石英微米晶粒電泳微柱的制備及其電泳分離

1、石英微米晶粒電泳微柱的制備及其電泳分離         11-04-23 15:24:00     編輯：studa20                 作者：李連 何友昭 淦五二 王曉葵 謝海洋 高勇【摘要】  研究了內(nèi)徑2 mm石英管填充均勻石英微米晶粒的電泳微柱制備及其電泳分離的可行性。石英微

2、米晶粒用水熱法合成。含30%甲醇的15 mmol/L Na2HPO4為電泳緩沖液（pH 115），對無需衍生的色氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸進(jìn)行了微柱電泳分離和紫外吸收檢測。檢出限分別為0038、 021和020 mol/L；色氨酸的分離效率為44 × 104塔板數(shù)/m，電泳微柱的樣品容量達(dá)到35 L, 且有較好的分離重現(xiàn)性。對未填充石英微粒, 填充平均粒度360 m石英砂和長9 m石英微米晶粒的電泳微柱的熱效應(yīng)進(jìn)行了討論。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在電泳微柱中填充石英微米晶?？梢种拼笾鶑诫娪镜臒嵝?yīng)，增大樣品容量，提高檢測靈敏度。此微柱電泳技術(shù)可作為現(xiàn)場、實(shí)時(shí)和便攜式電動流動全分析系統(tǒng)的高效分離手段

3、，適合大體積和低濃度樣品分析。 【關(guān)鍵詞】  微柱電泳，石英微米晶粒，水熱合成，熱效應(yīng)，電動流動全分析系統(tǒng)，氨基酸Abstract  The preparation of electrophoretic microcolumn and its application to the electrophoretic separation of amino acids with a 2mm I.D. fusedsilica microcolumn packed with uniform quartz microncrystal prepared by hydrothermal s

4、ynthesis are reported. With 15 mmol/L disodium phosphate buffer solution (pH 115) containing 30% (/) methanol, the tryptophan, phenylalanine and tyrosine were separated by the microcolumn electrophoresis and detected by an UV spectrophotometer without derivatization. The limits of detection were 003

5、8, 021 and 020 mol/L, respectively. The separation efficiency of tryptophan was 44×104 plates/m. The sample capacity of the electrophoretic microcolumn achieved 35 L. The precisions of the microcolumn electrophoresis were satisfactory. The thermal effects of the electrophoretic microcolumn that

6、 without packing, packed with 360 m quartz sand and with 9 m length quartz microncrystal were discussed, respectively. It was found that the electrophoretic microcolumn packed with quartz microncrystal was able to inhibit Joule heat, increase sample capacity and enhance detection sensitivity. The mi

7、crocolumn electrophoresis is one of the highperformance separation techniques for an insitu, realtime and portable electrokinetic flow analysis system.Keywords  Microcolumn electrophoresis, quartz microncrystal, hydrothermal synthesis, thermal effect, electrokinetic flow analysis system, amino

8、acids1  引 言    毛細(xì)管電泳具有高效、快速和低耗等優(yōu)點(diǎn)，并具備多種分離模式，因此得到廣泛應(yīng)用。但毛細(xì)管電泳也具有樣品容量小、檢測靈敏度差等弱點(diǎn)，這是由電泳通道細(xì)和檢測光程短造成的。但大通道電泳的熱效應(yīng)會引起柱溫升高，溫度梯度增大，生物樣品變性，甚至產(chǎn)生氣泡阻斷電流。增大的溫度梯度會影響與溫度相關(guān)的化學(xué)物理參數(shù)，造成電滲和電泳徑向速度差異，樣品區(qū)帶展寬，分離效率降低1。由于區(qū)帶熱展寬與電泳通道內(nèi)徑的次方成正比2，增大柱徑必將迅速增加熱效應(yīng)和熱展寬。    本研究組曾使用填充細(xì)石英砂的毫米內(nèi)徑硅膠整體柱進(jìn)行反相色譜和

9、電色譜分離3,4，盡管熱效應(yīng)被有效地抑制，檢測靈敏度提高，但由于石英砂的形狀不規(guī)則和粒度過大，整體柱的分離效率不理想。本研究以2 mm內(nèi)徑石英管填充水熱合成均勻石英微米晶粒來制備電泳微柱，并考察其電泳分離的可行性，討論了電泳微柱熱效應(yīng)。為評價(jià)此電泳技術(shù)，對無需衍生的色氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸進(jìn)行了電泳分離和紫外吸收檢測。實(shí)驗(yàn)表明，此微柱電泳可有效抑制電流熱效應(yīng)，提高樣品容量和檢測靈敏度，可作為電動流動全分析系統(tǒng)5的高效分離手段。本系統(tǒng)用電滲泵6輸送溶液，固相萃取等預(yù)處理，微柱電泳或整體柱色譜/電色譜分離和光纖光譜儀檢測，具有簡便、模塊化、多功能、可便攜和易操縱等優(yōu)點(diǎn)，可用于現(xiàn)場和實(shí)時(shí)分析。此電泳

10、技術(shù)適合大體積和低濃度的環(huán)境樣品分析，也可發(fā)展成制備電泳。2 實(shí)驗(yàn)部分21 儀器與試劑    全分析系統(tǒng)由電泳微柱單元、自制電滲泵、二臺DYY4電泳儀（201600 V，北京六一儀器廠）、UV910022 石英微粒電泳微柱的制備    將石英微粒依次用01 mol/L HCl、蒸餾水和20 mmol/L NaAc（pH 30）填充緩沖液,清洗并浸泡6 h。以01 mol/L HCl、 01 mol/L NaOH和蒸餾水依次沖洗電泳微柱，60 烘干。在分離柱與檢測管間墊兩層尼龍濾膜，避免石英微粒流失。將石英微粒和填充緩沖液的懸浮液緩慢注

11、入分離柱，注入過程中輕輕敲擊電泳柱；當(dāng)整柱充滿石英微粒后，在電滲流（500 V）和輕敲電泳柱雙重作用下，使柱內(nèi)石英微粒進(jìn)一步填充緊密均勻。最后再用尼龍膜和05 mm厚的尼龍過濾片封住分離柱上端。23 石英微米晶粒的制備    參照文獻(xiàn)7中石英納米晶粒的制備方法，石英微米晶粒用水熱法在36 cm3鎳內(nèi)襯的不銹鋼高壓釜中合成。18 g硅膠粉加入27 mL 041 mol/L KOH，10 /min升溫至350 ，恒溫2 h，將高壓釜冷卻至室溫。產(chǎn)物用水和乙醇依次清洗，干燥。用X射線衍射儀（40 kV，40 mA）測定石英微米晶粒的晶態(tài)，放大2000倍電鏡照片如圖2所示，石英微米晶粒的平均尺寸為9 m×4 m。24 微柱區(qū)帶電泳的分離步驟    分離前，標(biāo)準(zhǔn)溶液和緩沖溶液超聲除氣5 min。電泳微柱用分離緩沖液充分平衡。