新型毛细管电动微分离材料和方法的研究

论文摘要

毛细管电动微分离方法包括毛细管电泳(CE)和毛细管电色谱(CEC)。本文针对CE和CEC在生物物质如蛋白质、氨基酸等分离应用中存在的问题,提出了相应的解决方法。首先针对蛋白质CE中蛋白质尤其是碱性蛋白质与管壁硅羟基非特异性吸附这一问题,制备了新型的聚乙烯醇涂层毛细管柱。制得的管柱可有效屏蔽蛋白质与管壁的非特异性吸附,分离柱效一般在600 000理论板/米以上,且具有较好的分离结果重现性。例如,对三种碱性蛋白质进行100次分离得到的保留时间的相对标准偏差均小于1.0%。提出了两端进样蛋白质CE方法。该方法可在中性pH值的条件下,通过一次CE操作,同时分离带有正电荷和负电荷的蛋白质。此外,进一步提出了电渗泵辅助式蛋白质CE方法,该方法同时分离带正电荷、负电荷和不带电的蛋白质。针对开管CEC(OTCEC)低相率、低配基容量这一缺点,本文提出了采用触须式聚合物作为OTCEC固定相的设想,研制了金属螯合触须式聚合物涂层管柱,并将其用于氨基酸及嘌呤类衍生物的微分离。与单层配基修饰管柱相比,触须柱的金属离子螯合量提高了近900倍,可显著增加分析物的保留因子和分离度。为建立适用于修饰各种色谱配基的触须式聚合物涂层管柱,本文研制了以甲基丙烯酸缩水甘油酯为接枝聚合单体的管柱制备方法。制得的管柱内壁含有大量环氧基,可用于修饰各种色谱配基。以苯丙氨酸为修饰配基,将制得的苯丙氨酸触须柱用于苯类化合物、氨基酸混合物以及蛋白质混合物的微分离。针对毛细管电动微分离方法检测灵敏度较低的缺点,制备了阴离子触须式聚合物接枝涂层管柱,并将其用于蛋白质在线萃取、富集分离。阴离子触须柱可有效的增加蛋白质的吸附容量,提高富集倍数,对肌红蛋白的富集倍数高达1500倍。该富集方法还可用于蛋白质混合物的富集分离。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 电动现象及其应用
• 1.1.1 从电泳现象到毛细管电泳
• 1.1.2 从色谱现象到毛细管电色谱
• 1.2 毛细管电动微分离方法的基本理论
• 1.2.1 双电层理论
• 1.2.2 电渗
• 1.2.3 电泳
• 1.2.4 分离柱效及分离度
• 1.3 毛细管电泳的分类、涂层技术及应用
• 1.3.1 毛细管电泳的分类
• 1.3.2 毛细管电泳的涂层技术
• 1.3.3 蛋白质毛细管电泳
• 1.4 毛细管电色谱的分类及应用
• 1.4.1 开管毛细管电色谱
• 1.4.2 球形介质填充式毛细管电色谱
• 1.4.3 整体柱毛细管电色谱
• 1.5 本论文的工作
• 第二章 聚乙烯醇涂层毛细管柱的制备及应用
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 聚乙烯醇毛细管柱的制备方法
• 2.2.4 电渗流的测量与计算
• 2.2.5 蛋白质分离
• 2.2.6 重现性实验
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 聚乙烯醇涂层管柱的设计
• 2.3.2 电渗流
• 2.3.3 碱性蛋白质的分离
• 2.3.4 肌红蛋白与胰蛋白酶抑制剂的分离
• 2.3.5 重现性
• 2.4 结论
• 第三章 中性pH 条件下的蛋白质毛细管电泳方法
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 两端进样蛋白质毛细管电泳方法
• 3.2.4 电渗泵辅助蛋白质毛细管电泳方法
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 两端进样蛋白质毛细管电泳
• 3.3.2 电渗泵辅助蛋白质毛细管电泳
• 3.4 结论
• 第四章 金属螯合配基触须式聚合物开管毛细管电色谱固定相的制备与表征..
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 实验仪器
• 4.2.3 样品及缓冲液
• 4.2.4 金属螯合配基触须式聚合物固定相的制备
• 4.2.5 单层金属螯合配基修饰管柱的制备
• 4.2.6 金属离子螯合量的测量
• 4.2.7 电渗流的测量
• 4.2.8 毛细管电色谱分离实验
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 单层金属螯合配基修饰管柱的配基容量
• 4.3.2 金属螯合触须式聚合物固定相的制备及配基容量
• 4.3.3 电渗流
• 4.3.4 分离氨基酸
• 4.3.5 分离嘌呤类衍生物
• 4.3.6 管柱稳定性与分离结果重现性
• 4.4 结论
• 第五章 苯丙氨酸配基触须式聚合物开管毛细管电色谱固定相的制备与表征
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验材料
• 5.2.2 实验仪器
• 5.2.3 样品及缓冲液的配置
• 5.2.4 环氧基修饰触须式聚合物涂层的制备
• 5.2.5 单层环氧基修饰管柱的制备
• 5.2.6 修饰苯丙氨酸
• 5.2.7 电渗流的测量
• 5.2.8 毛细管电色谱分离实验
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 环氧基修饰触须式聚合物涂层的制备与表征
• 5.3.2 苯丙氨酸配基修饰
• 5.3.3 毛细管电色谱
• 5.4 结论
• 第六章 阴离子触须式聚合物涂层毛细管柱及其蛋白质在线富集方法
• 6.1 引言
• 6.2 实验部分
• 6.2.1 实验材料
• 6.2.2 实验仪器
• 6.2.3 样品及缓冲液的配制
• 6.2.4 阴离子触须式聚合物涂层的制备
• 6.2.5 电渗流的测量
• 6.2.6 肌红蛋白的在线萃取与富集
• 6.2.7 蛋白质混合物的富集与分离
• 6.3 实验结果与讨论
• 6.3.1 阴离子触须式聚合物涂层的表征
• 6.3.2 蛋白质的富集机理
• 6.3.3 肌红蛋白的在线萃取与富集
• 6.3.4 蛋白质混合物的富集与分离
• 6.4 结论
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 创新点
• 7.3 对今后工作的建议与展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢