CN103550953A - 一种环糊精改性纳米氧化铁修饰的硅胶整体柱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环糊精改性纳米氧化铁修饰的硅胶整体柱及其制备方法和应用，属于色谱技术领域。其制备方法包括：（1）毛细管的预处理；（2）硅胶整体柱柱床的制备；（3）硅胶整体柱柱床的修饰。本发明的环糊精改性纳米氧化铁修饰的硅胶整体柱，具有纳米材料所具有的性质如粒径小、比表面积大的优点；既免除了传统填充柱装填等复杂繁琐的操作、烧结塞子导致的气泡产生等问题，又克服了开管柱容量低和相比小的缺点。性质稳定，重现性好，可以在较宽的pH范围内使用，其电渗流大小可以通过调节流动相的pH来控制，对苯酚类和苯胺类物质具有良好的分离效果。

Description

一种环糊精改性纳米氧化铁修饰的硅胶整体柱
技术领域
本发明属于毛细管色谱柱技术领域，具体涉及一种环糊精改性纳米氧化铁修饰的硅胶整体柱及其制备方法和应用。
背景技术
毛细管电色谱是近年发展电泳技术和高效液相色谱的基础上发展起来的一种高效、快速的新型微柱分离方法。作为电色谱分离技术的重要组成部分，CEC柱可分为开管柱、填充柱和整体柱。毛细管整体柱克服了开管柱相比不足的缺点，同时避免了填充柱需制作塞子的步骤，具有制备简单、渗透性好、柱效高等优点。
Fe3O4磁性纳米粒子是一类智能型的纳米磁性材料，既具有纳米材料所具有的性质如粒径小、比表面积大，同时又具有磁性材料的磁响应性及超顺磁性，可以在恒定磁场下聚集和定位、在交变磁场下吸收电磁波产生热等。Tian等（Electrophoresis, 2006, 27: 742-748.）以SBA-15涂层硅胶颗粒作为填充柱毛细管电色谱固定相，评价和表征了该柱的电色谱性能，虽然柱效达到了210000 N/m，但该类型电色谱柱填充和塞子制备的工艺复杂繁琐，而且高的柱反压（21MPa），使其应用受到限制。覃飒飒等（色谱，2011, 29(9): 942-946）以Fe3O4SiO2-NH2磁性纳米颗粒作为固定相，采用永久磁铁固定固定相，制备了动态磁涂覆纳米固定相开管毛细管电色谱柱，具有制备简单、快速分离的特点，但同时也存在样品峰容量低的缺陷。采用环糊精改性纳米氧化铁修饰毛细管整体柱技术，既免除了传统填充柱装填等复杂繁琐的操作、烧结塞子导致的气泡产生等问题，又克服了开管柱容量低和相比小的缺点。目前，尚无环糊精改性纳米氧化铁用于硅胶整体柱的相关报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环糊精改性纳米氧化铁修饰的硅胶整体柱及其制备方法和应用，该环糊精改性纳米氧化铁修饰的硅胶整体柱结合了纳米粒子表面积大，化学性质稳定，与样品有更多的作用位点等优点，性质稳定，重现性好，对苯酚类和苯胺类物质具有良好的分离效果。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种环糊精改性纳米氧化铁修饰的硅胶整体柱的制备方法包括以下步骤：（1）毛细管的预处理；（2）硅胶整体柱柱床的制备；（3）硅胶整体柱柱床的修饰。
具体步骤如下：
（1）毛细管的预处理：取适量长度的毛细管柱，依次通入水0.5h；1M盐酸1h；水0.5h；1M氢氧化钠0.5h；塞住两端100℃反应3h；通水0.5h；0.1M盐酸05h；水0.5h；甲醇和丙酮各0.25h；180℃氮吹3h；
（2）取160-200mg聚乙二醇和250-370mg尿素溶于2.0mL 0.01mol/L醋酸溶液中，再将720μL四甲氧基硅烷和800μL γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷逐滴加入，0℃冰浴反应1h，得到透明均一的溶胶混合物；用注射器手动注入已预处理好的毛细管中至适当的长度，将毛细管两端封口，于55℃水浴中反应12h，分别用二次水和甲醇冲洗；
（3）取2-6mg 环糊精改性纳米氧化铁（T. S. Anirudhan, D. Dilu, S. Sandeep. Synthesis and characterization of chitosan crosslinked-β-cyclodextrin grafted silylated magnetic nanoparticles for controlled release of Indomethacin. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 343(2013): 149-156）溶于1mL混合溶液中，超声5min，注入步骤（2）的硅胶整体柱中，65℃水浴12h；分别用二次水和甲醇冲洗。所述的混合溶液为0.1M氢氧化钠溶液和甲醇，两者的体积比为1：1。
本发明的显著优点在于：
（1）本发明利用环糊精改性纳米氧化铁修饰硅胶整体柱，由于Fe3O4-CD纳米粒子优异的吸附分离性能具有较好的色谱性能，可以提高分离效果。
（2）本发明利用环糊精改性纳米氧化铁修饰硅胶整体柱，具有性质结构稳定，重现性好的优点。
（3）本发明利用环糊精改性纳米氧化铁修饰硅胶整体柱，既免除了传统填充柱装填等复杂繁琐的操作、烧结塞子导致的气泡产生等问题，又克服了开管柱容量低和相比小的缺点。
附图说明
图1是不同硅胶整体柱柱床的理论塔板数。
柱A：200mg聚乙二醇，310mg尿素。
柱B：180mg聚乙二醇，310mg尿素。
柱C：160mg聚乙二醇，370mg尿素。
柱D：160mg聚乙二醇，250mg尿素。
柱E：160mg聚乙二醇，310mg尿素。
图2是不同环糊精改性纳米氧化铁修饰硅胶整体柱对四个小分子的分离：1：甲苯；2：NN-二甲基甲酰胺；3:甲酰胺；4：硫脲。
柱A：6mg环糊精改性纳米氧化铁。
柱B：4mg环糊精改性纳米氧化铁。
柱C：2mg环糊精改性纳米氧化铁。
图3是环糊精改性纳米氧化铁修饰硅胶整体柱分离苯酚类化合物：1：甲苯；2：苯酚；3：对苯二酚；4：邻苯二酚；5：间苯二酚；6：间苯三酚。
图4是环糊精改性纳米氧化铁修饰硅胶整体柱分离苯胺化合物：1：对硝基苯胺；2：邻硝基苯胺；3：甲萘胺；4联苯胺。
具体实施方式
实施例1
将聚乙二醇，尿素，四甲氧基硅烷，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的含量分别按一下数据配制：
柱A：200mg聚乙二醇，310mg尿素。
柱B：180mg聚乙二醇，310mg尿素。
柱C：160mg聚乙二醇，370mg尿素。
柱D：160mg聚乙二醇，250mg尿素。
柱E：160mg聚乙二醇，310mg尿素。
将其溶于2.0mL 0.01mol/L醋酸水溶液，再将720μL TMOS以及800μL γ-GPTMS逐滴加入，0℃冰浴反应1h，得到透明均一的溶胶混合物。用注射器手动注入已预处理好的毛细管中至适当的长度，将毛细管两端封口，于55℃水浴中反应12h，分别用二次水、甲醇冲洗。以乙腈：磷酸三乙胺缓冲液（5mmol/L，pH 7.0）为40：10的流动相，分离电压0~-20kV，检测波长214nm，流速0.1mL/min，压力0.8MPa，对甲酰胺进行毛细管电色谱柱表征。
实施例2
将环糊精改性纳米氧化铁按照以下数据加入：
柱A：6mg环糊精改性纳米氧化铁。
柱B：4mg环糊精改性纳米氧化铁。
柱C：2mg环糊精改性纳米氧化铁。
将其溶于1mL混合液(0.1M0.1M氢氧化钠溶液：甲醇为1：1，体积比），超声5min，注入已制备的硅胶整体柱中，65℃水浴12h。分别用二次水和甲醇冲洗。以乙腈：磷酸三乙胺缓冲液（5mmol/L，pH 3.0）为90：10的流动相，分离电压-20kV，检测波长214nm，流速0.1mL/min，压力0.8MPa。
实施例3
环糊精改性纳米氧化铁修饰硅胶整体柱分离苯酚类化合物。
应用本发明的环糊精改性纳米氧化铁修饰硅胶整体柱（内径75μm，总长55cm，有效长度35cm），乙腈：磷酸三乙胺缓冲液（pH 3.0，5mmol/L）为98：2的流动相，分离电压-20kV，检测波长214nm，流速0.1mL/min，压力0.8MPa，以甲苯为标记物，如图3所示。
实施例4
环糊精改性纳米氧化铁修饰硅胶整体柱分离苯胺类化合物。
应用本发明的环糊精改性纳米氧化铁修饰硅胶整体柱（内径75μm，总长55cm，有效长度35cm）乙腈：磷酸三乙胺缓冲液（pH 5.0，20mmol/L）为98：2的流动相，分离电压-20kV，检测波长214nm，流速0.1mL/min，压力0.8MPa，如图4所示。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种环糊精改性纳米氧化铁修饰的硅胶整体柱的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）毛细管的预处理；
（2）硅胶整体柱柱床的制备；
（3）硅胶整体柱柱床的修饰。
2.根据权利要求1所述的环糊精改性纳米氧化铁修饰的硅胶整体柱的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：
（1）取160-200mg聚乙二醇和250-370mg尿素溶于2.0mL 0.01mol/L醋酸溶液中，再将720μL四甲氧基硅烷和800μL γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷逐滴加入，0℃冰浴反应1h，得到透明均一的溶胶混合物；
（2）将步骤（1）的溶胶混合物注入预处理好的毛细管中，将毛细管两端封口，于55℃水浴中反应12h；
（3）取2-6mg 环糊精改性纳米氧化铁溶于1mL混合溶液中，超声5min，注入步骤（2）的硅胶整体柱中，65℃水浴12h；所述的混合溶液为0.1M氢氧化钠溶液和甲醇，两者的体积比为1：1。
3.一种如权利要求1所述的方法制得的环糊精改性纳米氧化铁修饰的硅胶整体柱，其特征在于：通过调节有机相和盐浓度来改变其电渗流大小。
4.一种如权利要求1所述的方法制得的环糊精改性纳米氧化铁修饰的硅胶整体柱的应用，其特征在于：所述的氧化铁纳米粒子修饰的硅胶整体柱用于分离苯酚类和苯胺类物质。
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