(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定相材料を含む粒子と架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）を含むポリマーネットワークとの均質混合物を含むクロマトグラフィーナノカラムにおいて固定相材料を固定化するためのインサイチューフリットであって、前記インサイチューフリットが、
前記固定相材料を含んだ前記粒子と、前記架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）を含んだ前記ポリマーネットワークとの均質混合物
を含み、前記粒子が前記ネットワークに懸濁している、前記インサイチューフリット。
【請求項２】
ａ）微粒子固定相材料と；および
ｂ）前記固定相材料に隣接し、前記固定相材料と一体化しているインサイチューフリットと
を含み、
前記インサイチューフリットは固定相材料を含む粒子と架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）を含むポリマーネットワークとの均質混合物を含み、前記粒子は前記ネットワークに懸濁している
ことを特徴とする、分子分離用媒体。
【請求項３】
ａ）固定相を受け入れるための円筒状内部を有するナノカラムと；
ｂ）前記ナノカラム内に充填された微粒子固定相材料と；および
ｃ）前記固定相材料に隣接し、前記固定相材料と一体化している前記ナノカラム内のインサイチューフリットと
を含み、
前記インサイチューフリットは固定相材料を含む粒子と架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）を含むポリマーネットワークとの均質混合物を含み、前記粒子は前記ネットワークに懸濁している
ことを特徴とする、カラムクロマトグラフィー装置。
【請求項４】
固定相を受け入れるための円筒状内部を有するナノカラムを提供するステップ、および前記ナノカラム内の固定相を形成するステップにより調製されたクロマトグラフィー装置であって、
前記固定相は、
ａ）微粒子固定相材料と；および
ｂ）前記固定相材料に隣接し、前記固定相材料と一体化しているインサイチューフリットと
を含み、
前記インサイチューフリットは固定相材料を含む粒子と架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）を含むポリマーネットワークとの均質混合物を含み、前記粒子は前記ネットワークに懸濁している
ことを特徴とする、前記クロマトグラフィー装置。
【請求項５】
前記ポリ（ジオルガノシロキサン）が、式−（−Ｒ１Ｒ２ＳｉＯ−）−（Ｒ１およびＲ２は独立して水素、Ｃ１〜Ｃ１８脂肪族基、芳香族基または架橋基である。）の繰り返し単位を有するポリマーである請求項３に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項６】
前記ポリ（ジオルガノシロキサン）が、式（−Ｒ１Ｒ２ＳｉＯ−）ｎ（Ｒ１およびＲ２は独立して水素、Ｃ１〜Ｃ１８脂肪族基、芳香族基または架橋基であり、ｎは繰り返し単位数を表す。）を有するポリマーである請求項３に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項７】
前記架橋基が、重合可能なアルケニル基を含有する炭化水素基またはその重合生成物である請求項６に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項８】
前記架橋基が、ビニル基もしくはスチリル基またはその重合生成物である請求項７に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項９】
前記脂肪族基が、直鎖もしくは分枝鎖アルキル基またはシクロアルキル基である請求項６に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項１０】
前記脂肪族基が、Ｃ１〜Ｃ６アルキル基である請求項９に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項１１】
前記脂肪族基が、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基またはｔｅｒｔ−ブチル基である請求項１０に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項１２】
前記ポリ（ジオルガノシロキサン）が、ポリ（ジメチルシロキサン）ポリマー類から選択される請求項３に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項１３】
前記架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）が、架橋ポリ（ジメチルシロキサン）ポリマー類からなる群から選択される請求項３に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項１４】
前記架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）が、ビニル置換ジメチルシロキサンを含むポリマー試薬の反応によって生成される請求項３に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項１５】
前記ビニル置換ジメチルシロキサンが、ジメチルビニル末端ジメチルシロキサンである請求項１４に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項１６】
前記反応が、ジメチルシロキサン、メチル水素シロキサン、ジメチルビニル化シリカ、トリメチル化シリカ、テトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサンおよびテトラ（トリメチルシロキシ）シランからなる群から選択されるポリマー試薬をさらに含む請求項１４に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項１７】
前記ジメチルシロキサンまたはメチル水素シロキサンが、約１０Ｄａから約１０，０００Ｄａの平均分子量を有する請求項１６に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項１８】
前記ジメチルシロキサンまたはメチル水素シロキサンが、約１００Ｄａから約１，０００Ｄａの平均分子量を有する請求項１７に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項１９】
前記ビニル置換ジメチルシロキサンが、約５００Ｄａから約１００，０００Ｄａの平均分子量を有する請求項１４に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項２０】
前記ビニル置換ジメチルシロキサンが、約１０，０００Ｄａから約４０，０００Ｄａの平均分子量を有する請求項１９に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項２１】
前記混合物が、加熱によりインサイチューで硬化されている請求項３に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項２２】
前記混合物が、焼結によりさらに固定化されている請求項３に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項２３】
前記硬化ステップが、前記混合物を、約２５℃から約１５０℃の間の温度に、約１時間から約４８時間の範囲の時間加熱することを含む請求項２１に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項２４】
前記固定相材料の粒子が、約０．５μｍから約１０μｍの平均サイズ／直径を有する請求項３に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項２５】
前記固定相材料が、多孔性である請求項３に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項２６】
前記固定相材料が、非多孔性である請求項３に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項２７】
前記固定相材料が、約７０Åから約３００Åの平均孔径を有する請求項３に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項２８】
前記固定相材料が、約１７０ｍ２／ｇから約２５０ｍ２／ｇの比表面積を有する請求項３に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項２９】
前記固定相材料が、約０．２ｍ３／ｇから約１．５ｍ３／ｇの細孔容積を有する請求項３に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項３０】
前記微粒子固定相材料が、アルミナ、シリカ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、セラミック材料、有機ポリマーまたはこれらの混合物である請求項３に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項３１】
前記固定相材料が、表面改質剤と結合している請求項３に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項３２】
前記表面改質剤が、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、シアノ基、アミノ基、ジオール基、ニトロ基、エステル基または埋め込み極性官能基を含有するアルキル基もしくはアリール基からなる群から選択される請求項３１に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項３３】
前記アルキル基が、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基およびオクタデシル基からなる群から選択される請求項３２に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項３４】
前記固定相材料が、アルキル結合シリカ、フェニル結合シリカ、シアノ結合シリカ、ジオール結合シリカもしくはアミノ結合シリカまたはこれらの混合物である請求項３に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項３５】
前記固定相材料が、多孔性無機／有機ハイブリッド粒子を含む請求項３に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項３６】
前記固定相材料が、式ＳｉＯ２／（Ｒ２ｐＲ４ｑＳｉＯｔ）ｎまたはＳｉＯ２／［Ｒ６（Ｒ２ｒＳｉＯｔ）ｍ］ｎ（Ｒ２およびＲ４は、独立してＣ１〜Ｃ１８脂肪族基、スチリル基、ビニル基、プロパノール基または芳香族基であり、Ｒ６は２個以上のシリコン原子を架橋する置換または非置換Ｃ１〜Ｃ１８アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基またはアリーレン基であり、ｐおよびｑは０、１または２であり、但しｐ＋ｑ＝１または２であり、およびｐ＋ｑ＝１である場合ｔ＝１．５であり、およびｐ＋ｑ＝２である場合ｔ＝１であり、ｒは０または１であり、但しｒ＝０である場合ｔ＝１．５であり、およびｒ＝１である場合ｔ＝１であり、ｍは２以上の整数であり、ｎは０．０３から１までの数である。）を有する多孔性無機／有機ハイブリッド粒子を含む請求項３に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項３７】
前記ナノカラムが、キャピラリーである請求項３に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項３８】
前記ナノカラムの内径が、約１０μｍから約１．０ｍｍである請求項３に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項３９】
前記内径が、約２５μｍから約３２０μｍである請求項３８に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項４０】
前記ナノカラムが、石英ガラス、ガラス、ステンレス鋼、ポリマー、セラミックまたはこれらの混合物から作成される請求項３に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項４１】
前記インサイチューフリットが、約０．２５ｍｍから約２．５ｍｍの長さである請求項３に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項４２】
前記インサイチューフリットが、約０．５ｍｍから約１．０ｍｍの長さである請求項４１に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項４３】
前記インサイチューフリットが、前記ナノカラム内充填層の末端に配置されている請求項３に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項４４】
前記インサイチューフリットが、クロマトグラフィー装置の出口フリットである請求項３に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項４５】
前記インサイチューフリットが、クロマトグラフィー装置の入口フリットである請求項３に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項４６】
前記インサイチューフリットが、固定相を貫流する液体に印加される少なくとも約６，８９５ｋＰａの圧に物理的に耐えることができる請求項３に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項４７】
前記インサイチューフリットが、固定相を貫流する液体に印加される少なくとも約６８，９４７ｋＰａのクロマトグラフィー圧に物理的に耐えることができる請求項３に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項４８】
前記インサイチューフリットが、固定相を貫流する液体に印加される少なくとも約１３７，８９５ｋＰａのクロマトグラフィー圧に物理的に耐えることができる請求項３に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項４９】
前記インサイチューフリットが、２．３未満か等しいテーリング係数を有する請求項３に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項５０】
ａ）固定相を受け入れるための円筒状内部を有するナノカラムを提供するステップと；
ｂ）固定相を前記ナノカラム内に形成するステップであって、前記固定相は、
ｉ）微粒子固定相材料、および
ｉｉ）前記固定相材料に隣接し、前記固定相材料と一体化している前記ナノカラム内のインサイチューフリットとを含んだものである、というステップと；および
ｃ）前記ナノカラム内の固定相を硬化するステップと
を含み、
前記インサイチューフリットは、固定相材料を含む粒子と架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）を含むポリマーネットワークとの均質混合物を含み、前記粒子は前記ネットワークに懸濁している
ことを特徴とする、クロマトグラフィー装置を作製する方法。
【請求項５１】
さらに
ｄ）前記ナノカラム内の固定相を焼結するステップ
を含む、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
ａ）固定相材料、溶媒、および架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）を生成するポリマー試薬の混合物を調製するステップと；
ｂ）前記ナノカラムの末端にステップ（ａ）で調製された前記混合物を導入するステップと；
ｃ）前記溶媒を室温で蒸発させるステップと；および
ｄ）ナノカラムとその中の混合物とを、約７０℃から約１５０℃の間の温度に、約０．５時間から約３時間の範囲の時間加熱して乾燥混合物を硬化することによりインサイチューフリットを製造するステップと
を含むクロマトグラフィー装置を作製する方法。
【請求項５３】
固定相を形成する前記ステップが、
ａ）前記固定相材料、溶媒および架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）の合成前駆体の混合物を調製するステップと；
ｂ）前記ナノカラムの末端にステップ（ａ）で調製された前記混合物を導入するステップと；
ｃ）前記溶媒を室温で蒸発させるステップと；および
ｄ）ナノカラムとその中の混合物とを、約７０℃から約１５０℃の間の温度に、約０．５時間から約３時間の範囲の時間加熱して乾燥混合物を硬化することによりインサイチューフリットを製造するステップと
を含む請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項５４】
さらに
ｅ）ナノカラムとその中のインサイチューフリットとを、約２５０℃から約３５０℃の間の温度に、約５秒間から約３０秒間の範囲の時間加熱することによりインサイチューフリットを焼結するステップ
を含む、請求項５２または５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記硬化ステップが、前記混合物を約２０℃から約４０℃の間の温度に、約５時間から約３５時間の範囲の時間加熱した後、直ちに前記混合物を約７０℃から約１５０℃の間の温度に、約０．５時間から約３時間の範囲の時間加熱することを含む請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項５６】
前記硬化ステップが、前記混合物を室温に約１日間加熱し、次いで前記混合物を約１１０℃の温度に約２時間加熱することを含む請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項５７】
前記焼結ステップが、前記混合物を約２５０℃から約３５０℃の間の温度に、約５秒間から約３０秒間の範囲の時間加熱することを含む請求項５１に記載の方法。
【請求項５８】
前記インサイチューフリットの直径が、約３０μｍ超である請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記焼結ステップが、混合物を約３００℃の温度に、約１５秒の時間加熱することを含む請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項６０】
前記インサイチューフリットの直径が、約３０μｍ超である請求項５７に記載の方法。
【請求項６１】
前記ポリ（ジオルガノシロキサン）が、式−（−Ｒ１Ｒ２ＳｉＯ−）−（Ｒ１およびＲ２は独立して水素、Ｃ１〜Ｃ１８脂肪族基、芳香族基または架橋基である。）の繰り返し単位を有するポリマーである請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項６２】
前記ポリ（ジオルガノシロキサン）が、式（−Ｒ１Ｒ２ＳｉＯ−）ｎ（Ｒ１およびＲ２は独立して水素、Ｃ１〜Ｃ１８脂肪族基、芳香族基または架橋基であり、ｎが繰り返し単位数を表す。）を有するポリマーである請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項６３】
前記架橋基が、重合可能なアルケニル基を含有する炭化水素基またはその重合生成物である請求項６１に記載の方法。
【請求項６４】
前記架橋基が、ビニル基もしくはスチリル基またはその重合生成物である請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
前記脂肪族基が、直鎖もしくは分枝鎖アルキルまたはシクロアルキル基である請求項６２に記載の方法。
【請求項６６】
前記脂肪族基が、Ｃ１〜Ｃ６アルキル基である請求項６２に記載の方法。
【請求項６７】
前記脂肪族基が、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基またはｔｅｒｔ−ブチル基である請求項６６に記載の方法。
【請求項６８】
前記ポリ（ジオルガノシロキサン）が、ポリ（ジメチルシロキサン）ポリマー類から選択される請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項６９】
前記架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）が、架橋ポリ（ジメチルシロキサン）ポリマー類からなる群から選択される請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項７０】
前記架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）が、ビニル置換ジメチルシロキサンを含むポリマー試薬の反応によって生成される請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項７１】
前記ビニル置換ジメチルシロキサンが、ジメチルビニル末端ジメチルシロキサンである請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
前記反応が、ジメチルシロキサン、メチル水素シロキサン、ジメチルビニル化シリカ、トリメチル化シリカ、テトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサンおよびテトラ（トリメチルシロキシ）シランからなる群から選択されるポリマー試薬をさらに含む請求項７０に記載の方法。
【請求項７３】
前記ジメチルシロキサンまたはメチル水素シロキサンが、約１０Ｄａから約１０，０００Ｄａの平均分子量を有する請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】
前記ジメチルシロキサンまたはメチル水素シロキサンが、約１００Ｄａから約１，０００Ｄａの平均分子量を有する請求項７３に記載の方法。
【請求項７５】
前記ビニル置換ジメチルシロキサンが、約５００Ｄａから約１００，０００Ｄａの平均分子量を有する請求項７０に記載の方法。
【請求項７６】
前記ビニル置換ジメチルシロキサンが、約１０，０００Ｄａから約４０，０００Ｄａの平均分子量を有する請求項７５に記載の方法。
【請求項７７】
前記混合物が、加熱によりインサイチューで硬化されている請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項７８】
前記混合物が、焼結することによりさらに固定化されている請求項５１に記載の方法。
【請求項７９】
前記硬化ステップが、前記混合物を、約２５℃から約１５０℃の間の温度に、約１時間から約４８時間の範囲の加熱することを含む請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項８０】
前記固定相材料の粒子が、約０．５μｍから約１０μｍの平均サイズ／直径を有する請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項８１】
前記固定相材料が、多孔性である請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項８２】
前記固定相材料が、非多孔性である請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項８３】
前記固定相材料が、約７０Åから約３００Åの平均孔径を有する請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項８４】
前記固定相材料が、約１７０ｍ２／ｇから約２５０ｍ２／ｇの比表面積を有する請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項８５】
前記固定相材料が、約０．２ｍ３／ｇから約１．５ｍ３／ｇの細孔容積を有する請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項８６】
前記微粒子固定相材料が、アルミナ、シリカ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、セラミック材料、有機ポリマーまたはこれらの混合物である請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項８７】
前記固定相材料が、表面改質剤と結合している請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項８８】
前記表面改質剤が、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、シアノ基、アミノ基、ジオール基、ニトロ基、エステル基または埋め込み極性官能基を含有するアルキル基もしくはアリール基からなる群から選択される請求項８７に記載の方法。
【請求項８９】
前記アルキル基が、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基およびオクタデシル基からなる群から選択される請求項８８に記載の方法。
【請求項９０】
前記固定相材料が、アルキル結合シリカ、フェニル結合シリカ、シアノ結合シリカ、ジオール結合シリカもしくはアミノ結合シリカまたはこれらの混合物である請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項９１】
前記固定相材料が、多孔性無機／有機ハイブリッド粒子を含む請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項９２】
前記固定相材料が、式ＳｉＯ２／（Ｒ２ｐＲ４ｑＳｉＯｔ）ｎまたはＳｉＯ２／［（Ｒ６（Ｒ２ｒＳｉＯｔ）ｍ）ｎ（Ｒ２およびＲ４は独立してＣ１〜Ｃ１８脂肪族基、スチリル基、ビニル基、プロパノール基または芳香族基であり、Ｒ６は２個以上のシリコン原子を架橋する置換または非置換Ｃ１〜Ｃ１８アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基またはアリーレン基であり、ｐおよびｑは０、１または２であり、但しｐ＋ｑ＝１または２であり、およびｐ＋ｑ＝１である場合ｔ＝１．５であり、およびｐ＋ｑ＝２である場合ｔ＝１であり、ｒは０または１であり、但しｒ＝０である場合ｔ＝１．５であり、およびｒ＝１である場合ｔ＝１であり、ｍは２以上の整数であり、ｎは０．０３から１の数である。）を有する多孔性無機／有機ハイブリッド粒子を含む請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項９３】
前記ナノカラムが、キャピラリーである請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項９４】
前記ナノカラムの内径が、約１０μｍから約１．０ｍｍである請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項９５】
前記内径が、約２５μｍから約３２０μｍである請求項９４に記載の方法。
【請求項９６】
前記ナノカラムが、石英ガラス、ガラス、ステンレス鋼、ポリマー、セラミックまたはそれらの混合物から作製される請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項９７】
前記インサイチューフリットが、約０．２５ｍｍから約２．５ｍｍの長さである請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項９８】
前記インサイチューフリットが、約０．５ｍｍから約１．０ｍｍの長さである請求項９７に記載の方法。
【請求項９９】
前記インサイチューフリットが、前記ナノカラム内の充填層の末端に配置されている請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項１００】
前記インサイチューフリットが、クロマトグラフィー装置の出口フリットである請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項１０１】
前記インサイチューフリットが、クロマトグラフィー装置の入口フリットである請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項１０２】
前記インサイチューフリットが、固定相を貫流する液体に印加される少なくとも約６，８９５ｋＰａの圧に物理的に耐えることができる請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項１０３】
前記インサイチューフリットが、固定相を貫流する液体に印加される少なくとも約６８，９４７ｋＰａのクロマトグラフィー圧に物理的に耐えることができる請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項１０４】
前記インサイチューフリットが、固定相を貫流する液体に印加される少なくとも約１３７，８９５ｋＰａのクロマトグラフィー圧に物理的に耐えることができる請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項１０５】
前記インサイチューフリットが、２．３以下のテーリング係数を有する請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項１０６】
（ｉ）カラムクロマトグラフィー装置と、および（ｉｉ）検出手段、（ｉｉｉ）導入手段または（ｉｖ）受入れ手段から選択される少なくとも１つの構成部品とを含む分離機器であって、
（ｉ）前記カラムクロマトグラフィー装置は、
ａ）固定相を受け入れるための円筒状内部を有するナノカラムと；
ｂ）前記ナノカラム内に充填された微粒子固定相材料と；および
ｃ）前記固定相材料に隣接し、前記固定相材料と一体化している前記ナノカラム内のインサイチューフリットとを含み、ここで前記インサイチューフリットは固定相材料を含む粒子と架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）を含むポリマーネットワークとの均質混合物を含んでおり、また前記粒子は前記ネットワークに懸濁しており、
（ｉｉ）前記検出手段は、運転時に前記ナノカラムに接続され、物理化学的な性質を測定することができ；
（ｉｉｉ）前記導入手段は、運転時に前記ナノカラムに接続され、液体を前記ナノカラムに導通することができ；および
（ｉｖ）前記受入れ手段は、ナノカラムが運転時に検出手段または導入手段のいずれかに接続されるような構成で前記ナノカラムを保持できる、
前記分離装置。
【請求項１０７】
ａ）固定相を受け入れるための円筒状内部を有するナノカラムと；
ｂ）前記ナノカラム内に充填された微粒子固定相材料と；および
ｃ）前記固定相材料に隣接し、前記固定相材料と一体化している前記ナノカラム内のインサイチューフリットと
を含み、
前記インサイチューフリットは固定相材料を含む粒子と架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）を含むポリマーネットワークとの均質混合物を含み、前記粒子が前記ネットワークに懸濁している
ことを特徴とする、カラムクロマトグラフィー装置を含む分離機器。
【請求項１０８】
請求項３に記載のカラムクロマトグラフィー装置を含む分離機器。
【請求項１０９】
前記機器が、ＣＥ機器、ナノＬＣ機器またはＣＥＣ機器である請求項１０８に記載の機器。
【請求項１１０】
前記機器が、前記カラムクロマトグラフィー装置を通って液体を移動させるポンプ手段、およびカラムクロマトグラフィー装置の流出液を分析するための検出手段を含む請求項１０８に記載の機器。
【請求項１１１】
混合物の成分を分離する分析法であって、前記混合物を、
ａ）固定相を受け入れるための円筒状内部を有するナノカラムと；
ｂ）前記ナノカラム内に充填された微粒子固定相材料と；および
ｃ）前記固定相材料に隣接し、前記固定相材料と一体化している前記ナノカラム内のインサイチューフリットと
を含み、前記インサイチューフリットが固定相材料を含む粒子と架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）を含むポリマーネットワークとの均質混合物を含んでおり、前記粒子は前記ネットワークに懸濁しているカラムクロマトグラフィー装置に接触させるステップを含む、前記分析法。
【請求項１１２】
混合物の成分の分析方法であって、前記混合物を、請求項３に記載のカラムクロマトグラフィー装置と接触させるステップを含む、前記分析法。
【請求項１１３】
混合物の成分の分離方法であって、前記混合物を、請求項３に記載のカラムクロマトグラフィー装置と接触させるステップを含む、前記分離方法。
【請求項１１４】
前記均質混合物が、ポリマーに対する固定相材料の重量比が約１０：１から約１０００：１である、固定相材料の粒子と架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）のポリマーネットワークの１０：１（ｗ／ｗ）組成物である請求項３に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項１１５】
前記比が、ポリマーに対する固定相材料の重量比約１０：１から約１００：１である請求項１１４に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項１１６】
前記固定相材料の粒子が、ほぼ球状である請求項３に記載のカラムクロマトグラフィー装置。
【請求項１１７】
前記均質混合物が、ポリマーに対する固定相材料の重量比が約１０：１から約１０００：１である、固定相材料の粒子と架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）のポリマーネットワークの１０：１（ｗ／ｗ）組成物である請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項１１８】
前記比が、ポリマーに対する固定相材料の重量比約１０：１から約１００：１である請求項１１７に記載の方法。
【請求項１１９】
前記固定相材料の粒子が、ほぼ球状である請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項１２０】
ステップ（ａ）で調製された前記混合物が、十分な量の固定相材料、溶媒、およびポリマー試薬を含有して、ステップ（ｄ）における硬化後、ポリマーに対する固定相材料の重量比が約１０：１から約１０００：１である、固定相材料の粒子と架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）のポリマーネットワークの１０：１（ｗ／ｗ）組成物を生成する請求項５２に記載の方法。
【請求項１２１】
前記比が、ポリマーに対する固定相材料の重量比約１０：１から約１００：１である請求項１２０に記載の方法。
【請求項１２２】
前記固定相材料の粒子が、ほぼ球状である請求項５２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
混合物成分の分析的分離に関して、現在、幾つかの方法が存在する。一般に、関心対象の化合物を含有する液体サンプルは、移動相と固定相との間で分配することにより分離され、個々の分離化合物が分析される。
【０００２】
例えば、電気泳動、特にキャピラリー電気泳動（「ＣＥ」）は、電場の印加により混合物から個々の分子種を分離する方法である。分子の分離は、異なる速度の溶液中の移動、速度が溶液のｐＨにより影響を受けること、分子の質量および電荷、ならびに電場の強度および持続時間により生じる。例えば、分離は、典型的には導電性の電解質溶液で満たされ、両端が開いているキャピラリー管内で実施される。電場は、キャピラリーの末端に配列されている高電圧電極により印加される。分離分子の検出は、例えばポリイミドコーティングを除去することに生じた、キャピラリーの外面上のウィンドウを通して蛍光分子のレーザ照射によって、キャピラリー内で実施できる。例えば、米国特許第５，３１２，５３５号、米国特許第５，３６４，５２１号、および米国特許第５，３１０，４６２号を参照されたい。
【０００３】
高性能液体クロマトグラフィー（「ＨＰＬＣ」）は、高圧化での移動液相と、固定相、例えば、結合シリカを含むシリカベースカラム、ジビニルベンゼンなどの有機樹脂との間の分配を使用する他の方法である。これらの中で、逆相シリカベースカラムが、高い分離効率を有し、機械的に安定であり、種々のカラム選択性を得るために種々の官能基を容易に結合できることから、好ましい。最近、ミニチュアＨＰＬＣクロマトグラフィーシステムおよび技法が開発されている。これらの技法は、従来のＨＰＬＣ分離に通常使用されているものよりも小さな内径のカラムを使用しており、約１μＬ未満のサンプルを必要とするだけである。これらの技法は、「ミクロ液体クロマトグラフィー」（または「ＭＬＣ」）、「ミクロ高性能ＬＣ」または簡単に「ミクロＬＣ」、「キャピラリーＬＣ」または「ナノＬＣ」（すなわち、本明細書で用いられる用語）など、数通りの名称で称される。米国特許第４，１０２，７８２号および米国特許第４，３４６，６１０号。
【０００４】
より新しい方法は、電場が、微粒子により充填されたキャピラリーカラムを横切って印加され、生じた電気浸透フローがクロマトグラフィーのポンプとして働くキャピラリー電気クロマトグラフィー（「ＣＥＣ」）である。この技法は、キャピラリー電気泳動分離で得られた高効率の利点と一般的なＨＰＬＣの適用性の利点を組み合わせている。ＣＥＣは、電気浸透フローを用いる場合、クロマトグラフィー粒子、特に小粒子で充填されたカラムを通して移動相を駆動する能力を有している。例えば、Ｃｏｌｏｎら、Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇ．８８７、４３頁（２０００）；Ｄａｄｏｏら、ＬＣ−ＧＣ１５、６３０頁（１９９７）；Ｊｏｒｇｅｎｓｏｎら、Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇ．２１８、２０９頁（１９８１）；Ｐｒｅｔｏｒｉｕｓら、Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇ．９９、２３頁（１９７４）；および米国特許第６，３９５，１８３号、米国特許第５，３７８，３３４号、米国特許第５，３４２，４９２号、および米国特許第５，３１０，４６３号を参照されたい。一般に、キャピラリーは、動電的にまたはポンプを用いて、通常ＨＰＬＣにおいて用いられる同じ固定相材料であり得る適切な固定相材料で充填される。クロマトグラフィーカラムは一般に、円形断面を有する石英キャピラリー管を含む。キャピラリーカラムの一部は、典型的にはカラムの上流端（入口）および下流端（出口）に配置された焼結シリカ粒子である多孔性フリットに正しく保持されている固定固相材料（例えば、直径が約１μｍから３μｍの結合シリカ粒子）により充填されている。移動相フロー、印加電場により誘導されたイオン性ドリフト、固定相の分配効果の組合せ効果のもとで、混合物が分離される。固定相の乱れを避けるために、混合物の種々の成分の検出および分析は、典型的には、下流端に隣接したキャピラリーカラムの充填されていないか、または開放されている部分で行われ、そこに混合物の個々の成分に対応するバンドが、充填されたキャピラリーカラムから出現する。
【０００５】
ＣＥＣ、ＨＰＬＣに用いられるクロマトグラフィーカラムおよび関連分析法は、液体またはカラム内の固定相材料を保持するために、または粒子、例えば分析サンプル中の微粒子混入物をろ過するために、最適性能のために透過性収納装置を必要とする。通常の収納装置としては、典型的には「フリット」と称されるガラス繊維パッキング、スクリーン、および結合粒子が挙げられる。
【０００６】
フリットを作製する多くの異なる方法があるが、大部分の技法は、知られたサイズの圧縮粒子と一緒に焼結または溶融することによる小粒子の強化を使用する。１つの典型的な方法においては、適切な材料を小片に粉砕し、粒子の選択サイズ範囲を選別する。次いで前記粒子を鋳型内で一緒に圧縮し、粒子を一緒に融解するために加熱するが、粒子を溶融、または分解させない。加熱後、この材料を、機械加工し、適切な基体へと溶接するか、または接着するかによってさらに加工する。他のアプローチは、無作為に配置され、圧縮され、一緒に融解された金属およびプラスチックのいずれかのフィラメントを使用する。このような糸状フリットは一般に、大型（すなわち、非キャピラリー）カラムにとってのみ適切である。さらに他のアプローチは、フリットに対する代替物として役立つ収納装置を提供するためのスクリーンを使用するが、このスクリーンは一般に、使用されるワイヤまたはフィラメントの大きさに基づいて性能限界がより低い。しかしながら、スクリーンはフリットと比較して低い逆圧を提供する。Ｃｏｌｏｎら、Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇ．８８７、４３頁（２０００）。
【０００７】
フリットまたはスクリーンのいずれも、パッキング収納または小ホールまたは小ポアサイズを必要とする適用において粒子フィルタを提供するためには、特に液体クロマトグラフィー（「ＬＣ」）またはキャピラリー電気泳動（「ＣＥ」）のいずれかに用いられる充填キャピラリーカラムにとって、理想的な構造を提供しない。従来のフリットは、側方移動を含有する通路を含むポアの回旋状経路のため、高い逆圧を有する。スクリーンは、低い逆圧を有するが、スクリーンは、ポアサイズにより低い限界を有する。フリットはまた、特により小さなカラムにおいて、またサンプル容量に比してフリットの容量がかなりある小容量の分離において、クロマトグラフィーデータの質を減少させる空隙容量を生じる。
【０００８】
「フリットレス」カラムは、特にＣＥＣカラムにおいてフリットおよびスクリーンの欠点に対する別法として探索されている。例えば、１つの報告は、フリーラジカル機構によって媒介されたインサイチューアクリレート重合化を開示している。Ｃｈｉｒｉｃａら、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．７２、３６０５頁（２０００）。他の報告は、シリケート類の焼結によるフリットのインサイチュー合成を例証している。Ｃｈｉｒｉｃａら、Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ２０、５０頁（１９９９）；Ｃｈｉｒｉｃａら、Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ２１、３０９３頁（２０００）；またＺｅｎｇら、Ｓｅｎｓｏｒｓ  ａｎｄ  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ  Ｂ７９、１０７頁（２００１）を参照されたい。これらのカラムは、機械的に安定ではあるが、安定なベースラインを達成することは困難である。他は、アクリレート類のインサイチュー光重合化によりフリットを作製する試みである。Ｃｈｅｎら、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．７２、１２２４頁（２０００）；Ｄｕｌａｙら、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．７３、３９２１頁（２００１）；Ｃｈｅｎら、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．７３、１９８７頁（２００１）；Ｋａｔｏら、Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇ．Ａ．９２４、１８７頁（２００１）を参照されたい。ポリマーは、固定相材料の粒子を固定化することにより「ナノ接着剤」として働くと考えられている。このような光重合化法は、光学的に透明なカラムの製造に限定される。
【発明の開示】
【０００９】
発明の要旨
本発明は、上記に参照した幾つかの欠点を克服し、例えばＣＥＣにおいて有用な、改良されたナノカラムクロマトグラフィー装置を提供する。本発明の代表的なクロマトグラフィー装置としては、ナノカラム、例えば、微粒子固定相材料で充填されたキャピラリーおよび固体支持体が挙げられる。「インサイチューフリット」と称され得る固体支持体は、固定相材料に隣接して一体化している。本発明の「インサイチューフリット」は、固定相材料と、架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）、例えば、場合によっては焼結され得るポリ（ジメチルシロキサン）のポリマーネットワークとの混合物であり得る。本発明はまた、このような装置を作成し、使用する方法を提供する。
【００１０】
さらに本発明は、固定相材料の粒子と架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）のポリマーネットワークとの均質混合物を含むクロマトグラフィーナノカラムにおいて前記固定相材料を固定化するためのインサイチューフリットに関し、ここにおいて前記粒子は前記ネットワークに懸濁されている。
【００１１】
同様に、本発明は、微粒子固定相材料と、固定相材料に隣接し、固定相材料と一体化しているインサイチューフリットとを含む、分子分離のための媒体に関する。インサイチューフリットは、固定相材料の粒子と架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）のポリマーネットワークとの均質混合物を含み、前記粒子が前記ネットワークに懸濁している。
【００１２】
さらなる実施形態において、本発明は、固定相を受け入れるための円筒状内部を有するナノカラム、前記ナノカラム内に充填された微粒子固定相材料を含むカラムクロマトグラフィー装置に関する。インサイチューフリットは、固定相材料に隣接して一体化しているナノカラム内にある。インサイチューフリットは、固定相材料の粒子と架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）のポリマーネットワークとの均質混合物を含み、前記粒子は、前記ネットワークに懸濁している。
【００１３】
本発明はまた、カラムクロマトグラフィー装置と、および検出手段、導入手段または受入れ手段から選択される少なくとも１つの構成部品とを含む分離機器に関する。カラムクロマトグラフィー装置は、固定相を受け入れるための円筒内部、ナノカラム内に充填された微粒子固定相材料を有するナノカラムを含み得る。インサイチューフリットは、ナノカラム内にあり、固定相材料に隣接して一体となっている。インサイチューフリットはまた、固定相材料の粒子と架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）のポリマーネットワークとの均質混合物を含み、前記固定相材料の粒子は、前記ネットワークに懸濁している。前記検出手段は、運転時に前記ナノカラムに接続され、物理化学的な性質（光吸収／発光、導電度等）を測定できる。前記導入手段は、運転時に前記ナノカラムに接続され、液体を前記ナノカラムに導通することができる。前記受入れ手段は、ナノカラムは、運転時に検出手段または導入手段のいずれかに接続される構成で前記ナノカラムを保持できる。
【００１４】
さらに本発明は、固定相を受け入れるための円筒状内部を有するナノカラムを提供するステップと、前記ナノカラム内に固定相を形成するステップとにより製造されたクロマトグラフィー装置に関する。このような固定相は、微粒子固定相材料と、前記固定相材料に隣接し、前記固定相材料と一体化しているインサイチューフリット（前記インサイチューフリットは、固定相材料の粒子と架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）のポリマーネットワークとの均質混合物を含み、前記粒子は前記ネットワークに懸濁している。）を含み得る。
【００１５】
さらに本発明は、固定相を受け入れるための円筒状内部を有するナノカラムを提供するステップと、前記ナノカラム内に固定相を形成するステップを含むクロマトグラフィー装置を作製する方法に関する。この固定相は、微粒子固定相材料と、前記固定相材料に隣接し、前記固定相材料と一体化しているインサイチューフリットとを含む。一般に前記インサイチューフリットは、固定相材料の粒子と架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）のポリマーネットワークとの均質混合物を含み、前記粒子は、前記ネットワークに懸濁している。
【００１６】
一態様において、「固定相を形成する」ステップは、固定相材料、溶媒、および架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）の合成前駆体を調製するステップと；前記ナノカラムの末端にこの混合物を導入するステップと；前記溶媒を室温で蒸発させるステップと；乾燥混合物を硬化するステップと、を含み得る。硬化は、ナノカラムとその中の混合物とを、約７０℃から約１５０℃の間の温度に、約０．５時間から約３時間の範囲の時間、加熱して乾燥混合物を硬化することにより達成でき、それによってインサイチューフリットを製造できる。場合によっては、インサイチューフリットは、ナノカラムとその中のインサイチューフリットとを、約２５０℃から約３５０℃の間の温度に、約５秒間から約３０秒間の範囲の時間、加熱することにより焼結できる。
【００１７】
同様に、本発明は、固定相材料、溶媒、および架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）の合成前駆体を調製するステップと；前記ナノカラムの末端にこの混合物を導入するステップと；前記溶媒を室温で蒸発させるステップと；乾燥混合物を硬化するステップと、を含むクロマトグラフィー装置を作製する方法を開示する。このような硬化ステップは、ナノカラムとその中の混合物とを、約７０℃から約１５０℃の間の温度に、約０．５時間から約３時間の範囲の時間、加熱することを含むことができ、それによってインサイチューフリットを製造できる。また、この方法は、ナノカラムとその中のインサイチューフリットとを、約２５０℃から約３５０℃の間の温度に、約５秒間から約３０秒間の範囲の時間、加熱することにより、インサイチューフリットを場合によっては焼結するステップを含むことができる。
【００１８】
本発明はまた、本明細書に記載されたクロマトグラフィー装置と材料とを用いる方法に関する。例えば、本発明は、混合物を本発明のカラムクロマトグラフィー装置と接触させるステップを含む、混合物の成分を分離させる分析法に関する。同様に、本発明はまた、本発明のカラムクロマトグラフィー装置を含む分離機器を包含する。さらに、本発明は、このような混合物を本発明のカラムクロマトグラフィー装置と接触させるステップを含む、混合物の成分を分析する方法、ならびにこのような混合物を本発明のカラムクロマトグラフィー装置と接触させるステップを含む、混合物の成分を分離する方法を開示する。
【００１９】
さらに、本出願は、ＣＥ、ナノＬＣ、またはＣＥＣ機器などの本発明のカラムクロマトグラフィー装置を含む分離機器に関する。このような機器は、カラムクロマトグラフィー装置を通って液体を移動させるポンプ手段、およびカラムクロマトグラフィー装置の流出液を分析するための検出手段を含むことができる。
【００２０】
発明の詳細な説明
利便性のために、本明細書に言及される幾つかの用語の定義を以下に記載する。
【００２１】
用語の「固定相材料」または「充填材」とは、クロマトグラフィー使用に意図されたばらの微粒子材料を意味する。この材料が充填され、移動相と接触すると、これは典型的に、すなわちクロマトグラフィーの２相のうちの１相である「固定相」と称される。すなわち、固定相は、通常カラム内に「充填」されている特定の固定相材料から構成される。語句の「クロマトグラフィー層」、「充填層」または簡単に「層」は、固定相が用いられる任意の異なる形態を表示するための一般的な用語として使用できる。固定相は、移動相によりシステムを通して運ばれる検体保持を担うクロマトグラフィーシステムの一部である。「充填」は、活性な固体、固定相、プラスクロマトグラフィーカラムに含まれる任意の固体支持体である。「固体支持体」は、固定相を保持または維持する固体であるが、典型的には、分離過程に実質寄与しない。典型的な液体クロマトグラフィーカラムにおける入口フリットまたは出口フリットは、固体支持体の例である。したがって、本発明によるインサイチューフリットは、固体支持体、充填成分（固定相材料の一部であることから）、および固定相成分（少なくともフリット内の固定相材料が分離過程に寄与する範囲で）である。「固定化固定相」は、クロマトグラフィーカラムに充填された固定相材料が、例えば、物理的引力、化学結合、またはインサイチュー重合化により固定化されている固定相である。ＩＵＰＡＣ、Ｐｕｒｅ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ６９、１４７５〜１４８０頁（１９９７）。
【００２２】
「アルキル結合」固定相または材料は、表面に結合されている基が、アルキル鎖（通常Ｃ１からＣ１８の間）を含有する結合固定相（または材料）である。「フェニル結合」固定相（または材料）は、表面に結合されている基が、フェニル基を含有する結合固定相（または材料）である。「シアノ結合」固定相（または材料）は、表面に結合されている基が、シアノアルキル基（例えば、−（ＣＨ２）ｎ−ＣＮ）を含有する結合固定相である。「ジオール結合」固定相（または材料）は、表面に結合されている基が、近接ジヒドロキシアルキル基（例えば、−（ＣＨ２）ｎ−ＣＨＯＨ−ＣＨ２ＯＨ）を含有する結合固定相である。「アミノ結合」固定相（または材料）は、表面に結合されている基が、アミノアルキル基（例えば、−（ＣＨ２）ｎ−ＮＨ２）を含有する結合固定相である。「キャップド」固定相（または材料）（「末端キャップド」固定相または材料としても知られている）は、立体障害のために元の試薬により置換されなかった残っている官能基（例えば、シラノール）と反応させるように意図されている第２の（通常、かさ高さのより小さい）試薬で処理された結合固定相（または材料）である。
【００２３】
本発明によれば、用語の「脂肪族基」としては、典型的には１個から２２個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖を特徴とする有機部分が挙げられる。複合体構造において、前記鎖は、分枝状、架橋、または交差結合されていてもよい。脂肪族基としては、アルキル基、アルケニル基、およびアルキニル基が挙げられる。
【００２４】
アルキル基としては、直鎖アルキル基（例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシルなど）、環式アルキル基（またはシクロアルキル基または脂環式基）（例えば、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチルなど）、分枝鎖アルキル基（例えば、イソプロピル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、イソブチルなど）、およびアルキル置換アルキル基（例えば、アルキル置換シクロアルキル基およびシクロアルキル置換アルキル基）など、１つ以上の炭素原子を有する飽和炭化水素が挙げられる。
【００２５】
ある一定の実施形態において、直鎖または分枝鎖アルキル基は、主鎖に３０個またはそれ以下の炭素原子、例えば、直鎖に関してはＣ１〜Ｃ３０または分枝鎖に関してはＣ３〜Ｃ３０を有し得る。ある一定の実施形態において、直鎖または分枝鎖アルキル基は、主鎖に２０個またはそれ以下の炭素原子、例えば、直鎖に関してはＣ１〜Ｃ２０または分枝鎖に関してはＣ３〜Ｃ２０を有し得、１８個またはそれ以下がより好ましい。同様に、好ましい環式アルキル基は、環構造において４個から１０個の炭素原子を有し、より好ましくは、環構造において４個から７個の炭素原子を有する。用語の「低級アルキル」とは、鎖において１個から６個の炭素を有するアルキル基を称し、環構造において３個から６個の炭素を有するシクロアルキル基を称す。
【００２６】
炭素数が他に特記されない限り、本明細書に用いられる「低級脂肪族」、「低級アルキル」、「低級アルケニル」などの「低級」とは、その部分が、少なくとも１個および８個未満の炭素原子を有することを意味する。ある一定の実施形態において、直鎖または分枝鎖低級アルキル基は、その主鎖において６個またはそれ以下の炭素原子（例えば、直鎖に関してはＣ１〜Ｃ６または分枝鎖に関してはＣ３〜Ｃ６）を有し、４個またはそれ以下がより好ましい。同様に、好ましいシクロアルキル基は、環構造において３個から８個の炭素原子を有し、環構造において５個または６個の炭素を有することがより好ましい。用語の「Ｃ１〜Ｃ６」としては、１個から６個の炭素原子を含有するアルキル基が挙げられる。
【００２７】
さらに、他に特記されない限り、用語のアルキルは、「非置換アルキル類」および「置換アルキル類」を含み、後者は、炭化水素主鎖の１個以上の炭素上の１個以上の水素を置き換える置換基を有するアルキル部分を称す。このような置換基としては、例えば、アルケニル、アルキニル、ハロゲン、ヒドロキシル、アルキルカルボニルオキシ、アリールカルボニルオキシ、アルコキシカルボニルオキシ、アリールオキシカルボニルオキシ、カルボキシレート、アルキルカルボニル、アリールカルボニル、アルコキシカルボニル、アミノカルボニル、アルキルアミノカルボニル、ジアルキルアミノカルボニル、アルキルチオカルボニル、アルコキシル、ホスフェート、ホスホネート、ホスフィネート、シアノ、アミノ（アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリールアミノ、ジアリールアミノ、およびアルキルアリールアミノなど）、アシルアミノ（アルキルカルボニルアミノ、アリールカルボニルアミノ、カルバモイルおよびウレイドなど）、アミジノ、イミノ、スルフヒドリル、アルキルチオ、アリールチオ、チオカルボキシレート、サルフェート類、アルキルスルフィニル、スルホネート、スルファモイル、スルホンアミド、ニトロ、トリフルオロメチル、シアノ、アジド、ヘテロシクリル、アルキルアリール、または芳香族部分またはヘテロ芳香族部分を挙げることができる。
【００２８】
「アリールアルキル」部分は、アリール（例えば、フェニルメチル（すなわちベンジル））で置換されているアルキル基である。「アルキルアリール」部分は、アルキル基で置換されているアリール基（例えば、ｐ−メチルフェニル（すなわちｐ−トリル））である。用語の「ｎ−アルキル」とは、直鎖（すなわち非分枝状）非置換アルキル基を意味する。「アルキレン」基は、対応するアルキル基から誘導された二価部分である。用語の「アルケニル」および「アルキニル」とは、アルキル類に類似の不飽和脂肪族基を称するが、それぞれ少なくとも１つの二重炭素−炭素結合または三重炭素−炭素結合を含有する。好適なアルキニル基およびアルキニル基としては、２個から約１２個の炭素原子、好ましくは１個から約６個の炭素原子を有する基が挙げられる。「ビニル」基は、エチレニル基（すなわち、−ＣＨ＝ＣＨ２）である。「スチリル」基は、ビニル置換フェニル基である。
【００２９】
用語の「芳香族基」は、１つ以上の環を含有する不飽和環式炭化水素を含む。アリール基はまた、多環（例えば、テトラリン）を形成するような芳香族ではない脂環式環またはヘテロ環式環と縮合または架橋できる。用語の「芳香族基」は、１つ以上の環を含有する不飽和環式炭化水素を含む。一般に、用語の「アリール」としては、０個から４個のヘテロ原子を含み得る５員環または６員環単環芳香族基、例えば、ベンゼン、ピロール、フラン、チオフェン、チアゾール、イソチアゾール、イミダゾール、トリアゾール、テトラゾール、ピラゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジン、およびピリミジンなどの基が挙げられる。「アリーレン」基は、アリール基から誘導される二価部分である。用語の「ヘテロ環式基」としては、環内の１個以上の原子が、炭素以外の元素、例えば、窒素、硫黄、または酸素である閉環構造が挙げられる。ヘテロ環式基は、飽和またはピロールおよびフランが芳香族性を有することができるような不飽和およびヘテロ環式基であり得る。これらは、キノリンおよびイソキノリンなどの縮合環構造を含む。ヘテロ環式基の他の例としては、ピリジンおよびプリンが挙げられる。ヘテロ環式基は、１個以上の構成原子で置換することもできる。
【００３０】
本明細書に用いられる用語の「アミノ」とは、非置換または式−ＮＲａＲｂの置換部分を称し、式中、ＲａおよびＲｂは、各々独立して水素、アルキル、アリール、ヘテロシクリルであり、またはＲａおよびＲｂは、結合する窒素原子と一緒になって環内に３個から８個の原子を有する環式部分を形成する。したがって、用語の「アミノ」は、他に述べない限り、ピペリジニル基またはピロリジニル基などの環式アミノ部分を含む。本明細書に用いられる用語の「アルキルアミノ」とは、結合されたアミノ基を有する上記に定義されたアルキル基を意味する。好適なアルキルアミノ基としては１個から１２個の炭素原子、好ましくは１個から約６個の炭素原子を有する基が挙げられる。用語の「アルキルチオ」とは、結合されたスルフヒドリル基を有する上記に定義されたアルキル基を称する。好適なアルキルチオ基としては、１個から約１２個の炭素原子、好ましくは１個から約６個の炭素原子を有する基が挙げられる。本明細書に用いられる用語の「アルキルカルボキシル」とは、結合されたカルボキシル基を有する上記に定義されたアルキル基を意味する。本明細書に用いられる用語の「アルコキシ」とは、結合された酸素原子を有する上記に定義されたアルキル基を意味する。代表的なアルコキシ基としては、１個から約１２個の炭素原子、好ましくは１個から約６個の炭素原子を有する基、例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ｔ−ブトキシなどが挙げられる。用語の「ニトロ」とは、−ＮＯ２を意味し；用語の「ハロゲン」または「ハロ」とは、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒまたは−Ｉを示し；用語の「チオール」、「チオ」または「メルカプト」とは、ＳＨを意味し；用語の「ヒドロキシル」または「ヒドロキシル」とは、−ＯＨを意味する。
【００３１】
他に特記しない限り、上記に検討されたこれらの基を含む本発明の化合物の化学部分は、「置換」されていても「非置換」であってもよい。幾つかの実施形態において、用語の「置換」とは、その部分が、水素以外の部分（大部分の場合、水素を置き換える）に置かれた分子がその意図された化学的機能を実行できる置換基を有することを意味する。置換基の例としては、直鎖アルキルまたは分枝鎖アルキル基（好ましくは、Ｃ１〜Ｃ５）、シクロアルキル基（好ましくは、Ｃ３〜Ｃ８）、アルコキシ基（好ましくは、Ｃ１〜Ｃ６）、チオアルキル基（好ましくは、Ｃ１〜Ｃ６）、アルケニル基（好ましくは、Ｃ２〜Ｃ６）、アルキニル基（好ましくは、Ｃ２〜Ｃ６）、ヘテロ環式基、カルボ環式基、アリール基（例えば、フェニル）、アリールオキシ基（例えば、フェノキシ）、アラルキル基（例えば、ベンジル）、アリールオキシアルキル基（例えば、フェニルオキシアルキル）、アリールアセトアミドイル基、アルキルアリール基、ヘテロアラルキル基、アルキルカルボニル基およびアリールカルボニル基またはアシル基など、ヘテロアリールカルボニル基、またはヘテロアリール基、（ＣＲ’Ｒ”）０〜３ＮＲ’Ｒ”基（例えば、−ＮＨ２）、（ＣＲ’Ｒ”）０〜３ＣＮ基（例えば、−ＣＮ）、ＮＯ２基、ハロゲン基（例えば、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、またはＩ）、（ＣＲ’Ｒ”）０〜３Ｃ（ハロゲン）３基、（例えば−ＣＦ３）（ＣＲ’Ｒ”）０〜３ＣＨ（ハロゲン）２基、（ＣＲ’Ｒ”）０〜３ＣＨ２基（ハロゲン）、（ＣＲ’Ｒ”）０〜３ＣＯＮＲ’Ｒ”基、（ＣＲ’Ｒ”）０〜３（ＣＮＨ）ＮＲ’Ｒ”基、（ＣＲ’Ｒ”）０〜３Ｓ（Ｏ）１〜２ＮＲ’Ｒ”基、（ＣＲ’Ｒ”）０〜３ＣＨＯ基、（ＣＲ’Ｒ”）０〜３Ｏ（ＣＲ’Ｒ”）０〜３Ｈ基、（ＣＲ’Ｒ”）０〜３Ｓ（Ｏ）１〜３Ｒ’基（例えば、−ＳＯ３Ｈ）、（ＣＲ’Ｒ”）０〜３Ｏ（ＣＲ’Ｒ”）０〜３Ｈ基（例えば、−ＣＨ２ＯＣＨ３および−ＯＣＨ３）、（ＣＲ’Ｒ”）０〜３Ｓ（ＣＲ’Ｒ”）０〜３Ｈ基（例えば、−ＳＨおよび−ＳＣＨ３）、（ＣＲ’Ｒ”）０〜３ＯＨ基（例えば、−ＯＨ）、（ＣＲ’Ｒ”）０〜３ＣＯＲ’基、（ＣＲ’Ｒ”）０〜３基（置換または非置換フェニル）、（ＣＲ’Ｒ”）０〜３基（Ｃ３〜Ｃ８シクロアルキル）、（ＣＲ’Ｒ”）０〜３ＣＯ２Ｒ’基（例えば、−ＣＯ２Ｈ）、または（ＣＲ’Ｒ”）０〜３ＯＲ’基、または任意の天然アミノ酸側鎖から選択される部分が挙げられ；式中、Ｒ’およびＲ”は、各々独立して水素、Ｃ１〜Ｃ５アルキル基、Ｃ２〜Ｃ５アルケニル基、Ｃ２〜Ｃ５アルキニル基、またはアリール基、またはＲ’とＲ”が一緒になって、ベンジリデン基または−（ＣＨ２）２Ｏ（ＣＨ２）２−基である。
【００３２】
また、本明細書に用いられる「置換基」は、例えば、ハロゲン、ヒドロキシル、アルキルカルボニルオキシ、アリールカルボニルオキシ、アルコキシカルボニルオキシ、アリールオキシカルボニルオキシ、カルボキシレート、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アミノカルボニル、アルキルチオカルボニル、アルコキシル、ホスフェート、ホスホネート、ホスフィネート、シアノ、アミノ（アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリールアミノ、ジアリールアミノ、およびアルキルアリールアミノなど）、アシルアミノ（アルキルカルボニルアミノ、アリールカルボニルアミノ、カルバモイルおよびウレイドなど）、アミジノ、イミノ、スルフヒドリル、アルキルチオ、アリールチオ、チオカルボキシレート、サルフェート類、スルホネート、スルファモイル、スルホンアミド、ニトロ、トリフルオロメチル、シアノ、アジド、ヘテロシクリル、アラルキル、または芳香族部分またはヘテロ芳香族部分であり得る。
【００３３】
本発明は、改良されたナノカラムクロマトグラフィー装置を提供する。「ナノカラム」は、ＣＥ、ナノＬＣおよびＣＥＣに使用される、当業界に知られたものなどのキャピラリーカラム（すなわち、＜１００μｍ、典型的には５０〜７５μｍ）であり得る。このようなキャピラリーカラムが好ましい。なぜならば、そこで形成される本発明のインサイチューフリットは、高いクロマトグラフィー圧（断面表面積が小さいことによる）に抵抗する能力がより高いからである。また、キャピラリーカラムが加熱される場合、例えば、その中の材料が焼結される場合、キャピラリーカラムは、熱を散逸させる能力がより高い。キャピラリークロマトグラフィーカラムは、断面が円形であり得、かつ他の材料、例えば、ポリイミドによって被覆され得る石英ガラスキャピラリー管を一般に含む。
【００３４】
本発明の装置においてナノカラム（またはキャピラリーカラム）の一部は、微粒子固定相材料（例えば、約１μｍから３μｍの直径を有する結合シリカ粒子）によって充填されている。本明細書に用いられる用語の「カラム」は、固体の円筒状容器、例えば、中空の石英ガラスキャピラリーを言うこともあり、前記用語は、円筒状容器内にある固定相材料の充填層を言うこともあり、また、前記用語は、双方の態様を言うこともある。ナノカラムは、石英ガラス、ガラス、ステンレス鋼、ポリマー、セラミックまたはそれらの混合物から作製できる。本発明の特定の一態様は、石英ガラスカラム、特にポリイミドによって被覆された石英ガラスカラムに適用される。また、本発明に用いられるナノカラムは、固定相を受け入れるための円筒状内部を有する。このようなナノカラムの内径は、約１０μｍから約１．０ｍｍである。他の実施形態において、内径は約２５μＭから約３２０μｍであるか、さらに約５００μｍである。本発明の充填カラムは、意図された適用によって種々の長さであり得るが、典型的な長さは凡そ２０ｃｍである。
【００３５】
したがって、本発明の典型的なクロマトグラフィー装置は、ナノカラム、例えば、微粒子固定相材料で充填されたキャピラリーおよび固体支持体を含む。「インサイチューフリット」と呼ぶことのできる固体支持体は、固定相材料に隣接し、それと一体化している。
【００３６】
多種多様な微粒子固定相材料を本発明に使用できる。したがって、本発明の固定相またはクロマトグラフィー装置の充填材は、「微粒子固定相材料」または「固定相材料の粒子」から作製される。さらに、前記固定相は、一体材料とは対比的に粒子性を保持している。一体材料は、例えば、国際ＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＵＳ第０２／２５，１９３号に記載されている。
【００３７】
例えば、固定相材料の粒子は、約０．５μｍから約１０．０μｍ、またはより具体的に約３μｍから約５．０μｍの平均サイズ／直径を有し得る。ある一定の状況では、粒径分布は、平均の１０％以内である必要がある。典型的には、固定相材料は多孔性であるが、非多孔性であってもよい。なお、固定相材料は、約７０Åから約３００Åの平均孔径；または約５０ｍ２／ｇから約２５０ｍ２／ｇの比表面積；または約０．２ｃｍ３／ｇから１．５ｃｍ３／ｇの細孔容積を有し得る。しかし、吸着表面の化学的修飾が、固定相材料の表面積および孔隙量に影響を及ぼし得ることに注意する必要がある。例えば、オクタデシルシランとの結合後に表面積が、３５０ｍ２／ｇから１７０ｍ２／ｇに減少し得る結合シリカの場合、この効果は重要である。
【００３８】
不規則形状の粒子よりも球状粒子を使用する方が一般に好ましい。不規則形状の材料は、球状材料よりもしばしば充填しにくいことが、当業界ではよく知られている。また、同じサイズの不規則形状の材料で充填したカラムよりも、球状材料は充填し易く、また、より大きな充填層安定性を示すことも知られている。
【００３９】
一般に、ＨＰＬＣカラムに使用するための当業界で知られた任意の微粒子固定相材料は、本発明のクロマトグラフィー装置にも使用できる。使用される好適な微粒子固定相材料の例としては、アルミナ、シリカ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、セラミック材料、有機ポリマー、またはそれらの混合物が挙げられる。好ましい固定相材料は、表面改質剤と結合されている。そのような表面改質剤は、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、シアノ基、アミノ基、ジオール基、ニトロ基、エステル基、または埋め込み極性官能基を含有するアルキル基またはアリール基があり得る。例えば、アルキル基表面改質剤基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、またはオクタデシル基であり得る。適切な微粒子固定相材料のさらなる例としては、アルキル結合シリカ、フェニル結合シリカ、シアノ結合シリカ、ジオール結合シリカ、アミノ結合シリカ、およびそれらの混合物が挙げられる。好適な材料はＷａｔｅｒｓ  Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ（米国マサチューセッツ州ミルフォード所在）、Ａｌｌｔｅｃｈ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ社（米国イリノイ州ディアフィールド所在）、Ｂｅｃｋｍａｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社（米国カリフォルニア州フラートン所在）、Ｇｉｌｓｏｎ社（米国ウィスコンシン州ミドルトン所在）、ＥＭ  Ｓｃｉｅｎｃｅ（米国ニュージャージー州ギブスタウン所在）、Ｓｕｐｅｌｃｏ社（米国ペンシルバニア州ベルフォンテ所在）などの種々の販売元から容易に入手できる。
【００４０】
本発明の使用し得る固定相材料のさらなる例としては、例えば、国際ＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＵＳ第０２／２５，２５０号およびＰＣＴ／ＵＳ第００／０３，０５２号（ＷＯ第２０００／４５，９５１号）に記載されている多孔性無機／有機ハイブリッド粒子が挙げられる。「ハイブリッド」、すなわち「多孔性無機／有機ハイブリッド粒子」におけるようなハイブリッドは、有機官能基が無機構造の内部または「骨格」無機構造との両方と、ハイブリッド材料表面と同様、一体化している無機ベースの構造を含む。ハイブリッド材料の無機部分は、例えば、アルミナ、シリカ、酸化チタンもしくは酸化ジルコニウムまたはセラミック材料であり得る。好ましい実施形態において、ハイブリッド材料の無機部分は、シリカである。無機部分がシリカである好ましい実施形態において、「ハイブリッドシリカ」は、式ＳｉＯ２／（Ｒ２ｐＲ４ｑＳｉＯｔ）ｎまたは式ＳｉＯ２／［Ｒ６（Ｒ２ｒＳｉＯｔ）ｍ］ｎを有する材料を言い、式中、Ｒ２およびＲ４は、独立してＣ１〜Ｃ１８脂肪族基、スチリル基、ビニル基、プロパノール基または芳香族部分（アルキル基、アリール基、シアノ基、アミノ基、ヒドロキシル基、ジオール基、ニトロ基、エステル基、イオン交換基または埋め込み極性官能基でさらに置換されていてもよい）であり、Ｒ６は、２個以上のケイ素原子を架橋している置換または非置換Ｃ１〜Ｃ１８アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基またはアリーレン部分であり、ｐおよびｑは０、１または２であり、但し、ｐ＋ｑ＝１または２であり、およびｐ＋ｑ＝１である場合ｔ＝１．５であり、およびｐ＋ｑ＝２である場合ｔ＝１であり、ｒは０または１であり、但しｒ＝０である場合ｔ＝１．５であり、およびｒ＝１である場合ｔ＝１であり、ｍは、２以上の整数であり、およびｎは、０．０３から１、より好ましくは、０．１から１、さらにより好ましくは、０．２から０．５の数値である。Ｒ２は、官能化基Ｒによって、さらに置換されていてもよい。用語の「官能化基」には、例えば、オクタデシル（Ｃ１８）またはフェニルなど、クロマトグラフィーの固定相に、ある一定のクロマトグラフィー官能性を与える有機基が含まれる。このような官能化基は、例えば、誘導化またはコーティングおよび後期架橋によって基材に結合している、例えば、本明細書に開示されているような表面改質剤の中に存在し、表面改質剤の化学的特性を基材に与える。一実施形態において、このような表面改質剤は、式Ｚａ（Ｒ’）ｂＳｉ−Ｒを有し、式中、Ｚ＝Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｃ１〜Ｃ５アルコキシ、ジアルキルアミノ、例えば、ジメチルアミノであり、またはトリフルオロメタンスルホネートであり；ａおよびｂは、ａ＋ｂ＝３という条件で、各々０から３の整数であり；Ｒ’は、Ｃ１〜Ｃ６の直鎖、環式または分枝状アルキル基であり、Ｒは官能化基である。同様に、Ｒ’は、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ヘキシル、またはシクロヘキシルであってもよく、好ましくはＲ’はメチルである。
【００４１】
本発明の「インサイチューフリット」は、固定相材料と架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）、例えば、ポリ（ジメチルシロキサン）のポリマーネットワークとの混合物であり得る。一定の実施形態において、特に大きな直径のナノカラムが用いられる場合、インサイチューフリットは、場合によっては焼結されていてもよい。
【００４２】
一般に、本発明のインサイチューフリットは、固定相材料、溶媒およびポリマー試薬をナノカラム（固定相を受けるための円筒状内部を有する）の一端に配置して作製できる。前記ポリマー試薬は、「硬化」後に架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）を生じさせる化合物である。蒸発により溶媒を除去するため、ナノカラム中の混合物を室温以上の温度で維持する。次に前記ナノカラムを、硬化を促進するためにさらに加熱できるか、またはより高い温度で焼結できる。
【００４３】
得られたカラム内材料は、ポリマーネットワークの中に顕微鏡で肉視で確認できる個別的粒子の懸濁液である。ポリ（ジオルガノシロキサン）が硬化すると、それは、それ自体と反応し、他のポリマー試薬が架橋を形成し、それらが全て一緒になって微粒子固体相材料中にネットワークまたはマトリクスを形成する。したがって、このような混合物は、互いに相互作用のない２つの別個の成分の単純な混合物とは対比的に、「均質」な均一混合物である。このように、最初の生成物は一体物ではなく、固定化された固定相である。このようにして調製されたインサイチューフリットを、次に焼結でき、これによってフリットをさらに強化するさらなる構造的変化が生じる。
【００４４】
本発明に用いられるポリ（ジオルガノシロキサン）ポリマー類としては、メチルクロロシラン類、エチルクロロシラン類およびフェニルクロロシラン類など、クロロシラン類などの前駆体から形成されるものが典型的に挙げられる。また、ポリ（ジオルガノシロキサン）ポリマー類は、ポリマー中に分枝状の重合可能なモノマーが含まれる場合は架橋もでき、引き続いて反応できる。本発明に用いられるポリマー試薬は、それら自体がポリマーであってもよい。特に好ましいポリマーは、ポリ（ジメチルシロキサン）（「ＰＤＭＳ」）である。例えば、米国特許第４，３７４，９６７号、米国特許第４，５２９，７８９号、米国特許第４，８３１，０７０号、米国特許第４，８８２，３７７号、米国特許第６，１６９，１５５号、および米国特許第５，５７１，８５３号を参照されたい。
【００４５】
本明細書に記載されているポリマー類は、「ポリ（ジメチルシロキサン）」などと称されるが、当業者は、このようなポリマーが、例えば、モノメチルシロキサンおよび他のモノ−またはジオルガノシロキサン単位などの他の単位量を含有し得ることを認識するであろう。これらの単位は、実質的にポリマーの性質を変化させない限り、ポリマーの合成中に形成されことが多い。
【００４６】
本発明のポリ（ジオルガノシロキサン）は、式−（−Ｒ１Ｒ２ＳｉＯ−）−の繰り返し単位を有するポリマー（式中、Ｒ１およびＲ２は、独立して水素、Ｃ１〜Ｃ１８脂肪族基、芳香族基または架橋基である。）であり得る。あるいは、前記ポリ（ジオルガノシロキサン）は、式（−Ｒ１Ｒ２ＳｉＯ−）ｎを有するポリマー（式中、Ｒ１およびＲ２は、独立して水素、Ｃ１〜Ｃ１８脂肪族基、芳香族基または架橋基であり、ｎは繰り返し単位数を表す。例えば、Ｒ１およびＲ２は、各々メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチルを含むＣ１〜Ｃ６アルキル基などの直鎖状、または分枝状アルキル基または環式アルキル基であり得る。）であり得る。
【００４７】
架橋ＰＤＭＳ（または「シロキサン」）は、種々の「ポリマー試薬」、例えばオルガノ水素シロキサン架橋剤によって硬化されるポリジオルガノシロキサンから作製できる。本明細書に用いられる用語の「架橋」基は、重合可能なアルケニル基を含有する炭化水素基であるが、「架橋基」は、そのような基の重合化生成物もまた称し得る。架橋基の例としては、ビニル基またはスチリル基が挙げられる。例えば、好適な触媒（例えば、白金化合物）の存在下、架橋可能なポリマー試薬は、Ｓ−Ｈ結合を含有する他のポリマー試薬（例えば、オルガノ水素シロキサン）と反応させることによって、材料を架橋し得る。また、本発明に用いられるポリマー試薬としては、架橋可能な基を有さないポリ（ジメチルシロキサン）を挙げることができる。これらの「非官能性」ポリマーは、実質的に架橋反応を受けず、例としては、一般式ＨＯ［Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｏ］ｍＨのポリマーが挙げられ、式中、ｍは、約５０から約１０００の平均値を有する。
【００４８】
一般に、本発明に用いられるポリマー試薬の１つは、ポリオルガノシロキサン上に、好適な架橋剤と反応するビニル基を含有する。好適な架橋剤は、Ｓｉ−Ｈ結合を有するオルガノ水素シロキサンであり、一般に１分子当たり平均１つ以上のＳｉ−Ｈ結合、１個のケイ素原子当たり１つ以下のＳｉ−Ｈ結合を有する。ケイ素原子上の他の置換基は、例えば、低級アルキル基であり得る。本発明の実施に使用できるオルガノ水素シロキサン化合物の一例は、１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサン（またはテトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサン）である。他の架橋剤は、ジメチル水素シロキサン−末端ポリジメチルシロキサン、ＨＭｅ２Ｓｉ（ＯＭｅ２Ｓｉ）ｘＨである。架橋ポリマー試薬のさらなる例は、ジメチルシロキサン単位、メチル水素シロキサン単位およびトリメチルシロキサン単位のポリマーを含む。
【００４９】
したがって、本発明に用いられるポリマー試薬は、少なくとも４つの成分：（１）ケイ素結合アルケニル基を含有するオルガノポリシロキサン、（２）非官能性オルガノポリシロキサン、（３）オルガノ水素ポリシロキサンおよび（４）触媒、を典型的に含む。
【００５０】
本発明の一態様において、ポリ（ジオルガノシロキサン）は、ポリ（ジメチルシロキサン）ポリマー類から選択される。同様に、架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）は、架橋ポリ（ジメチルシロキサン）ポリマー類からなる群から選択される。
【００５１】
例えば、架橋可能なポリマー試薬は、１分子当たり平均して少なくとも２つのケイ素結合アルケニル基を含有し得る。好適なアルケニル基は、ビニル基、アリル基、ブテニル（例えば、１−ブテニル）基およびヘキセニル（例えば、１−ヘキセニル）基など、２個から約６個の炭素原子を含有する。前記アルケニル基は、末端、ペンダント（非末端）、または末端とペンダントの双方の位置に位置し得る。残りのケイ素結合有機基は、脂肪族不飽和のない１価の炭化水素基および１価のハロゲン化炭化水素基（例えば、アルキル基、特にメチル、エチル、プロピルおよびブチルなどの低級アルキル基）ならびにフェニルなどのアリール基；および３，３，３−トリフルオロプロピルなどのハロゲン化アルキル基であり得る。架橋可能なポリマー試薬は、直鎖状であり得るか、または３官能性シロキサン単位に分枝状を含み得る。ポリ（ジオルガノシロキサン）試薬の例は、一般式Ｒ４Ｒ３２ＳｉＯ（Ｒ３２ＳｉＯ）ｎＳｉＲ３２Ｒ４（式中、各Ｒ３は、独立してアルキル基、または脂肪族不飽和のないハロゲン化炭化水素基（例えば、アルキル基またはアリール基）であり；Ｒ４は、アルケニル基であり；ｎは、都合のよい粘度となる値を有する。）であり得る。典型的にｎは、約２００から約６００である。好ましくは、Ｒ３はメチルであり、Ｒ４はビニルである。
【００５２】
例えば、架橋可能なポリマー試薬、特に本発明に有用なポリ（ジオルガノシロキサン）化合物としては、以下のもの：
【００５３】
【化１】
0004791352.tif 000002
（式中、ｘ＋ｙ＝ｎであり、ｎは、約１００から約１０００である。）などが挙げられる。好ましいポリ（ジオルガノシロキサン）ポリマー試薬としては、ジメチルビニルシロキシ−末端ポリジメチルシロキサン類が挙げられる。
【００５４】
オルガノ水素シロキサンポリマー試薬の例としては、式Ｒ７Ｓｉ（ＯＳｉＲ８２Ｈ）３を有するもの（式中、Ｒ７は、１個から１８個の炭素原子を有する分枝状または非分枝状アルキル基またはアリール基であり、Ｒ８は、１個から４個の炭素原子を有する分枝状または非分枝状アルキル基である。）が挙げられる。好適なＲ７基の例としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ブチル、２−メチルプロピル、ペンチル、２−メチルブチル、２，２−ジメチルプロピル、ヘキシル、２−メチルペンチル、３−メチルペンチル、２，２−ジメチルブチル、２，３−ジメチルブチル、ヘプチル、２−メチルヘキシル、３−メチルヘキシル、２，２−ジメチルペンチル、２，３−ジメチルペンチル、２，４−ジメチルペンチル、３，３−ジメチルペンチル、３−エチルペンチル、２，２，３−トリメチルブチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシルおよびオクタデシル、フェニル、トリルおよびベンジルが挙げられる。Ｒ７は、ｎ−プロピルであることが好ましい。好適なＲ８基の例としては、メチル、エチル、プロピル、ｎ−ブチルおよび２−メチルプロピルが挙げられる。
【００５５】
一般に、ジメチルシロキサンまたはメチル水素シロキサンは、約１０Ｄａから約１０，０００Ｄａの平均分子量、より具体的には、約１００Ｄａから約１，０００Ｄａの平均分子量を有し得る。同様に、ビニル置換ジメチルシロキサンは、約５００Ｄａから約１００，０００Ｄａの平均分子量、より具体的には、約１０，０００Ｄａから約４０，０００Ｄａの平均分子量を有し得る。
【００５６】
前記ポリマー試薬を反応させる、すなわち、架橋させるか、加熱によるインサイチューで「硬化」させる。このようにして生成させたインサイチューフリットを、焼結によってさらに固定化できる。一実施形態において、硬化ステップは、前記混合物を約１時間から約４８時間の範囲の時間、約２５℃と約１５０℃との間の温度に加熱することを含む。
【００５７】
前記硬化ステップは、少量の白金ヒドロシリル化触媒、例えば、ケイ素結合水素とビニル基との間の反応を触媒する白金触媒の添加により促進できる。より一般的に、ヒドロシリル化触媒は、当業界に知られた任意の活性遷移金属触媒、特に白金以外にロジウム、ルテニウム、パラジウム、オスミウム、またはイリジウムを含むものであり得る。好適な触媒としては、クロロ白金酸触媒、米国特許第２，８２３，２１８号およびクロロ白金酸と有機ケイ素化合物との反応生成物が挙げられる。例えば、米国特許第３，４１９，５９３号を参照されたい。また、米国特許第３，１５９，６０１号および米国特許第３，１５９，６６２号に記載された白金炭化水素複合体および米国特許第３，７２３，４９７号に示された白金アセチルアセトネートならびに米国特許第３，２２０，９７２号に記載された白金アルコレート触媒も適用できる。選択されたいずれの具体的白金触媒に関しても、実践者は、硬化を促進するために最適な触媒有効量を決定することができるであろう。白金触媒は、製剤全体の１００万重量部当たり約０．１重量部から４０重量部の白金を提供する上で十分な量で有効に使用されてきた。
【００５８】
触媒は、アルケニル基とＳｉ−Ｈ基との間の付加反応を促進することのできる任意の触媒であり得る。白金族金属触媒としては、例えば、クロロ白金酸、アルコール修飾クロロ白金酸、クロロ白金酸とオレフィンとの配位化合物、ビニルシロキサンまたはアセチレン化合物、テトラキス−（トリフェニルホスフィン）パラジウム、クロロトリス（トリフェニルホスフィン）ロジウムなどが挙げられ、その中で特に白金化合物が好ましい。
【００５９】
本発明の組成物中、触媒は、他の成分の総量を基準にして通常、０．１ｐｐｍから１００ｐｐｍの量で存在するが、具体的な状況に関する適切な量の決定は、技術実践者によって典型的に行われるルーチン実験の範囲内にある。
【００６０】
本発明に用いられるポリ（ジオルガノシロキサン）ポリマーは、メチルクロロシラン類、エチルクロロシラン類およびフェニルクロロシラン類などのクロロシラン類を含む前駆体から形成されるものが典型的に挙げられる。ポリ（ジオルガノシロキサン）ポリマーは、分枝状重合可能モノマーが、そのポリマー中に含まれる場合は、架橋することもでき、引き続いて反応させることができる。
【００６１】
種々の知られた添加剤を、ポリマー試薬に含めることができる。例えば、ヒュームドシリカ、シリカエアロゲル、沈降シリカ、粉砕シリカなどの無機充填材を、硬度、機械的強度など、ポリマーネットワークの物理的性質を調整するために添加できる。環状ポリメチルビニルシロキサン化合物、アセチレン化合物、有機リン化合物などの一定の制御剤を、前記組成物に添加することができ、それによって、硬化反応の速度を制御する。このような添加剤は、望ましい特徴をさらに与えるために添加できるが、添加剤は、クロマトグラフィー効率または生じる材料の有用性を実質的に減じないことが好ましい。
【００６２】
したがって、さらに他の実施例において、本発明の架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）ポリマー類は、以下の実験単位を与えるポリマー試薬から作製できる：１つの単位は、主にジメチルシロキサン（Ｍｅ２ＳｉＯ）繰り返し単位を含むことができ、これはポリマー中、合計シロキサン単位の８０モル％から９６．５モル％であり得る。ポリオルガノシロキサンの第２の単位は、モノメチルシロキサン（ＭｅＳｉＯ１．５）であり得、これはポリマー中、合計シロキサン単位の２モル％から１０．０モル％であり得る。ＭｅＳｉＯ１．５基は、モノメチルシロキサン単位がない場合よりも高い溶融温度を与える（ジメチルシロキサン単位のみのポリマー鎖は、凡そ−４０℃で結晶化するが、モノメチルシロキサン単位をシロキサンポリマー鎖に沿ってランダムに配置すると結晶相が避けられる）。第３の単位は、トリメチルシロキサン単位（Ｍｅ３ＳｉＯ０．５）で、これは、ポリマー鎖に対して末端ブロッカーとして働き、合計シロキサン単位の１．２５モル％から６．０モル％であり得る。シロキサンポリマーにおける最後の単位は、ビニル含有シロキサン単位、例えば、ジメチルビニルシロキサン（Ｍｅ２（Ｈ２Ｃ＝ＣＨ）ＳｉＯ０．５）であり得、そのビニル基は末端位にある（末端ビニル基は、間にあるビニル基（すなわち、Ｍｅ（Ｈ２Ｃ＝ＣＨ）ＳｉＯ）よりも迅速に硬化する）。末端ビニル単位は、トリメチルシロキサン単位と関連して、末端ブロッカーとしても働き、ポリマー中、合計オルガノシロキサン単位の０．２５モル％から４モル％であり得る。
【００６３】
他の実施形態において、架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）は、ジメチルビニル−末端ジメチルシロキサンなどのビニル置換ジメチルシロキサンを含むポリマー試薬の反応により生じる。ポリマー試薬の他の特定例としては、ジメチルシロキサン、メチル水素シロキサン、ジメチルビニル化シリカ、トリメチル化シリカ、テトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサン、およびテトラ（トリメチルシロキシ）シランが挙げられる。
【００６４】
ポリ（ジメチルシロキサン）ポリマー類の例としては、ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ社（米国ミシガン州ミッドランド所在）により、商標Ｓｙｌｇａｒｄで販売されているものが挙げられる。ＰＤＭＳポリマーは、商品として入手できるＳｙｌｇａｒｄキットの前駆体と触媒とを適切な比率で混合した後、硬化することにより容易に生成できる。Ｓｙｌｇａｒｄポリ（ジメチルシロキサン）ポリマー類は、成分Ａと成分Ｂとの混合物を硬化することによって容易に合成でき、ここでＡは、例えば、ジメチルビニル−末端ポリジメチルシロキサンであり、Ｂは、例えば部分的に水素置換されたメチル測基を有するトリメチル−末端シロキサンである。種々の特性を有するポリマー類は、単にＡ対Ｂの重量比およびＡとＢのキット成分の分子量と官能基を変えることによって合成できる。例えば、商標Ｄｏｗ  Ｓｙｌｇａｒｄ  ５２７として知られている製品において、成分Ａ、成分Ｂ双方の平均分子量分布は幅広く、２０，０００グラム／モル付近が中心であり、成分Ｂの官能価は約１０２である。
【００６５】
一般に、Ｓｙｌｇａｒｄキットは、ＰＤＭＳポリマーの容易な合成を可能にする。Ｓｙｌｇａｒｄポリ（ジメチルシロキサン）ポリマー類は、成分Ａと成分Ｂとの混合物を硬化することによって容易に合成でき、ここでＡは、例えば、ジメチルビニル末端ポリジメチルシロキサンであり、Ｂは、例えば部分的に水素置換されたメチル測基を有するトリメチル−末端シロキサンである。種々の特性を有するポリマー類は、単にＡ対Ｂの重量比およびＡとＢのキット成分の分子量と官能基を変えることによって合成できる。
【００６６】
より一般的に、本発明のポリ（ジオルガノシロキサン）ポリマー類は、ビニル末端ブロックポリ（ジオルガノシロキサン）、例えば、ポリ（ジメチルシロキサン）、成分「Ａ」および他のオルガノシロキサン、成分「Ｂ」から、場合によっては触媒を用いて調製できる。種々のポリマーが、ＡとＢの組成ならびに成分Ａと成分Ｂの相対量を変えることによって、同様に合成できる。トリオルガノシロキシ末端ブロックポリ（ジメチルシロキサン）は、「Ａ」と称される。トリオルガノシロキシ基は、１つのビニル基およびケイ素に結合した２つのメチル基、またはケイ素に結合した１つのビニル基、フェニル基またはメチル基を含有し得る。例えば、Ａは以下の化学構造を有し得る：
（ＣＨ２＝ＣＨ）（ＣＨ３）２Ｓｉ−（ＯＳｉ（ＣＨ３）２）ｎＯ−Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ＝ＣＨ２）。
【００６７】
成分Ａは、クロマトグラフィーカラムにおいて、また、本発明の方法において、好適なクロマトグラフィー特性を示す任意のトリオルガノシロキシ末端ブロックポリ（ジメチルシロキサン）であり得る。分散度指標値は、Ａに存在する全てのポリマー種の濃度を考慮に入れ、所与のポリマーの重量平均分子量を、数平均分子量で割ることによって得られる。異なる分散度指標および分子量分布を得るために、２種以上の異なる分子量のポリ（ジメチルシロキサン）ポリマーを混合できる。Ａの好ましい実施形態を調製する他の方法は、例えば、米国特許第３，４４５，４２６号に記載されている。Ａのトリオルガノシロキシ末端ブロック基は、ジメチルビニルシロキシ基であることが好ましい。
【００６８】
オルガノシロキサンコポリマー「Ｂ」は、部分的に水素置換されたメチル側基を有するトリメチル末端シロキサンであり得る。これらのポリマー類は式（ＣＨ３）２（ＣＨ２＝ＣＨ）ＳｉＯ１／２、（ＣＨ３）３ＳｉＯ１／２、およびＳｉＯ２の単位を含有し得る。米国特許第２，６７６，１８２号。これらのコポリマー類は、ヒドロキシ基の一定の重量パーセンテージを含有するが、これらは、トリオルガノシロキサンキャッピング剤の濃度を変えることにより変化させることができる。例えば、シリカヒドロゾルは酸性条件下、ヘキサメチルジシロキサンまたはトリメチルクロロシランと反応でき、続いて１つのビニル基およびケイ素に結合した２つのメチル基を含有するシラザン、シロキサンまたはシランと反応できる。
【００６９】
成分ＡおよびＢは、好適な触媒存在下、反応して弾性ゲルを生じる。好ましいクラスの触媒としては、ケイ素結合水素原子およびオレフィン二重結合、特にケイ素結合ビニル基との間の反応を触媒することが知られており、Ａに可溶性である白金組成物が挙げられる。特に好適なクラスの白金含有触媒は、クロロ白金酸と一定の不飽和有機ケイ素化合物から調製された米国特許第３，４１９，５９３号に記載されている複合体である。前記白金触媒は、１００万重量部のＡ当たり、少なくとも１重量部の白金を提供する上で十分な量において存在し得るが、できるだけ少量の触媒を用いることが好ましい。成分ＡおよびＢを白金触媒と共に含有する混合物は、室温で混合すると直ちに硬化を開始できる。したがって、アセチレンアルコール類、特に２−メチル−３−ブチン−２−オールなどの阻害剤を含む、米国特許第３，４４５，４２０号に記載されている阻害剤などの触媒阻害剤を用いることが好ましいであろう。しかし、一旦、硬化反応が開始すると、反応は、あたかも阻害剤が存在しないかのように、同じ速度で進行する。阻害された組成物は、典型的に約７０℃以上の温度で、この組成物を加熱することによって硬化される。触媒、特に極めて低濃度で活性な白金触媒などの触媒が用いられる場合は、最終的クロマトグラフィーカラムから、触媒の全痕跡を完全に除去するように注意しなければならない。残った触媒は、分析化合物がクロマトグラフィーカラム内の汚染された固定相材料を通過する際に、それらとの反応の触媒作用を引き起し、したがって、前記材料の有用性を損なう恐れがある。Ｓｙｌｇａｒｄ  １８４の場合、２３℃で２４時間、または６５℃で４時間、または１００℃で１時間または１５０℃で１５分を用いて硬化させることが、製造元により推奨されているが、大量であれば、硬化温度に到達するためにより長い時間を要するであろう。２３℃では、前記材料は２４時間のうちに硬化していて扱えるようになるが、完全な機械的および電気的特性は７日後になってから十分に達成されるであろう。
【００７０】
したがって、本発明は、固定相材料の粒子と、架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）のポリマーネットワークとの均質混合物を含むクロマトグラフィーナノカラムにおいて固定相材料を固定化するためのインサイチューフリットに関し、ここにおいて、前記粒子は前記ネットワーク中に懸濁している。
【００７１】
同様に、本発明は、微粒子固定相材料および前記固定相材料に隣接し、前記固定相材料と一体化しているインサイチューフリットを含む分子分離用手段に関する。前記インサイチューフリットは、固定相材料の粒子と、架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）のポリマーネットワークとの均質混合物を含み、前記粒子は、前記ネットワーク中に懸濁している。
【００７２】
さらなる一実施形態において、本発明は、固定相を受け入れるための円筒状内部を有するナノカラム、前記ナノカラム内に充填された微粒子固定相材料、および前記ナノカラム内にあって前記固定相材料に隣接し、前記固定相材料と一体化しているインサイチューフリットを含むカラムクロマトグラフィー装置に関する。前記インサイチューフリットは、固定相材料の粒子と、架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）のポリマーネットワークとの均質混合物を含み、前記粒子は、前記ネットワーク中に懸濁している。
【００７３】
本発明のカラムクロマトグラフィー装置の有用性を最大化するために、固体相材料に対するポリマー成分の相対量は、固定相を満足のいくように固定化する上で十分高いことが必要である。他方、ポリマー成分の相対量は、固体相材料それ自体のクロマトグラフィー分割特性を実質的に変化させないように十分低いことが必要である。事実、ポリマー成分の相対量が高すぎると、生じる逆圧は実行不可能な高さになり得る。固体相材料に対するポリマー成分の最適な相対量は、正確な状況に依存するが、当業者は、本発明の目的に従って、ルーチン実験だけで適切な組成を確かめることができるであろう。例えば、本明細書に記載されている粒子（固定相材料の）とポリマーネットワーク（架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）の）との均質混合物は、凡そ１０：１（ｗ／ｗ）の組成、または１５：１（ｗ／ｗ）の組成、またはさらに２０：１（ｗ／ｗ）の組成、またはさらに２５：１（ｗ／ｗ）の組成であり得る。幾つかの場合において、前記均質混合物はさらに、凡そ５０：１（ｗ／ｗ）の粒子：ポリマーネットワーク組成、またはさらに７０：１（ｗ／ｗ）の組成、または１００：１（ｗ／ｗ）の組成、またはさらに１０００：１（ｗ／ｗ）の組成であり得る。このような相対量は、前記材料の製造に含まれることになる各試薬または成分の化学量論的等価性を算出または予測することによって得ることができる。同様に、このような比率は、得られた生成物の遡及的実験分析、例えば、燃焼分析、または他のこのような方法によって決定できる。
【００７４】
また、本発明は、カラムクロマトグラフィー装置と、および検出手段、導入手段または受入れ手段から選択される少なくとも１つの成分とを含む分離機器に関する。種々の検出手段、導入手段および受入れ手段が、例えば、ＨＰＬＣおよび他の一般的な分析クロマトグラフィー法において等価の、またはさらに同一の機器が使用されるのと類似の様式で、本発明により使用し得ることを当業者は認識するであろう。前記前記カラムクロマトグラフィー装置は、固定相を受け入れるための円筒状内部を有するナノカラム、前記ナノカラム内に充填された微粒子固定相材料、および前記ナノカラム内にあって、前記固定相材料に隣接し、前記固定相材料と一体化しているインサイチューフリットを含み得る。前記インサイチューフリットは、固定相材料の粒子と、架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）のポリマーネットワークとの均質混合物を含み、前記粒子は、前記ネットワーク中に懸濁している。前記受入れ手段は、前記ナノカラムが、検出手段または導入手段のいずれかに、操作可能に連結している配置にナノカラムを保持することができる。
【００７５】
前記検出手段は、前記ナノカラムに操作可能に連結しており物理化学的性質（光吸収／発光、導電性など）を測定することができる。例としては、ＨＰＬＣ検出器として一般的に使用されているものなどの検出器が挙げられる。このような検出器は、例えば、屈折率、ＵＶ／Ｖｉｓ吸収または発光（一定の波長または変化する波長における）、蛍光（例えば、レーザ源と共に）、導電性、分子質量（質量分析計により）および蒸発光散乱を測定する。光検出器は、液体クロマトグラフィーシステムに使用されることが多い。これらのシステムにおいて、前記検出器は、低容量フローセルを通過する際の光ビームを流動するカラム流出液に通す。前記セルを通過するサンプル成分のＵＶ吸収、蛍光発光または屈折率の変化（使用される検出器のタイプに依存する）によって生じる光強度の変化が、出力電圧の変化としてモニターされる。これらの電圧変化は、ストリップチャート記録計上に記録され、保持時間およびピーク面積のデータを提供するために、積分計またはコンピュータに入れられることが多い。使用される一般的な検出器は、紫外線吸収検出器である。このタイプの波長変化検出器は、約１９０ｎｍから約４６０ｎｍ（または、さらに約６００ｎｍ）で操作される。
【００７６】
前記導入手段は、前記ナノカラムに操作可能に連結しており、液体をナノカラム内へ導くことができる。液体クロマトグラフィーにおいてインジェクタとポンプは最も一般的な導入手段である。サンプル導入の最も単純な方法は、注入バルブを使用することであるが、サンプル導入がオートサンプラーとマイクロプロセッサの補助で行われる自動サンプリング装置を組み込んでもよい。液体クロマトグラフィーにおいて、液体サンプルは直接導入でき、固体サンプルは、適切な溶媒に溶解させるだけでよい。溶媒は、移動相である必要はないが、検出器、カラムまたは成分の干渉を避けるように選択されることが多い。液体クロマトグラフィーシステム用のインジェクタは、高い再現性で高圧下、少量の液体サンプルを注入する可能性を提供する必要がある。それらはまた、バンド広幅化を最小とし、可能性のある流動妨害を最小化する必要がある。サンプリング装置の一例は、マイクロサンプリングインジェクタバルブである。それらの優れた特性のため、Ｒｈｅｏｄｙｎｅインジェクタなどのバルブは、極めて一般的である。なぜならば、これらの装置は高温においても、有意な流動妨害なしで加圧カラム内へ再現性よくサンプル導入を可能にしており、また、注入容量は６０ｎＬと少量であるからである。
【００７７】
ポンプ手段の例としては、溶媒を充填固定相層に推し進めることのできる高圧ポンプが挙げられる。層粒子が小さくなるほど、担持カラムはより狭くなり、より高い圧力が必要となる。このようなポンプは、電気的フィードバックシステムおよびポンプに一定の圧力を維持させる多ヘッド構造を有することが理想的である。ヘリウム掃流またはより良好な真空脱気の、一体化した脱気システムを有することが好ましい。
【００７８】
さらに、本発明は、固定相を受け入れるための円筒状内部を有するナノカラムを提供するステップ、および前記ナノカラム内に固定相を形成するステップによって製造するクロマトグラフィー装置に関する。このような固定相は、微粒子固定相材料および前記固定相材料に隣接し、前記固定相材料と一体化しているインサイチューフリットを含み得、前記インサイチューフリットは、固定相材料の粒子と、架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）のポリマーネットワークとの均質混合物を含み、前記粒子は、前記ネットワーク中に懸濁している。
【００７９】
フリット性能の最も具体的な試験の１つは、ＨＰＬＣ分離において遭遇する典型的圧力（凡そ１８，６１６ｋＰａ（２７００ｐｓｉ））に耐える能力である。本発明のインサイチューフリットは、ナノカラムにおける高圧に耐えることができる。上記のとおり、インサイチューフリットの強度は、焼結によって強化でき、したがって、より高い圧力を可能にする。本発明のインサイチューフリットは、通常固定相を通って流動する液体に印加される少なくとも約６，８９５ｋＰａ（１，０００ｐｓｉ）の圧力に物理的に耐える能力がある。他の実施例において、インサイチューフリットは、固定相を通って流動する液体に印加される少なくとも約６８，９４７ｋＰａ（１０，０００ｐｓｉ）のクロマトグラフィー圧に物理的に耐える能力がある。さらに他の実施例において、本発明のインサイチューフリットは、固定相を通って流動する液体に印加される少なくとも約１３７，８９５ｋＰａ（２０，０００ｐｓｉ）のクロマトグラフィー圧に物理的に耐える能力がある。
【００８０】
典型的に、インサイチューフリットは、約０．２５ｍｍから約２．５ｍｍの長さであり、約０．５ｍｍから約１．０ｍｍの長さであり得る。
【００８１】
また、インサイチューフリットは、通常ナノカラム内の充填層の一端に、クロマトグラフィー装置の出口フリットまたは入口フリットとして配置されている。
【００８２】
下記に例示されるように、本発明のインサイチューフリットは、２．３未満かそれに等しいテーリング係数を有し得る。
【００８３】
カラム充填法は、一般に当業界に知られており、例えば、Ｃｏｌｏｎら、Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇ．８８７、４３頁（２０００）を参照されたいが、主に充填の機械的強さ、その粒径および粒径分布および充填されるカラムの直径に依存する。直径が約２０μｍ超の粒子に典型的に用いられる乾燥充填などの従来のカラム充填法は、典型的に数十ミクロンの範囲の直径を有する小型のキャピラリーカラムにとって有用ではない。直径が１μｍと２０μｍとの間の粒子には、スラリー法が使用できる。スラリー充填においては、層を形成している粒子は、適切な液体または液体混合物中に、スラリーとして懸濁される。スラリーの調製には多くの液体または液体混合物が使用できるが、その主な要件は、液体が充填粒子を完全に濡らして充填材の十分な分散を提供することである。次に前記スラリーを高圧下、場合によっては機械的攪拌、例えば、音波処理を用いて、カラム内へポンプで注入する。
【００８４】
したがって、本発明は、
ａ）固定相を受け入れるための円筒状内部を有するナノカラムを提供するステップと；
ｂ）固定相を前記ナノカラム内に形成するステップと［前記固定相は、
ｉ）微粒子固定相材料と；および
ｉｉ）前記固定相材料に隣接し、前記固定相材料と一体化しているインサイチューフリット（前記インサイチューフリットは、固定相材料を含む粒子と架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）を含むポリマーネットワークとの均質混合物を含み、前記粒子は前記ネットワークに懸濁している。）とを含む。］を含むクロマトグラフィー装置を作製する方法に関する。「固定相を形成する」ステップは、
ａ）前記固定相材料、溶媒、および架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）の合成前駆体の混合物を調製するステップと；
ｂ）前記ナノカラムの末端にステップ（ａ）で調製された前記混合物を導入するステップと；
ｃ）前記溶媒を室温で蒸発させるステップと；
ｄ）ナノカラムとその中の混合物とを、約７０℃から約１５０℃の間の温度に、約０．５時間から約３時間の範囲の時間、加熱して乾燥混合物を硬化することによりインサイチューフリットを製造するステップと；および
ｅ）ナノカラムとその中のインサイチューフリットとを、約２５０℃から約３５０℃の間の温度に、約５秒間から約３０秒間の範囲の時間加熱することによりインサイチューフリットを場合によっては焼結するステップと、を含み得る。
【００８５】
同様に、本発明は、
ａ）固定相材料、溶媒、および架橋ポリ（ジオルガノシロキサン）を生成するポリマー試薬の混合物を調製するステップと；
ｂ）前記ナノカラムの末端にステップ（ａ）で調製された前記混合物を導入するステップと；
ｃ）前記溶媒を室温で蒸発させるステップと；
ｄ）ナノカラムとその中の混合物とを、約７０℃から約１５０℃の間の温度に、約０．５時間から約３時間の範囲の時間加熱して乾燥混合物を硬化することによりインサイチューフリットを製造するステップと；および
ｅ）ナノカラムとその中のインサイチューフリットとを、約２５０℃から約３５０℃の間の温度に、約５秒間から約３０秒間の範囲の時間、加熱することによりインサイチューフリットを場合によっては焼結するステップと、を含むクロマトグラフィー装置を作製する方法を開示する。
【００８６】
前記ポリマーは、さらなる介入なしに架橋、すなわち「硬化」し得るが、前記硬化ステップは、前記混合物を約２０℃から約４０℃の間の温度に、約５時間から約３５時間の範囲の時間加熱した後、直ちに前記混合物を約７０℃から約１５０℃の間の温度に、約０．５時間から約３時間の範囲の時間加熱するさらなるステップを含み得る。あるいは、前記硬化ステップは、前記混合物を室温に約１日間加熱し、次いで前記混合物を約１１０℃の温度に約２時間加熱することを含み得る。同様に焼結ステップは、特に前記インサイチューフリットの直径が３０μｍ超である場合、前記混合物を約２５０℃から約３５０℃の間の温度に、約５秒間から約３０秒間の範囲の時間加熱することを含み得る。さらに前記焼結ステップは、特に前記インサイチューフリットの直径が３０μｍ超である場合、混合物を約３００℃の温度に約１５秒の時間加熱することを含み得る。他のプロトコルは、前記最初の混合物を、２５℃に２４時間放置するか、または前記混合物を４０℃から１５０℃に加熱することを含む。
【００８７】
また、本発明は、本明細書に記載されたクロマトグラフィー装置および材料を使用する方法に関する。例えば、本発明は、混合物を、本発明のカラムクロマトグラフィー装置と接触させるステップを含む、混合物の成分を分離する分析法に関する。同様に、本発明はまた、本発明のカラムクロマトグラフィー装置を有する分離機器を含む。さらに本発明は、混合物を、本発明のカラムクロマトグラフィー装置と接触させるステップを含む、混合物の成分を分析する方法、ならびに、混合物を、本発明のカラムクロマトグラフィー装置と接触させるステップを含む、混合物の成分を分離する方法を開示する。
【００８８】
さらに、本出願は、ＣＥ、ナノＬＣまたはＣＥＣ機器などの本発明のカラムクロマトグラフィー装置を含む分離機器に関する。このような機器は、液体をカラムクロマトグラフィー装置を通して移動させるためのポンプ手段およびカラムクロマトグラフィー装置の流出液を分析するための検出手段を含み得る。
【実施例】
【００８９】
当業者は、本明細書に記載された具体的な手法、実施形態、請求項、および実施例に対する多数の等価物を、ルーチン実験のみを用いて認識し、確認できるであろう。このような等価物は、本発明の範囲内にあると考えられ、本明細書に添付された請求項により包含されている。本出願を通して引用された全ての引用文献、発行された特許、公開された特許出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。本発明を、以下の実施例によりさらに説明するが、これらをさらなる限定として解釈してはいけない。
【００９０】
（実施例１）−カラムの合成
３．５μｍの対称性Ｃ１８固定相材料の層を、粒子を共に保持するための「ナノグルー」としてポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＳ）を用いて化学的に固定化した。Ｎｅｗ  Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ  Ｉｎｔｅｇｒａフリットカラム（７５μｍ石英ガラスキャピラリー、Ｎｅｗ  Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ社、米国マサチューセッツ州ウォーバーン所在）を、アセトン中、５ｍｇ／ｍｌの３．５μｍ対称性Ｃ１８粒子（Ｗａｔｅｒｓ社、米国マサチューセッツ州ミルフォード所在）を用いて充填した。１２ｃｍの長さの層に充填後、カラムを取り出し、周囲条件下で乾燥させた。次にカラムを、注意深く長さが４ｃｍの３本に充填キャピラリーを切断し、Ｉｎｔｅｇｒａフリット（Ｎｅｗ  Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ社、米国マサチューセッツ州ウォーバーン所在）を、最後の区分の末端から外した。１０：１モノマーＡ：モノマーＢの比率の成分ＰＤＭＳ  Ｓｙｌｇａｎｄ  １８４キット（Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ社、米国ミシガン州ミッドランド所在）のモノマーを連続的に添加することにより、１，４−ジオキサン中１％、５％、および１０％の３種のＰＤＭＳ溶液を、調製した。次に充填キャピラリーの３本の区分を、前述のＰＤＭＳ混合液の１つに１０秒間浸漬し、両端を拭き取り、浸漬端点を外に向けて１ｍＬサンプルバイアルのセプタを通して挿入した。サンプルを１１０℃のオーブン中に１．５時間入れて硬化させた。硬化時間後、サンプルを室温まで冷却してから操作した。
【００９１】
（実施例２）−カラムの合成
実施例１に対する別法は、キャピラリーに吸い込まれた５％ＰＤＭＳ溶液中の対称性Ｃ１８粒子スラリーの即時焼結ステップを含む。長さ２０ｃｍ、７５μｍの同じ石英ガラスキャピラリーを、酢酸エチル中の５％ＰＤＭＳ中、３．５μｍの対称性Ｃ１８材料の１００ｍｇ／ｍＬスラリーに３秒間浸漬した。この時間、キャピラリーの１ｃｍがスラリー溶液で充填された。次いでこの充填キャピラリーの１ｃｍ区分を、約３５０℃にこの領域を加熱するために使用されるＩｎｎｏｖａｔｅｃｈフリット作製装置（ＩｎｎｏｖａＴｅｃｈ、英国ハーフォードシャー州、Ｓｔｅｖｅｎａｇｅ所在）の抵抗加熱コイル内に入れた。加熱ワイヤカッターまたはさらに点火キャンドルによっても、同様の結果を得ることができる。
【００９２】
（実施例３）−カラムの合成
さらに他の実施例において、スラリーをキャピラリーに吸い込ませ、ＰＤＭを硬化させてから焼結できる。長さ２０ｃｍ、７５μｍの同じ石英ガラスキャピラリーを、酢酸エチル中の５％ＰＤＭＳ中、３．５μｍ対称性Ｃ１８材料の１００ｍｇ／ｍＬに浸漬した。キャピラリーを周囲条件下で３時間乾燥させ、次いで１１０℃オーブン内に一晩入れた。翌朝、カラムフリットを、実施例２で検討されたＩｎｎｏｖａｔｅｃｈフリット作製装置を用いて適切に焼結した。図２は、本実施例により製造された焼結ＰＤＭＳフリットの（Ａ）５００倍率および（Ｂ）２５００倍率の２枚のＳＥＭ画像を示している。
【００９３】
（実施例４）−フリットの圧力試験
２０００：１のインジェクタ後スプリット比を用いることによりナノフローを操作するように構成されたＡｌｌｉａｎｃｅ  ＨＴ（Ｗａｔｅｒｓ社、米国マサチューセッツ州ミルフォード所在）への接続により製作されたフリット全ての圧力試験を行った。フリット破損の証拠は肉視でモニターされ、この結果は、下記に考察されている。流速は、１８，６１６ｋＰａ（２７００ｐｓｉ）近辺の圧で１００％水を用いて約２８０ｎＬ／分であった。
【００９４】
（実施例５）−フリット化カラムの充填
ＰＤＭＳフリット付カラムを、Ｉｎｔｅｇｒａフリットカラムと同様に充填した。全ての場合にアセトン中、対称性Ｃ１８材料の３〜５ｍｇ／ｍＬ５ｍｇ／ｍＬスラリーを、６，８９５ｋＰａ（１，０００ｐｓｉ）〜６８，９４７ｋＰａ（１０，０００ｐｓｉ）の充填圧で用いた。
【００９５】
（実施例６）−フリットのＳＥＭ分析
実施例１により３本のＰＤＭＳフリット一組を製造した後、サンプルを分割して固定化層の新鮮な領域に曝露させ、フリット形態に及ぼすＰＤＭＳ溶液濃度の効果を決定するためにＳＥＭ分析に供した。図１は、１，４−ジオキサン中１％、５％、および１０％のＰＤＭＳ溶液で形成されたフリットの３枚のＳＥＭ画像を示している。
【００９６】
図１は、シリカ粒子の互いの接着を例示している。これは、１０％ＰＤＭＳ溶液の場合、特に明らかであり、個々の粒子が鮮明に見られなくなっている。５％ＰＤＭＳ試験の粒子が粒子自体の鮮明さを失うことなく十分良好に接着されているように見えたことから、この溶液濃度が、その後の焼結プロトコルに用いられた。
【００９７】
粒子の結合度は、未焼結フリットのＳＥＭ画像では見られなかった粒子を共に保持するＰＤＭＳの薄いグレーの「スレッド」を見ることができるように、図２Ｂから容易に認められる。
【００９８】
（実施例７）−フリット上の圧の効果
実施例１により製作されたフリットは、８，２７４ｋＰａ（１２００ｐｓｉ）で破損したが、実施例２および３により製造されたフリットは、本試験に用いられた最大圧（約１８，６１６ｋＰａ（２７００ｐｓｉ））で破損しなかった。引き続く試験において、１０本のフリットが同様に製造され、試験された。平均破損圧は、１１０，３１５ｋＰａ（１６，０００ｐｓｉ）であった。カラムが充填された場合、破裂圧は、２８９，５７７ｋＰａ（４２，０００ｐｓｉ）であった。
【００９９】
（実施例８）−カラムのクロマトグラフィー性能
４種の小分子の標準的混合物を用いて実施例２および３により製造されたＰＤＭＳフリットを評価し、等価のＩｎｔｅｇｒａフリット充填キャピラリーカラムにおける同様な分離を比較した。全てのカラムの層長は約１０ｃｍであった。移動相は、６０：４０  ＡＣＮ：Ｈ２Ｏであった。図３は、各々実施例２および３により製造されたＰＤＭＳフリットの比較クロマトグラムのセットを示している。
【０１００】
実施例２により製造されたフリットの場合、Ｉｎｔｅｇｒａフリットカラムに較べて、より大きなピークテーリングが見られる。しかし、実施例３を用いて製造されたカラムの性能は極めて良好で、Ｉｎｔｅｇｒａフリットカラムよりもさらに良好なＵＳＰテーリング係数を有した。実施例３を用いて製造されたフリットは、圧力下で頑丈であるだけでなく、市販のフリットに匹敵する性能も有する。
【０１０１】
（実施例９）−カラムのクロマトグラフィー性能
Ｎｅｗ  Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ  Ｉｎｔｅｇｒａ  Ｆｒｉｔ（商標）７５μｍの同じ石英ガラスキャピラリーを、アセトン中５ｍｇ／ｍＬ対称性Ｃ１８（粒径３．５μｍ；孔径１００Å）により、６，８９５ｋＰａ（１０００ｐｓｉ）でスラリー充填した。ＰＤＭＳ出口フリットは、５％ＰＤＭＳ酢酸エチル溶液中１００ｍｇ／ｍＬ３．５μｍ対称性Ｃ１８材料からなるスラリーの１ｃｍプラグを、２０ｃｍの長さの７５μｍシリカキャピラリー内に引き込むことにより製造した。周囲条件下で３時間酢酸エチルを蒸発させてから、前記キャピラリーを１１０℃のオーブンに８時間入れた。次いで前記フリットを約３００℃で焼結して確実にした。Ｉｎｔｅｇｒａ  Ｆｒｉｔ（商標）と、このようにして製造されたＰＤＭＳフリットナノカラム双方のクロマトグラフィー性能を、以下の成分を含む混合物の分離において比較した：
ウラシル                    １６μｇ／ｍＬ
プロパノロール              ４００μｇ／ｍＬ
ブチルパラベン              ２０μｇ／ｍＬ
フタル酸ジプロピル          ３４０μｇ／ｍＬ
ナフタレン                  ６０μｇ／ｍＬ
アセナフテン                ２００μｇ／ｍＬ
アミトリプチリン            １００μｇ／ｍＬ
【０１０２】
バッチ試験を含む全ての分離において、移動相は、６５：３５  メタノール：２０ｍＭ  Ｋ２ＨＰＯ４／ＫＨ２ＰＯ４（ｐＨ＝７．００）からなり、流速は分析カラムでは、２５０μＬ／分であり、ナノカラムでは、４５８ｍＬ／分であった。被検体は、２５４ｎｍでの蛍光により検出した。そのクロマトグラムは、図３および図４に示されている。
【０１０３】
ＰＤＭＳフリットを用いて製造されたナノカラムは、アミトリプチリンに関して、２．０９の許容できるテーリング係数を有したが、Ｉｎｔｅｇｒａ  Ｆｒｉｔ（商標）ナノカラムは、２．３８のテーリング係数を有した（アミトリプチリンのテーリング係数は、固定相に存在する残ったシラノール基量の指標である）。このフリットは、ピーク位置とピーク形状に対しては影響を与えていないことが認められた。クロマトグラフィーの評価後、入口フリットの安定性を確かめるためにナノカラムの流れを逆転させた。約１９，９９５ｋＰａ（２９００ｐｓｉ）の逆圧を働かせた際に、入口フリットは破損せず、カラムの逆洗浄が可能であることが示された。
【０１０４】
（実施例１０）−ＰＤＭＳの使用、不使用で製造されたインサイチューフリットのクロマトグラフィー性能
ポリ（ジメチルシロキサン）の不在下、本明細書の方法によりＸｔｅｒｒａ（登録商標）固定相材料（Ｗａｔｅｒｓ社、米国マサチューセッツ州ミルフォード所在）を焼結させると、シリカ表面に結合した有機基が除去され、それによって裸のシラノール基が露になって残される結果になった。このようなシラノール基は、ピークテーリングの一因となることが知られており、この効果は、測定されたテーリング係数が２．０付近であったことから明らかにされた。実施例９と同じ条件を用いたアミトリプチリンを含有する試験溶液のクロマトグラフィー分析により、固定相材料の焼結により、残りのシラノール基が生じることが示された。しかし、本明細書に記載されたＰＤＭＳ法を用いて、ＸｔｅｒｒａまたはＳｕｎｆｉｒｅ材料により、同一のインサイチューフリットを製造した場合、焼結の際にテーリングの増大は認められなかった。
【０１０５】
参照による組み込み
本明細書に引用された全ての特許、公開特許出願および他の引用文献は、参照によりそれらの全体を本明細書に明示して組み込まれる。
【０１０６】
等価物
当業者は、本明細書に記載された特定の操作に対する多数の等価物を、ルーチン実験のみを用いて認識し、確認できるであろう。このような等価物は、本発明の範囲内にあると考えられ、以下の請求項により包含されている。本出願を通して引用された全ての引用文献、発行された特許、公開された特許出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１Ａ】１，４−ジオキサン中、（Ａ）１％ＰＤＭＳ、（Ｂ）５％ＰＤＭＳ、および（Ｃ）１０％ＰＤＭＳにより形成された実施例１によるフリットのＳＥＭ画像を示す図である。
【図１Ｂ】１，４−ジオキサン中、（Ａ）１％ＰＤＭＳ、（Ｂ）５％ＰＤＭＳ、および（Ｃ）１０％ＰＤＭＳにより形成された実施例１によるフリットのＳＥＭ画像を示す図である。
【図１Ｃ】１，４−ジオキサン中、（Ａ）１％ＰＤＭＳ、（Ｂ）５％ＰＤＭＳ、および（Ｃ）１０％ＰＤＭＳにより形成された実施例１によるフリットのＳＥＭ画像を示す図である。
【図２Ａ】実施例３により製造された焼結ＰＤＭＳフリットの（Ａ）５００倍率および（Ｂ）２５００倍率の２枚のＳＥＭ画像を示す図である。
【図２Ｂ】実施例３により製造された焼結ＰＤＭＳフリットの（Ａ）５００倍率および（Ｂ）２５００倍率の２枚のＳＥＭ画像を示す図である。
【図３】（左パネル）は、（Ａ）Ｉｎｔｅｇｒａフリットカラムおよび（Ｂ）実施例２により製造されたＰＤＭＳフリットカラム上のアセトン（１）、エチルパラベン（２）、ブチルパラベン（３）、およびナフタレン（４）の分離を示す図であり；（右パネル）は、（Ａ）Ｉｎｔｅｇｒａフリットカラムおよび（Ｂ）実施例３により製造されたＰＤＭＳフリットカラム上のアセトン（１）、エチルパラベン（２）、ブチルパラベン（３）、およびナフタレン（４）の分離を示す図である。
【図４】（Ａ）ＰＤＭＳフリットを備えたナノカラム（７５μｍ×１００ｍｍ）、（Ｂ）ＩｎｔｅｇｒａＦｒｉｔ（商標）を備えたナノカラム（７５μｍ×１００ｍｍ）、および（Ｃ）分析カラム（２．１ｍｍ×１００ｍｍ）上のバッチ試験混合物の分離を示す図である。
【図１Ａ】
0004791352.tif 000003
【図１Ｂ】
0004791352.tif 000004
【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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