磁场固定柱毛细管电色谱的构建和评价

论文摘要

磁性物质能够对外磁场做出响应,便于操控,构成了现代磁分离技术的基础。目前,生物磁分离技术正在成为科学研究的一个重要手段。利用外磁场操控微通道中磁性微粒或者磁性标记生物体,从而实现样品处理、分离纯化和检测鉴定的高度集成的新型分析技术的发展受到人们的广泛关注。毛细管电色谱采用电渗流替代液相色谱中的压力作为流动相的驱动力,改善了分离过程中流动相流型,从而提高了分离柱效。然而,由于传统柱制备技术的局限性,导致气泡产生、毛细管断裂、制备过程复杂等缺点,大大限制了毛细管电色谱这种高分离效率分析方法的发展。本论文针对毛细管电色谱中存在的问题,利用磁分离技术的优点,将二者有机结合,在制备得到两种新型磁性微球的基础上,发展了一种新型的毛细管电色谱体系,即磁场固定柱毛细管电色谱,并对其体系构建、柱制备技术、分离性能评价及在其它领域中的应用进行了深入的研究。以下是详细内容:分别采用铁盐浸润法和静电自组装法制备得到磁性微球,并利用扫描电镜、震动样品磁强计、X射线衍射等手段对微球进行表征。结果表明,所得磁性粒子具有粒径均一可控、饱和磁化率高、磁响应性可控、比表面积大和超顺磁等优点,基本满足磁性色谱分离固定相的要求。利用外加磁场固定色谱填料,构建磁性毛细管电色谱体系,是本论文研究的主题。在传统毛细管电泳仪上,通过在毛细管附近安装磁场装置,构建得到磁性固定柱毛细管电色谱体系,然后通过磁场装置将磁性粒子固定在柱内某一区域,利用压力或者电渗流等作用力形成稳定的固定柱结构。使用该方法分别采用3μm和1μm磁性微球进行固定柱的制备,并进行硫脲和蒽的分离,得到基线分离,其中硫脲绝对塔板高度可达1.91,充分验证了该方法的可行性;对磁性固定柱的制备条件,如受力平衡分析、柱长度的控制、最大耐受流速等进行了理论分析和实验模拟;同时以反相模式为模型,通过改变色谱分离条件,如柱长度、有机相含量、流动相pH值及缓冲液离子强度等条件,对柱分离性能进行考察,采用填充长度7.0 cm柱在最佳分离条件下进行五种中性化合物的分离,得到最低绝对塔板高度为1.64。通过柱重复性的考察,得出该柱柱性能比较稳定。通过对磁性固定柱实际运行过程中的观察,发现该体系对气泡有明显的抑制作用。此外,合成了多种磁性手性固定相和磁性脂质体,可望在磁性固定床电色谱在手性分离领域和磷脂膜药物跨膜转运模拟体系中获得应用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 磁分离技术
• 1.1.1 磁分离技术发展简介
• 1.1.2 磁分离装置和材料
• 1.1.3 磁分离材料
• 1.1.4 磁分离方法与步骤
• 1.1.5 磁分离在生物及化学领域中的应用
• 1.2 毛细管电色谱技术
• 1.2.1 毛细管电色谱的发展历史
• 1.2.2 毛细管电色谱基本理论
• 1.2.3 毛细管电色谱的应用
• 1.2.4 毛细管电色谱柱制备技术
• 1.2.5 毛细管电色谱发展方向及存在的问题
• 1.3 论文研究的目标和内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 仪器与试剂
• 2.1.1 原料与试剂来源
• 2.1.2 主要仪器及来源
• 2.2 磁性微球的制备及表征
• 2.2.1 铁盐浸润法磁性微球的制备
• 2.2.2 静电自组装法磁性微球的制备
• 2.2.3 磁性微球的表征
• 2.2.4 磁性微球的表面官能团化
• 2.3 磁性固定柱毛细管电色谱
• 2.3.1 磁性固定色谱柱的制备
• 2.3.2 磁性固定床毛细管电色谱
• 2.3.3 磁性固定床毛细管电色谱在手性拆分中的应用
• 2.3.4 磁性固定床毛细管电色谱在磷脂膜模拟药物吸收体系中的应用
• 第三章 磁性微球的制备、表面修饰及表征
• 3.1 铁盐浸润法磁性微球的制备及表征
• 3.1.1 磁性微球的制备
• 3.1.2 磁性微球的表征
• 3.1.3 铁盐沉积磁性微球结构
• 3.2 静电自组装法磁性微球的制备及表征
• 3.2.1 静电自组装法磁性微球的制备
• 3.2.2 静电自组装法磁性微球的表征
• 3.3 磁性微球的表面修饰及表征
• 3.3.1 磁性微球的表面硅烷化及表征
• 3.3.2 磁性微球的表面手性官能团化及表征
• 3.3.3 磁性微球的表面磷脂膜化及表征
• 3.3.4 磁性微球的表面亲和化及表征
• 3.4 小结
• 第四章 磁场和电场交互作用下磁性粒子的运动规律
• 4.1 理论基础
• 4.1.1 磁性粒子在磁场中的受力分析
• 4.1.2 粒子在电泳中的受力分析
• 4.2 磁性固定柱中的力学分析及柱稳定的条件
• 4.2.1 磁场施加方式的选择
• 4.2.2 单个磁性粒子在部分施加磁场的电泳中的受力分析
• 4.2.3 磁性固定柱中单个磁性粒子的受力情况
• 4.2.4 磁性固定柱整体受力平衡及柱稳定条件分析
• 4.2.5 磁性固定床实现高速高效分离的必要条件
• 4.3 小结
• 第五章 磁性固定柱毛细管电色谱的构建
• 5.1 磁性固定床毛细管电色谱的装置
• 5.2 磁性固定相
• 5.3 磁性固定柱的制备
• 5.3.1 磁性固定柱的制备过程
• 5.3.2 磁性固定柱床长度的控制及重复性
• 5.3.3 关于高效高速分离
• 5.4 反相磁性固定柱毛细管电色谱
• 5.5 多种化合物的分离
• 5.6 小结
• 第六章 磁性固定柱毛细管电色谱的评价
• 6.1 填充柱长度的影响
• 6.1.1 填充长度对柱平衡过程的影响
• 6.1.2 填充柱长度对电流和电场强度关系的影响
• 6.1.3 不同电压下磁性填充床的长度对电流的影响
• 6.1.4 填充柱长度对电渗流的影响
• 6.1.5 填充柱长度对理论塔板高度的影响
• 6.1.6 填充柱长度对化合物分离度的影响
• 6.1.7 不同填充柱长度下孔隙率和曲折率的计算
• 6.2 有机相比例的影响
• 6.2.1 有机相比例对电流和电场强度关系的影响
• 6.2.2 流动相中有机含量对电渗流线速度的影响
• 6.2.3 流动相中有机含量对柱效的影响
• 6.2.4 流动相中有机含量对中性化合物分离情况的影响
• 6.3 不同pH 值的影响
• 6.3.1 流动相pH 值与电流值的关系
• 6.3.2 流动相pH 值对电渗流线速度的影响
• 6.4 缓冲盐浓度的影响
• 6.4.1 缓冲盐浓度对电流和电场强度关系的影响
• 6.4.2 不同缓冲盐浓度下电场强度对电渗流线速度的影响
• 6.4.3 不同电场强度下缓冲盐浓度对电渗流的影响
• 6.4.4 不同缓冲盐浓度下电渗流线速度对柱效的影响
• 6.4.5 不同电场强度下缓冲盐浓度对柱效的影响
• 6.4.6 不同电场强度下缓冲盐浓度对中性化合物分离度的影响
• 6.5 磁场固定电色谱对中性混合物的分离
• 6.6 磁性固定床毛细管电色谱的重复性
• 6.7 磁性固定毛细管电色谱的优势
• 6.7.1 关于柱效
• 6.7.2 关于气泡
• 6.7.3 关于柱外控制
• 6.8 小结
• 第七章 磁性固定柱毛细管电色谱的应用
• 7.1 磁性固定床电色谱在手性拆分中的应用
• 7.1.1 以BSA 为手性选择子的磁性固定床手性电色谱
• 7.1.2 以冠醚作为手性选择子的磁性固定床电色谱
• 7.1.3 以环糊精为手性选择子的磁性固定床电色谱
• 7.1.4 手性配体交换磁性固定床电色谱
• 7.2 磷脂膜磁性固定床在药物跨膜转运中的应用
• 7.3 磁性固定床的应用前景
• 7.4 小结
• 第八章 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢