纳米材料与电泳联用技术在生物医药分析中的方法研究

发布时间：2020-10-31 10:58

　　 毛细管电泳(CE)由于其分辨率高,运行成本低,易于清理和环境友好等特点而成为分离分析的有效工具之一。其中,毛细管电色谱(CEC)由于其结合了CE的高分离效率和高效液相色谱(HPLC)的高选择性,因而得到普遍认可。本章主要介绍了CE及CEC的原理与装置、手性拆分剂在手性化合物分离中的应用,以及基于中空纤维膜的微萃取技术的研究新进展。本论文将纳米材料与CE技术相结合,分别基于激光诱导荧光(LIF)和安培检测(AD)技术,围绕新型电泳分离体系和萃取体系的构建与优化开展了相关研究工作,并尝试将其应用于生物医药分析,特别是同系物、异构体以及手性化合物的分离分析。本论文第一个工作在CE-LIF系统下,通过衍生与电泳条件的优化,实现了呼出气冷凝液(EBC)中10种脂质过氧化潜在标志物——低分子量醛类同系物的同时分离检测。实验以荧光素5-氨基硫脲作为衍生化试剂,着重探讨了电泳分离条件和衍生条件的优化。在简单的毛细管区带电泳模式下,30 min内即可较好地分离出10种目标物。通过适当增加衍生体系的pH值和引入磁搅拌使衍生反应效率提高了一倍,该方法的检测限达到0.16-3.4 nM(S/N=3)。样品回收率为82.1-115%,相对标准偏差(RSD)在7.9%以内。该方法已成功应用于EBC实际样品分析,并对吸烟与EBC中醛代谢物含量的相关性进行了初步评价。由于该方法不需要缓冲液添加剂和样品预富集,为无创体液中低分子量醛的痕量分析提供了一种潜在的新方法。本论文第二个工作制备了一种以D-组氨酸(D-His)为手性碳中心的D-His-ZIF-8纳米材料,通过修饰中空纤维膜,实现了中空纤维膜液相微萃取(HF-LPME)技术对手性氨基酸模型分子的有效纯化与选择性富集。实验中着重探讨了各富集参数的条件优化,在手性材料浓度为0.025 mg/mL,支撑液膜为磷酸三丁酯,外液为8 mL(pH=3.00)的盐酸溶液,内液为50 mM的NaOH溶液,萃取温度为25℃,搅拌速度为600 rpm,萃取时间为60 min的条件下,对目标物的富集倍数达到了640倍,且对D-型氨基酸表现出较高的富集效率。所得富集液可直接进行CE-LIF分析。该方法已成功用于人体唾液和EBC样品中手性Ser和Arp的分离分析。该方法无需再解吸,有效地简化了预处理环节,为复杂样品基质中手性痕量目标物的分离检测提供了一种简便、灵敏的新方法,在生物样品分析领域具有潜在的应用前景。本论文第三个工作制备了一种基于β-CD及其衍生物修饰的量子点(QDs)复合材料,并将其加入运行缓冲液中作为假固定相,在CE-LIF系统下实现了手性模型化合物的分离分析。实验着重考察了QDs复合材料浓度、运行缓冲液pH值及浓度对手性化合物分离分析的影响。所测分析物的日间和日内重现性良好,峰面积、迁移时间和分离度的RSDs分别为2.7-8.1%、0.7-3.9%和1.5-3.8%。通过结合能和结合常数的理论计算,进一步验证了QDs复合材料与目标物的相互作用机制。该方法已成功地应用于中草药儿茶中有效成分儿茶素和表儿茶素的分析,回收率为92.2-108%。通过调整QDs的表面修饰,QDs复合材料的制备策略有望适用于更多对映体,特别是缺乏适当衍生试剂的化合物的分离分析,因此,该策略为CE分析中基于荧光检测的手性拆分提供了一种新的选择。本论文第四个工作以牛血清蛋白复合ZIF-8(BSA@ZIF-8)纳米材料为固定相,制备了一种新型手性开管柱(OT),利用小型化毛细管电色谱-安培检测(mini-CEC-AD)联用系统实现了九组模型分子(一组同系物、三组结构异构体、两组位置异构体和三组对映异构体)的分离检测。首先,在制备ZIF-8纳米材料的基础上,对不同大小的ZIF-8纳米粒子及其与BSA复合后修饰的OT柱进行了形貌和结构表征。然后,利用mini-CEC-AD联用系统,着重考察了复合材料中ZIF-8浓度、BSA浓度、运行缓冲液pH值及浓度对手性化合物分离的影响。在分离性能和稳定性评价的基础上,该方法已成功应用于中药麻黄中麻黄碱和伪麻黄碱的含量测定。以盐酸为样品稀释剂时,检测限达1.5-2.0 ng/mL(S/N=3),回收率为85.1-106%。所制备的OT柱具有制备简单、高效、环境友好等特点,并且具有较好的重现性和稳定性,为手性药物拆分特别是中药活性成分分析提供了一种简便的分析方法。本论文第五个工作制备了一种以L-组氨酸(L-His)为手性碳中心的L-His-ZIF-8材料修饰的新型手性OT柱,基于mini-CEC-AD联用系统,实现了六组手性模型分子(一组氨基酸、两组药物和三组神经递质对映体)的拆分。首先,在制备手性L-His-ZIF-8纳米材料的基础上,对L-His-ZIF-8纳米材料进行了形貌和结构表征。然后,利用mini-CEC-AD联用系统,着重考察了手性材料的浓度、运行缓冲液pH值及浓度等条件对手性化合物分离的影响。在优化条件下,以沙丁胺醇为手性模型分子,分析物迁移时间和分离度的日内、日间和柱间的RSD小于6.7%,初步测试结果表明所制备的OT柱具有较好的重现性和稳定性。该方法已成功应用于实际药物的手性纯度分析,并为手性化合物的快速拆分提供了一种潜在的新方法。
【学位单位】：华东师范大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2020
【中图分类】：O658.9;TQ460.72;R284.1
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    第一节 毛细管电泳概述
    第二节 手性选择剂在手性拆分中的应用
    第三节 中空纤维膜液相微萃取研究新进展
    第四节 本论文的研究目的及意义
    参考文献
第二章 基于CE-LIF对呼出气冷凝物中醛代谢物的分析方法研究
    1.引言
    2.实验部分
    3.结果与讨论
    4.结论
    参考文献
第三章 基于D-His-ZIF-8-HF-LPME与 CE-LIF联用技术对手性氨基酸的分析方法研究
    1.引言
    2.实验部分
    3.结果与讨论
    4.结论
    参考文献
第四章 基于Β-CD@QDs假固定相的CE-LIF联用技术在手性拆分中的方法研究
    1.引言
    2.实验部分
    3.结果与讨论
    4.结论
    参考文献
第五章 基于BSA@ZIF-8-OT柱的Mini-CEC-AD联用技术在手性拆分中的方法研究
    1.引言
    2.实验部分
    3.结果与讨论
    4.结论
    参考文献
第六章 基于同手性ZIF-8-OT柱的Mini-CEC-AD联用技术在手性拆分中的方法研究
    1.引言
    2.实验部分
    3.结果与讨论
    4.结论
    参考文献
第七章 总结与展望
    1.工作总结
    2.工作展望
附录:博士期间发表论文情况
致谢

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本文编号：2863857