二元致孔剂微电渗流电泳柱的制备及性能考察

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1、二元致孔剂微电渗流电泳柱的制备及性能考察项目完成单位：国家色谱研究分析中心项目完成人：张凌怡平贵臣张丽华张维冰张玉奎摘要采用二元致孔剂原位聚合的方法合成了一种新型微电渗流毛细管电泳原位柱。与三元致孔剂的方法相比，它具有制备过程简单、重复性好以及柱床的孔径和孔结构易于调节等特点。得到的毛细管柱内部结构均匀，通透性好。系统地研究了各种参数对孔结构及电渗流的影响，结果表明制备的原位柱在较大pH值和有机改性剂浓度条件下，电渗流均能保持在较低值，可以适应不同电泳分离模式的需要。关键词原位聚合；微电渗流毛细管柱；致孔剂；电渗流1引言整

2、体材料是近年来发展起来的一种新型分离介质，已被应用于色谱、毛细管电泳等多种分离模式，被誉为第四代填料[1]。基于这种材料的原位柱技术已引起色谱工作者的广泛关注。原位柱分为聚合物原位柱[2-19]和硅胶原位柱[20]两类。聚合物原位柱在制备时选材范围广，可以使分离柱具有不同的选择性，并且适用的pH范围宽。较传统填充柱和开管柱具有诸多明显的优点。聚合物原位柱的制备通常是将单体、引发剂、致孔剂和电渗流产生剂等混合后置入内表面经过处理的毛细管中。在适当条件下引发反应，使其在毛细管内形成具有一定孔结构的整体床层，作为分离介质实现对不

3、同性质样品的分离分析。然而电渗流的存在可能对分离产生负面影响。例如，在毛细管等电聚焦中，电渗流是导致聚焦区带展宽的主要原因之一。微电渗流整体柱是最近才提出的一种新型分离柱。2001年Wu等[15]在Anal.Chem.上发表了第一篇相关的研究论文，之后他们又对此作了系列的研究工作[16-18]。实际上，微电渗流柱即是在原来正常整体柱的基础上，在制备过程中不加入相应的电渗流产生剂而得到的具有特殊孔结构和表面性质的分离柱。我们最近的研究也表明[19]这种柱具有多种功能，可应用于毛细管区带电泳、毛细管电色谱、毛细管等电聚焦等多种

4、分离模式。323在正常整体柱的制备过程中，通常采用包括水在内的三元致孔剂。其中，水主要作为电渗流产生剂的载体。尽管微电渗流柱仍沿用一般整体柱的制备方法，但在制备过程中水的作用已无意义。同时由于水的强极性和可形成氢键的性质也可能会对微电渗流柱的功能产生影响。本文设计了一种采用无水的二元致孔剂制备微电渗流柱的方法。与三元致孔剂的方法相比，具有制备过程简单、重复性好的优点。此外，还能够通过调节致孔剂配比方便地改变柱床的孔径和孔结构。2实验部分2.1仪器与试剂BeckmanP/ACESystem5010毛细管电泳仪（Beckman

5、公司，美国）；熔融石英毛细管27cm（有效长度20cm）×75µmi.d.×375µmo.d.(河北永年光导纤维厂)。甲基丙烯酸丁酯（BMA），乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA），1，4-丁二醇（Fluka化学公司）；γ-甲基丙烯酸氧丙基三甲氧基硅烷正丙醇（MAPS）(Acros化学公司)；正丙醇（天津博迪化学试剂公司），偶氮二异丁腈（AIBN）（上海试剂四厂）；磷酸氢二钠，磷酸二氢钠，丙酮，硫脲（沈阳联邦试剂厂）；乙腈（上海陆都实业有限公司）为色谱纯，其他试剂均为分析纯。2.2电泳条件压力进样(0.5psi,20s)，温度

6、20℃，检测波长214nm，操作电压10kV，数据采集频率16Hz。电渗流标记物采用硫脲和丙酮。2.3毛细管的预处理采用文献[2-4]的处理方法，将毛细管柱依次用稀HCl、稀NaOH冲洗30min，再用水洗至中性。氮气吹干后，用30%(w/w)的γ-甲基丙烯酸氧丙基三甲氧基硅烷（丙酮溶液）充满。封口并放置24h后，用丙酮清洗除去过量的γ-甲基丙烯酸氧丙基三甲氧基硅烷，再用水清洗后氮气吹干备用。对毛细管内壁进行预烯基化处理，即在毛细管内壁上键合上一层带烯基官能团的硅烷化试剂。通过硅烷化试剂的双官能团将毛细管内壁上的硅羟基和原

7、位柱柱床以化学键间接键合，达到固定柱床和尽量覆盖管壁上能够产生电渗流的硅羟基的目的。由于毛细管表面的硅羟基密度直接影响到电渗流的性质，因此在微电渗流柱的制备过程中，毛细管的预处理效果对最终结果的影响非常大。2.4整体柱的制备参考文献[5－9]的方法制备整体柱。将双甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、不同配比的二元或三元致孔剂混合，充入经双官能团试剂处理过的毛细管中。由偶氮二异丁腈（0.3%w/w）引发聚合反应，在60℃下反应20h323。将聚合完成后的毛细管柱取出后切去两端，用乙腈冲洗，洗去柱内致孔剂和残余的反应试剂。更换流动

8、相时，应先用流动相冲洗30min，再用分离电压平衡10min后进行测定。3结果与讨论3.1采用二元与三元致孔剂制备的原位柱的性能对比由于所要制备的原位柱由不能够解离的BMA和EDMA共聚而成，未加入产生电荷的电渗流产生剂，孔表面不带电荷，电渗流只能够通过柱管表面的残余硅羟基产生，从而得到极小电渗流的分离