毛细管电泳应用于生物活性物质的分离和检测

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毛细管电泳(capillary electrophoresis,CE)是离子或荷电粒子以高压电场为驱动力,以毛细管为分离通道,依据样品中组分之间的淌度或分配系数的差异,而实现高效、快速分离的一类电泳新技术。与传统的高效液相色谱技术相比,毛细管电泳具有分离模式多、分离效率高.、分析速度快、试剂和样品用量少、成本低、应用范围广等特点,已广泛应用在无机离子、糖类、氨基酸、蛋白质、核酸、环境样品、药物、食品和手性对映体的分离分析。毛细管电泳的理论和应用研究是分析化学最活跃的领域之一。迄今为止,如何提高毛细管电泳对药物的分离选择性和检测灵敏度仍然是分析工作者关注的问题之一。本论文在前人工作的基础上建立基于高效快速分离,高灵敏度检测的毛细管电泳新体系,并将其应用到实际生物样品的分析中,围绕“高分离柱效、高灵敏度”为主要目标,主要开展了如下的探索性工作:第一部分,回顾了毛细管电泳的发展历史,对毛细管电泳技术的基本理论、分离模式、应用特点,以及联用技术等进行了介绍。着重讨论了毛细管电泳的修饰分离模式用于实际样品分析中的发展热点。最后,以方法的建立,完善优化分离体系为出发点,提出本论文的主要研究内容。第二部分,研究了运用β-CD修饰的自组装胶束毛细管电泳-电化学检测手段快速分离亲脂性手性异构体1-苯基-顺,反-四氢异喹啉(ER,ES)。运行缓冲液为含有30mM脱氧胆酸钠,20mM β-CD和20%(v/v)乙腈的磷酸盐(35mmol/LpH=7.85)胶束体系。缓冲液中,表面活性剂脱氧胆酸钠形成胶束粒子,β-CD作为手性选择剂和ACN作为有机溶剂提高分离效率。优化了检测电压,分离电压,进样时间和缓冲液的组成,异构体在12min内达到了手性分离。被分析物迁移时间和峰面积(n=5)的相对标准偏差(RSD)分别是2.3%(ER),2.7%(ES) and2.0%(ER),3.5%(ES);手性异构体的检测限是0.5μmol/L (ER),0.2μmol/L (ES)。在ER/ES为1/500的条件下,能测定出恒量ER的浓度。这种方法成功应用于跟踪药物合成中间体ES中异构体ER的量。第三部分,在胶束修饰毛细管电泳提高分离效率的基础上,探索微乳体系毛细管内壁分子膜修饰分离手性药物。聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)/β-环糊精(β-CD)修饰微乳毛细管电泳用来手性分离舍曲林异构体。由乙腈,十二烷基硫酸钠,正丁醇和环己烷与硼砂组成的微乳缓冲液极大地提高了舍曲林顺反异构体的分离效率。在优化条件下,4种顺反异构体达到了基线分离。四种顺反异构体的检测下限分别是0.15mg/mL(1S,4S),0.15mg/mL(1R,4R),0.30mg/mL(1S,4R)和0.30mg/mL(1R,4S)。同时研究了该体系的分离机理并用于实际样品左洛夫片剂中有效成分的测定,取得了满意的测定效果。第四部分,本着提高检测技术的灵敏度,为生命体系中药物代谢及原产物的测定奠定基础,提出运用电化学方法修饰电极测定市售片剂中的药物含量的方法。通过电化学键合芦丁对玻碳电极进行修饰。该修饰电极对舍曲林的氧化具有电催化作用,因此用来测定药物片剂中舍曲林的含量。同时对电极修饰的机理和修饰电极的电化学行为进行了系统的讨论。结果显示,玻碳电极的修饰是通过芦丁作为迈克尔反应的的受体亲核进攻碳表面的羟基而键合。修饰上去的芦丁分子内酚羟基发生2e/2H+可逆的氧化还原反应催化了舍曲林在电极表面的氧化。使用红外光谱和电化学技术考查了舍曲林的氧化机理。结果显示,舍曲林在修饰电极表面的催化氧化属于不可逆2e/2H+氧化反应。使用脉冲伏安分析法测定了舍曲林的氧化峰电流与其浓度在3.0-90.0μM范围内呈线性关系,其检测限为1.0μM。在此方法基础上,对左洛夫样品中舍曲林浓度的进行了测定,同样取得了满意的效果。第五部分,在聚合物修饰毛细管电泳条件下,两种革兰氏阳性菌(枯草芽孢杆菌BS和金黄葡萄球菌SAR)与一种革兰氏阴性菌(铜绿假单孢菌PA)实现了很好的基线分离。聚合物(聚环氧乙烷,PEO)和β-环糊精(β-CD)的联合使用提高了细菌BS和PA的分离效率。分离条件中的影响因子例如PEO和β-CD的浓度,缓冲体系的pH值与浓度,分离电压和进样时间等。由于溶菌酶对革兰氏阳性菌有很好的破壁而催化水解作用,因此,在革兰氏阴性菌PA共存的条件下,BS和SAR的水解情况进行了探讨,根据不同时间BS和SAR的水解量,计算出水解速率常数。结果显示,修饰剂PEO和β-CD,还有缓冲液的pH值和浓度都不仅影响了分离效率,同时,在不适合的pH和浓度范围内,都将导致细菌的破壁作用。根据实验结果,确定最佳分离条件为10mmol/L PBS (pH7.2), PEO0.02%和β-CD0.02%,进样时间2s,分离电压控制在20kV。BS, PA和SAR三种菌的检测限分别为1.2×10~2cells/mL,1.1×10~2cells/mL和0.8×10~2cells/mL。鸡蛋清溶菌酶(HEWL)对革兰氏阳性菌BS, SAR有很好的催化水解作用,但对PA的水解作用不明显。这样为细菌革兰氏菌种的筛选提供了可参考的方法。第六部分,在上述运用毛细管电泳修饰体系分离生物手性药物和菌体的工作基础上,选用高效液相色谱仪测定了Ferton体系中生成的活性氧-羟基自由基,并比较了黄酮类物质的抗氧化活性。选用对羟基苯甲酸为分子探针,Feton体系在37C恒温30min后,产物为3,4-二羟基苯甲酸。运用测定目标产物3,4-二羟基苯甲酸的浓度,分析研究黄酮类物质的抗氧化能力与结构的关系。
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