浊点萃取及纳米材料在毛细管电泳中的应用

论文摘要

在当今社会,人类会接触到各种各样的化学物质,其中包括环境干扰激素（EDC）。然而,EDC通常存在于比较复杂的基质中,且含量较低,因此建立一种快速、高效、低成本、操作简便的样品前处理方法十分必要。浊点萃取技术（Cloud point extraction,简称CPE）最早由Watanabe等提出,是近年来出现的一种新兴的环保型液-液萃取技术,它以表面活性剂的浊点现象为基础,通过改变实验参数（如溶液的pH值、温度等）引发相分离。浊点萃取分离技术的操作在两水相之间进行,因此它具有低成本、环境友好、安全高效、高灵敏度、高选择性等优点。近几年来,浊点萃取作为一种分离与富集技术已经得到一些实际应用。已广泛与石墨炉原子吸收（GFAAS）,火焰原子吸收（FAAS）,高效液相（HPLC）联用,应用于痕量金属元素含量及其形态以及有机物的测定。毛细管电泳是一种高效、快速、洁净、高灵敏度的分析检测方法,但其与浊点萃取联用富集检测技术还没得到较大的发展,归其原因为用于浊点萃取的表面活性剂容易吸附于毛细管内壁,影响对待测物的测定,导致测定的灵敏度和重现性差。本文目的是建立新的方法来检测水样中微量EDC,探讨浊点萃取-毛细管电泳联用技术,目的是解决表面活性剂对毛细管电泳测定的干扰问题,提高电泳检测的灵敏度和重现性。纳米粒子以其较大的比表面积、良好的生物相容性被广泛应用于分离科学领域。在毛细管电泳技术中,将纳米粒子加入到运行缓冲液中,可动态吸附于毛细管壁而改变电渗流大小与方向,影响样品在毛细管内的分配和保留,从而提高分离度和改善分离的选择性。纳米粒子在毛细管中的应用具有广阔的发展前景。在前人报道的基础上,本文涉及三个部分的工作：（1）首次将浊点萃取（CPE）与毛细管电泳（CE）联用,以Triton X-114为表面活性剂实现对双酚A （BPA）,α-萘酚和p-萘酚的富集与测定。浊点萃取后的表面活性剂相用乙腈稀释后直接进入毛细管电泳系统,选择50mM硼砂-30%（v/v）甲醇（pH 9.5）为分离缓冲,在分离电压25kV,分离温度25℃的条件下双酚A（BPA）,β-萘酚,α-萘酚达到基线分离。影响萃取效率的各种因素,如Triton X-114的浓度,浊点萃取的pH值,萃取时间和温度等条件讨论优化。在最优的浊点萃取和检测条件下,富集倍率可以达到50.BPA、α-萘酚和β-萘酚的检测限分别为1.67μg/L,0.8μg/L和0.67μg/L。该方法绿色、高效被成功应用于环境水样中双酚A和萘酚的测定。（2）首次通过pH调制-双浊点萃取（dCPE）与毛细管电泳（CE）联用技术,实现对双酚及萘酚类8种物质的富集与分离。实验通过调节样品溶液的pH值,影响物质存在形态来改变待测物亲疏水性,先经Triton X-114酸性条件下对待测物进行浊点萃取,使其富集进入表面活性剂相,再用O.1M NaOH进行pH值调节溶液为碱性,此时待测物以亲水的稳定的盐的形式存在,经振荡萃取,目标待测物反萃入水相,随后加热、离心、表面活性剂相与水相分离,取上层液进行测定,可以有效的去除大部分表面活性剂减少对CE测定的干扰。经pH调制（?）-dCPE处理的样品,直接进样,在分离电压25kV,分离温度25℃,30mM硼砂-8mMSDS（pH 9.35）缓冲条件下8种待测物在较短的时间内达到基线分离。对浊点萃取条件如pH、Triton X-114的浓度、两次浊点萃取温度以及平衡时间优化,成功实现双酚及萘酚类物质的同时萃取。在最优条件下测定一系列浓度的标准溶液,结果呈现较好的线性关系（R20.9971～0.9994）。此种方法测得的最低检测限范围为0.68～3.51μg/L,作为一种绿色、快速高效的方法可以用于湖水和自来水中微量双酚及萘酚类物质的富集与检测。（3）将SiO2纳米粒子作为添加剂用于溶菌酶、牛血清白蛋白、牛血红蛋白的毛细管电泳（CE）分离研究。对影响三种蛋白质分离的因素如缓冲溶液的浓度、SiO2纳米粒子、聚合物PVP、乙腈的含量及分离电压、温度等进行了考察,得到最佳分离条件,即缓冲溶液组成为50mM NaH2PO4-10mM H3PO4,15%乙腈,10%PVP,0.35% SiO2-04,分离电压30kV,分离温度25℃,检测波长214nm时,三种蛋白质能得到很好的分离。结果表明,SiO2纳米粒子是改善蛋白质毛细管电泳分离的有效添加剂。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 毛细管电泳概述
• 1.1.1 毛细管电泳仪的工作原理
• 1.1.2 毛细管电泳仪的组成
• 1.1.3 毛细管电泳的分离模式
• 1.2 样品的前处理
• 1.2.1 液-液萃取
• 1.2.2 固相萃取
• 1.2.3 固相微萃取
• 1.2.4 超临界流体萃取
• 1.2.5 微波萃取
• 1.2.6 浊点萃取
• 1.3 浊点萃取的基本原理
• 1.3.1 表面活性剂的性质
• 1.3.1.1 表面活性剂的分类
• 1.3.1.2 表面活性剂胶束溶液体系
• 1.3.1.3 表面活性剂的增溶作用
• 1.3.1.4 浊点现象和浊点萃取
• 1.3.2 影响浊点萃取的各种因素
• 1.3.2.1 表面活性剂类型及性质
• 1.3.2.2 添加剂的影响
• 1.3.2.3 溶液的pH值和离子强度
• 1.3.2.4 平衡温度和时间
• 1.4 浊点萃取-色谱技术的联用
• 1.4.1 CPE-高效液相技术（HPLC）
• 1.4.2 CPE-气相色谱技术（GC）
• 1.4.3 CPE-毛细管电泳技术（CE）
• 1.4.4 结论与展望
• 1.5 纳米材料在毛细管电泳中的研究与应用
• 2 浊点萃取-毛细管电泳测定水中双酚A和萘酚
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂与仪器
• 2.2.2 实验过程
• 2.2.2.1 浊点萃取
• 2.2.2.2 毛细管电泳检测
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 浊点萃取条件的优化
• 2.3.1.1 pH的影响
• 2.3.1.2 Triton X-114浓度的影响
• 2.3.1.3 平衡温度和时间的影响
• 2.3.1.4 稀释溶剂的选择
• 2.3.2 毛细管电泳条件的优化
• 2.3.2.1 硼砂浓度和有机改性剂对分离的影响
• 2.3.2.2 缓冲pH值对分离的影响
• 2.3.2.3 分离电压对分离的影响
• 2.4 标准曲线的建立
• 2.5 测定水样中的BPA,α-萘酚和β-萘酚
• 2.6 结论
• 3 pH调制-双浊点萃取-毛细管电泳测定水中双酚类物质和萘酚
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂与仪器
• 3.2.2 实验过程
• 3.2.2.1 pH调制-双浊点萃取
• 3.2.2.2 毛细管电泳检测
• 3.3. 结果与讨论
• 3.3.1 毛细管电泳分离条件优化
• 3.3.1.1 硼砂浓度对分离的影响
• 3.3.1.2 SDS对分离的影响
• 3.3.1.3 缓冲pH值对分离的影响
• 3.3.1.4 分离电压和分离温度对分离的影响
• 3.3.2 双浊点萃取条件的优化
• 3.3.2.1 pH对一次萃取的影响
• 3.3.2.2 Triton X-114浓度的影响
• 3.3.2.3 平衡温度和时间的影响
• 3.3.2.4 NaOH浓度的影响
• 3.3.2.5 二次浊点平衡温度的影响
• 3.4 标准曲线的建立
• 3.5 pH调制-dCPE-CE方法在水样中的应用
• 3.6 结论
• 2纳米粒子在毛细管电泳分离蛋白质中的应用研究'>4 SiO₂纳米粒子在毛细管电泳分离蛋白质中的应用研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂与仪器
• 4.2.2 实验方法
• 4.2.2.1 毛细管电泳条件
• 4.2.2.2 纳米材料悬浮液的配制
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 缓冲体系的选择
• 4.3.2 改性剂对分离的影响
• 4.3.3 缓冲溶液浓度对分离的影响
• 2纳米粒子对分离的影响'>4.3.4 SiO₂纳米粒子对分离的影响
• 4.3.5 分离电压和温度的影响
• 4.4 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文