聚合物基质为主（如琼脂糖、葡聚糖、聚甲基丙烯酸酯），因其亲水性和大孔结构适合生物大分子分离。但随着技术的发展，硅胶基和杂化基的离子交换填料也逐渐普及，它们具有更高的机械强度和更快的传质速度，适合HPLC分析。表面修饰方法包括直接键合离...

整体柱（又称连续床层柱）是一种具有贯通孔结构（通过孔）和微孔/中孔网络的三维连续整体，而非由离散颗粒填充而成。这种独特的结构使其传质主要靠对流而非扩散，因此vanDeemter方程中的C项（传质阻力项）极小，即使在较高流速下也能保持高柱效，且柱压远低于颗粒填充柱。根据基质材料，整体柱主要分为有机聚合物整体柱、硅胶整体柱和有机-硅胶杂化整体柱。有机聚合物整体柱通常由甲基丙烯酸酯类或苯乙烯类单体通过原位热引发或光引发聚合而成，制备简便，pH耐受范围宽（1-12），但溶胀性可能是个问题。硅胶整体柱通过溶胶-凝胶法制备，具有优异的机械强度和耐溶剂性，但制备过程复杂，pH耐受性较弱（2-8）。杂化整体柱...

多维色谱通过将两种或多种分离机制正交的色谱系统串联，极大提高了峰容量和分离能力，用于分析极其复杂的样品（如蛋白质组、代谢组、石油样品）。填料的选择和组合是多维色谱设计的心脏。最常见的组合是反相-反相（2D-RP×RP），使用不同选择性（如C18和氰基、或不同pH）的RP柱，但正交性有限。高正交性的组合包括：强阳离子交换-反相（SCX-RP，用于多肽分析）、反相-亲水作用（RP×HILIC）、尺寸排阻-反相（SEC×RP）、亲和-反相（如磷酸化肽富集后RP分析）等通常使用粒径较大、柱效足够但分析时间较长的柱子，以便有足够时间进行第二维的多次快速切割分离。第二维则需要使用高效、快速的填料（如小粒径...

药物分析贯穿药物研发与生产的全过程，包括药物成分（API）的纯度检查、有关物质（杂质）分析、溶出度测定、含量均匀度、稳定性研究以及生物样品中药代动力学分析。色谱填料是完成这些任务的基石。对于API和有关物质分析，反相C18柱是常用的工具，用于分离API与其合成中间体、降解产物、副产物等。由于药物分子结构多样，常常需要筛选不同选择性（不同品牌C18、C8、苯基、氰基、极性嵌入相）的柱子以达到理想的分离。各国药典（如USP、EP、ChP）通常会推荐或指定特定类型（如USPL1为C18）的色谱柱，但允许使用具有等效选择性的其他品牌柱子，这需要系统性的柱等效性评估。在溶出度测试中，通常要求快速分析大量...

混合模式色谱填料在同一固定相上结合了两种或多种不同的相互作用机制（如反相/离子交换、亲水作用/离子交换、反相/亲水作用/离子交换）。这种设计提供了比单一模式更丰富的选择性调节维度，能够分离用传统单模式填料难以分开的复杂样品，特别是带电的极性化合物、两性离子、多肽和蛋白质。最常见的混合模式是反相/离子交换（RP/IEX）组合。例如，同时带有烷基链和离子基团（如磺酸基或季铵基）的填料，分离同时受疏水作用和静电作用调控。通过调节流动相pH和离子强度，可以协同改变这两种作用力，实现灵活的分离调控。Waters的ObeliscR（含负电荷）和ObeliscN（含正电荷）具有相同的疏水骨架和相反的离子基团...

色谱填料作为色谱分离系统的重要材料，其功能远不止是简单的“过滤介质”。本质上，色谱填料提供了样品中各组分进行差速迁移的物理化学界面。当流动相携带样品通过由填料颗粒堆积而成的柱床时，由于不同组分在固定相（填料表面）和流动相之间的分配系数存在差异，导致它们在柱中的滞留时间不同，从而实现分离。这一过程涉及多种分子间作用力，包括范德华力、氢键、静电作用、疏水作用、π-π相互作用以及空间位阻效应等。现代色谱填料的科学设计，正是通过精确调控这些相互作用的强度与选择性，来应对从无机离子到生物大分子的各类分离挑战。填料的性能不仅决定了分离的分辨率和效率，还直接影响分析方法的灵敏度、速度和重现性，是色谱技术从经...

色谱填料技术将持续沿着高效、快速、智能、专属和绿色的方向发展。高效与快速：亚2μm填料、亚微米填料甚至纳米颗粒的应用将进一步深化，与超高压系统结合，实现前所未有的分析速度。表面多孔（核壳）技术将更成熟，并扩展到更宽泛的分离模式和更大规模的应用。整体柱在微流控芯片和毛细管色谱中的潜力将进一步释放。智能与功能化：响应型填料（响应pH、温度、光、电场等）将能实现分离过程的动态调控和目标的智能释放。仿生填料（模仿酶、受体等生物识别元件）和分子印迹填料将提供更高的特异性。多功能集成填料（如同时具有分离、富集和检测功能的材料）可能催生新的分析范式。专属化：针对特定挑战性分离任务（如生物相似药的表征、细胞外...

色谱填料技术将持续沿着高效、快速、智能、专属和绿色的方向发展。高效与快速：亚2μm填料、亚微米填料甚至纳米颗粒的应用将进一步深化，与超高压系统结合，实现前所未有的分析速度。表面多孔（核壳）技术将更成熟，并扩展到更宽泛的分离模式和更大规模的应用。整体柱在微流控芯片和毛细管色谱中的潜力将进一步释放。智能与功能化：响应型填料（响应pH、温度、光、电场等）将能实现分离过程的动态调控和目标的智能释放。仿生填料（模仿酶、受体等生物识别元件）和分子印迹填料将提供更高的特异性。多功能集成填料（如同时具有分离、富集和检测功能的材料）可能催生新的分析范式。专属化：针对特定挑战性分离任务（如生物相似药的表征、细胞外...

高温液相色谱（HTLC）通常指在60℃以上操作，超高温液相色谱则可高达200℃以上。高温的主要优点是降低流动相粘度（从而提高流速或降低柱压）、增加溶质扩散系数（改善传质、提高柱效）、有时还能改变选择性（因温度影响平衡常数）。但高温也对填料、仪器和样品提出了严峻挑战。填料方面，高温下必须保持化学和物理稳定性。硅胶基质在高温、特别是中性至碱性条件下溶解会加速。因此，用于HTLC的填料通常需要特殊设计：采用高纯硅胶减少催化点；使用杂化技术（如BEH）增强骨架；或采用耐高温的聚合物（如PS-DVB、聚苯醚）或无机材料（如氧化锆、二氧化钛）作为基质。键合相的稳定性同样关键，需确保高温下不发生水解、脱落或...

纳米技术为色谱填料的发展带来了新维度。纳米材料，如介孔硅球、碳纳米管、石墨烯及其氧化物、金属纳米颗粒、量子点以及金属/共价有机框架（MOFs/COFs），因其独特的尺寸效应、高比表面积、可调控的表面化学和特殊的光电性质，被用作新型色谱固定相或作为传统填料的改性材料。介孔硅球（如MCM-41、SBA-15）具有高度有序的纳米级孔道和狭窄的孔径分布，作为色谱填料基质，可以提供更快的传质和更高的负载量。碳纳米管和石墨烯凭借其巨大的比表面积和丰富的π电子云，作为固定相或涂层时，对芳香族化合物、平面分子和异构体展现出分离选择性，常用于固相微萃取和开管毛细管电色谱柱。MOFs和COFs是近年来兴起的结晶性...

正确的清洗、再生和储存是延长色谱柱寿命、保持性能稳定的重要环节。清洗的目的是去除强保留在填料上的样品组分和污染物。再生则是为了恢复因污染或相变化而下降的柱效和选择性。储存则是为了在长期不用时保护填料。清洗方案取决于填料类型和污染物性质。对于反相柱，典型的清洗程序是：先用高比例水相冲洗（去除盐和极性杂质），然后使用一系列梯度递增的有机溶剂（如异丙醇、四氢呋喃、二氯甲烷）冲洗，以去除强疏水性污染物，再过渡到储存溶剂。对于离子交换柱，可能需要高浓度盐溶液（如1-2MNaCl）冲洗，随后用水平衡。硅胶柱和氨基柱对水敏感，清洗后需迅速过渡到无水有机溶剂。再生有时涉及更激烈的处理。对于严重污染的柱子，可能...

面对多样化的色谱填料，建立系统性的筛选策略对高效方法开发至关重要。首先，根据分析物的性质（分子量、极性、酸碱性、官能团、手性等）和分离目标（定性、定量、纯度检查、制备）确定可能的色谱模式（反相、正相/HILIC、离子交换、尺寸排阻、亲和等）。对于常见的反相色谱，经典的筛选流程是：首要选择C18柱，因其适用性广；如果保留太强，尝试C8、苯基或C4；如果保留不足或极性化合物峰形差，尝试极性嵌入相（如AtlantisT3）或HILIC模式；如果碱性化合物峰拖尾，可考虑表面带电杂化柱（CSH）或高封端C18柱。同时，使用不同选择性（不同品牌或类型）的2-3根C18柱进行验证，以确保方法的稳健性。许多供...

液相色谱-质谱联用（LC-MS）已成为复杂样品分析的黄金标准，这对色谱填料的质谱兼容性提出了要求。首要问题是填料流失。在LC-MS的高灵敏度下，填料基质或键合相在流动相中微量的溶解或水解产物（如硅酸盐、硅烷醇、聚合物单体/低聚物）可能进入质谱，产生背景噪音、干扰目标物检测或污染离子源。为此，LC-MS的色谱填料强调低流失性。制造商通过使用高纯原料、优化键合化学（如使用双齿硅烷增加水解稳定性）、彻底清洗去除可萃取物等方式来减少流失。用户应避免使用pH过高（>8）的流动相，以减缓硅胶溶解。聚合物填料虽然无硅胶流失问题，但也需评估其有机添加剂的渗出。其次，填料的选择性应有利于目标物在质谱电离条件下的...

除了主流的硅胶，其他金属氧化物如氧化铝（Al2O3）、氧化锆（ZrO2）、氧化钛（TiO2）和它们的混合氧化物也被用作色谱填料基质。它们具有一些硅胶所不具备的特性。氧化锆（锆胶）的化学稳定性极为突出，能耐强酸（pH1）和强碱（pH14），且热稳定性好（>200℃），可用于高温液相色谱和以水为流动相的色谱。其表面化学与硅胶不同，以锆羟基为主，可通过磷酸酯、膦酸等配体进行改性，形成稳定的配位键合相，用于分离磷酸化肽、核酸等。氧化钛（钛胶）表面具有强烈的路易斯酸性，对含磷化合物、羧酸和多羟基化合物有特异性吸附，用于磷酸化肽和糖肽的选择性富集。氧化铝（铝胶）表面具有酸性和碱性两种活性位点，主要用于正相...

石墨化碳填料（如Hypercarb）由无孔的石墨化碳颗粒构成，其表面是高度有序的石墨烯平面。这种结构赋予了它完全不同于硅胶或聚合物填料的分离机理和选择性。石墨化碳的表面是均匀的非极性平面，但其分离机制并非简单的反相疏水作用。它涉及多种相互作用：1）疏水作用；2）平面与平面间的π-π相互作用，对芳香族和平面分子有强保留；3）电子供体-受体相互作用；4）对于极性分子，还能通过诱导偶极产生强吸附。这使得它能保留在C18柱上无保留的强极性小分子（如多元醇、糖类、氨基酸），实现独特的分离。石墨化碳填料具有较好的化学稳定性，耐受从pH0-14的所有流动相，且耐受高达200℃的高温。这使得它可用于分离条件非...

绝大多数色谱填料是由无数个微小颗粒堆积而成的柱床。这些颗粒的粒径分布是影响柱床均匀性和柱效的关键因素之一。传统方法（如喷雾干燥、研磨筛分）生产的填料粒径分布较宽（RSD通常>10%）。而单分散填料是指粒径高度均一（RSD<3-5%）的球形颗粒。制备单分散球形填料需要精密的控制技术。成熟的方法是种子溶胀聚合法，用于制备聚合物微球（如PS-DVB）。首先合成单分散的种子微球，然后通过多次溶胀和聚合，精确控制。对于硅胶微球，斯托伯法（在醇-水-氨体系中水解烷氧基硅烷）可以生产单分散的亚微米硅球，但要放大到色谱常用的几微米尺寸并保持单分散性，则需要更复杂的工艺，如分散聚合、或结合种子生长与溶胶-凝胶法...

C18（十八烷基）是毋庸置疑的“黄金标准”，它提供了适中的疏水性，对绝大多数有机化合物都有良好保留。C18填料的性能差异主要源于：硅胶基质纯度、键合密度（高密度提供更强保留）、封端处理（减少硅羟基影响）、是否使用双齿或三齿硅烷提高pH稳定性。除了C18，其他烷基链长度也各有应用。C8（辛基）保留较弱，适合分析强疏水性化合物或在快速分析中使用；C4（丁基）和C1（甲基）保留更弱，多用于多肽和蛋白质的分离，减少不可逆吸附。苯基、五氟苯基等芳香族键合相通过π-π相互作用、偶极-偶极相互作用和疏水作用的协同，提供了与C18不同的选择性，特别适合分离芳香族异构体、卤代化合物和含硝基化合物。现代反相填料的...

混合模式色谱填料在同一固定相上结合了两种或多种不同的相互作用机制（如反相/离子交换、亲水作用/离子交换、反相/亲水作用/离子交换）。这种设计提供了比单一模式更丰富的选择性调节维度，能够分离用传统单模式填料难以分开的复杂样品，特别是带电的极性化合物、两性离子、多肽和蛋白质。最常见的混合模式是反相/离子交换（RP/IEX）组合。例如，同时带有烷基链和离子基团（如磺酸基或季铵基）的填料，分离同时受疏水作用和静电作用调控。通过调节流动相pH和离子强度，可以协同改变这两种作用力，实现灵活的分离调控。Waters的ObeliscR（含负电荷）和ObeliscN（含正电荷）具有相同的疏水骨架和相反的离子基团...

分离生物大分子（蛋白质、多肽、核酸、病毒等）对色谱填料有特殊要求，统称为生物相容性。首要的是减少非特异性吸附，避免样品损失、回收率低和峰拖尾。为此，填料基质和表面化学需高度亲水、电中性或具有适当电荷。传统软胶（如琼脂糖、葡聚糖）虽然生物相容性好，但机械强度低。现代HPLC生物分离填料多以亲水涂层的大孔径硅胶或聚合物为基质。孔径必须足够大以确保生物大分子能自由进出孔道，避免排阻效应。对于球形蛋白质，孔径至少是分子直径的5-10倍；对于具有延伸构象的蛋白质或DNA，需要更大的孔。表面多孔填料（核壳型）由于其浅的多孔层，传质快，在生物大分子分析中表现出优异的峰形和柱效。整体柱的对流传质特性也使其成为...

色谱填料的孔径是其容纳和分析分子的“门径”，直接影响分离的选择性和负载容量。孔径通常用Å（埃）或nm表示，常见的色谱填料孔径范围为60-1000Å（6-100nm）。孔径大小需要与目标分析物的流体动力学直径相匹配：对于小分子药物、代谢物（分子量<2000Da），60-120Å的孔径可提供足够的比表面积和传质效率；对于多肽、蛋白质等生物大分子（分子量2000-100,000Da），需要300-1000Å甚至更大的孔径，以避免空间排阻效应导致保留异常。孔径不仅关乎大小，其结构也至关重要。传统的硅胶填料多为无序的墨水瓶型孔，存在孔颈效应，影响大分子扩散。现代填料趋向于设计规整的圆柱形孔或墨水瓶型孔，...