专利名称：动态磁涂覆纳米固定相开管毛细管电色谱柱的制备方法
动态磁涂覆纳米固定相开管毛细管电色谱柱的制备方法
技术领域：
本发明涉及色谱住技术领域，具体地说，是一种动态磁涂覆纳米固定相开管毛细管电色谱柱的制备方法及装置。
背景技术：
毛细管电色谱柱根据其制备方法不同，分为整体住，开管柱，填充柱。整体柱是用有机或无机方法在色谱柱内进行原位聚合得到连续床固定相。这种色谱柱制备方法简单， 无需柱塞，通过改变反应单体可以引入多种官能团，有更好的多孔性和渗透性。避免了开管柱柱容量低，填充柱容易在塞子处产生气泡等缺点。但整体柱存在着其固有的缺点，如机械强度相对较差、柱寿命短，另外其过大、不均勻的微孔结构也不适宜小分子物质的分离和分析；而无机硅胶整体柱的整个制备过程非常复杂。填充柱柱效高，重复性好，但柱中塞子与填料、塞子与检测窗口的交界处易产生气泡。开管柱与填充柱相比，由于没有涡流扩散， 分离效率可以提高，分离时间大大缩短；另外不需要制作柱塞，减小气泡生成的可能性。但它有相比较低和柱容量较小的缺点。目前，开管CEC柱的制备方法虽然进行了一些改进，以获得更高相比和较高的柱效，但仍然存在制柱过程繁琐、周期长、成功率低、不易再生、无法在极端流动相下使用等缺点。特别地，与填充柱相比，开管CEC柱的相比相对较低，柱容量小，制约了其在复杂样品分离中的应用。纳米磁性材料是20世纪70年代后逐步产生、发展、壮大而成为最富有生命力与广阔应用前景的新型磁性材料。纳米磁性材料的特性不同于常规的磁性材料，呈现出一些反常的磁学性质。基于这些特性，磁性纳米材料在靶向药物、细胞分离、蛋白输运载体、蛋白质的分离等领域的医疗应用成为当前生物医学的一项热门研究课题。因其自身化学稳定性、胶体稳定性及生物相容性差等缺点，其表面经常需要修饰保护层。通过对磁性纳米粒子的表面修饰可以降低其表面能，提高粒子的抗氧化能力，得到分散性好的纳米复合粒子，同时适当的表面修饰可以调节磁性纳米粒子与其他材料的相容性和反应特性。二氧化硅具有化学和胶体稳定性好、亲水性、生物相容性好等优点，可以屏蔽磁性粒子之间的偶极相互作用，阻止粒子团聚，成为保护磁性颗粒的最理想材料之一。当纳米粒子小到一定尺寸的时候，每一个纳米粒子都相当于一个小的磁畴。当施加磁场，粒子按磁场排列，当去掉外磁场后，剩磁很快消失，粒子(磁畴)排列无序。且由于纳米材料晶粒极小，比表面积巨大，根据van Deemter方程式，固定相颗粒度越小，柱效越高，更小的颗粒度使最佳流速向高端移动。这些特点应用于动态磁涂覆开管毛细管电色谱， 可以为分离提供具有特殊功能的高比表面积固定相。
发明内容本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种动态磁涂覆纳米固定相开管毛细管电色谱柱的制备方法。本发明的构思为利用磁性纳米材料在磁场中定向分布的特点，构建动态磁涂覆纳米固定相开管毛细管电色谱柱；核壳结构二氧化硅/磁性纳米颗粒表面的二氧化硅能够与硅烷化试剂反应，通过引进特定官能团改变表面性能，制备可满足不同分离要求的多功能色谱固定相；将核壳结构的二氧化硅包覆磁性纳米颗粒的优良分离能力和极高比表面积的优点与开管毛细管电色谱柱制备简单、分离快速等优点结合起来，极大地提高开管毛细管电色谱柱的柱容量和分离柱效，仅开/关外加磁场即可便捷地实现柱系统的再生，延长毛细管柱的使用寿命。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的一种动态磁涂覆纳米固定相开管毛细管电色谱柱的制备方法，其具体步骤为一、磁性纳米材料的功能化核壳结构!^3O4OSiO2磁性纳米粒子与硅烷化试剂反应，在其表面引进特定官能团， 制备以满足对样品分离所需的磁性色谱固定相；二、动态磁涂覆纳米固定相开管毛细管电色谱柱的制备(1)永久磁铁的选择采用永久磁铁，以提供稳定的磁场；所述的永久磁铁为长方体，正方体，圆柱体，同心圆圆柱体磁铁等；(2)磁场方向的选择在毛细管上对夹23 50对的永久磁铁，以在毛细管内的纵轴方向提供局部稳定的磁场；所述的永久磁铁在毛细管内部产生的磁场方向为毛细管的纵向；(3)毛细管位置的确定毛细管置于对吸磁铁磁力较强的部位，且为了固定毛细管与磁铁的位置，相邻的对吸磁铁的位置要错开，装置图见附图1 ；(4)磁涂覆纳米固定相将步骤一所述处理的磁性纳米粒子分散于分散相中，以获得均勻分散的磁性纳米粒子勻浆，其浓度为0. 1 30mg/ml ；用注射器将其注射入安装好磁铁的毛细管，用缓冲液将未被吸附的磁性纳米粒子冲出毛细管；得到动态磁涂覆纳米固定相开管毛细管电色谱柱；三、动态磁涂覆纳米固定相开管毛细管电色谱系统的再生取下磁铁，即撤去外加磁场，毛细管内壁吸附的磁性纳米颗粒失去磁性作用力，用水或缓冲液即可很容易地将磁性纳米粒子冲出毛细管。与现有技术相比，本发明的积极效果是(1)本发明的动态磁涂覆纳米固定相开管毛细管电色谱柱制备简单，稳定；(2)本发明的动态磁涂覆纳米固定相开管毛细管电色谱柱结合纳米颗粒小、比表面积大的特征，极大地提高开管毛细管电色谱的柱容量；(3)本发明的动态磁涂覆纳米固定相开管毛细管电色谱柱将核壳结构二氧化硅/ 磁性纳米粒子的优良分离能力和极高比表面积的优点与开管毛细管电色谱柱制备简单、分离快速等优点结合起来极大地提高开管毛细管电色谱的柱容量和分离柱效；(4)本发明的动态磁涂覆纳米固定相开管毛细管电色谱柱可方便地除去被污染或发生不可逆吸附的固定相，实现动态开管柱的再生，延长毛细管柱的使用寿命；这一特征尤为适宜于容易产生不可逆吸附而使固定相失去分离能力的蛋白质等复杂样品的分离。
图1为本发明提供的同心圆圆柱体磁铁装置示意图；图2为本发明5中有机酸的分离谱图；图3为本发明柱子稳定性谱图。
具体实施方式以下提供本发明一种动态磁涂覆纳米固定相开管毛细管电色谱柱的制备方法的具体实施方式
。实施例1一种动态磁涂覆纳米固定相开管毛细管电色谱柱的制备方法，其具体步骤为一、磁性纳米材料的功能化核壳结构!^e3O4OSiO2磁性纳米材料与硅烷化试剂反应，在其表面引进特定官能团， 制备以满足对样品分离所需的固定相；二、动态磁涂覆纳米固定相开管毛细管电色谱柱的制备(1)永久磁铁的选择采用永久磁铁，以提供稳定的磁场；所述的永久磁铁为长方体，正方体，圆柱体，同心圆圆柱体磁铁等；(2)磁场方向的选择在毛细管上对夹23 50对如(1)所述的永久磁铁，以在毛细管内的纵轴方向提供局部稳定的磁场；所述的永久磁铁在毛细管内部产生的磁场方向为毛细管的纵向；(3)毛细管位置的确定毛细管置于对吸磁铁磁力较强的部位，且为了固定毛细管与磁铁的位置，相邻的对吸磁铁的位置要错开，装置图见附图1 ；(4)磁涂覆纳米固定相将步骤一所述处理的磁性纳米粒子分散于分散相中，以获得均勻分散的磁性纳米粒子勻浆，其浓度为0. 1 30mg/ml ；用注射器将其注射入安装好磁铁的毛细管，用缓冲液将未被吸附的磁性纳米粒子冲出毛细管；得到动态磁涂覆纳米固定相开管毛细管电色谱柱；三、动态磁涂覆纳米固定相开管毛细管电色谱系统的再生取下磁铁，即撤去外加磁场，毛细管内壁吸附的磁性纳米颗粒失去磁性作用力，用水或缓冲液即可很容易地将磁性纳米粒子冲出毛细管。具体过程为在5mL的离心管中称取25mg Fe304iSi02核壳磁性纳米材料，加入2mL0. lmol/L Hcl，超声lOmin，将一块强磁贴在离心管外壁，吸住磁性纳米材料，将盐酸溶液除去；用水洗至中性；再加入2mL 0. lmol/L NaOH，超声20min，用水洗至中性。将水吸干后，加入1. 5mL N-(3-(三甲氧基硅烷)-丙基)-乙二胺(PEDA)，1. 32mL甲醇，0. 18mL水，混合均勻，间歇式漩涡震荡，室温下反应12h。用甲醇将未反应的PEDA洗去，最后将处理好的磁性材料分散于 ImL的甲醇中。取一根30cm内径为75 μ m的毛细管，在距离毛细管一端3. 5cm处开始夹沈对同心圆强磁(大小规格为外径5mm，内径2mm，同心圆磁铁的上下面为充磁方向)。磁性纳米固定相床层为11cm，毛细管有效长度为22cm。用注射器将50yL 25mg/mL上述处理的磁性纳米粒子勻浆注入上述毛细管，用缓冲液将未被吸附的磁性纳米粒子洗去。图2为动态磁涂覆纳米固定相开管毛细管电色谱柱对五种有机酸的分离，其中色谱峰1-对氨基苯磺酸；2-间苯二甲酸；3-苯甲酸；4-肉桂酸；5-对氨基苯甲酸。本发明的动态磁涂覆纳米固定相开管毛细管电色谱柱制备方便，结构简单，易于配置和操作；通过开/关磁场，能够方便地除去被污染或发生不可逆吸附的固定相，简便快速实现色谱柱的再生，延长毛细管柱的使用寿命。制备的动态磁涂覆纳米固定相开管毛细管电色谱柱分离能力好，柱效高，稳定好，连续3次进样，分离谱图见图3。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种动态磁涂覆纳米固定相开管毛细管电色谱柱的制备方法，其特征在于，具体步骤为一、磁性纳米材料的功能化核壳结构!^3O4OSiA磁性纳米粒子与硅烷化试剂反应，得到表面改性的磁性色谱固定相；二、动态磁涂覆纳米固定相开管毛细管电色谱柱的制备(1)永久磁铁的选择采用永久磁铁；(2)磁场方向的选择在毛细管上对夹23 50对的永久磁铁，以在毛细管内的纵轴方向提供局部稳定的磁场；(3)毛细管位置的确定毛细管置于对吸磁铁磁力较强的部位，且为了固定毛细管与磁铁的位置，相邻的对吸磁铁的位置要错开；(4)磁涂覆纳米固定相将磁性纳米粒子分散于分散相中，以获得均勻分散的磁性纳米粒子勻浆，其浓度为 0. 1 30mg/ml ；用注射器将其注射入安装好磁铁的毛细管，用缓冲液将未被吸附的磁性纳米粒子冲出毛细管；得到动态磁涂覆纳米固定相开管毛细管电色谱柱。
2.如权利要求1所述的一种动态磁涂覆纳米固定相开管毛细管电色谱柱的制备方法， 其特征在于，在所述的步骤(二)中，所述的永久磁铁为长方体，正方体，圆柱体或者同心圆圆柱体磁铁。
3.如权利要求1所述的一种动态磁涂覆纳米固定相开管毛细管电色谱柱的制备方法， 其特征在于，在所述的步骤(二)中，所述的永久磁铁在毛细管内部产生的磁场方向为毛细管的纵向。
4.一种动态磁涂覆纳米固定相开管毛细管电色谱柱的再生方法，其特征在于，具体步骤为一、磁性纳米材料的功能化二、动态磁涂覆纳米固定相开管毛细管电色谱柱的制备三、动态磁涂覆纳米固定相开管毛细管电色谱柱的再生取下磁铁，即撤去外加磁场，毛细管内壁吸附的磁性纳米颗粒失去磁性作用力，用水或缓冲液将磁性纳米粒子冲出毛细管。
5.一种动态磁涂覆纳米固定相开管毛细管电色谱柱在蛋白质复杂样品的分离中的应
全文摘要
本发明涉及一种动态磁涂覆纳米固定相开管毛细管电色谱柱的制备方法，基于磁性纳米颗粒在外加磁场作用下定向排列于毛细管内壁，形成有一定厚度的纳米颗粒固定相床层，将核壳结构二氧化硅包覆磁性纳米颗粒的极高比表面积与开管毛细管电色谱柱分离快速等优点相结合，构建了动态磁涂覆纳米固定相开管毛细管电色谱柱，极大地提高柱容量和柱效。仅开/关磁场即可方便地除去被污染或发生不可逆吸附的固定相，实现动态磁涂覆纳米固定相开管毛细管电色谱柱的再生，延长毛细管柱的使用寿命，这一特征尤为适宜于容易产生不可逆吸附而使固定相失去分离能力的蛋白质等复杂样品的分离。
文档编号G01N30/60GK102338785SQ20101023069
公开日2012年2月1日 申请日期2010年7月16日 优先权日2010年7月16日
发明者万莉, 张凌怡, 张维冰, 朱亚仙, 覃飒飒, 高方园 申请人:华东理工大学