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逆流色譜技術

逆流色譜技術Countercurrent
Chromatigraphy(ccc)是當今國際分離技術的一個新穎的分支。它的突出特點是用很長的軟管（如聚四氟乙烯管）繞製成的色譜柱內不加入任何固態支撐體或填料。使用時有使用人根據被分離混合物的理化特性.選擇某一種有機/水兩相溶劑體系或雙水相溶劑體系，此體係可以是二元的或多元的。用此體系的上層或下層作為色譜過程的固定相，首先將其註滿管柱內，然後讓此管柱作特定的旋轉運動，用由此形成的離心力場來支撐住柱內的液態相。這時，若用溶劑體系中的另一層作為流動相，帶著混合樣品由泵的壓力推入分離管柱，樣品就會穿過兩個液相對流的整個管柱空間，各個組分也就會按其在兩相中的分配係數(即某一化組分在流動相中的溶解度同它在固定相中的溶液解度的比值)分離開來。
一、逆流色譜技術的特點 1．逆流色譜不用固態支撐體，完全排除了支撐體對樣品組分的吸附、玷染、變性、失活等不良影響。所以，能避免不可逆吸附所造成的溶質色譜峰拖尾現象能實現很高的回收率。例如，對於黃酮等易被填料吸附的物質的分離與製備就具有明顯的優勢。 2．逆流色譜的分配分離是在旋轉運動中完成的，兩相溶劑都被劇烈振動的離心力場依其界面特徵見成極微小的顆粒，樣品各組分會在兩相微粒的極大表面上分配，並且能在顆粒振盪與對流的環境中有效地傳遞。所以，它就像是把通常的溶劑萃取過程成千上萬次地、高效地、自動連續地予以完成。 3．沒有填料在柱內的佔空體積，逆流色譜的分離柱又容易做得容積大些，柱內空間全部是有效空面。所以，它的樣品負載能力很強，製備量很大，而且重視性很好。 4．逆流色譜不用填料，分離過程不是淋洗或洗脫過程，而是對流穿透過程。所以，能節省昂貴的材料消耗和溶劑消耗，運行使用的後續投入較低。
逆流色譜的分離效率比不上氣相色譜和高效液相色譜等技術，不適宜用它去完成組成複雜的混合物的全譜分離分析。而它對於樣品預處理條件的放鬆，以及它的回收率高，製備量大的優點，作為特定部位和特定組分的分離純化與製備則是十分可取的。
二、逆流色譜技術的發展概況 逆流色譜的基本模型早在20世紀60年代就由Dr 。Yoichiro Ito創立，經過數10年在 美國國家健康研究院剛（NIH）的實驗室研究，特別是在近20年，高速逆流色譜技術（High-Speed ​​CCC,HSCCC）的出現，使它進入了在世界範圍內推廣應用的階段。每年一度的美國匹茲堡國際分析化學與應用光譜學學術會議上，都設有CCC的專題組：“Journal of Liquid Chromatography”等重要學術刊物曾多次出版這一技術的論文專輯。近10年間，HSCCC在生物化學、醫藥學、農業、環境、材料、化工、海洋生物以及無機離子等眾多領域的成功應用，使之成為一種引入註目的技術手段。1996年，在美國由John Wiley&Sons，Inc出版了《High-Speed ​​Countercurrent
Chro-matography》一書，筆者應邀撰寫了該書的HSCCC onMedicinal Herbs一章，此書被選編為著名的分析化學叢書第132卷，作為一項新技術向世界傳播。2000年9月，逆流色譜技術國際委員會在英國Brunel大學召開了此技術的第一屆國際學術會議CCC-2000，筆者參加了會議的組織領導工作並作了天然產物分離純化方面的特邀報告。受該國際委員長會的委託，我們將於2002年4月在北京召開此項新技術的第二屆國際學術會議，CCC-2002將突出天然產物研究與開發的主題。 1978年，當時任我國衛生部藥品生物製品檢定所所長的周海韻教授，從世界衛生組織的資料中獲知Dr。Ito正在美國NIH研究開發實現逆流色譜的設備，並已用於抗生素異構體的分離。周先生建議筆者研製此種設備以配合我國的抗生素質檢工作。1980年，我們研製出了我國第一台逆流色譜儀，並由檢定所抗生素室用於抗生素成分的分離與分析檢定。在蔡定國教授等植物藥學專家的幫助與合作下，完成了首打批生物學鹼、黃酮等類中藥成分的分離應用研究，其結果引起了國內外的關注。這些工作，確立了我國在CCC技術及其應用研究方面的國際領先地位。1987年，筆者應美國NIH邀請，赴美同Dr。Ito合作從事CCC技術及相關生物工程技術的研究，共同推進了HSCCC技術的發展並獲得美國發明專利。在美期間，筆者還同蔡定國教授、中國醫學院藥物所方起程教授、華西醫科大學藥學院消悼英教授、消蓉教授等密切合作，發表了一批用HSCCC分離製備天然藥物活性成分的論文，為形成我國CCC技術在這一應用研究領域的國際領先優勢和技術特色打下了基礎。近10年來，我國關於CCC技術的研究開發工作始終同天然產物的研究開發工作密切地結合著。
三、逆流色譜技術為中藥 現代化服務的設想 我們經過20餘年的科研實踐，已經建立了具有自主知識產權的快速分析型HSCCC、半製備型HSCCC、PH區帶製備型HSCCC和大分子蛋白質分離用的CCC等系化的技術成果。應用這些技術成果，我們開發出了數10種常用中草藥和茶葉等農產品中數百種單體成分的分離純化與製備的工藝技術。這些成分包括黃酮類、生物鹼類、蒽醌類、皂苷類、大環內酯類、多酚類、兒茶素類、多醣類、糖蛋白類等不同類別的物質。例如對於銀杏黃酮苷元、異鼠李素、山奈酚、茶葉中兒茶素ECCE、EC、GCG、紅豆杉中紫杉醇及其類似物、白藜蘆醇和白藜蘆醇甙、番茄紅素等等，都已建立了製備純度達到98%以上的工藝技術。 不論是從中醫藥的理論基礎和思維體系，還是從中藥的功能主治和臨床效果來看，中藥都不會像西藥那樣採用單純的成分入藥，我們利用先進的技術，製備藥物中活性部位和活性成分的主要目的是一種技術表達，絕不是企圖違背中藥的根本法則。恰恰相反，我們希望利用這一手段，從標準物質、檢定方法、活性研究、功效闡述、生產和產品的質量控制等方面，去演繹中醫藥的精髓，豐富國際交流和促進理解的技術語言，推動傳統中藥的科學化和現代化。
我國正在中藥行業推廣CO2超臨界萃取、大孔樹脂層析和膜分離等技術。逆流色譜技術同前三者比較，其製備規格較小，但是選擇性和分離、分辨能力較強。因此，逆流色譜可以作為前三者的後續步驟，用以完成進一步的分離純化。美國NIH曾經支持過這樣一個技術方法學的研究課題，即是針對象紫杉醇等價值較高的物質的分離製備，採用CO2超臨界萃取做前期提取，高速逆流色譜做分離純化，高效液相色譜做最終的分離分析與鑑定。以這樣的技術架構，來表達一種天然純淨的、高回收率低消耗的、高效率的技術製程。