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制造技术

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。在该开口内。在该开口内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】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
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求于2019年2月27日提交的名称为“Chromatographic Seal and Coated 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。


[0003]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。

技术介绍

[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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)。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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。

技术实现思路

[0015]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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】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。10.根据权利要求1所述的过滤器，其中所述烷基甲硅烷基涂层具有式I：其中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、OR
A
和卤素；R
A
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OR
A
；并且X为(C1‑
C
20
)烷基、
‑
O[(CH2)2O]1‑
20
‑
、
‑
(C1‑
C
10
)[NH(CO)NH(C1‑
C
10
)]1‑
20
‑
或
‑
(C1‑
C
10
)[烷基苯基(C1‑
C
10
)烷基]1‑
20
‑
。11.根据权利要求10所述的过滤器，其中X为(C2‑
C
10
)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；R
10
选自(C1‑
C6)烷基、
‑
OR
B
、
‑
[O(C1‑
C3)烷基]1‑
10
O(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；R
B
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；R
10
的散列键表示R
10
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，R
10
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。25.根据权利要求10所述的过滤器，所述过滤器还包括烷基甲硅烷基涂层，所述烷基甲硅烷基涂层具有式III，与式I的所述烷基甲硅烷基涂层直接接触，
其中R
11
、R
12
、R
13
、R
14
、R
15
和R
16
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；并且Z为(C1‑
C
20
)烷基、
‑
O[(CH2)2O]1‑
20
‑
、
‑
(C1‑
C
10
)[NH(CO)NH(C1‑
C
10
)]1‑
20
‑
或
‑
(C1‑
C
10
)[烷基苯基(C1‑
C
10
)烷基]1‑
20
‑
。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。36.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具有式I：
其中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、OR
A
和卤素；R
A
表示与所述流体系统的所述内表面的附接点；R1、R2、R3、R4、R5和R6中的至少一个为OR
A
；并且X为(C1‑
C
20
)烷基、
‑
O[(CH2)2O]1‑
20
‑
、
‑
(C1‑
C
10
)[NH(CO)NH(C1‑
C
10
)]1‑
20
‑
或
‑
(C1‑
C
10
)[烷基苯基(C1‑
C
10
)烷基]1‑
20
‑
。37.根据权利要求36所述的色谱柱，其中X为(C2‑
C
10
)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；R
10
选自(C1‑
C6)烷基、
‑
OR
B
、
‑
[O(C1‑
C3)烷基]1‑
10
O(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；R
B
是
‑
(C1‑
C3)烷基环氧乙烷、
‑
(C1‑
C3)烷基
...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：沃特世科技公司，
类型：发明
国别省市：