CN102512849A

CN102512849A - 毛细管填充柱的制备方法

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Publication number: CN102512849A
Application number: CN2011104555087A
Authority: CN
Inventors: 周婕; 张振中; 李颖慧; 张红岭; 刘倩
Original assignee: Zhengzhou University
Current assignee: Zhengzhou University
Priority date: 2011-12-31
Filing date: 2011-12-31
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2031-12-31
Also published as: CN102512849B

Abstract

本发明涉及毛细管填充柱的制备方法，可有效解决毛细管填充柱的柱塞制备困难，重现性难保证所造成的气泡效应和塞子效应的问题，其解决的技术方案是，取石英毛细管柱，利用毛细管的虹吸现象吸入润湿的硅胶，晾干成白色固体，然后用导线热剥器进行烧制成白色固体柱塞或在避光下利用毛细管的虹吸现象吸入溶液，末端蜡封，紫外照射生成白色固体柱塞；将硅胶加入二氧六环-氯仿混合均匀，成匀浆液，将白色固体柱塞固定在匀浆柱下端，将匀浆柱固定在装柱机上，往匀浆柱中装满配置好的匀浆液，即成毛细管填充柱，本发明方法简单，便于操作、重复性好，产品质量好，具有良好的机械稳定性以防止固定相的流失又具有良好的通透性以防止产生过高的阻力。

Description

毛细管填充柱的制备方法

技术领域

本发明涉及微分离技术，特别是一种毛细管填充柱的制备方法。

背景技术

毛细管电色谱（capillary electro chromatography，CEC）以内含色谱固定相的毛细管为分离柱，兼具毛细管电泳及高效液相色谱的双重分离机理，既可分离带电物质也可分离中性物质。毛细管电色谱法是用电渗流或电渗流结合压力流来推动流动相的一种液相色谱法。因此，毛细管电色谱是一种新型的微分离技术，它借鉴了毛细管区带电泳和高效液相色谱的基本原理，是液相色谱与毛细管电泳相结合的产物，在分离效能和选择性调节等方面都具有更大的优势。按毛细管柱的类型，毛细管电色谱可分为填充柱毛细管电色谱，开管柱毛细管电色谱和整体柱毛细管电色谱。

填充柱是将固定相填充到毛细管内，并通过两端烧结柱塞将固定相保持在毛细管内。匀浆法是填充柱最常用的制备方法，用它制备色谱柱的过程是首先在毛细管的一端用硅胶颗粒烧结初始塞子。然后将填料与一定体积的有机溶剂混合成匀浆,在压力作用下将填料装入毛细管中。达到所需长度后,将有机溶剂换成水冲洗一定时间,直接烧结固定相制备末端塞子。接着将装好的毛细管柱倒接至泵上,重新烧结初始塞子以保证两个塞子尽量一致。并用高压冲出空管中多余的填料。对于填充柱电色谱，不管采用哪一种填充方法，为了防止固定相颗粒的流失，都需要制作柱塞来固定填充柱床。好的柱塞应该具有良好的机械稳定性以防止固定相的流失和良好的通透性以防止产生过高的阻力。制作柱塞最常用的方法是进行烧结，一般使用镍铬丝、电热线圈、焊枪等对硅酸钾、湿润的硅胶或者固定相进行加热。尽管这种方法最常使用，但是在制作过程中对加热的时间和结的多孔性很难控制，进行电色谱的过程中容易产生气泡，并且对局部进行强热，容易破坏固定相的键合物质。

由于将固体颗粒封于毛细管内需要制备塞子,而塞子的制备很困难,重现性也难保证,同时塞子又被认为是导致柱内产生气泡的主要原因,因此使毛细管电色谱填充柱的使用受到了限制。因其填充及制备柱两端塞子的困难，以及由此带来的气泡效应和塞子效应等阻碍了它的进一步发展，这也是色谱工作者多年来研究的重点之一。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种毛细管填充柱的制备方法，可有效解决毛细管填充柱的柱塞制备困难，重现性难保证所造成的气泡效应和塞子效应的问题。

本发明解决的技术方案是，取石英毛细管柱，利用毛细管的虹吸现象吸入润湿的硅胶，晾干成白色固体，然后用导线热剥器进行烧制，用加热钳夹紧石英毛细管柱有硅胶部分，用导线热剥器的5档在300~500 ℃烧制成白色固体柱塞或在避光下利用毛细管的虹吸现象吸入溶液，末端蜡封，紫外照射生成白色固体柱塞；所述的溶液由A、B两部分组成，A部分由异丙醇、甲苯混匀后，再加入安息香甲基醚制成；B部分由三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPT）和甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）混匀制成，将A、B两部分溶液混合，避光超声，即可；白色固体柱塞制备好后，再将硅胶加入二氧六环-氯仿混合均匀，成匀浆液，将制备好的白色固体柱塞固定在匀浆柱下端，将匀浆柱固定在装柱机上，往匀浆柱中装满配置好的匀浆液，即成毛细管填充柱。

本发明方法简单，便于操作、重复性好，产品质量好，其柱塞具有良好的机械稳定性以防止固定相的流失又具有良好的通透性以防止产生过高的阻力，有效解决了毛细管填充柱柱塞制备困难,重现性难保证的主要问题。

附图说明

图1为本发明烧制柱塞的扫描电镜图谱。

图2为本发明光聚合反应生成的柱塞的扫描电镜图谱。

图3为本发明毛细管填充柱柱床的图谱。

具体实施方式

以下结合具体情况为本发明的具体实施方式作详细说明。

本发明在具体实施中，是由以下步骤实现的：

A、石英毛细管柱预处理：先用1 mol/L NaOH溶液将石英毛细管柱活化1h，再用蒸馏水冲洗干净；

B、柱塞的制备：将长度为30~50 cm，内径100μm的石英毛细管柱，取粒度为5μm润湿的硅胶，利用毛细管的虹吸作用吸入柱孔长0.8~1.2 cm的润湿的硅胶，在18~25℃晾干成白色固体之后，用导线热剥器5档进行烧制，用加热钳夹紧石英毛细管柱有硅胶部分，在300~500 ℃烧制20 s（s即秒，以下同），成白色固体柱塞；

或将长度为30~50 cm，内径100μm的石英毛细管柱，在避光下，利用毛细管的虹吸作用吸入柱孔长0.8~1.2 cm的溶液，末端蜡封，紫外波长254 nm照射20 min（min即分钟，以下同），生成白色固体柱塞；所述的溶液由A、B两部分组成，A部分为由体积比的异丙醇︰甲苯＝60︰40混匀后，再加入安息香甲基醚，使安息香甲基醚浓度为8 mg/ml的溶液；B部分为由体积比的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPT）︰甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）＝40︰60，混匀制成；然后将A、B两部分溶液以体积比60︰40混合，避光超声20 min；

然后进行装柱，方法是，白色固体柱塞制备好后，再将粒度为3μm的硅胶加入二氧六环-氯仿，二氧六环与氯仿的体积比1︰1，混合均匀，成硅胶与二氧六环-氯仿的匀浆液，将制备好的白色固体柱塞固定在匀浆柱下端，将匀浆柱固定在装柱机上，往匀浆柱中装满配置好的匀浆液，开始装柱，装柱机的流速为4~6ml/min，压力10~20 MPa，装柱时间为40~60min，装填完毕即成毛细管填充柱。

本发明在实施中，所述的石英毛细管柱的长度为30cm、40cm、50cm的一种；所述的晾干温度为18℃或20℃或25℃；所述的导线热剥器的烧制温度为300℃、350℃、400℃、450℃、500℃的一种温度；所述的装柱机的流速为4~6 ml/min，装柱时间40~60min，压力10~20 MPa，最好是流速为5ml/min，装柱时间为60min，压力15 MPa，或流速为6ml/min，装柱时间为40min，压力20 MPa。

本发明经反复试验，充分表明方法稳定、可靠，产品质量好，有关试验对比情况下如：

对烧制的柱塞的试验：因烧制的柱塞的通透性和机械强度与吸入硅胶的润湿程度、粒径、烧制时的温度和时间有关。至于硅胶的润湿程度方面，如果浓度较稀，则吸入毛细管后凉干的较慢并且容易分段；浓度太大，很难吸进去。这一方面对柱塞影响不是很大，只要是吸入后一段时间在毛细管中硅胶能够晾干、变致密就可以。考察的烧制柱塞时间有20 s，40 s，1 min，比较结果发现：加热20 s的柱塞填装的柱子比较致密，烧制40 s和1 min由于柱塞过于致密，装柱的速度比较慢，效果反而不好。故确定为20 s。用导线热剥器的高档3~7档来烧制柱塞，其中3,4档烧制的柱塞，装柱机的流速可以在f：2~3之间（4~6 ml/min），压力在20 MPa，毛细管液滴速度一般为30~40 s/滴，5档的为40 s/滴左右，6，7档约为1 min。低档的虽然滴速快较快，但是机械强度弱一点，柱塞容易被冲垮；高档的由于烧制的柱塞过于致密，填装到最后溶剂都无法通过，这对往毛细管里填装固定相以及填入的固定相的致密程度都有影响，所以最终采用5档来烧制柱塞；

对光聚合柱塞的试验：因安息香甲基醚是一种常用的光诱导剂，在有光的条件下进行光聚合反应，因此，采用光聚合制柱塞时，整个操作过程必需避光，光聚合反应生成柱塞的通透性和机械强度与避光和照射的时间有关，避光是重要的影响因素之一，所以整个操作过程都要避光，考察照射的时间有10 min，20 min，40 min，比较结果发现：照射20 min的柱塞通透性和机械性都较好，照射10 min柱塞的通透性较好但是机械性不是很好，而照射40 min柱塞的机械性较好但通透性不是很好。为了保证既有良好的通透性又有较强的机械性，选择照射20 min。

匀浆液的种类和浓度对装柱也有很大的影响。固定相如果能够在溶剂中均匀的分散呈混悬状态，则装柱会很顺利。如果匀浆液配制不好，固定相会很快聚集在匀浆柱中，堵塞毛细管入口端无法装进石英毛细管柱中。实验用的二氧六环-氯仿(1/1，v/v)混合液对有些固定相悬浮的效果较好，填装的柱子的效果比较好。匀浆液的浓度考察过20 mg/ml和50 mg/ml的。在考察浓度时发现，如果匀浆液的浓度较大（50 mg/ml），在装柱过程中容易沉；浓度较小（20 mg/ml）则可以悬浮时间久一些，可以适当增长装柱的时间来保证装进固定相的量和致密程度。实验中采用粒度为3μm的硅胶︰二氧六环-氯仿以体积比1︰1的匀浆液（即20mg/ml），在装柱的效果和沉降情况都比其它的匀浆液好。

导线热剥器烧制生成的柱塞与光聚合反应生成的柱塞对比：

导线热剥器烧制生成的柱塞机械性更好一些，而光聚合反应生成的柱塞通透性更好一些，两种方法各有优点。当选用导线热剥器烧制生成的柱塞，填充的柱子致密性更好，柱效相对较高，但是用于毛细管电色谱运行中阻力较大，需要一个额外的加压装置或者使用加压毛细管点色谱仪；当选用光聚合反应生成的柱塞，柱塞机械性相比不是很好，填充柱子致密性没有前者好，柱效相对较低，但是用于毛细管电色谱运行中阻力较小，常规的毛细管电泳仪即可应用。

本发明与现有技术相比，成功地将硅胶装填到石英毛细管柱中，包含柱塞的制备和装柱两个过程。柱塞采用了两种不同的方法：导线热剥器烧制生成的柱塞与光聚合反应生成的柱塞。前者最佳条件为：吸入润湿的硅胶（5 μm），自然晾干成白色固体，导线热剥器的为高档5档(约400~500 ℃)，烧制时间20 s；后者最佳条件：溶液A：异丙醇/甲苯（60/40, v/v），安息香甲基醚浓度为8 mg/ml；溶液B：TMPT/GMA（40/60, v/v）。溶液A与溶液B（60/40, v/v）混合，避光超声20 min，吸入混合溶液，末端蜡封，紫外波长254 nm照射20 min；装柱的最佳条件：匀浆液溶剂为氯仿/1,4-二氧六环（1/1，v/v）混合溶剂，匀浆液浓度为20 mg/ml，装柱的压力为10到20 MPa，一般装1h，前段时间(约30 min)是往石英毛细管柱里填装固定相，后段时间用溶剂冲毛细管，使填料致密。

总之，本发明方法简单、便于操作、重复性好，所制得柱塞即具有良好的机械稳定性以防止固定相的流失又具有良好的通透性以防止产生过高的阻力。填充石英毛细管柱的长度可以自己控制并且填料致密性好，具有较高的柱效。该方法解决了毛细管填充柱柱塞制备困难,重现性难保证的主要问题。为毛细管填充柱的研究起到推动作用，使毛细管电色谱能得以更广泛的应用。

Claims

1.一种毛细管填充柱的制备方法，其特征在于，由以下步骤实现：

B、柱塞的制备：将长度为30~50 cm，内径为100 μm的石英毛细管柱，取粒度为5 μm的润湿的硅胶，利用毛细管的虹吸作用吸入柱孔长0.8~1.2 cm的润湿的硅胶，在18~25℃晾干成白色固体之后，用导线热剥器5档进行烧制，用加热钳夹紧石英毛细管柱有硅胶部分，在300~500 ℃烧制20 s，成白色固体柱塞；

或将长度为30~50 cm，内径100 μm的石英毛细管柱，在避光下，利用毛细管的虹吸作用吸入柱孔长0.8~1.2 cm的溶液，末端蜡封，紫外波长254 nm照射20 min，生成白色固体柱塞；所述的溶液由A、B两部分组成，A部分为由体积比的异丙醇︰甲苯＝60︰40混匀后，再加入安息香甲基醚，使安息香甲基醚浓度为8 mg/ml的溶液；B部分为由体积比的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯︰甲基丙烯酸缩水甘油酯＝40︰60，混匀制成；然后将A、B两部分溶液以体积比60︰40混合，避光超声20 min；

C、装柱：白色固体柱塞制备好后，再将粒度为3μm的硅胶加入二氧六环-氯仿，二氧六环与氯仿的体积比1︰1，混合均匀，成硅胶与二氧六环-氯仿的匀浆液，将制备好的白色固体柱塞固定在匀浆柱下端，将匀浆柱固定在装柱机上，往匀浆柱中装满配置好的匀浆液，开始装柱，装柱机的流速为4~6 ml/min，压力10~20 MPa，装柱时间为40~60min，装填完毕即成毛细管填充柱。

2.根据权利要求1所述的毛细管填充柱的制备方法，其特征在于，所述的石英毛细管柱的长度为30cm、40cm、50cm的一种。

3.根据权利要求1所述的毛细管填充柱的制备方法，其特征在于，所述的晾干温度为18℃或20℃或25℃。

4.根据权利要求1所述的毛细管填充柱的制备方法，其特征在于，所述的导线热剥器的烧制温度为300℃、350℃、400℃、450℃、500℃的一种温度。

5.根据权利要求1所述的毛细管填充柱的制备方法，其特征在于，所述的装柱机的流速为5ml/min，装柱时间为60min，压力15 MPa，或流速为6ml/min，装柱时间为40min，压力20 MPa。