1964年，John C. Moore出版了关于凝胶渗透色谱（GPC）的专著，从此改变了科学家研究聚合物和大分子的方式。在将近半个世纪后，关于GPC的理论、实验技术以及仪器性能均有了突飞猛进的发展，GPC也已被广泛应用于工业、农业、医药、卫生、国防等各个领域。近年来，随着生物医药的快速发展，GPC成为医药研发必不可少的工具。
人类使用高分子材料的历史悠久，在生活各个方面无处不在，随着人类社会对材料的需求不断膨胀，高分子材料发展迅速，在国民经济各个领域发挥重要作用，尤其在生物医药领域，高分子材料更是不可替代。研究人员若想开发出具有独特功能的高分子材料，获取分子量和分子结构等信息是关键因素。
在GPC技术未出现之前，研究人员大多采用粘度法、渗透压法和超离心沉淀等方法测量高分子聚合物的分子量，但这些方法不仅费时，而且操作繁琐，另外消耗的溶剂量也很大。随着GPC技术的问世与日渐成熟，研究人员能够在无需花费太高成本、操作简单的情况下，即可得到聚合物的相对分子量与分子结构，从而为生物医药类高分子和合成高分子材料的开发提供有力支持。
在生物医药蓬勃发展的大背景下，国内知名高校——上海交通大学（以下简称交通大学）早在上世纪80年代就启动了对生物医药类高分子和合成高分子的研究。在研究初期，多采用传统GPC系统进行高分子和合成高分子的检测，该系统只包含示差RI或紫外UV两种检测器，有较好的精度和重现性，能够帮助科研人员得到相对分子量信息。但随着研究的一步步深入，这样的检测器组合已经无法满足他们的需要。要准确描绘出有助于精确控制聚合物性能的内部结构，除了分子量，聚合物的构象、支化和聚集等结构特征也是关键参数，而这些信息光凭示差RI和紫外UV检测器是无法得出的。
仪器的检测限制制约了交通大学在生物制药领域的研究进展。为了突破这个瓶颈，他们开始考虑对现有的仪器进行升级换代。对他们来说，理想的设备要具备更多的功能，从而为他们提供尽可能详细的分子信息。
寻求合适的仪器时，交通大学与英国马尔文仪器有限公司（以下简称“马尔文”）取得了联系。马尔文是全球材料及生物物理表征领域的领先企业，致力于为客户提供各种高性能的物性分析解决方案。自上世纪90年代起，交通大学就开始与马尔文合作。多年来，马尔文产品以其出色的性能、简便的操作和超高的效率一直备受交通大学的认可和信赖。
经过前期的试验测试和专家研究论证，交通大学最后选择了马尔文的四重检测器GPC系统。该系统除了示差、粘度和PDA紫外检测器，还包括马尔文最新推出的拥有20个检测角度的ViscotekSEC-MALS20多角度光散射检测器。这些检测器被集成在一个色谱温度控制系统中，在一次测试过程中可以同时收集所有检测器信号，提供所检测高分子的绝对分子量Mw、Mn、Mz、分子量分布、高分子的特性粘度IV、高分子的Mark-Houwink曲线、高分子线团的大小以及共聚物的组分信息，极大地丰富了表征手段，为科研工作提供有力的数据支持。
图：马尔文四重检测器GPC系统
多检测器 GPC实现信息流最大化
当前，在大多数聚合物的开发项目中，多检测器GPC系统备受青睐。多检测器的组合优势可以将实验效率最大化，使研究人员在短时间内就能够获取关于聚合物结构的全面信息。而目前市场上检测范围最广、内容最丰富的检测器组合当属马尔文的四检测器凝胶色谱。它们互相支撑、补充，共同构建出聚合物性能和结构的详细图景。尤其在这套多检测器凝胶色谱中，马尔文开创性地使用了多项创新技术。
Viscotek SEC-MALS 20多角度光散射检测器
光散射检测器是目前检测高分子绝对分子量最直接的方法，大部分GPC系统中都已普遍引入。近些年来，业界陆续开发出多种不同的光散射技术，如直角光散射（RALS）、小角度光散射（LALS）和多角度光散射（MALS）。其中，MALS在与蛋白质或生物制药相关的领域应用尤其广泛。
在选择检测系统时，通常受到最多关注的就是检测点的数量。现代MALS技术倾向于配备数量较多的检测点，以拟合更加复杂的散射模式曲线，得到精确的分子量和Rg数据。Viscotek SEC-MALS 20是市场上最先进的静态光散射检测器。马尔文该检测器可利用多达20个角度的散射光强度，从而达到最佳的散射角度外推效果和准确性，获取最准确的分子量结果。同时，它还可以检测分子大小Rg，为高分子的构象研究提供数据。值得一提的是，使用马尔文ViscotekSEC-MALS 20得到的全部是绝对分子量信息，而不是传统意义上通过分子量标准样品得到的相对分子量信息，这样进一步保障了数据的可靠性。
开创性的垂直流通池设计
MALS系统的一个基本特点是其垂直流通池设计。传统的MALS系统都采用横向流通池设计，具有结构简单的特点，但实际检测角度随溶剂改变而改变，对应不同折光指数的流动相，可能需要两种不同材料的流通池以应对测试，并且具有池体积较大的不利因素。
对于ViscotekSEC-MALS 20检测器，马尔文首开行业先例，采用垂直流通池设计，不仅测量角度的数量更多，而且还可以给予小角度测量更大的物理空间，以达到更高的准确性。马尔文Viscotek SEC-MALS 20的流通池为同类产品中最小，能有效避免大体积造成的色谱扩散效应。此外，垂直流通池还有另外一个优点，即它的检测角度不随溶剂折光指数的改变而改变，从而避免了水平流通池设计中的散射角度改变误差。
第二代粘度检测器传感器
微分粘度计检测器可以提供特性粘度的测试，得到分子尺寸、构象和结构等信息。马尔文多检测器凝胶色谱中使用的粘度检测器为其创新的第二代粘度检测器传感器。和市场中其他传感器产品相比，它的灵敏度更高，且耐酸碱，可以实现粘度检测器在酸性流动相（如携带阳离子的刻聚糖样品）下的检测。
高度稳定的示差（RI）检测器
准确地检测高分子或蛋白质浓度对于得到高质量的分子量和分子结构数据至关重要。马尔文高度稳定的Viscotek示差检测器适合多检测器GPC系统。折光指数检测器可以使用软件控制自动进行清洗，谨慎设计的清洗程序可以消除主要温度变化，基线恢复快速。
PDA检测器为理解高分子组成提供全新视角
作为另一个可供选择的浓度检测器，紫外吸收检测器是一种非常适合分析高分子的组成——比如共聚物或者蛋白质共聚——的工具。马尔文PDA检测器可以得到全部紫外光谱范围内的紫外吸收信号，由此从另外一个视角得到分子量变化对高分子组成的影响。
实际应用与反馈
马尔文Viscotek凝胶渗透色谱系列检测器为聚合物结构和物理性能提供了全面的分析方法，这对业界开发出先进的高分子材料，从而助力生物医药行业的发展，并满足全球可持续发展的要求而言，具有重要意义。
目前，交通大学已将该仪器全面应用于其生物制药相关的研究工作中。在马尔文Viscotek四个检测器的大力协助下，他们得到了宝贵的高分子聚合物的分子量及分子结构信息，建立起了分子量及其分子构象和聚合物之间的物理性能关系。交通大学研究人员可以采集到更多的数据，此外，得益于马尔文Viscotek GPC系统采用100%的自动化控制，他们的工作效率也得以大幅度提升。
“马尔文是领先的多检测器凝胶渗透色谱提供商，多年来一直在研发新的GPC检测技术，为高分子研究提供先进的仪器、技术和应用方法。在这次合作中，除了产品，马尔文还为我们提供了非常专业、完善的售前应用支持和售后培训，帮助我们快速熟悉仪器，并确保其始终处在最佳的工作状态。”上海交通大学宁老师表示。
