石英微米晶粒电泳微柱的制备及其电泳分离

1、石英微米晶粒电泳微柱的制备及其电泳分离         11-04-23 15:24:00     编辑：studa20                 作者：李连 何友昭 淦五二 王晓葵 谢海洋 高勇【摘要】  研究了内径2 mm石英管填充均匀石英微米晶粒的电泳微柱制备及其电泳分离的可行性。石英微

2、米晶粒用水热法合成。含30%甲醇的15 mmol/L Na2HPO4为电泳缓冲液（pH 115），对无需衍生的色氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸进行了微柱电泳分离和紫外吸收检测。检出限分别为0038、 021和020 mol/L；色氨酸的分离效率为44 × 104塔板数/m，电泳微柱的样品容量达到35 L, 且有较好的分离重现性。对未填充石英微粒, 填充平均粒度360 m石英砂和长9 m石英微米晶粒的电泳微柱的热效应进行了讨论。实验结果表明，在电泳微柱中填充石英微米晶粒可抑制大柱径电泳的热效应，增大样品容量，提高检测灵敏度。此微柱电泳技术可作为现场、实时和便携式电动流动全分析系统的高效分离手段

3、，适合大体积和低浓度样品分析。 【关键词】  微柱电泳，石英微米晶粒，水热合成，热效应，电动流动全分析系统，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    毛细管电泳具有高效、快速和低耗等优点，并具备多种分离模式，因此得到广泛应用。但毛细管电泳也具有样品容量小、检测灵敏度差等弱点，这是由电泳通道细和检测光程短造成的。但大通道电泳的热效应会引起柱温升高，温度梯度增大，生物样品变性，甚至产生气泡阻断电流。增大的温度梯度会影响与温度相关的化学物理参数，造成电渗和电泳径向速度差异，样品区带展宽，分离效率降低1。由于区带热展宽与电泳通道内径的次方成正比2，增大柱径必将迅速增加热效应和热展宽。    本研究组曾使用填充细石英砂的毫米内径硅胶整体柱进行反相色谱和

9、电色谱分离3,4，尽管热效应被有效地抑制，检测灵敏度提高，但由于石英砂的形状不规则和粒度过大，整体柱的分离效率不理想。本研究以2 mm内径石英管填充水热合成均匀石英微米晶粒来制备电泳微柱，并考察其电泳分离的可行性，讨论了电泳微柱热效应。为评价此电泳技术，对无需衍生的色氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸进行了电泳分离和紫外吸收检测。实验表明，此微柱电泳可有效抑制电流热效应，提高样品容量和检测灵敏度，可作为电动流动全分析系统5的高效分离手段。本系统用电渗泵6输送溶液，固相萃取等预处理，微柱电泳或整体柱色谱/电色谱分离和光纤光谱仪检测，具有简便、模块化、多功能、可便携和易操纵等优点，可用于现场和实时分析。此电泳

10、技术适合大体积和低浓度的环境样品分析，也可发展成制备电泳。2 实验部分21 仪器与试剂    全分析系统由电泳微柱单元、自制电渗泵、二台DYY4电泳仪（201600 V，北京六一仪器厂）、UV910022 石英微粒电泳微柱的制备    将石英微粒依次用01 mol/L HCl、蒸馏水和20 mmol/L NaAc（pH 30）填充缓冲液,清洗并浸泡6 h。以01 mol/L HCl、 01 mol/L NaOH和蒸馏水依次冲洗电泳微柱，60 烘干。在分离柱与检测管间垫两层尼龙滤膜，避免石英微粒流失。将石英微粒和填充缓冲液的悬浮液缓慢注

11、入分离柱，注入过程中轻轻敲击电泳柱；当整柱充满石英微粒后，在电渗流（500 V）和轻敲电泳柱双重作用下，使柱内石英微粒进一步填充紧密均匀。最后再用尼龙膜和05 mm厚的尼龙过滤片封住分离柱上端。23 石英微米晶粒的制备    参照文献7中石英纳米晶粒的制备方法，石英微米晶粒用水热法在36 cm3镍内衬的不锈钢高压釜中合成。18 g硅胶粉加入27 mL 041 mol/L KOH，10 /min升温至350 ，恒温2 h，将高压釜冷却至室温。产物用水和乙醇依次清洗，干燥。用X射线衍射仪（40 kV，40 mA）测定石英微米晶粒的晶态，放大2000倍电镜照片如图2所示，石英微米晶粒的平均尺寸为9 m×4 m。24 微柱区带电泳的分离步骤    分离前，标准溶液和缓冲溶液超声除气5 min。电泳微柱用分离缓冲液充分平衡。