CN102335595B

CN102335595B - 一种具有梯度分布的整体柱固定相的制备方法

Info

Publication number: CN102335595B
Application number: CN 201010231766
Authority: CN
Inventors: 张凌怡; 万莉; 雷雯; 郑翌; 覃飒飒; 张维冰
Original assignee: East China University of Science and Technology
Current assignee: East China University of Science and Technology
Priority date: 2010-07-20
Filing date: 2010-07-20
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2030-07-20
Also published as: CN102335595A

Abstract

本发明涉及一种新型的具有梯度分布的整体柱固定相的制备方法，具体步骤为：一、色谱柱的预处理，二、具有梯度分布的整体柱固定相的制备方法，三、用特殊磁性纳米材料制备具有梯度分布的整体柱固定相，依据上述(二)中制备方法，将掺杂磁性纳米粒子整体基质冲入预先处理过的不锈钢管或毛细管中，然后利用线圈或永久性强磁在轴向控制磁场强度的大小，加热反应使整体柱基质固化，使磁性纳米粒子以梯度分布在整体骨架中，得到具有梯度分布的整体柱固定相。本发明的优点：实现了不用调节流动相，直接利用固定相进行梯度分离，特别适合于复杂样品的分离。系统不仅具有高柱效，高选择性，分离重复性好等特点，而且制备简单，容易操作。

Description

一种具有梯度分布的整体柱固定相的制备方法

【技术领域】

本发明涉及色谱固定相技术领域，具体地说，是一种具有梯度分布的整体柱固定相的制备方法。

【背景技术】

色谱分离和分析目前已成为分析化学中复杂组份分离和分析的最强有力的工具之一。随着分离科学的发展，生物样品，中药等复杂体系的分离成为研究的热点，对色谱固定相的制备提出越来越高的要求。传统的高效液相色谱中的梯度洗脱是在一个分析周期内程序控制流动相的组成，如溶剂的极性、离子强度和pH值等，用于分析组分数目多、性质差异较大的复杂样品。采用梯度洗脱可以缩短分析时间，提高分离度，改善峰形，提高检测灵敏度。但在毛细管电色谱中，其困难在于操作繁琐，易产生气泡，使梯度洗脱在毛细管电色谱中的应用受到阻碍。

纳米材料是指粒子平均粒径在100nm以下的材料。其中平均粒径为20～100nm的称为超细粉，平均粒径小于20nm的称为超微粉。纳米材料具有相当大的相界面面积，它具有许多宏观物体所不具备的新异的物理、化学特性，既是一种多组分物质的分散体系，又是一种新型的材料。纳米材料的研究是从金属粉末、陶瓷等领域开始的，现已在微电子、冶金、化工、电子、国防、核技术、航天、医学和生物工程等领域得到了广泛的应用。近年来将纳米材料分散于聚合物中以提高高分子材料性能的研究也日益活跃，并取得了许多可观的成果。

整体柱，又称棒柱、连续床、原位柱、无塞柱，具有制备方法简单、内部结构均匀、重现性好、柱效高和可进行快速分离等优点，并在多种分离模式中中获得了应用，成功的分离了肽、蛋白质、类固醇、芳烃、聚合物、低聚核苷酸、氨基酸等多种物质，其物理性质已经内部微化学环境也得到了广泛的研究。与传统填充柱相比，整体柱能够克服填充柱塞子的制作、高压填充过程以及颗粒孔内传质速度慢等不足，具有重复性好、易于修饰、在宽pH范围稳定等优点。由于整体材料的制备灵活性强，易于进行各种表面修饰，非常适合于新型固定相的制备。将整体柱无需制备塞子、易于调节孔径的优点与纳米材料的高比表面积结合起来，以整体柱的可控网络结构为支架，将具有不同功能基团的纳米材料固定在色谱柱中，制备具有高效、高选择性的新型固定相梯度分布的连续多维色谱柱，以应用于复杂样品的分离与分析。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有梯度分布的整体柱固定相的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种具有梯度分布的整体柱固定相的制备方法，具体步骤为：

一、色谱柱的预处理

(1)毛细管的预处理

将毛细管柱依次用稀酸，稀碱冲洗20～60min，用水洗至中性，用氮气或空气吹干，将浓度为30％(v/v)双官能团试剂的丙酮溶液注入毛细管中，然后将毛细管两端用硅橡胶密封，常温放置过夜；然后分别用丙酮洗0.5～1h，水冲洗至中性，甲醇冲洗，用氮气吹干，封口备用；

所用毛细管柱为石英基质，内径为10～300um；

上述所用的稀酸可以是盐酸，硫酸或硝酸中的一种，优选为盐酸；其中盐酸浓度为0.1～1mol/L，硫酸的浓度为0.1～1mol/L，硝酸的浓度为0.1～1mol/L；

上述所用的稀碱为氢氧化钠或氢氧化钾的一种，氢氧化钠溶液浓度为0.1～1mol/L，氢氧化钾浓度为0.1～1mol/L；

上述所用的双官能团试剂为3-(三甲氧基硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯(γ-MAPS)，常温放置反应时间为12～30h；

(2)不锈钢柱的预处理

不锈钢柱用热的氢氧化钠溶液冲洗4～5次，除去管内壁的油渍和污物，用水冲洗至中性，最后用丙酮，乙醚等有机溶剂冲洗2～3次，烘干备用：

上述所用氢氧化钠溶液的浓度为50～100g/L，温度为40～70℃；

二、整体柱固定相的制备

将单体，交联剂，致孔剂和引发剂混合，用氮气吹使引发剂溶解并使其混合均匀；将纳米粒子置于离心管中，在加上基质，漩涡振荡使其充分混匀，然后超声防止纳米粒子团聚；冲入预先处理过的不锈钢管或毛细管中，竖直静置，然后加热反应，使基质固化，纳米粒子被嵌在整体骨架中，因此在制备的色谱柱中纳米粒子在轴向具有一定的浓度梯度分布；

其中，原料为单体，交联剂，致孔剂和引发剂，原料中的单体的质量分数为10～40％，交联剂为1％～30％，致孔剂为50％～70％，引发剂为0.1％～1％，纳米粒子在基质中的浓度为1～100mg/mL；

所述的基质为聚甲基丙烯酸酯类；

所述的单体为甲基丙烯酸酯、AMPS、甲基丙烯酸缩水甘油酯、N-烯丙基二甲基胺中的一种；

所述的交联剂为乙叉二甲基丙烯酸酯；

所述的纳米粒子的种类为介孔材或者是具有核壳结构的磁性材料；

所述的纳米粒子的粒径大小为10～300nm，形状为球形，六方柱，棒状兼蠕虫等；

所述的纳米粒子表面修饰有C₁₈，氨基、磺酸基、固定化Cu(II)、Fe(III)等不同基团的纳米二氧化硅或纳米二氧化钛组合；

所述的纳米粒子悬浮液超声1～20min，浓度为1～100mg/mL；

所述的毛细管柱为10～300um，不锈钢管柱为1～460um；

所述的加热反应条件为：反应温度为40～80℃，反应时间为12～24h；

三、用磁性纳米粒子制备具有梯度分布的整体柱固定相

依据上述(二)中制备方法，将掺杂磁性纳米粒子整体基质冲入预先处理过的不锈钢管或毛细管中，然后利用线圈或永久性强磁在轴向控制磁场强度的大小，加热反应使整体柱基质固化，使磁性纳米粒子以一定的梯度分布在整体骨架中；，得到具有梯度分布的整体柱固定相；

所述的磁性纳米粒子是一种具有核壳结构，内为Fe₃O₄铁芯，外包SiO₂，表面经无机改性带有-NH₂或其它基团；

所述的磁铁的形状为同心圆，条形等；

所述的加热反应条件为反应温度为40～80℃，反应时间为12～24h。

本发明制备的具有梯度分布的整体柱固定相的评价：

将所制备的不锈钢色谱柱和毛细管柱安装在相应的色谱仪上，先用流动相衡，用有机酸以及复杂样品对其分离能力进行评价。

上述所用的流动相为磷酸盐缓冲液，硼酸盐缓冲液，醋酸盐缓冲液等盐溶液与甲醇或乙腈等有机溶剂混合物，比例为10～90％(v/v)，盐溶液的浓度为10～50mM/mL。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

(1)本发明制备出具有梯度分布的线性或非线性的连续多维色谱柱，在方法上具有较强的创新性，特别适用于复杂体系的分离；

(2)本发明充分利用了纳米粒子的比表面积大以及整体柱的易制备等特点，使得所制备的色谱柱具有更高的柱效，比传统的毛细管电色谱梯度分离具有更高的稳定性；

(3)本发明的此体系应用在毛细管中，克服了通过改变流动相实现梯度分离而产生气泡的缺点，使梯度分离在毛细管中成为可能；

(4)本发明可应用于毛细管电色谱和液相色谱领域中。

【附图说明】

图1梯度设置示意图；

图2有机酸分离图。

【具体实施方式】

以下提供本发明一种具有梯度分布的整体柱固定相的制备方法的具体实施方式。

实施例1

称取0.1200g EDMA，0.1800g BMA，正丙醇0.2880g，1，4-丁二醇0.1620g，AIBN0.0023g于1.5mL离心管中。用氮气吹至热引发剂溶解。称取0.0025g磁性纳米粒子于1.5mL离心管中，量取上述BMA基质250uL于磁性纳米材料中，漩涡振荡1min使其混合均匀，然后超声1min防止磁性纳米粒子团聚。抽取到毛细管中15cm处，竖直静置3h，放入60℃的烘箱中反应22h(始终保持竖直放置)，反应好的毛细管色谱柱先用甲醇冲洗，然后用水冲洗，洗去未反应的残余物，然后用流动相平衡一段时间。

本发明实现了不用调节流动相，直接利用固定相进行梯度分离，特别适合于复杂样品的分离。系统不仅具有高柱效，高选择性，分离重复性好等特点，而且制备简单，容易操作。

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。

Claims

1.一种具有梯度分布的整体柱固定相的制备方法，其特征在于，具体步骤为：

一、毛细管柱或不锈钢管柱的预处理

二、整体柱固定相的制备

将单体，交联剂，致孔剂和引发剂混合，用氮气吹使引发剂溶解并使其混合均匀；将纳米粒子置于离心管中，再加上基质，漩涡振荡使其充分混匀，然后超声防止纳米粒子团聚；冲入预先处理过的毛细管柱或不锈钢管柱中，竖直静置，然后加热反应，使基质固化，纳米粒子被嵌在整体骨架中，在制备的色谱柱中纳米粒子在轴向具有浓度梯度分布；得到具有梯度分布的整体柱固定相；

所述的基质为聚甲基丙烯酸酯类；

所述的单体为甲基丙烯酸酯、AMPS、甲基丙烯酸缩水甘油酯、N-烯丙基二甲基胺中的一种。

2.如权利要求1所述的一种具有梯度分布的整体柱固定相的制备方法，其特征在于，在所述的步骤（二）中，所述的纳米粒子的种类为介孔材料或者是具有核壳结构的磁性材料。

3.如权利要求1所述的一种具有梯度分布的整体柱固定相的制备方法，其特征在于，在所述的步骤（二）中，所述的纳米粒子的粒径大小为10～300nm，形状为球形，六方柱，棒状兼蠕虫。

4.如权利要求1所述的一种具有梯度分布的整体柱固定相的制备方法，其特征在于，在所述的步骤（二）中，所述的毛细管柱的内径为10～300μm，不锈钢管柱的内径为1～460μm。

5.如权利要求1所述的一种具有梯度分布的整体柱固定相的制备方法，其特征在于，在所述的步骤（二）中，所述的加热反应条件为：反应温度为40～80℃，反应时间为12～24h。