專利名稱：一種磁性填料色譜柱的制備裝置和制備方法
一種磁性填料色譜柱的制備裝置和制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及色譜柱技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種磁性填料色譜柱的制備裝置和制
備方法。背景技術(shù)：
隨著蛋白質(zhì)組學(xué)研究不斷深入，磁性材料在富集微量蛋白質(zhì)和肽段的研究中得到 了廣泛的應(yīng)用。磁性材料主要是指由過度元素鐵，鈷，鎳極其合金等能夠直接或間接產(chǎn)生磁 性的物質(zhì)。殼核磁性材料主要是指具有核/殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合納米磁性材料兼有外殼層為絕緣 殼層(如Si02、Al203、C-S叫等)或半導(dǎo)體殼層(如Zn0等)復(fù)合材料和內(nèi)核為磁性材料， 由于其結(jié)構(gòu)和組成能夠在nm納米尺度上進(jìn)行設(shè)計(jì)和剪裁，因而具有許多獨(dú)特的光、電、磁、 催化等物理與化學(xué)性質(zhì)。與傳統(tǒng)的磷酸化肽段富集材料相比，磁性材料具有明顯的優(yōu)勢。它 可以使需要分離的目的蛋白在含有固體懸浮物的初制樣品中得以快速而簡便的分離，最大 限度地保持目標(biāo)分子的完整，蛋白質(zhì)丟失少，對(duì)低豐度蛋白、極酸和極堿蛋白、小分子蛋白 都較敏感。因此目前磁性材料及以Fe304為核心的磁性納米金屬氧化物核殼材料在富集磷 酸化肽段中得到了廣泛利用和飛速發(fā)展。因此，采用磁性材料或殼核磁性材料作為色譜固 定相基質(zhì)，根據(jù)分離需求通過表面修飾制備成色譜固定相，可以集蛋白質(zhì)與肽段的富集與 分離檢測于一體，有很廣闊的應(yīng)用前景。 目前，色譜柱的制備方法主要有以下幾種毛細(xì)管電色譜柱勻漿法、拉伸法和電 動(dòng)填充法；液相色譜柱干法裝填和濕法裝填，即勻漿法；氣相色譜柱氣動(dòng)法。
勻漿法將填料與一定體積的有機(jī)溶劑混合成均勻漿，在壓力作用下將填料裝入 毛細(xì)管(不銹鋼管)，該方法優(yōu)點(diǎn)是操作簡單、設(shè)備要求低；但是對(duì)于小顆粒填料或過長的 色譜柱，由于反壓大，不易填充。拉伸法是將硅膠裝入到大內(nèi)徑的毛細(xì)管中，在用玻璃拉 伸儀于高溫下將其拉伸至所需的內(nèi)徑，該方法的優(yōu)點(diǎn)是無塞子，免去塞子的影響；但高溫拉 伸時(shí)均勻性難以控制，且會(huì)破壞填料的鍵合基團(tuán)。電動(dòng)填充法是一種用高壓電源代替高 壓泵，在毛細(xì)管柱兩端加高電壓，利用固定相本身的電泳力來進(jìn)行裝填，在裝填過程中可以 通過調(diào)節(jié)高壓電壓的高低來控制裝置速度。該法的優(yōu)點(diǎn)是填充較為均勻，一次可填多根，由 于沒有反壓，可以填充更長的色譜柱。干法裝柱適用于氣相色譜柱的裝填和填料粒徑大于 20 i！ m的液相色譜柱裝填。通過加壓法或者減壓法等氣動(dòng)方法使填料在空氣壓力作用下進(jìn) 裝入色譜柱，或者通過振動(dòng)或敲打的方法使填料進(jìn)入色譜柱。但對(duì)于小粒徑的填料，因靜電 作用和表面能的加大，粒子間聚集嚴(yán)重，很難裝出均勻而緊密的柱床。 而以上方法對(duì)于磁性填料的裝填均不十分理想，對(duì)于小粒徑的磁性材料尤其是磁 性納米材料，使用勻漿法會(huì)有反壓高，難于裝填的缺點(diǎn)。使用氣動(dòng)法，即干法裝柱，磁性材料 又易于發(fā)生團(tuán)聚，難以形成均勻緊密的柱床。使用電填充的方法，由于磁性材料顆粒間的相 互排斥作用，使進(jìn)入色譜柱內(nèi)的顆粒無法均勻緊密的堆積。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種磁性填料色譜柱的制備裝置和 制備方法。 本發(fā)明的構(gòu)思為對(duì)于粒徑較大(5 10 ii m)磁性或核殼磁性填料主要采用氣動(dòng)
法和勻漿法將其預(yù)填充在液相或氣相色譜柱內(nèi)，然后利用本發(fā)明電磁炮裝柱裝置將磁性材
料壓實(shí)，從而使固定相均勻緊密。對(duì)于粒徑較小(1 3i!m)甚至納米級(jí)磁性或核殼結(jié)構(gòu)磁
性材料，主要采用勻漿法和電動(dòng)填充法將其預(yù)填充在毛細(xì)管電色譜柱內(nèi)，然后利用本發(fā)明
電磁炮裝柱裝置將色譜柱壓實(shí)。填充裝置使用方便，結(jié)構(gòu)簡單，易于配置和操作；制備的磁
性填料的色譜柱固定相均勻、致密，色譜柱效高。 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的 —種磁性填料色譜柱的制備裝置，為電磁炮裝置，是一個(gè)電磁感應(yīng)的電磁路系統(tǒng)，
由電源，電源開關(guān)，整流橋，電容，線圈和保護(hù)電路組成，如圖1 。
主要組件和規(guī)格參數(shù)如下 電源220V交流； 電源開關(guān)最大載流15 30A ; 整流橋D1 D4四個(gè)晶體二極管最大載流15 20A ; 電容并聯(lián)或串聯(lián)電容若干；電容電壓350 2000V ;電容總?cè)萘?00 4000uF ;
線圈漆包銅線、線徑大小0. 14 0.8mm、匝數(shù)500 3000匝；中空，用于放置柱管；
保護(hù)電路220V，40 100W的燈泡組件若干，或采用熔斷絲； 按照?qǐng)D2將電子元器件組裝成電磁感應(yīng)的電磁路系統(tǒng)電源一保護(hù)電路一整流橋 —電容一電源開關(guān)一線圈； —種磁性填料色譜柱的制備方法，其具體步驟為
—、填料改性及柱管處理 (1)根據(jù)需要的分離性質(zhì)，通過硅膠的水解-聚合反應(yīng)對(duì)核殼磁性材料表面進(jìn)行 改性；可以分別得到C18、M^、CN等表面鍵合官能團(tuán)的分離介質(zhì)，能夠分別應(yīng)用于反相色譜、 離子交換色譜等不同分離模式； (2)高效液相色譜柱選用內(nèi)徑為4 6mm，長度為150 250mm的不銹鋼柱管；毛 細(xì)管電色譜柱選用內(nèi)徑為25 150iim，長度為10 40cm的毛細(xì)管；
(3)對(duì)于高效液相色譜柱的裝填，在裝填之前，必須對(duì)管內(nèi)壁加以嚴(yán)格清洗；清洗 的步驟同一般的采用P m級(jí)填料的情況，不銹鋼柱管用熱NaOH水溶液抽洗4 5次，以除 去管內(nèi)壁的油漬和污物，用水沖洗至中性，最后用丙酮、乙醚等有機(jī)溶劑沖洗2 3次，烘干 備用； (4)對(duì)于毛細(xì)管電色譜柱的裝填，在裝填之前，必須對(duì)內(nèi)表面進(jìn)行化學(xué)處理；按 照一般的其中毛細(xì)管內(nèi)壁表面通過化學(xué)活化，活化過程為將毛細(xì)管柱依次用稀酸、稀堿沖 洗10 60分鐘，用水洗至中性；取質(zhì)量濃度為15%氫氟酸充入毛細(xì)管，兩端封口后靜置 0. 5 1. 5h，用水洗至中性，氮?dú)饣蚩諝獯蹈蓚溆茫?所述的稀酸選自鹽酸，硫酸或者硝酸中的一種，其中，鹽酸濃度為0. lmol/L ;硫酸 濃度為0. lmol/L ;硝酸濃度為0. lmol/L ; 所述的稀堿選自氫氧化鈉溶液或者氫氧化鉀溶液中的一種，氫氧化鈉溶液濃度為lmol/L ;氫氧化鉀溶液濃度為lmol/L ; (5)高效液相色譜柱的柱頭在裝填前必須加入篩板，以保證填料被保留在柱內(nèi)， 形成穩(wěn)定的床層；篩板為不銹鋼或高分子材料，篩板大小和柱管內(nèi)徑匹配，篩板的孔徑在 10 500nm ; (6)電色譜柱在裝填之前，必須在柱頭附近燒塞子，以保證填料被保留在柱內(nèi)，形 成穩(wěn)定的床層； 二、磁性填料色譜柱的制備
(1)磁性填料預(yù)填充 色譜柱為玻璃或高分子材質(zhì)，柱頭預(yù)先裝好篩板，該塞子只允許氣體和填充液可 以自由通過，磁性填料無法通過； 對(duì)于粒徑為5 20 ii m的磁性填料，采用氣動(dòng)、勻槳等裝柱方法完成預(yù)填充；氣動(dòng) 法或勻漿法運(yùn)用高壓泵提供10 40MPa的壓力，將磁性填料預(yù)裝入色譜柱；
對(duì)于粒徑為3nm 5 ii m或者是納米尺寸的磁性填料，采用電動(dòng)填充法完成預(yù)填 充；電動(dòng)填充法是利用0 30KV高壓電源代替高壓泵，在毛細(xì)管柱兩端加高電壓，利用電滲 流及固定相本身的電泳力來進(jìn)行預(yù)裝填； (2)磁性填料色譜柱的制備1.將預(yù)先填充的色譜柱插入線圈中一2.電磁炮裝柱 裝置接入220V交流電一3.電流通過保護(hù)電路組件220V 40 100W — 4.整流橋Dl D4 作用交流變直流一5.電容C電容電壓350 2000V ;電容總?cè)萘?00 4000uF處于充電 狀態(tài)一6.充電完畢斷開電源一7.閉合電源閘刀K —8.電容放電一9.電流流過線圈產(chǎn)生 強(qiáng)磁場；此時(shí)磁性材料將在色譜柱內(nèi)做彈射式移動(dòng)，最終壓實(shí)整個(gè)色譜柱，得到均勻致密的 色譜固定相，重復(fù)以上流程操作2 15次，每次操作時(shí)間，間隔2 7秒；如圖3所示，電流 I流過線圈，色譜柱管內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場，磁場方向從S指向N，色譜柱內(nèi)的磁性填料作為固 定相受到強(qiáng)大電磁場的作用開始向前做彈射運(yùn)動(dòng)，并最終將整個(gè)色譜柱填充壓實(shí)；得到磁 性填料色譜柱。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是 本發(fā)明的磁性填料填充裝置使用方便，結(jié)構(gòu)簡單，易于配置和操作；制備的磁性填 料的色譜柱固定相均勻、致密，色譜柱效高。


圖1電磁炮裝置示意圖； 圖2電磁炮裝柱裝置電路圖； 圖3電磁炮裝置對(duì)磁性填料裝填示意圖。
具體實(shí)施方式
以下提供本發(fā)明一種磁性填料色譜柱的制備裝置和制備方法的具體實(shí)施方式
。
實(shí)施例1 300mg SBF_Fe304-Si02-NH2核殼磁性材料，加入lmL甲醇，超聲10min，電填充的方 法裝入毛細(xì)管柱。將預(yù)填充的色譜柱放入漆包銅電磁線圈(1000匝)一接入220V交流，該 交流經(jīng)過整流橋升壓變成450V的直流給電容充電一電容C(選用450V，990uF)充電完畢，斷掉220V電源一閉合電源開關(guān)K —電容C(選用450V，990uF)放電一電流經(jīng)過漆包銅線圈 (半徑0. 15mm，匝數(shù)1000匝)在色譜柱內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)大磁場一色譜柱內(nèi)預(yù)填充的磁性或殼核磁 性填料受到強(qiáng)外磁場作用產(chǎn)生加速運(yùn)動(dòng)，由色譜柱一端彈射像另一端。①重復(fù)上述電容充 放電過程10次，每次時(shí)間間隔3秒；②待線圈冷卻重復(fù)①操作。經(jīng)10分鐘實(shí)驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)， 預(yù)填充的磁性或核殼結(jié)構(gòu)磁性填料由最初分散狀態(tài)，成為結(jié)構(gòu)密度均勻的固定相基質(zhì)。
本發(fā)明的磁性填料填充裝置使用方便，結(jié)構(gòu)簡單，易于配置和操作；制備的磁性填 料的色譜柱固定相均勻、致密，色譜柱效高。 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為 本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種磁性填料色譜柱的制備裝置，其特征在于，其為電磁炮裝置，由電源，電源開關(guān)，整流橋，電容，線圈和保護(hù)電路組成，將電子元器件組裝成電磁感應(yīng)的電磁路系統(tǒng)電源→保護(hù)電路→整流橋→電容→電源開關(guān)→線圈。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種磁性填料色譜柱的制備裝置，其特征在于，所述的電磁炮裝置組件和規(guī)格參數(shù)如下電源220V交流；電源開關(guān)最大載流15 30A ;整流橋D1 D4四個(gè)晶體二極管最大載流15 20A ;電容并聯(lián)或串聯(lián)電容若干；電容電壓350 2000V ;電容總?cè)萘?00 4000uF ;線圈漆包銅線、線徑大小0. 14 0. 8mm、匝數(shù)500 3000匝；中空，用于放置柱管；保護(hù)電路220V，40 100W的燈泡組件若干，或采用熔斷絲。
3. —種磁性填料色譜柱的制備方法，其特征在于，具體步驟為(1) 磁性填料預(yù)填充色譜柱為玻璃或高分子材質(zhì)，柱頭預(yù)先裝好篩板，該塞子只允許氣體和填充液自由通過，磁性填料無法通過；對(duì)于粒徑為5 20ym的磁性填料，采用氣動(dòng)、勻漿裝柱方法完成預(yù)填充；對(duì)于粒徑為3nm 5 ii m或者是納米尺寸的磁性填料，采用電動(dòng)填充法完成預(yù)填充；(2) 磁性填料色譜柱的制備1.將預(yù)先填充的色譜柱插入線圈中一2.電磁炮裝柱裝置接入220V交流電一3.電流通過保護(hù)電路組件220V 40 100W — 4.整流橋Dl D4作用交流變直流一5.電容C電容電壓350 2000V ;電容總?cè)萘?00 4000uF處于充電狀態(tài)—6.充電完畢斷開電源一7.閉合電源閘刀K —8.電容放電一9.電流流過線圈產(chǎn)生強(qiáng)磁場；此時(shí)磁性材料將在色譜柱內(nèi)做彈射式移動(dòng)，最終壓實(shí)整個(gè)色譜柱，得到均勻致密的色譜固定相，重復(fù)以上流程操作2 15次，每次操作時(shí)間，間隔2 7秒；電流I流過線圈，色譜柱管內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場，磁場方向從S指向N，色譜柱內(nèi)的磁性填料作為固定相受到強(qiáng)大電磁場的作用開始向前做彈射運(yùn)動(dòng)，并最終將整個(gè)色譜柱填充壓實(shí)；得到磁性填料色譜柱。
4. 如權(quán)利要求3所述的一種磁性填料色譜柱的制備方法，其特征在于，所述的氣動(dòng)法或勻槳法運(yùn)用高壓泵提供10 40MPa的壓力，將磁性填料預(yù)裝入色譜柱。
5. 如權(quán)利要求3所述的一種磁性填料色譜柱的制備方法，其特征在于，所述的電動(dòng)填充法是利用0 30KV高壓電源代替高壓泵，在毛細(xì)管柱兩端加高電壓，利用電滲流及固定相本身的電泳力來進(jìn)行預(yù)裝填。
6. —種磁性填料色譜柱在氣相色譜、液相色譜和毛細(xì)管電色譜領(lǐng)域中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種磁性填料色譜柱的制備裝置及制備方法，采用磁性材料或殼核結(jié)構(gòu)磁性材料作為色譜固定相基質(zhì)，通過表面修飾制備成色譜固定相，可用于毛細(xì)管電色譜、液相色譜或氣相色譜分離；對(duì)于粒徑較大的填料，采用氣動(dòng)、勻漿等裝柱方法完成裝柱后，進(jìn)一步采用本發(fā)明中設(shè)計(jì)的電磁炮裝置進(jìn)行壓實(shí)；對(duì)于粒徑較小，甚至納米粒徑的固定相，采用電填充方法完成裝填后，進(jìn)一步采用電磁炮裝置壓實(shí)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)填充裝置使用方便，結(jié)構(gòu)簡單，易于配置和操作；制備的磁性填料的色譜柱固定相均勻、致密，色譜柱效高。
文檔編號(hào)B01D15/10GK101721840SQ20091020121
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日
發(fā)明者張凌怡, 張維冰, 朱亞仙, 雷雯, 馬飛 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)