一種納米填料毛細(xì)管色譜微柱制備裝置及其制備方法
【專利摘要】一種納米填料毛細(xì)管色譜微柱制備裝置及其制備方法，涉及納米填料毛細(xì)管色譜微柱制備。所述納米填料毛細(xì)管色譜微柱制備裝置設(shè)有離心機(jī)和離心填充裝置，離心填充裝置設(shè)有可拆卸PEEK接頭、PEEK接口、PTFE套管、毛細(xì)管及離心管。取納米粒子分散于丙酮中，濃度控制為1～50μg/μL，勻漿溶液混勻后振蕩，得勻漿液；截取一段彈性石英毛細(xì)管，將粒徑尺寸略大于毛細(xì)管內(nèi)徑的單個(gè)貫穿孔硅球壓入毛細(xì)管一端作為出口柱塞；將帶有出口柱塞的毛細(xì)管固定在離心填充裝置中，在儲(chǔ)液槽中注入勻漿液，稱重離心，進(jìn)行固定相填充；離心完成后，取下填充好的毛細(xì)管，在毛細(xì)管入口端填入一顆貫穿孔硅膠顆粒作為入口柱塞，即得納米填料毛細(xì)管色譜微柱。
【專利說(shuō)明】一種納米填料毛細(xì)管色譜微柱制備裝置及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及納米填料毛細(xì)管色譜微柱制備，尤其涉及簡(jiǎn)單、快速、批量制備納米填料毛細(xì)管色譜微柱的一種納米填料毛細(xì)管色譜微柱制備裝置及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)研究的蓬勃發(fā)展，目前的色譜分離技術(shù)難以滿足高分辨率、高選擇性以及快速分析的要求，因而迫切需要新型高效、高專一性的色譜固定相。納米材料因其均一的粒徑分布、高比表面積、豐富的表面修飾化學(xué)和優(yōu)良的穩(wěn)定性逐漸引起人們對(duì)其色譜應(yīng)用的重視。研究表明，無(wú)論是作為色譜填料還是富集材料，納米材料確實(shí)具有分離效率高、富集效率高、穩(wěn)定性好和選擇性專一等優(yōu)勢(shì)。因此，如何有效地利用納米填料成為色譜研究的重要課題。
[0003]眾所周知，色譜柱是高效液相色譜儀的核心部件之一，是色譜分離的核心。毛細(xì)管柱是液相色譜柱中的一種，多采用內(nèi)徑50?300 μ m的彈性石英管來(lái)制備。其較小的柱體積能顯著降低柱填料和流動(dòng)相的消耗，尤其適合微量與痕量樣品的分離分析。目前，毛細(xì)管柱的填料主要為微米級(jí)顆粒，納米級(jí)顆粒毛細(xì)管柱應(yīng)用甚少，主要原因是納米填料毛細(xì)管柱制備極其困難，大大限制了其應(yīng)用。因此，如何制備納米級(jí)填料的毛細(xì)管柱成為能否推廣納米色譜材料的關(guān)鍵問(wèn)題之一。經(jīng)調(diào)研，制備納米填料毛細(xì)管色譜柱的方法主要是高壓勻漿濕法填充。這種方法需要至少600bar的高壓泵設(shè)備，單次填充只能得到一根毛細(xì)管柱，填充難度大、耗時(shí)長(zhǎng)、填充速度不均一，且由于操作困難和繁瑣等因素?zé)o法保證柱與柱之間的重現(xiàn)性，這些都大大限制了納米填料毛細(xì)管柱的制備效率。
[0004]本 申請(qǐng)人:在中國(guó)專利CN102590402A中公開一種毛細(xì)管色譜柱的制備方法，將要填充的顆粒填料加入丙酮中，制備成勻漿液；將粒徑尺寸大于毛細(xì)管內(nèi)徑的單個(gè)多孔硅球壓入毛細(xì)管一端，再將單顆粒硅球推至毛細(xì)管內(nèi)作為出口柱塞；將毛細(xì)管入口端與儲(chǔ)液器聯(lián)通，向儲(chǔ)液器中加入勻漿液后置于離心機(jī)上離心，固定相在重力和離心力驅(qū)使下進(jìn)入毛細(xì)管柱；另將一顆單顆粒硅球壓入填充好的毛細(xì)管柱的入口端作為入口柱塞；將制備好的毛細(xì)管柱保存待用。
[0005]中國(guó)專利CN101923079A公開一種帶有噴頭的混合型毛細(xì)管色譜柱及其制備方法，將不同內(nèi)徑和長(zhǎng)度的毛細(xì)管通過(guò)預(yù)處理后，根據(jù)需要在噴頭端合成不同長(zhǎng)度的聚合物整體材料，合成后在毛細(xì)管剩余部分，采用勻漿裝柱法填充制備好的高效顆粒填料，并根據(jù)需求改變填充填料的種類、顆粒的大小、填充長(zhǎng)度以及選擇在尾端合成同樣的材料，并在制備完成后用甲醇等試劑在高壓恒流泵體系中壓實(shí)、老化。制備好色譜柱在進(jìn)行柱效評(píng)價(jià)后，應(yīng)用于液-質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)中，可以有效解決傳統(tǒng)的帶噴頭填充柱由于柱噴頭隨著毛細(xì)管色譜柱使用過(guò)程中因壓力過(guò)大而導(dǎo)致部分填充顆粒填料破碎，在使用過(guò)程中脫出或堵塞毛細(xì)管色譜柱噴頭的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明旨在克服納米填料毛細(xì)管色譜微柱制備過(guò)程復(fù)雜、制備周期長(zhǎng)、制備所需設(shè)備昂貴等問(wèn)題，提供利用離心機(jī)的離心力代替機(jī)械泵的高液壓進(jìn)行納米填料的一次性持續(xù)填充，操作簡(jiǎn)單，耗時(shí)短，且支持批量制備的一種納米填料毛細(xì)管色譜微柱制備裝置及其制備方法。
[0007]所述納米填料毛細(xì)管色譜微柱制備裝置設(shè)有離心機(jī)和離心填充裝置，所述離心填充裝置設(shè)有可拆卸PEEK接頭、PEEK接口、PTFE套管、毛細(xì)管及離心管；所述毛細(xì)管插入PTFE套管后固定于PEEK接口上；PEEK接頭與PEEK接口擰緊以固定毛細(xì)管并固定于離心管上；離心管插入離心機(jī)的轉(zhuǎn)子中。
[0008]所述離心管上可設(shè)有離心管蓋。
[0009]所述離心填充裝置可采用粒徑為150?950nm的納米微球作為色譜填料，離心填充裝置緊密連接于固定毛細(xì)管微柱，從而高效快速制備納米填料毛細(xì)管色譜微柱。
[0010]所述納米填料毛細(xì)管色譜微柱的制備方法，包括以下步驟:
[0011]I)制備勻漿液
[0012]取納米粒子分散于丙酮中，濃度控制為I?50 μ g/μ L，勻漿溶液混勻后振蕩，得勻漿液；
[0013]2)制備出口柱塞
[0014]截取一段彈性石英毛細(xì)管，將粒徑尺寸略大于毛細(xì)管內(nèi)徑的單個(gè)貫穿孔硅球壓入毛細(xì)管一端作為出口柱塞；
[0015]3)固定相填充
[0016]將帶有出口柱塞的毛細(xì)管固定在離心填充裝置中，在儲(chǔ)液槽中注入勻漿液，稱重離心，進(jìn)行固定相填充；
[0017]4)制備入口柱塞
[0018]離心完成后，取下填充好的毛細(xì)管，在毛細(xì)管入口端填入一顆貫穿孔硅膠顆粒作為入口柱塞，即得納米填料毛細(xì)管色譜微柱。
[0019]在步驟I)中，所述振蕩可先手搖振蕩使勻漿溶液初步混勻，然后在超聲波振蕩儀中振蕩5?30min,使填料均勻分布于液體中。
[0020]本發(fā)明方法簡(jiǎn)便高效，所使用的納米填料固定相不受材料、尺寸、結(jié)構(gòu)、表面化學(xué)等性質(zhì)的限制，適合于不同內(nèi)徑尺寸的毛細(xì)管色譜柱的批量制備。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明所述納米填料毛細(xì)管色譜微柱制備裝置實(shí)施例的離心填充裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2是圖1分解示意圖。
[0023]圖3是S12納米微球SEM表征圖。
[0024]圖4是S12納米微球TEM表征圖。
[0025]圖5是烷基修飾S12納米填料FTIR表征圖。在圖5中，曲線a為S12，曲線b為Si02-C8。
[0026]圖6是烷基修飾S12納米填料毛細(xì)管色譜微柱柱床SEM表征圖。
[0027]圖7是Si02@Au-S_C18納米填料毛細(xì)管色譜微柱富集醋酸生長(zhǎng)抑素的色譜圖。在圖7中，曲線a為5μ g/mL醋酸生長(zhǎng)抑素原樣，曲線b為5μ g/mL醋酸生長(zhǎng)抑素富集液。
[0028]圖8是Si02@Au-S_C18納米填料毛細(xì)管色譜微柱富集卵清蛋白的色譜圖。在圖8中，曲線a為10 μ g/mL卵清蛋白原樣，曲線b為80 μ LlO μ g/mL卵清蛋白短柱I富集液，曲線c為80 μ LlO μ g/mL卵清蛋白短柱I富集液，曲線d為80 μ LlO μ g/mL卵清蛋白短柱I富集液。
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下實(shí)施例將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0030]參見圖1和2，所述納米填料毛細(xì)管色譜微柱制備裝置實(shí)施例設(shè)有離心機(jī)和離心填充裝置，所述離心填充裝置設(shè)有可拆卸PEEK接頭1、PEEK接口 2、PTFE套管3、毛細(xì)管4及離心管5 ;所述毛細(xì)管4插入PTFE套管3后固定于PEEK接口 2上；PEEK接頭I與PEEK接口 2擰緊以固定毛細(xì)管并固定于離心管5上；離心管5插入離心機(jī)(在圖1和2中未畫出)的轉(zhuǎn)子中。
[0031]所述離心管5上可設(shè)有離心管蓋51。
[0032]所述離心填充裝置可采用粒徑為150?950nm的納米微球作為色譜填料，離心填充裝置緊密連接于固定毛細(xì)管微柱，從而高效快速制備納米填料毛細(xì)管色譜微柱。
[0033]以下給出本發(fā)明所述納米填料毛細(xì)管色譜微柱的制備方法實(shí)施例。
[0034]實(shí)施例1:烷基修飾S12納米填料毛細(xì)管色譜微柱的制備
[0035]a烷基修飾S12納米填料的合成
[0036]將無(wú)水乙醇、水與氨水以47: 9: 14的體積比混合加入圓底燒瓶中，磁力攪拌混合均勻，攪拌狀態(tài)下加入上述1/14體積的正硅酸四乙酯。在一定溫度下密閉攪拌反應(yīng)6?1h ;之后在攪拌狀態(tài)下加入上述半量體積的正硅酸四乙酯、無(wú)水乙醇、水等，繼續(xù)反應(yīng)6?1h,陳化I?2h，離心水洗至少3次，乙醇洗至少3次，110°C烘干4?6h，冷卻后16h內(nèi)在馬弗爐中由室溫程序升溫至600?650°C。圖3和4為合成的S12納米填料掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)圖，可以看出所合成的納米填料尺寸均一。取上述合成的S12微球分散于甲苯中(質(zhì)量比為1: 449)，一次性加入溶有三乙胺的正辛基三乙氧基硅烷(質(zhì)量比為4.8: 1.7), 110?120°C條件下磁性攪拌回流15?17h，水和乙醇分別洗至少3次后即可獲得烷基修飾的S12納米填料。圖5為FTIR表征圖，2850CHT1和2920cm—1處有一CH2的吸收峰，說(shuō)明C8成功鍵合在S12表面。
[0037]b納米填料毛細(xì)管色譜微柱的制備
[0038](I)制備勻漿液
[0039]取14mg正辛基三乙氧基硅烷修飾的S12納米填料分散于ImL丙酮中，手搖振蕩使勻漿溶液初步混勻，然后在超聲波振蕩儀中振蕩5min，使填料均勻分布于丙酮中。
[0040](2)制備出口柱塞
[0041]截取內(nèi)徑100 μ m，外徑365 μ m的彈性石英毛細(xì)管4根，每一根長(zhǎng)度為5cm，將毛
細(xì)管一端置于盛有直徑110 μ m貫穿孔硅膠顆粒的離心管中，輕敲離心管底部使單顆貫穿孔硅膠顆粒壓入毛細(xì)管一端作為出口柱塞。
[0042](3)固定相填充
[0043]將上述4根毛細(xì)管分別固定在離心填充裝置中(此處所用離心管為15mL離心管)，向儲(chǔ)液槽中注入120 μ L勻漿液，稱重離心，設(shè)置轉(zhuǎn)速為12000r/min，離心時(shí)間為15min
進(jìn)行填充。
[0044](4)制備入口柱塞
[0045]離心完成后，取下填充好的毛細(xì)管，在其入口端各填入一顆貫穿孔硅膠顆粒作為入口柱塞。
[0046](5)掃描電鏡(SEM)表征柱床結(jié)構(gòu)
[0047]在上述制備的4根納米填料毛細(xì)管色譜微柱上各截取一段5mm柱床固定于L型金屬臺(tái)上進(jìn)行掃面電鏡的表征，柱床形貌如圖6。從圖中可以看出，離心填充方法制備的納米填料毛細(xì)管色譜微柱具有優(yōu)良的柱床均一性。 [0048]實(shí)施例2:Si02iAu-S-C18納米填料毛細(xì)管色譜富集小柱的制備
[0049]a S12OAu-S-C18核殼結(jié)構(gòu)納米填料的制備
[0050]首先，將一定量按照實(shí)施例1制備的S12納米微球分散于1mLl: I甲醇與水的溶液中，配制90mL0.03M的SnCl2溶液與上述納米粒子分散液混合，磁性攪拌下反應(yīng)45min，離心水洗8次后分散于4mL水中；其次，將1.5mLlg/100mL氯金酸加入到溶有25mg K2CO3的10mL水中，至少暗反應(yīng)24h，形成老化液。在50mL老化液中加入ImL S12OSn2+分散液，磁性攪拌下逐滴加入合適濃度的鹽酸羥胺溶液至反應(yīng)液為亮藍(lán)色，反應(yīng)8~1h后再陳化lh，水洗至少6次后50~70°C過(guò)夜烘干。最后，取適量S12OAu納米微球溶于5ml無(wú)水乙醇中，配制一定量的20mM十八烷基硫醇溶液，按一定比例混合，磁性攪拌下反應(yīng)24h即可獲得S12OAu-S-C18 納米填料。
[0051]b Si02iAu-S-C18納米填料毛細(xì)管色譜微柱的制備及評(píng)價(jià)
[0052]Si02@Au-S_C18納米填料毛細(xì)管富集小柱的填充方法類似于實(shí)施例1，所取毛細(xì)管長(zhǎng)度為1cm，固定相填充過(guò)程中毛細(xì)管固定在1.5mL離心管上，制備好的富集小柱長(zhǎng)度為4mm。小柱制備好后采用液相色譜模式進(jìn)行富集效果的評(píng)價(jià)。
[0053]將醋酸生長(zhǎng)抑素(購(gòu)買自生工生物工程(上海)股份有限公司)和卵清蛋白(購(gòu)買自Sigma)分別配制成濃度為5 μ g/mL及10 μ g/mL的溶液作為樣品，經(jīng)過(guò)12000r/min離心上樣、12000r/min離心洗脫、氮吹濃縮等步驟后收集富集液在lmL/mindOminS1^~80%ACN梯度條件下進(jìn)行高效液相色譜的分離，在214nm波長(zhǎng)下進(jìn)行紫外檢測(cè)，色譜分離如圖7和8所示。可以看出，經(jīng)過(guò)Si02@Au-S-C18納米填料毛細(xì)管富集小柱的濃縮后，醋酸生長(zhǎng)抑素和卵清蛋白的色譜響應(yīng)值均顯著增強(qiáng)。
【權(quán)利要求】
1.一種納米填料毛細(xì)管色譜微柱制備裝置，其特征在于設(shè)有離心機(jī)和離心填充裝置，所述離心填充裝置設(shè)有可拆卸PEEK接頭、PEEK接口、PTFE套管、毛細(xì)管及離心管；所述毛細(xì)管插入PTFE套管后固定于PEEK接口上；PEEK接頭與PEEK接口擰緊以固定毛細(xì)管并固定于離心管上；離心管插入離心機(jī)的轉(zhuǎn)子中。
2.如權(quán)利要求1所述一種納米填料毛細(xì)管色譜微柱制備裝置，其特征在于所述離心管上設(shè)有離心管蓋。
3.如權(quán)利要求1所述一種納米填料毛細(xì)管色譜微柱制備裝置，其特征在于所述離心填充裝置采用粒徑為150?950nm的納米微球作為色譜填料，離心填充裝置緊密連接于固定毛細(xì)管微柱。
4.一種納米填料毛細(xì)管色譜微柱的制備方法，采用如權(quán)利要求1所述一種納米填料毛細(xì)管色譜微柱制備裝置，其特征在于包括以下步驟: 1)制備勻漿液 取納米粒子分散于丙酮中，濃度控制為I?50 μ g/μ L，勻漿溶液混勻后振蕩，得勻漿液； 2)制備出口柱塞 截取一段彈性石英毛細(xì)管，將粒徑尺寸略大于毛細(xì)管內(nèi)徑的單個(gè)貫穿孔硅球壓入毛細(xì)管一端作為出口柱塞； 3)固定相填充 將帶有出口柱塞的毛細(xì)管固定在離心填充裝置中，在儲(chǔ)液槽中注入勻漿液，稱重離心，進(jìn)行固定相填充； 4)制備入口柱塞 離心完成后，取下填充好的毛細(xì)管，在毛細(xì)管入口端填入一顆貫穿孔硅膠顆粒作為入口柱塞，即得納米填料毛細(xì)管色譜微柱。
5.如權(quán)利要求4所述一種納米填料毛細(xì)管色譜微柱的制備方法，其特征在于在步驟I)中，所述振蕩是先手搖振蕩使勻漿溶液初步混勻，然后在超聲波振蕩儀中振蕩5?30min，使填料均勻分布于液體中。
【文檔編號(hào)】G01N30/60GK104034833SQ201410310772
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】張博, 王林, 周拙恒, 劉婭 申請(qǐng)人:廈門大學(xué)