基于毛细管电泳微富集、微分离新技术的研究

论文摘要

毛细管电泳法（Capillary Electrophoresis, CE）是二十世纪八十年代诞生的一种高效分离分析技术,由于其以高压电场为主要驱动力,无液相色谱严重的区带展宽现象,因而柱效更高。同时由于该技术拥有更多的选择性条件,故分离效果更优。此外其低耗、快速、简便及抗污染能力强等优点更是液相色谱所不可比拟的,因而在食品、药品、环境尤其是生物化学领域得到了越来越广泛的应用。本文综述了CE的发展和应用,以及基于CE的微分离模式和在线微富集技术。实验部分主要就CE的在线微富集和微分离技术方面进行了探索性研究,主要包括以下内容:1.在微富集方面,在课题组早期研究的基础上,首次提出了依靠电渗驱动力实现CE在线液滴微萃取的新技术（electroosmotic pump-driven on-line single drop microextraction, EPD-SDME）。利用在线的三相SDME分别实现了对酸性样品和碱性样品的高倍富集,其中布洛芬和水杨酸平均富集倍率分别达330和72倍,麻黄碱平均富集倍率145;利用在线的两相SDME技术,采用胶束电动色谱的分离模式,实现了对中性样品-邻苯二甲酸二甲酯和邻苯二甲酸二乙酯的高倍富集,平均富集倍率分别为121和511倍。该技术大大降低了CE对样品的检测限,提高了检测灵敏度。此外,与压力驱动的在线SDME相比,该技术依靠高压电源控制,无需外加的压力装置,更加经济、便捷、易于控制。2.在微分离方面,研究了辛基-酰胺双亲型纳米粒子电色谱在色谱分离方面的优越性。首先在20 nm硅胶纳米粒子表面键合了辛基-酰胺基团,并通过红外、元素分析等手段对材料进行了表征,证明键合反应是成功的;接下来考察了分离体系电渗流的特征,在优化实验条件下实现了对四种酸性化合物的快速分离,避免了酸性化合物在常规CE分离时经常出现的柱效低、色谱峰拖尾严重的缺点;由于键合基团中含有辛基,所以在对中性化合物进行分离时,纳米粒子可参与到中性化合物的分配和保留中去,从而起到改善分离度、提高柱效的作用。同常规的电色谱相比,使用纳米粒子作为准固定相的纳米粒子电色谱技术因无需填充和柱塞制备等步骤而更加方便,易于实现。此外,该技术可以实现良好的柱更换,避免了进行复杂样品分析时所造成的柱污染。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 CE 的分离原理
• 1.2 CE 的微分离模式
• 1.2.1 毛细管区带电泳（CZE）
• 1.2.2 毛细管胶束电动色谱（MEKC）
• 1.2.3 毛细管等速电泳（CITP）
• 1.2.4 毛细管凝胶电泳（CGE）
• 1.2.5 毛细管等电聚焦电泳（CIEF）
• 1.2.6 毛细管电色谱（CEC）
• 1.2.7 纳米粒子毛细管电色谱（NPCEC）
• 1.2.7.1 金纳米粒子（gold nanoparticles, GNPs）
• 1.2.7.2 聚合物纳米粒子（polymer nanoparticles, PNPs）
• 1.2.7.3 分子印迹聚合物纳米粒子（molecularly imprinted polymer nanoparticles, MIPs）
• 1.2.7.4 硅胶纳米粒子（silica nanoparticles, SiNPs）
• 1.3 CE 在线微富集技术的发展
• 1.3.1 等速电泳（CITP）
• 1.3.2 Stacking 技术
• 1.3.3 Sweeping 富集技术
• 1.3.4 在线液滴微萃取（On-line SDME）
• 1.3.4.1 On-line SDME 的发展
• 1.3.4.2 SDME 萃取的原理
• 1.3.4.3 SDME 萃取的影响因素
• 1.4 本论文的研究工作
• 第二章 电渗驱动在线单滴液液微萃取-CE 分离新技术研究
• 2.1 试验装置和原理
• 2.1.1 试验基本装置示意图及原理
• 2.1.2 液滴的产生原理
• 2.1.3 SDME 富集的原理
• 2.1.3.1 三相SDME 富集的原理
• 2.1.3.2 两相SDME 富集的原理
• 2.1.4 在线SDME-CE 富集与分离过程
• 2.2 试验仪器
• 2.3 对酸性化合物的富集和分离
• 2.3.1 试验部分
• 2.3.1.1 试剂
• 2.3.1.2 毛细管预处理
• 2.3.1.3 样品溶液和缓冲液
• 2.3.1.4 色谱条件
• 2.3.1.5 液滴大小的考察
• 2.3.2 结果与讨论
• 2.3.2.1 布洛芬的富集结果图
• 2.3.2.2 影响因素的考察
• 2.3.4 对酸性化合物布洛芬富集倍率的重复性考察
• 2.3.5 对酸性样品布洛芬和水杨酸混合样的富集结果
• 2.4 对碱性化合物的富集
• 2.4.1 试验部分
• 2.4.1.1 试剂
• 2.4.1.2 毛细管预处理
• 2.4.1.3 样品溶液和缓冲液
• 2.4.1.4 色谱条件
• 2.4.2 结果与讨论
• 2.4.2.1 给出相和接收相的选择
• 2.4.2.2 盐析作用的影响
• 2.5 两相法对中性化合物的富集
• 2.5.1 MEKC 选择的原理
• 2.5.2 试验部分
• 2.5.2.1 试剂
• 2.5.2.2 毛细管预处理
• 2.5.2.3 色谱条件
• 2.5.3 结果与讨论
• 2.5.3.1 中性化合物分离条件的选择
• 2.5.4 富集结果
• 2.6 结论
• 第三章 双亲型纳米粒子的制备及其在毛细管电泳中的应用
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 材料和试剂
• 3.1.2 仪器
• 3.1.3 样品与溶液
• 3.1.4 酰胺型纳米球的制备
• 3.1.4.1 硅胶纳米球预处理
• 3.1.4.2 酰胺型纳米粒子的制备
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 纳米粒子的表征
• 3.2.1.1 电镜扫描结果图
• 3.2.1.2 元素分析表征结果
• 3.2.1.3 傅里叶红外谱（FT-IR）表征结果
• 3.2.1.4 表征结语
• 3.2.2 体系电渗流（EOF）
• 3.2.3 对酸性化合物的分离
• 3.2.3.1 对酸性化合物分离条件考察
• 3.2.4 对中性化合物的分离考察
• 3.2.4.1 对中性化合物的分离结果
• 3.2.4.2 对中性化合物保留时间的重复性考察
• 3.3 结论
• 第四章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况
• 致谢