专利名称:羟基磷灰石颗粒集合物和采用这种集合物的液相色谱柱的制作方法
本发明是关于一种羟基磷灰石颗粒集合物。此种集合物可用作液相色谱柱的有效填充物。
目前，羟基磷灰石广泛用作分离蛋白质和核酸一类的生物大分子的液相色谱柱的填充物。惯用的液相色谱的羟基磷灰石填充物是用精细粉碎的片状羟基磷灰石晶体来制造的，此种片状羟基磷灰石晶体通常是用所谓的水热合成法制造的，此法将磷酸氢钙在，例如，200℃和例如15大气压力下，进行水解。
液相色谱柱常用的羟基磷灰石颗粒集合物填充物的粒度是非常不均匀的，而且平均粒度较大。因此，液相色谱的分离效率是不能令人满意的。此外，由于羟基磷灰石颗粒的晶体是片状形的，所以色谱的效率是随羟基磷灰石颗粒填充的方法和液相色谱的操作参数而改变的。
因此，本发明的目的是提供一种基本上是球形的羟基磷灰石颗粒的集合物，其粒度非常小而且是均匀的。
本发明的另一个目的是提供一种生产此种集合物的方法。
本发明的再一个目的提供一种高分离效率的液相色谱柱。
本发明提供一种基本上是球形的羟基磷灰石颗粒集合物，这些颗粒的中值粒度(直径)是1至10微米，同时，在此集合物中，至少有90%的颗粒的粒度不大于25微米。
此外，本发明还提供一种生产本发明的集合物的方法，该法包括将浓度为0.1至20%(重量)的羟基磷灰石浆液喷进温度为100至200℃的气流中去。
另外，本发明还再提供一种液相色谱柱，该色谱柱包括一支空心管和装在此空心管中的填充物，此填充物基本上是由本发明的集合物组成的。
本发明提供一种基本上是球形的羟基磷灰石颗粒集合物，其粒度是均匀的而且是非常小的。由于羟基磷灰石颗粒基本上是球形的而且其粒度是均匀的和非常小的，所以装有此种集合物作为填充物的液相色谱柱具有高分离效率。
附图是本发明的液相色谱柱的剖面示意图。
本发明的集合物中的羟基磷灰石颗粒具有1至10微米的中值粒度，并至少有90%的颗粒的粒度不大于25微米。颗粒的形状基本上是球形的。本发明的优选的颗粒，其中值粒度是1至6微米，并至少有90%的颗粒的粒度不大于15微米。本发明的更优选的颗粒，其中值粒度是1至3微米，并至少有90%的颗粒的粒度不大于7微米。
本发明的羟基磷灰石集合物，可通过将规定浓度羟基磷灰石浆液喷进规定温度的气流中来制备。本文所用羟基磷灰石一词是指悬浮在水中或含有钙和(或)磷酸根离子和(或)其他添加剂，例如分散剂和促凝剂的水中的针状羟基磷灰石微晶。羟基磷灰石在浆液中的浓度是0.1%至20%(重量)，而较好的浓度是1%至10%(重量)。此种羟基磷灰石浆液可用下列已知方法制备(1)利用水相反应的湿合成法，该方法是将水溶性钙盐与水溶性磷酸盐在水溶液中进行反应;
(2)利用高温固相反应的湿合成法，该方法是在水蒸气存在下使磷酸钙与碳酸钙在900至1400℃的温度下进行反应。
(3)水热合成法，该方法是将磷酸氢钙在200℃、15大气压下进行水解。
显然，将针状羟基磷灰石微晶分散在水中或分散在含有钙和(或)磷酸根离子的水溶液中，即可制得羟基磷灰石浆液。
然后将羟基磷灰石浆液喷进温度为50至300℃，较好的是100至200℃，更好的是110℃至170℃的空气气流中。此种喷雾步骤可用具有多种不同类型的雾化器，例如，象喷嘴雾化器和旋转雾化器等常用的市售喷雾干燥装置来进行。喷嘴雾化器较适用于制备本发明的羟基磷灰石颗粒集合物。喷雾压力可以是，例如0.1至5公斤/厘米2，较好的是0.3至3公斤/厘米2。当应用盘式喷雾器时，喷盘的转速可以是，例如，1，000至50，000转/分，较好的是5000至25，000转/分。喷出的羟基磷灰石颗粒可用，例如一种旋风分离器来收集，此种旋风分离器是一个通过一条管子与喷雾干燥装置主体下部连接的箱子。
用上述方法，即可制得粒度均匀而且小的本发明的羟磷灰石颗粒集合物。
此外，本发明还提供一种高效率的液相色谱柱。附图是本发明的液相色谱柱的剖面示意图。本发明的柱1包括管2和装在管2中的填充物3，而填充物3基本上由本发明的上述羟基磷灰石颗粒集合物组成。柱1还包括装在柱1下部的过滤器4。过滤器4的孔径必须小于填充物中羟基磷灰石颗粒的粒度，以便防止构成填充物3的羟基磷灰石颗粒逸出管2。柱1上部最好装有一个类似的过滤器5，此过滤器也是防止填充物颗粒从管2逸出。因此，除了填充物之外，该液相色谱柱的结构是常规的。
在本发明的液相色谱柱的优选实施方案中，填充物的填充密度至少是40%，较好的是50%或大于50%，更好的是55%或大于55%，再更好的是65%或大于65%而最好的是75%或大于75%。本文所用“填充密度”一词是指填充物的总体积减去填充物中的空隙体积(颗粒之间的空间的体积)后的差值与填充物的总体积的比值。例如，如果填充物的总体积是10毫升，而构成填充物的羟基磷灰石颗粒之间的空间的空隙是4毫升，则填充密度是60%。
本发明的发明者，首先发现制作如此高填充密度的液相色谱柱的方法，此方法除了用于填充羟基磷灰石集合物以外还可用于填充其他任何填充物。在此法中，首先在管2下端装上过滤器4。然后在管2上端接上一个填充器。此填充器最好是管形的，其直径可与管2的直径相同。为了提高填充密度，填充器最好有足够的长度，其长度可以是，例如，管2的5倍。首先将管2基本上垂直放置，然后通过填充器将羟基磷灰石的悬浮液倾入管内。悬浮液的介质最好是一种洗出液，例如，象用于液相色谱的磷酸盐缓冲液。羟基磷灰石颗粒在悬浮液中的浓度，较好的是4至10%(重量/体积)。羟基磷灰石颗粒应均匀地分散在悬浮液中。应用超声振荡器可获得均匀的分散度。悬浮液的倾注步骤最好是迅速进行。也就是说，最好是迅速进行倾注，将悬浮液倒入填充器。悬浮液的倾注步骤最好是进行到悬浮液开始从填充器的上端溢出。用羟基磷灰石颗粒悬浮液填满管2和填充器后，用一过滤器将填充器的上端盖住，此过滤器不能使羟基磷灰石颗粒通过，但能使悬浮液的介质通过。然后将一种液体介质通过填充器泵入管2。这种介质最好是液相色谱的洗出液，而最好是与悬浮液的介质相同。最大泵送压力可以是50至500公斤/(厘米)2。用众所周知的惯用最大最小压力控制器，即可控制最大的泵送压力。在将介质泵入填充器和管2时，可适当地选择介质的流量，例如可以是1.0毫升/分至2.0毫升/分。为了达到填充颗粒的均匀性，最好采用非脉冲泵。泵送悬浮液最好是进行到泵入填充器的介质与管2下端流出的介质的体积相等时为止。泵送步骤完成后，从管2上卸下填充器，在管2上端装上过滤器5。
在上述本发明的液相色谱柱的优选实施方案中，由于其填充密度比惯用的液相色谱柱大，所以，如果柱子的尺寸相同时，其分离效率高于惯用的液相色谱柱。换句话说，如果本发明的优选实施方案的色谱柱的分离效率与惯用的色谱柱的分离效率相同时，则本发明的柱子的尺寸可小于惯用柱子的尺寸。
虽然用上述方法制得的集合物，不必进行任何处理即可用作填充物，但是最好是将其在80至120℃下干燥0.1至10小时，然后再将干燥过的集合物在400至700℃下焙烧1至3小时。
实例1将含有5%(重量)羟基磷灰石的浆液用喷嘴雾化器喷洒到温度为140℃的气流中，并将所形成的颗粒收集在一个旋风分离器中。由此得到的羟基磷灰石颗粒集合物在100℃干燥3小时。然后将此集合物分为6份，在表1至表6所示的不同条件下分别将各份进行焙烧，并测定各份的粒度分布。所用仪器是市售自动粒度分布测定仪，型号为Hariba CAPA-300，由日本东京Horiba Seisakusho公司制造。测定粒度分布时用水作分散介质。测量粒度分布的方法是基于斯托克斯(Stokes)沉降方程式和吸光度与粒子浓度之间的比例关系式这两者的联立。所需参数如下分散介质的粘度系数 0.96厘泊分散介质密度 1.00克/毫升样品密度 3.21克/毫升最大粒度 10.00微米最小粒度 1.00毫米测量时间 6分钟、20秒，5转速 500转/分测量结果列于表1至表6。
表1至表6数据表明在本发明的上述实例中得到了平均粒度小至约2微米的羟基磷灰石集合物，而且有90%以上的颗粒的粒度小于约5微米。
表1煅烧条件580℃，3小时
中值粒度2.1微米表2煅烧条件700℃，3小时
中值粒度2.15微米表3煅烧条件900℃，3小时
中值粒度2.07微米表4煅烧条件100℃，3小时
中值粒度1.99微米表5煅烧条件200℃，3小时
中值粒度2.05微米表6煅烧条件300℃，3小时
中值粒度2.03微米实例2在内径为8.5毫米、长为10厘米的不锈钢色谱柱的较低一端用一个带有5微米厚过滤器的扣环扣紧。在色谱柱的最上端，用管接头连接一根内径为8.5毫米、长为50厘米的不锈钢管填充器。色谱柱与填充器均用夹子固定在竖直位置上。将实例1所制得的羟基磷灰石颗粒用35毫升介质按10%(重量/体积)的浓度比例混合，并轻轻搅拌所得混合物。所说的介质是由53.7克Na2HPO4·12H2O、23.4克NaH2PO4·2HO、0.0015克CaCl2·2H2O和0.5克NaN3以及100毫升蒸馏水组成的。介质的pH值用0.5N NaOH或0.5N HCl调节至6.8。将装有该悬浮液的容器置于水浴中，而水浴则放在一个超声振荡器上，振荡5秒钟以便使颗粒均匀地分散在悬浮液中。从超声振荡器上的水浴中移出悬浮液容器并立即从填充器上部倒入到填充器和色谱柱管子中。当悬浮液开始从填充器上部溢出时停止倾倒，并立即用一个带有5微米厚过滤器的扣环扣紧在填充器上端。用一台非脉冲泵将上述悬浮液以1.5毫升/分的速度经过填充器顶部上的过滤器泵入填充器和管子中。在此步骤中用一只最大最小压力控制器调节最大泵压为50公斤/厘米2。从色谱柱管子低端大约流出40毫升介质后即可停止泵料，并将色谱柱与填充器分开。然后用一个带有5微米厚过滤器的扣环扣在色谱柱的上端，就得到本发明的液相色谱柱。
用通常的泵压法测定色谱柱的自由空间(颗粒之间的空间)体积，其值为2.52毫升。由此可按下式计算出色谱柱的填充密度填充柱中的自由空间体积＝2.52毫升柱子内部体积＝0.25π×(0.85厘米)×10厘米＝5.67毫升填充密度＝ (5.67毫升-2.52毫升)/(5.67毫升) ×100%＝55.5%
权利要求
1.一种基本上为球形的羟基磷灰石颗粒集合物，该集合物的中值粒度是1至10微米，在集合物中至少有90%的颗粒的粒度不大于25微米。
2.权利要求
1的集合物，其中颗粒的中值粒度是1至6微米，在集合物中至少有90%的颗粒的粒度不大于15微米。
3.权利要求
2的集合物，其中颗粒的中值粒度是1至3微米，在集合物中至少有90%的颗粒的粒度不大于7微米。
4.一种制备羟基磷灰石颗粒集合物的方法，该方法包括将浓度为0.1%至20%(重量)的羟基磷灰石晶体的浆液喷入到温度为50至300℃的气流中去。
5.权利要求
4的方法，其中气流的温度是100至200℃。
6.权利要求
5的方法，其中气流的温度是110至170℃。
7.一种包括一支空心管、装在该空心管中的填充物和一个装在该管下部的过滤器的液相色谱柱，其中的填充物主要由权利要求
1的集合物组成，过滤器的孔径小于构成填充物的羟基磷灰石颗粒的粒径。
8.权利要求
7的液相色谱柱，还包括另一个装在该管上部的过滤器，过滤器的孔径小于构成填充物的羟基磷灰石颗粒的粒径。
9.权利要求
7的液相色谱柱，其中填充物主要由权利要求
2的集合物组成。
10.权利要求
7的液相色谱柱，其中填充物主要由权利要求
3的集合物组成。
11.权利要求
7的液相色谱柱，其中填充物的填充密度至少是40%。
12.权利要求
11的液相色谱柱，其中填充物的填充密度至少是50%。
13.权利要求
12的液相色谱柱，其中填充物的填充密度至少是55%。
14.权利要求
13的液相色谱柱，其中填充物的填充密度至少是65%。
15.权利要求
14的液相色谱柱，其中填充物的填充密度至少是75%。
专利摘要
本发明提供一种粒度小而均匀的羟基磷灰石颗粒集合物。颗粒的平均粒度为1至10微米，集合物中至少有90％的颗粒的粒度不大于25微米。这种羟基磷灰石颗粒集合物可用作液相色谱柱的填充物。
文档编号B01D15/08GK87102573SQ87102573
公开日1987年11月18日 申请日期1987年3月31日
发明者多贺谷宣秋, 桑原秀行, 桥本孝雄, 小松纪子, 深町圭子, 前岛次男, 玉井君男, 金久保哲雄, 吉沢昌夫 申请人:东亚燃料工业株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan