KR20090030761A - Dual stacking method combining large volume single drop microextraction and sweeping and the capillary for large volume single drop microextraction - Google Patents

Dual stacking method combining large volume single drop microextraction and sweeping and the capillary for large volume single drop microextraction Download PDF

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Abstract

A method for performing single drop microextraction is provided to form microdroplet steadily in capillary electrophoresis and concentrating the sample. A method for performing single drop microextraction by forming microdroplet at the end of the capillary tube for preconcentration of the sample in capillary electrophoresis, comprises a step for inserting hydrophobic tube at the end of the capillary tube to form single drop stably. The tube is selected from the group consisting of polytetrafluoroethylene, perfluoroalkoxy polymer resin, fluorinated ethylenepropylene and polyetheretherketones.

Description

모세관 전기영동에서 큰 부피 단일 방울 미세추출방법과 스위핑 방법을 결합한 시료의 이중 농축 방법과 큰 부피 단일 방울 미세 추출을 위한 모세관{Dual stacking method combining large volume single drop microextraction and sweeping and the capillary for large volume single drop microextraction}Dual stacking method combining large volume single drop microextraction and sweeping and the capillary for large volume single in capillary electrophoresis drop microextraction}

본 발명은 모세관 전기영동에서 큰 부피 단일 방울 미세추출방법과 스위핑 방법을 결합한 시료의 이중 농축 방법과 큰 부피 단일 방울 미세 추출을 위한 모세관에 관한 것이다. 보다 상세하게는 모세관 전기영동에서 모세관의 말단에 미세방울을 형성하여 액체상 미세추출을 함에 있어 미세 방울을 안정적으로 형성함과 아룰러 큰 부피로 형성할 수 있는 방법과 이를 스위핑 방법과 결합하여 적은 양의 시료나 극히 낮은 농도의 시료를 선 농축하여 이의 분석시 그 감도를 매우 증진시키는 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a capillary tube for the double concentration method and a large volume single drop micro-extraction of the sample combined with a large volume single drop microextraction method and sweeping method in capillary electrophoresis. More specifically, in the capillary electrophoresis, microdrops are formed at the end of the capillary tube to form liquid droplets in the microscopic extraction of liquid phase. It is a technique for preconcentrating a sample or an extremely low concentration of the sample to significantly increase the sensitivity in the analysis thereof.

모세관 전기영동(capilliary electrophoresis;CE)은 다양한 분야에서 유용하게 사용될 수 있는 분리 방법이지만 흡광 검출에서 감도가 낮아 미량 분석에 어려움이 있다. 모세관 전기영동 방법은 고효율과 높은 분리도를 갖는 분리 방법으로 매우 뛰어난 것이지만 CE에서 적은 양의 시료 사용으로 인해 감도가 떨어지는 단점 이 있는데, 이를 극복하는 방법이 필요하다. 특히 단백질이나 대사체 분석에 있어 저농도 시료의 정성분석을 위한 감도 개선 방법들은 더욱 요구되고 있다. 컬럼상 농축의 장점은 컬럼의 어떠한 기계적 변형 없이도 가능하며, 완충액과 시료 시스템에 거의 별다른 조작이 없이도 농축 절차가 상당히 단순하다는 점이다. 그러나, 상기 방법은 완충액과 시료 용액에 대한 특이적 필수조건을 만족시키는 경우에만 적용된다는 단점이 있다. 이러한 방법에 대한 대안 기술로 CE와 연결된 시료의 선농축(preconcentration)방법이 이용될 수 있다. 그 결과, 액체-액체 추출(liquid-liquid extraction; LLE)이 CE(Pedersen-Bjergaard, S. et. al., J. Chromatogr., A 2000, 902, 91-105)에 적용되었다. LLE 보다 더 높은 농축 효과를 달성하면서도 보다 적은 용매를 소비하는 다양한 액체상 미세추출방법이 CE에 적용되어 오고 있으나 실험 조작이 매우 복잡하고 기억효과(memory effect)를 나타내며, 더구나 민감성 향상이 불충분한 문제가 있다. 따라서 시료를 농축하여 감도를 높이는 문제는 매우 중요한 문제가 되었다.Capillary electrophoresis (CE) is a separation method that can be usefully used in various fields, but it is difficult to analyze trace amounts due to its low sensitivity in absorbance detection. Capillary electrophoresis is an excellent method of separation with high efficiency and high degree of separation, but it has a disadvantage of low sensitivity due to the use of a small amount of sample in CE. Especially in the analysis of proteins and metabolites, methods for improving sensitivity for qualitative analysis of low concentration samples are required. The advantage of concentrating on the column is that it is possible without any mechanical modification of the column, and the concentration procedure is quite simple, with little manipulation of the buffer and sample system. However, this method has the disadvantage that it is applied only if it meets specific requirements for buffer and sample solutions. As an alternative to this method, the preconcentration method of the sample connected with CE may be used. As a result, liquid-liquid extraction (LLE) was applied to CE (Pedersen-Bjergaard, S. et. Al., J. Chromatogr., A 2000 , 902 , 91-105). Various liquid phase microextraction methods have been applied to CE that achieve higher concentration effect than LLE but consume less solvent. However, the experimental operation is very complicated, shows memory effect, and insufficient sensitivity improvement. have. Therefore, the problem of increasing the sensitivity by concentrating the sample has become a very important problem.

단일 방울 미세추출(Single drop microextraction;SDME)방법은 모세관 전기영동에 있어 샘플의 선농축(preconcentration) 방법으로서 사용될 수 있다. 샘플을 처리하는 순서들을 간단히 프로그램밍함으로써, 유기 상(organic phase)의 얇은 층으로 코팅된 수용성 받게 상(aqueous acceptor phase)의 단일 방울은 모세관의 끝에 형성시킬 수 있다. 분석물은 수용성 받게 상과 수용성 주게 상(aqueous donor phase)의 pH 차이에 의해 선농축될 수 있다. 그런데, 모세관 전기영동에 있어 유기 용매로 코팅된 미세방울을 만들어서 시료를 농축하는 방법은 검출감도를 높일 수 있을 것으로 예상되지만 미세방울이 유기 용매를 통과해서 새는 문제가 있다. 또한 추출 시간이 길어지거나 격렬한 교반이 가해졌을 때 미세방울의 안정성이 떨어지는 문제가 있다. Single drop microextraction (SDME) can be used as a method of preconcentration of samples in capillary electrophoresis. By simply programming the sequences in which the samples are processed, a single drop of an aqueous acceptor phase coated with a thin layer of organic phase can form at the end of the capillary. The analyte can be preconcentrated by the pH difference between the aqueous acceptor phase and the aqueous donor phase. However, the method of concentrating a sample by making microdrops coated with an organic solvent in capillary electrophoresis is expected to increase detection sensitivity, but there is a problem that microdroplets leak through the organic solvent. In addition, when the extraction time is long or vigorous stirring is applied, there is a problem that the stability of the microdrops falls.

한편, 미세방울을 보다 안정적이면서 크게 형성할 수 있다면, 농축효율이 더욱 높아질 수 있을 것이다. 많은 양의 시료 주입이 필요한 실험에 있어 더 큰 방울을 만들 수 있다면 CE의 적용범위를 더욱 넓힐 수 있을 것이며, 다른 농축방법과도 연계하기가 보다 용이할 것이다. On the other hand, if the microdroplets can be formed more stable and large, the concentration efficiency may be higher. If larger droplets can be produced in experiments that require a large amount of sample injection, the application of CE will be extended and it will be easier to link with other concentration methods.

본 발명에서는 모세관 전기영동에 있어 시료를 농축하여 감도를 향상시킬 수 있는 수단을 제공하는 것을 목적으로 한다. 모세관에 미세방울을 만들어 시료를 농축함에 있어 미세방울의 형성이 용이하지 않거나 형성된 미세방울의 안정성이 떨어지는 문제점이 우선적으로 해결해야 할 과제이다. 또한 큰 부피를 갖는 단일 방울 미세추출(Large volume SDME)이 가능하다면 단일방울 미세추출법의 적용범위를 넓힐 수 있으며, 이를 토대로 스위핑(sweeping) 방법과 결합하여 이중 농축방법을 제공하고자 한다. An object of the present invention is to provide a means for improving the sensitivity by concentrating a sample in capillary electrophoresis. In making microdroplets in the capillary tube and concentrating the sample, the problem of not easily forming the microdroplets or deteriorating the stability of the formed microdroplets is a problem to be solved first. In addition, if a single volume micromeasurement (large volume SDME) having a large volume is possible, the scope of application of the single droplet microextraction method can be broadened, and on the basis of this, it is intended to provide a double concentration method in combination with the sweeping method.

이를 위한 본 발명은 모세관 전기영동에서 시료의 선농축(preconcentration)을 위하여 모세관의 말단에 단일 방울을 형성하여 단일 방울 미세추출을 시행하는 방법에 있어서, 단일 방울을 안정하게 형성될 수 있도록 모세관의 말단에 소수성의 튜브를 끼우는 것을 특징으로 하며 상기 튜브는 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene;PTFE), 퍼플루오로알콕시 폴리머 레진(perfluoroalkoxy polymer resin; PFA), 플루오린네이티드 에틸렌-프로필렌(fluorinated ethylene-propylene; FEP) 등의 테플론 튜브 및 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketones; PEEK) 튜브로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다. The present invention for this purpose is to form a single drop at the end of the capillary for preconcentration of the sample in capillary electrophoresis in the method of performing a single drop microextraction, the end of the capillary tube can be formed stably It characterized in that the hydrophobic tube is inserted into the tube is polytetrafluoroethylene (PTFE), perfluoroalkoxy polymer resin (PFA), fluorinated ethylene-propylene (fluorinated ethylene-propylene; It is preferably selected from the group consisting of Teflon tubes such as FEP) and polyetheretherketones (PEEK) tubes.

그리고, 본 발명은 모세관 전기영동에서 시료의 선농축(preconcentration)을 위한 방법에 있어서, 단일 방울 미세추출방법에 의해 농축된 시료를 다시 스위핑 방법(단일 방울 미세추출-스위핑 방법;SDME-sweeping method)을 사용하여 재농축하는 과정을 거치는 것을 특징으로 하는 시료의 선농축 방법이며, 상기 스위핑 방법은, 단일 방울 미세추출 후에 분석물들이 스위핑 효과를 갖는 미셀 전기역학적 크로마토크래피(micellar electrokinetic chromatography;MEKC)방법에 의해 유사 고정상(pseudostationary phase;micelles)에 채집되고 축적되는 것이 바람직하다. 이는 모세관 전기영동 장치의 모세관 말단에 단일 방울을 형성하는 단계; 상기 단일방울에 시료를 농축하는 단계; 단일 방울에 농축된 시료를 모세관 내로 주입하는 단계; 모세관 내에 주입된 시료를 스위핑하는 단계;를 포함하여 이루어지는 모세관 전기영동에서의 시료의 선농축(preconcentration) 방법이며, 상기 모세관 말단의 단일 방울은 상기한 튜브 군에서 선택하여 상기 모세관의 말단에 끼워서, 단일 방울을 안정하게 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. In addition, the present invention is a method for preconcentration of the sample in capillary electrophoresis, again sweeping the sample concentrated by a single drop micro-extraction method (single drop micro-extraction-sweeping method; SDME-sweeping method) A method of preconcentration of a sample, characterized in that the re-concentration process using, the sweeping method, micelle electrokinetic chromatography (MEKC) having analyte sweeping effect after a single drop microextraction It is desirable to collect and accumulate in the pseudostationary phase (micelles) by the method. This includes forming a single drop at the capillary end of the capillary electrophoresis apparatus; Concentrating the sample in the single drop; Injecting the sample concentrated in a single drop into a capillary; Sweeping the sample injected into the capillary; preconcentration of the sample in capillary electrophoresis comprising a single drop of capillary end selected from the group of tubes and inserted into the end of the capillary, It is preferred to further comprise the step of stably forming a single drop.

본 발명은 모세관 전기영동에서 모세관의 말단에 미세방울을 형성하여 액체상 미세추출을 함에 있어 미세 방울을 안정적으로 형성하고, 아울러 큰 부피로 형성할 수 있는 간단한 수단을 제공한다. 또한, 큰 부피를 갖는 단일 방울 미세추출(Large volume SDME)이 가능하다면 단일방울 미세추출법의 적용범위를 넓힐 수 있으며, 스위핑이나 장-증폭 샘플 스태킹(field-amplified sample stacking;FASS)과 같은 방법과 결합하여 실시하는 것을 보다 용이하게 한다. 이는 적은 양의 시료 나 극히 낮은 농도의 시료의 분석시 그 감도를 매우 증진시키는 장점이 있다. The present invention provides a simple means capable of stably forming microdroplets in liquid phase microextraction by forming microdroplets at the end of capillary electrophoresis in capillary electrophoresis and forming a large volume. In addition, large volume single droplet micromembrane (Large volume SDME) can be used to extend the scope of single-drop microscopic extraction, such as sweeping or field-amplified sample stacking (FASS) It is easier to carry out in combination. This has the advantage of greatly improving the sensitivity when analyzing small amounts or very low concentrations of the sample.

이하에서는 본 발명을 보다 상세히 설명하며, 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 당업자에 자명한 사실은 간략히 언급하거나 생략한다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, the present invention will be described in more detail, and the facts apparent to those skilled in the art will be briefly mentioned or omitted in order not to obscure the subject matter of the present invention.

우선 단일 방울 미세추출(Single drop microextraction;SDME)에 관하여 간단히 설명한다. 우선 단일 방울을 형성방법을 설명한다. 모세관의 양쪽 끝에 가하는 압력의 차이를 이용해서 모세관에 수 나노 리터 수준의 유기용매를 주입하고 반대 쪽에 압력을 가해서 주입한 유기용매와 모세관에 있는 수용액 일부를 모세관 밖으로 분출시켜 끝 부분에 유기용매로 코팅된 수용성 받게 상(aqueous acceptor phase)을 가지는 방울을 만들게 된다. 이 방울의 수용성 받게 상(aqueous acceptor phase)으로 분석물을 추출하여 농축하고 이를 모세관 내로 주입하여 분석과정을 거친다. 이러한 과정을 도 1에 설명하였다. First, a brief description of Single drop microextraction (SDME). First, a method of forming a single drop will be described. Using the difference in pressure applied to both ends of the capillary tube, a few nanoliters of organic solvent is injected into the capillary tube, and the organic solvent and the aqueous solution in the capillary tube are ejected out of the capillary tube by applying pressure to the opposite side, and the tip is coated with an organic solvent. This creates a droplet with an aqueous acceptor phase. The droplets are extracted by an aqueous acceptor phase, concentrated, and injected into capillaries for analysis. This process is described in FIG.

도 2는 추출원리를 설명하기 위한 도면이다. 유기 상(organic phase)의 얇은 층으로 코팅된 수용성 받게 상(aqueous acceptor phase)의 단일 방울은 모세관의 끝에 형성시킬 수 있다. 분석물(analyte)은 수용성 받게 상과 수용성 주게 상(aqueous donor phase)의 pH 차이에 의해 방울 내로 농축된다. 이러한 방법에 의하여 제조된 미세방울은 종래의 추출법 중에서 가장 큰 수용액의 부피비를 얻게 되므로 추출효율이 매우 크다. 또한 유기층으로 분배되는 과정을 거쳐서 시료가 이동 하기 때문에 유기층으로 녹아들지 않는 무기염류는 수용성 받게 상으로 이동하지 않기 때문에 모세관 전기영동에 방해되는 무기염류를 제거하는 역할도 수행할 수 있다. 문제는 단일 방울의 형성이 용이하지 않거나 안정적이지 않다는 것이며, 또 다른 문제는 보다 많은 양의 주입이 필요한 실험의 경우 방울의 크기가 크지 않다는 것이다. 2 is a view for explaining the principle of extraction. A single drop of an aqueous acceptor phase coated with a thin layer of organic phase can form at the end of the capillary. The analyte is concentrated into droplets by the pH difference between the aqueous acceptor phase and the aqueous donor phase. The microdroplets prepared by this method are very effective in obtaining the volume ratio of the largest aqueous solution among the conventional extraction methods. In addition, since the sample moves through the process of distributing to the organic layer, inorganic salts that do not melt into the organic layer do not move to the water-soluble phase, and thus may serve to remove inorganic salts that interfere with capillary electrophoresis. The problem is that the formation of a single drop is not easy or stable, and another problem is that the drop size is not large for experiments that require a larger amount of injection.

도 3은 단일 방울 미세추출(Single drop microextraction;SDME)을 위한 방울 형성을 보다 안정적으로 그리고 크게 할 수 있도록 구성한 것을 보여준다. 모세관 표면은 유기 용매와 상호 작용이 약하고 미세 방울은 물리적 지지체가 없으므로 모세관에 매달려 있을 때 매우 불안정해지고 교반이나 휘젓음 등의 과정을 적용하기가 힘들다. 본 발명은 모세관의 끝에 테플론 튜브(teflon tube)를 끼워 이러한 문제를 간단히 해결한다. 테플론 튜브와 유기용매(예컨대 옥탄올)의 친화력 때문에 지지가 확실히 되어 방울이 안정화되며, 튜브 두께가 모세관보다 굵기 때문에 더 큰 방울을 만들 수 있는 것이다. 이러한 큰 방울은 많은 양의 주입이 필요한 실험에 매우 적합하며, SDME 방법의 적용범위를 넓히는 토대를 제공한다. 도면의 왼쪽 그림과 오른쪽 그림의 모세관의 크기는 같다. 다만 오른쪽 그림에서는 모세관에 테플론 튜브를 끼운 것이다. 그러나 결과적으로는 오른쪽 사진의 단일방울의 크기가 상당히 크며, 테플론튜브에 의해 지지되어 안정적으로 형성되어 있음을 확인할 수 있다. 상기 테플론 튜브에 국한되지 않고, PEEK 튜브 등의 소수성 튜브들도 사용될 수 있다.FIG. 3 shows that the drop formation for single drop microextraction (SDME) can be configured to be more stable and larger. The capillary surface has a weak interaction with organic solvents, and microdroplets have no physical support, which makes them very unstable when suspended in capillaries, making it difficult to apply agitation or stirring. The present invention simply solves this problem by inserting a teflon tube at the end of the capillary. Because of the affinity between the Teflon tube and the organic solvent (such as octanol), the support is reliably stabilized and the droplets are thicker than the capillary tube, making larger droplets possible. These large droplets are well suited for experiments that require large amounts of injection and provide the foundation for broadening the application of the SDME method. The size of the capillaries in the left and right figures of the drawings is the same. In the figure on the right, the Teflon tube is inserted into the capillary. However, as a result, the size of the single droplet in the right picture is quite large, and it can be confirmed that it is supported by the Teflon tube and formed stably. Without being limited to the Teflon tube, hydrophobic tubes such as PEEK tube can also be used.

본 발명에 의해 보다 안정적이고 큰 단일 방울을 형성하여 추출한 경우 농축 효율이 매우 높다. 본 발명은 여기에서 그치지 않고 이를 스위핑(sweeping)방법과 결합하여 보다 효과적인 샘플의 이중 농축방법을 제공한다. 이를 단일 방울 미세추출-스위핑 방법(SDME-sweeping method)이라 칭하겠다. 스위핑 모드를 위한 큰 부피의 샘플 주입을 하기 위한 단일 방울 미세추출에 있어 방울의 부피를 증가시키기 위하여 튜브가 덧붙여진다. 상기 튜브는 PTFE ,PFA, FEP 등의 테플론 튜브, PEEK 튜브 등을 사용할 수 있다. 상기 단일 방울 미세추출-스위핑 방법(SDME-sweeping method)을 도식화한 그림을 도 4에 나타내었다. 큰 부피의 단일 방울에 선농축된 시료를 모세관을 통해 보내주는데, 이를 스태킹 존에서 다시 한번 농축하는 과정을 거치게 하는 것이다. According to the present invention, the concentration efficiency is very high when the extract is formed by forming a more stable and large single droplet. The present invention does not stop here but combines it with a sweeping method to provide a more efficient double concentration of sample. This will be referred to as a single drop microsweeping method. Tubes are added to increase the volume of droplets in single droplet microextraction for large volume sample injection for the sweeping mode. The tube may be a Teflon tube such as PTFE, PFA, FEP, PEEK tube, or the like. Figure 4 shows a schematic of the single droplet micro-sweeping method (SDME-sweeping method). Samples pre-concentrated in a large volume of single drop are sent through a capillary, which is then concentrated again in the stacking zone.

스위핑 과정을 보다 상세하게 도 5에 나타내었다. 큰 부피 단일 방울로 추출하여 농축한 샘플을 모세관내로 주입시킨다(a). 단일 방울 미세추출 후에, 샘플들은 스위핑 효과를 갖는 미셀 전기역학적 크로마토크래피(micellar electrokinetic chromatography;MEKC)에 의해 각각 분리된다. 미셀 전기역학적 크로마토그래피에서의 스위핑은 전압을 걸어둔 상태에서 샘플 지역으로 관통하는 유사 고정상(pseudostationary phase;micelles)에 의해 분석물들이 채집되고 축적되는 것으로 정의될 수 있다. 버퍼에 미셀구조의 양이온들이 있고, 샘플에 분석물이 음이온을 있을 때, (b)와 같이 전압을 걸어주면 미셀구조의 양이온들이 임시적으로 고정 상과 같은 형태를 만들어 분석물들이 그 앞쪽으로 쌓이게 된다. 그리고 이렇게 농축된 분석물들을 디텍트하는 것이다. 샘플의 종류에 따라서 적절한 버퍼를 선택하고, EOF의 크기를 조절하는 등 프로그래밍을 조절하여 실시할 수 있을 것이며 이러한 부분은 당업자에게 있어 용이하게 파악될 수 있는 부분으로 자세한 설명은 생략한다.The sweeping process is shown in more detail in FIG. 5. A concentrated sample is extracted into a large volume single drop and injected into the capillary (a). After single drop microextraction, the samples are each separated by micellar electrokinetic chromatography (MEKC) with a sweeping effect. Sweeping in micelle electrodynamic chromatography can be defined as analytes being collected and accumulated by pseudostationary phases (micelles) that penetrate into the sample region under voltage. When there are micelle-structured cations in the buffer and analytes are anions in the sample, applying a voltage as shown in (b) causes the micelle-structured cations to temporarily form a stationary phase and the analytes accumulate in front of them. . And to detect these concentrated analytes. The programming may be performed by selecting an appropriate buffer according to the type of sample, adjusting the size of the EOF, and such a part may be easily understood by those skilled in the art, and a detailed description thereof will be omitted.

적은 양의 시료나 극히 미세농도의 샘플들을 사용하더라도, 이러한 이중 농축 방법을 사용하는 경우에는 그 감도가 매우 뛰어나게 된다. 이는 안정적으로 그리고 충분히 큰 단일 방울 미세추출이 선행되어야 한다. 큰 단일 방울 미세추출과 스위핑 방법이 결합하면 보통의 모세관 존 전기영동 모드와 비교하여 10,000배 정도의 감도 개선 효과가 있다. Even with small samples or extremely fine samples, the sensitivity is very good when using this double concentration method. This should be preceded by a single droplet microextraction stably and sufficiently large. The combination of large single-drop microextraction and the sweeping method provides a 10,000-fold improvement in sensitivity compared to normal capillary zone electrophoresis mode.

이하 플루오레세인을 농축하기 위하여 SDME와 스위핑을 결합하여 농축한 실시예를 통해 본 발명을 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described through an example in which a combination of SDME and sweeping is concentrated to concentrate fluorescein.

단일 방울의 비교와 단일 방울 미세추출(Comparison of single drop and single drop microextraction ( SDMESDME ))

50 ㎛ 내경의 60 ㎝ 용융 실리카 모세관(Polymicro Technologies, Phoenix, AZ)에 내경 0.3 mm, 1 mm 외경 테플론 튜브를 끼우고 완충용액으로 채웠다. 그리고 나서, 상기 모세관의 주입부를 1-옥탄올(시그마, St. Louis, MO)에 넣고, 출구부는 완충용액 용기에 넣었다. 주입부 말단을 3 분 동안 9 ㎝ 상승시켜 옥탄올을 모세관내로 주입시켰다. 상기 모세관을 수용성 시료용액(주게상)을 포함하는 큐벳으로 옮 겼다. 상기 큐벳을 4 분 동안 9 ㎝를 낮추어서 모세관 말단에서 옥탄올로 뒤덥힌 완충용액(받게상)의 방울을 형성시켰다. 이때, 완충용액은 20 mM 소듐 포스페이트(시그마, St. Louis, MO)를 0.1 M HCl로 pH를 조정하여 pH 9.0으로 제조하였다. 플루오레스세인(fluorescein)(시그마, St. Louis, MO)의 1.5 ㎖의 수용성 시료 용액(주게상)은 완충액의 표준 용액 10 ㎕에 0.10 M HCl(약 pH 1)의 1490 ㎕를 첨가하여 제조하였다.A 60 cm fused silica capillary (Polymicro Technologies, Phoenix, AZ) with a 50 μm inner diameter was fitted with a 0.3 mm, 1 mm outer diameter Teflon tube and filled with buffer. Then, the inlet of the capillary was placed in 1-octanol (Sigma, St. Louis, Mo.), and the outlet was placed in a buffer container. Octanol was injected into the capillary by raising the inlet end 9 cm for 3 minutes. The capillary was transferred to a cuvette containing an aqueous sample solution (primary phase). The cuvette was lowered 9 cm for 4 minutes to form droplets of buffered solution (octopus) covered with octanol at the capillary end. At this time, the buffer solution was prepared in pH 9.0 by adjusting the pH of 20 mM sodium phosphate (Sigma, St. Louis, MO) with 0.1 M HCl. A 1.5 mL aqueous sample solution of fluorescein (Sigma, St. Louis, MO) (primary phase) was prepared by adding 1490 μl of 0.10 M HCl (about pH 1) to 10 μl of standard solution of buffer. .

테플론 튜브를 사용한 것과 그렇지 않은 경우 그 결과의 차이는 확연하였다. 이 결과를 도 3에 나타내었다. The difference between the use of Teflon tubes and the results in other cases was notable. This result is shown in FIG.

SDMESDME -- 스위핑을Sweeping 통한 농축 Through concentration

양이온 미셀인 20 mM dodecyltrimethylammonium bromide (DTAB), 15% 아세토니트릴이 포함된 10 mM 포스페이트 완충용액으로 모세관을 채운 후 DTAB가 포함되지 않은 20 mM 포스페이트 완충용액을 모세관에 9 cm 차이로 3 분 동안 주입한다. 그리고 옥탄올을 9 cm 높이차로 3 분 동안 주입한 후 모세관의 주입부를 시료 용액에 담그고 이 용액을 말단부보다 4 분 동안 9 cm 낮게 해서 미세방울을 만들었다. 시료 용액과 말단부의 완충용액의 높이를 맞춘 후 10분 동안 시료를 추출하고 10 cm 높이 차로 2 분 동안 미세방울의 수용액을 모세관에 주입하였다. 모세관 주입부를 DTAB가 포함된 포스페이트 완충용액에 넣고 10 kV를 가하여 스위핑을 하였다.Fill the capillary with 10 mM phosphate buffer containing 20 mM dodecyltrimethylammonium bromide (DTAB), a cationic micelle, and 15% acetonitrile, and then inject 20 mM phosphate buffer without DTAB into the capillary for 3 min. . After injecting octanol for 3 minutes at a height of 9 cm, the injection portion of the capillary was immersed in the sample solution, and the solution was made 9 cm lower than the distal end for 4 minutes to make microdrops. After adjusting the height of the sample solution and the buffer solution at the distal end, the sample was extracted for 10 minutes, and an aqueous solution of microdrops was injected into the capillary tube for 2 minutes with a height difference of 10 cm. The capillary infusion was placed in a phosphate buffer solution containing DTAB and swept by adding 10 kV.

비교예Comparative example

동일한 샘플을 가지고, 보통의 모세관 존 전기영동(capillary zone electrophoresis)을 한 경우, 단일 방울 미세추출(SDME)을 사용한 경우, 본 발명에서와 같이 테플론 튜브를 사용하여 큰 부피를 형성한 단일 방울 미세추출(Large Volume SDME)을 한 경우, 단순히 스위핑(Sweeping)한 경우, 본 발명의 테플론 튜브를 사용하여 단일 방울 미세추출을 하고 스위핑도 하는 이중 농축 방법(SDME-Sweeping)을 사용한 경우에 대하여 농축 방법만을 달리하여 상기 실시예와 같은 조건으로 실험하였다. 그 결과를 도 6에 나타내었다. With the same sample, normal capillary zone electrophoresis, single droplet microextraction (SDME), single drop microextraction with large volumes using Teflon tubes as in the present invention (Large Volume SDME), in the case of simple sweeping, only the concentration method is used for the case of using the double concentration method (SDME-Sweeping) which performs single drop microextraction and sweeping using the Teflon tube of the present invention. Differently, the experiment was conducted under the same conditions as in the above example. The results are shown in FIG.

일반적인 모세관 전기영동 (CZE)에 비해서 테플론 튜브를 사용하지 않은 미세방울 추출할 때 100배 정도의 감도 향상이 있었다. 그런데 테플론 튜브를 사용하여 미세방울을 크게 하고 주입량을 늘이면 검출량은 늘어나지만 감도는 증가하지 않는 것을 도 6의 large volume SDME에서 볼 수 있다. 이를 해결하기 위해서 스위핑을 대용량의 시료에 적용하면 농축이 되는 것을 도 6의 sweeping에서 확인할 수 있었다. 두 방법을 결합한 도 6의 SDME-Sweeping에서는 큰 감도 향상이 가능하였다.Compared to conventional capillary electrophoresis (CZE), there was a 100-fold improvement in sensitivity when microdroplets without Teflon tubes were extracted. By the way, when the Teflon tube is used to increase the microdroplets and increase the injection amount, the detection amount increases but the sensitivity does not increase in the large volume SDME of FIG. 6. In order to solve this problem, it was confirmed that the sweeping of FIG. Combining the two methods in the SDME-Sweeping of Figure 6 it was possible to improve a large sensitivity.

보통의 모세관 존 전기영동(capillary zone electrophoresis)과 대비하여 볼 때, 본 발명에서와 같이 테프론 튜브를 사용하여 큰 부피를 형성한 단일 방울 미세추출(Large Volume SDME)을 한 경우 약 110배의 감도 향상이 있었으며, 본 발명과 같이 큰 방울을 형성하여 단일 방울 미세추출-스위핑 방법(SDME-sweeping method)을 사용한 경우 감도 향상이 약 10,000배에 이르렀다. Compared to the usual capillary zone electrophoresis, when using a large volume single droplet microextraction (Large Volume SDME) using the Teflon tube as in the present invention, the sensitivity is increased by about 110 times. In the case of using the single drop microsweeping method (SDME-sweeping method) by forming a large drop as in the present invention, the sensitivity improved by approximately 10,000 times.

상기한 본 발명의 실시형태에 의해 본 발명이 한정되는 것이 아니라 당업자의 입장에서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 부가 및 변경이 가능함은 물론 균등한 타 실시예가 가능할 것이며, 이는 본 발명의 기술적 사상내의 것이다. The present invention is not limited by the above-described embodiments of the present invention, and various changes can be added and changed within the scope of the technical spirit of the present invention from the viewpoint of those skilled in the art, and other equivalent embodiments will be possible. It is within the technical idea of this invention.

도 1은 단일 방울의 형성과정과 시료의 추출 및 주입 과정을 도식화한 도면이다. 1 is a diagram illustrating a process of forming a single drop and extracting and injecting a sample.

도 2는 SDME의 원리를 설명하기 위한 도면이다. 2 is a view for explaining the principle of the SDME.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 테플론 튜브를 모세관의 끝에 끼워서 단일 방울을 형성한 것의 효과를 보여주는 도면이다. 3 is a view showing the effect of forming a single drop by inserting the Teflon tube to the end of the capillary tube according to an embodiment of the present invention.

도 4는 상기 단일 방울 미세추출-스위핑 방법(SDME-sweeping method)을 도식화한 그림을 나타내었다. Figure 4 shows a schematic of the single droplet micro-sweeping method (SDME-sweeping method).

도 5는 스위핑 과정을 보다 상세하게 도식화한 것이다. 5 illustrates the sweeping process in more detail.

도 6은 본 발명의 농축효과에 따른 향상된 분석 감도의 결과를 보여주고 있다. 6 shows the results of improved assay sensitivity according to the enrichment effect of the present invention.

Claims (8)

모세관 전기영동에서 시료의 선농축(preconcentration)을 위하여 모세관의 말단에 단일 방울을 형성하여 단일 방울 미세추출을 시행하는 방법에 있어서, 단일 방울을 안정하게 형성될 수 있도록 모세관의 말단에 소수성의 튜브를 끼우는 것을 특징으로 하는 방법. In capillary electrophoresis, a single droplet is formed by forming a single drop at the end of the capillary tube for preconcentration of the sample, and a hydrophobic tube is placed at the end of the capillary tube so that a single drop can be stably formed. Characterized in that the fitting. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 튜브는 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene; PTFE), 퍼플루오로알콕시 폴리머 레진(perfluoroalkoxy polymer resin; PFA), 플루오린네이티드 에틸렌-프로필렌(fluorinated ethylene-propylene; FEP) 및 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketones; PEEK)재질의 튜브로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.The tubes include polytetrafluoroethylene (PTFE), perfluoroalkoxy polymer resin (PFA), fluorinated ethylene-propylene (FEP) and polyetheretherketones; PEEK) is selected from the group consisting of tubes. 모세관 전기영동에서 시료의 선농축(preconcentration)을 위하여 모세관의 말단에 단일 방울을 형성하여 단일 방울 미세추출을 시행하기 위한 모세관에 있어서, 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene; PTFE), 퍼플루오로알콕시 폴리머 레진(perfluoroalkoxy polymer resin; PFA), 플루오린네이티드 에틸렌-프로필렌(fluorinated ethylene-propylene; FEP) 및 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketones; PEEK)재질의 튜브로 이루어진 군에서 하나 선택하여 상 기 모세관의 말단에 끼워지는 형태를 갖는 모세관.Polytetrafluoroethylene (PTFE) and perfluoroalkoxy polymers in capillaries for single drop microextraction by forming a single drop at the end of the capillary for preconcentration of the sample in capillary electrophoresis. Perfluoroalkoxy polymer resin (PFA), fluorinated ethylene-propylene (FEP) and polyetheretherketones (PEEK) are selected from the group consisting of tubes and the end capillary tube Capillary tube in losing form. 모세관 전기영동에서 시료의 선농축(preconcentration)을 위한 방법에 있어서, 단일 방울 미세추출방법에 의해 농축된 시료를 다시 스위핑 방법(단일 방울 미세추출-스위핑 방법;SDME-sweeping method)을 사용하여 재농축하는 과정을 거치는 것을 특징으로 하는 시료의 선농축 방법. A method for preconcentration of a sample in capillary electrophoresis, wherein the sample concentrated by the single drop microextraction method is again concentrated using a sweeping method (single drop microsweeping method; SDME-sweeping method). Preconcentration method of the sample, characterized in that the process. 제 4항에 있어서, 상기 단일 방울 미세추출 방법은 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene; PTFE), 퍼플루오로알콕시 폴리머 레진(perfluoroalkoxy polymer resin; PFA), 플루오린네이티드 에틸렌-프로필렌(fluorinated ethylene-propylene; FEP) 및 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketones; PEEK)재질의 튜브로 이루어진 군에서 하나 선택하여 상기 모세관의 말단에 끼워 큰 부피 단일 방울을 형성하여 실시하는 것을 특징으로 하는 시료의 선농축 방법.The method of claim 4, wherein the single drop micro-extraction method is polytetrafluoroethylene (PTFE), perfluoroalkoxy polymer resin (PFA), fluorinated ethylene-propylene; FEP) and polyetheretherketones (PEEK) material selected from the group consisting of a tube made of a pre-concentration method of the sample, characterized in that carried out by forming a large volume single drop inserted into the end of the capillary. 제 4항 또는 제 5항의 어느 한 항에 있어서, The method according to claim 4 or 5, 상기 스위핑 방법은, 단일 방울 미세추출 후에 분석물들이 스위핑 효과를 갖는 미셀 전기역학적 크로마토크래피(micellar electrokinetic chromatography;MEKC)방법에 의해 유사 고정상(pseudostationary phase;micelles)에 채집되고 축적되는 것을 특징으로 하는 시료의 선농축 방법. The sweeping method is characterized in that after single droplet microextraction, the analytes are collected and accumulated in a pseudostationary phase (micelles) by a micellar electrokinetic chromatography (MEKC) method having a sweeping effect. Preconcentration method of the sample. 모세관 전기영동 장치의 모세관 말단에 단일 방울을 형성하는 단계;Forming a single drop at the capillary end of the capillary electrophoresis apparatus; 상기 단일방울에 시료를 농축하는 단계;Concentrating the sample in the single drop; 단일 방울에 농축된 시료를 모세관 내로 주입하는 단계;Injecting the sample concentrated in a single drop into a capillary; 모세관 내에 주입된 시료를 스위핑하는 단계;를 포함하여 이루어지는 모세관 전기영동에서의 시료의 선농축(preconcentration) 방법.Sweeping the sample injected into the capillary; preconcentration of the sample in capillary electrophoresis. 제 7항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 모세관 말단의 단일 방울은 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene; PTFE), 퍼플루오로알콕시 폴리머 레진(perfluoroalkoxy polymer resin; PFA), 플루오린네이티드 에틸렌-프로필렌(fluorinated ethylene-propylene; FEP) 및 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketones; PEEK)재질의 튜브로 이루어진 군에서 하나 선택하여 상기 모세관의 말단에 끼워서, 단일 방울을 안정하게 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. The single drop of capillary ends is polytetrafluoroethylene (PTFE), perfluoroalkoxy polymer resin (PFA), fluorinated ethylene-propylene (FEP) and polyetherether Selecting one from the group consisting of tubes of polyetheretherketones (PEEK) material, and inserting at the end of the capillary, the method comprising the step of forming a single droplet stably.
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