毛细管电色谱柱的研究进展
2017-03-04徐婷婷
徐婷婷
(齐齐哈尔大学 食品与生物工程学院,黑龙江 齐齐哈尔 161006)
1 毛细管电色谱技术
毛细管电色谱的原理[1]是通过电渗流,来驱动流动相和带电物质,再根据它的固定相与流动相之间的吸附、分配平衡常数和电泳淌度的不同,来达到分离的模式。毛细管电色谱技术有毛细管电泳和高效液相色谱的双重分离机理,能分离带电物质、中性物质以及手性化合物等[2,3]。毛细管电色谱技术具有高效性、高选择性、高灵敏度、分离快、重现性好,同时样品用量少、可分离复杂样品的优点[4]。毛细管电色谱技术的发展是从1952年的Mould D L[5]等人在薄层液相色谱中引入了电场开始的;之后,在1987-1988年,Knox J H[6,7]等人证明细颗粒填料可以用于电渗流为驱动的体系,随后又作了有关毛细管填充柱的研究工作;1990年,Yamamoto H[8]等人证实了Knox J H的理论;此后,毛细管电色谱技术得到了社会的关注,研究成果也呈上升趋势。1998年,Pusecher K[9]等人首次使用核磁共振仪/毛细管电色谱仪联用,引入了新型的分离分析联用技术。这之后毛细管电色谱技术的研究得到了飞速发展,并且着重于电色谱柱的研究,即制备一系列具有新型功能的毛细管电色谱柱,并将其应用于各领域中。随着毛细管电色谱柱的制备方法的逐渐完善,其在各领域上得到了广泛地应用。
2 毛细管电色谱柱
在毛细管电色谱技术的系统中,毛细管电色谱柱是非常重要部分。所以,色谱柱的制备方法成为了现今关注的重点。毛细管电色谱柱[10~12]可以分为三种,分别是毛细管电色谱填充柱、毛细管电色谱开管柱、毛细管电色谱整体柱。而毛细管电色谱技术可以应用于分离分析手性药物、蛋白质、氨基酸、芳烃族化合物等等。所以,当前的主要研究发展方向是制备具有特殊功能基团的毛细管电色谱柱,并将其应用在上述的方面。
2.1 填充柱
毛细管电色谱填充柱[13-15]是将色谱填料通过高压匀浆填充法、电动填充法、拉伸法等填充到毛细管中所得到的电色谱柱。但是,毛细管电色谱填充柱[12]具有柱塞制备困难的缺点,所以近些年发展有一定的限制。其中,在2011年,周阳[16]等人简介了不同类型的纤维毛细管填充柱技术的研究进展;2014年,聂桂珍[17]等人制备了一种新型的乙二胺-β-环糊精键合SBA-15毛细管电色谱填充柱,并用其成功的拆分了盐酸普萘洛尔、美托洛尔等手性药物;2016年,施文君[18]等人制备了1.2 um放射型核壳色谱填料,再键合到C18上,最后制备成毛细管电色谱填充柱,并考察该填充柱的分离性能。在近几年的研究中可看出,毛细管电色谱填充柱的主要研究方向及难点在柱塞的制备上,并且有了很大的进步。
2.2 开管柱
毛细管电色谱开管柱[19,20]是在毛细管的内壁上涂覆或者键合固定相的一种毛细管电色谱柱。在2015年,Faiz Ali[21]等人以丙烯酰胺N苯基苯乙烯共聚物为固定相制备了毛细管开管柱,用来分离葡萄糖异构体和麦芽三糖的同分异构体;张欢欢[22]等人将纳米壳聚糖粒子溶液修饰在石英毛细管内表面,制备成涂层毛细管开管柱,并且成功分离三种碱性蛋白质;2016年,Constantina P.Kapnissi Christodoulou[23]等人将所合成的固定相制备成开管柱,并在毛细管电色谱模式下分离对映体;朱鹏静[24]等人合成了三种手性MOFs晶体,并将其制备成三种毛细管电色谱开管柱来拆分手性化合物。在近些年的研究中可看出,毛细管电色谱开管柱与毛细管电色谱填充柱相比,它的制备方法简单、柱容量小、灵敏度低等。在应用的范围上,也比填充柱广泛。
2.3 整体柱
毛细管电色谱整体柱[25,26]是在毛细管内原位反应制备成的色谱柱。在2014年,Tingting Hong[27]等人用胃蛋白酶修饰毛细管电色谱整体柱,并且应用于手性拆分;2015年,Valeska Soares Aguiar[28]等人制备了重复性良好的甲基丙烯酸十八醇酯毛细管整体柱,并且成功分离了多种多环芳烃;2016年,Zhao Hongyan[29]等人制备 pAS-GO@PS-DVB毛细管电色谱整体柱分离了三种酚类化合物和三苯胺类;Licong Zhao[30]等人制备谷胱甘肽-二氧化硅手性固定相,在毛细管电色谱模式下分离谷氨酸、酪氨酸和组氨酸。在近些年的研究中可看出,毛细管电色谱整体柱具有制备方法简便、通透性好、高柱效等特点。因此,毛细管电色谱整体柱在分离分析的研究上,比填充柱和开管柱更加具有发展的前景。
3 展 望
毛细管电色谱法是一种具有高柱效、高选择性的双重效果的分析技术。可以应用于生物、医药等领域中,如分离分析手性药物、蛋白质、氨基酸、芳烃族化合物等等。而在毛细管电色谱技术中,色谱柱是非常重要的组成部分。其中,毛细管电色谱填充柱的柱塞制备困难;开管柱的制备过程简单、柱效高、柱容量小、灵敏度低;整体柱的制备方法也简单、通透性、重现性好。所以,从经济和制备方法上来看,毛细管电色谱整体柱在应用方面,比填充柱与开管柱更广泛些,能更好的应用在分离分析手性药物、蛋白质、氨基酸、芳烃族化合物等等的研究上,具有更好的发展前景。
[1]陆豪杰,阮宗琴,康经武 等.毛细管电色谱进展[J].分析测试技术与仪器,1999,5(3):129 ~134.
[2]袁瑞娟,王怀锋,刘丹宁 等.毛细管电色谱技术研究进展[J].化学进展,2006,18(9):1 181~1 187.
[3]谷雪,瞿其曙,阎超.毛细管电色谱柱及其固定相制备技术的进展[J].色谱,2007,25(2):157 ~162.
[4]王晴,王静,张英春 等.毛细管电色谱技术研究进展及应用[J].东北农业大学学报,2009,40(3):136 ~139.
[5]Mould D L,Synge R L M.Electro kineticul trafiltration analysis of polysaccharides.A new approach to the chroma-tography of large molecules [J].Analyst,1952,77(921):964~969.
[6]Knox J H,GRANT I H.Miniaturisationin pressure and electroendosmotically driven liquid chromatography:Some theoretical consideration[J]. Chromatographia,1987,(24):135~143.
[7]Knox J H.Thermal effects and band spreading in capillary electro separation[J].Chromatographia,1988,26(1):329~337.
[8]Yamamoto H,Baumann J,Erni F.Electrokinetic reversed- phase chromatography with packed capillaries[J].Chromatographia,1992,593(1-2):313~319.
[9]Pusecher K,Schewiz J,Bayer E.,et al.On-line coupling of capillary electrochromatography,capillary electrophoresis and capillary HPLC with nuclear magnetic resonance spectroscopy[J].Anal Chem,1998,70:3 280~3 285.
[10]Wang Jiajing,Indiana Tanret,Debby Mangelings,et al.Fingerprint development for ginkgo-biloba extracts by pressurized capillary electrochromatography:comparison of column types[J].Journal of Chromatographic Science,2010,48:428~435.
[11]覃飒飒.特殊结构毛细管电色谱柱的制备与评价[D].上海:华东理工大学,2012.
[12]尤慧艳,平贵臣,张丽华等.毛细管电色谱柱制备技术的进展[J].色谱,2005,23(5):464 ~469.
[13]施维,邹汉法,张津等.高效细内径毛细管电色谱填充柱的制备[J].色谱,1996,14(5):351~353.
[14]邹汉法,施维,张玉奎.高效细内径毛细管电色谱填充柱的制备[J].抚顺石油学院学报,1996,16(3):72~73.
[15]Luis A Colon ,Todcl D Maloney,Adam M Prmier.Packing columns for capillary electrochromatography [J].Journal of Chromatography A,2000,887:43~53.
[16]周阳,高尧华,牛妍妍等.纤维填充毛细管柱技术及其应用进展[J].化学试剂,2011,33(12):1 081 ~1 086.
[17]聂桂珍,李来生,程彪平 等.乙二胺β-环糊精键合SBA-15电色谱拆分β-受体阻滞剂的研究[J].分析试验室,2014,33(8):745 ~751.
[18]施文君,田华君,薛芸等.1.2 um新型放射型核壳色谱填料在加压毛细管电色谱中的性能评价[J].色谱,2016,34(5):461 ~466.
[19]李英杰,高晴,吕仁江 等.介孔SiO2-TiO2无机毛细管开管柱的制备及氨基酸混合物的分离[J].化学研究与应用,2012,24(7):1 083 ~1 086.
[20]Liang Ruping,Meng Xiangying,Liu Chunming,et al.Enantiomeric separation by open-tubular capillary electrochromatography using bovine-serum-albumin-conjugated graphene oxide magnetic nanocomposites as stationary phase[J].Microfluid Nanofluid,2014,(16):195~206.
[21]Faiz Ali,Won Jo Cheong.Open tubular capillary electrochromatography with an N-phenylacrylamide-styrene copolymer-based stationary phase for the separation of anomers of glucose and structural isomers of maltotriose[J].Journal of Separation Science,2015,38(10):1 763~1 770.
[22]张欢欢,陈继涢,周孙英.纳米壳聚糖修饰的开管毛细管电色谱柱的制备及对碱性蛋白质的分离[J].高等学校化学学报,2015,36(4):631 ~637.
[23]Constantina P.Kapnissi- Christodoulou,Athina G.Nicolaou,Ioannis J.Stavrou.Enantioseparations in Open Tubular Capillary Electrochromatography:Recent Advances and Applications[J].Journal of Chromatography A,2016,1467:145~154.
[24]朱鹏静,陶勇,章俊辉 等.3种金属有机骨架材料用于开管毛细管电色谱手性固定相分离外消旋体[J].色谱,2016,34(12):1 219 ~1 227.
[25]刘照胜,高如瑜.电色谱整体柱的研究进展[J].化学进展,2003,15(6):462 ~470.
[26]高文惠,杨桂君,赵文伟等.毛细管整体柱的制备技术及其应用进展[J].化学研究与应用,2009,21(9):1 223~1 230.
[27]Tingting Hong,Cuijie Chi,Yibing Ji.Pepsin modified chiral monolithic column for affinity capillary electrochromatography[J]. Journal of Separation Science,2014,37(22):3 377~3 383.
[28]Valeska Soares Aguiar,Carla Beatriz Grespan Bottoli.Repeatability of Octadecyl Methacrylate-Based Monolithic Columns for Capillary Electrochromatography[J].Instrumentation Science& Technology,2015,43(2):139~155.
[29]Zhao Hongyan,Wang Yuanchao,Cheng Heyong,etal.Graphene oxide decorated monolithic column as stationary phase for capillary electrochromatography.[J].Journal of chromatography.A,2016,1452:27~35.
[30]Licong Zhao,Limin Yang,Qiuquan Wang.Silica-based polypeptide-monolithic stationary phase for hydrophilic chromatography and chiral separation[J].Journal of Chromatography A,2016,1446:125~133.