專利名稱：可用作毛細管電色譜準固定相的納米介孔材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于色譜技術領域，具體設計一種用作毛細管電色譜準固定相的納米介孔材料及其合成方法和應用。
背景技術：
毛細管電泳(capillary electrophoresis, CE)是泛指在內(nèi)徑小于100 μ m的毛細管內(nèi)實現(xiàn)的一類電泳技術。毛細管電泳是經(jīng)典電泳技術與現(xiàn)代微柱分離相結(jié)合的產(chǎn)物，是分析科學中繼高效液相色譜之后的又一重大進展，它使分析科學得以從微升水平進入納升水平。毛細管電泳在基因組學的完成中扮演了重要的角色，并將進一步在蛋白質(zhì)組學中起到重要作用。 1984年Terabe將SDS膠束引入毛細管電泳來分離電中性組分，開創(chuàng)了毛細管電泳的重要分支膠束電動毛細管色譜(MEKC) (Terabe, S. et al. , Anal. Chem. , 1984,56(1): 111-113.)。至今，不同類型的表面活性劑、微乳液、環(huán)糊精、杯芳烴、脂質(zhì)體、納米顆粒等等都已被用作毛細管電泳的準固定相(pseudo-stationary phase, PSP),常用的納米顆粒材料包括高分子聚合物(Palmer, C. P. , Electrophoresis, 2009, 30(1):163-168.)、金(Huang, M. F. et al. , Anal. Chem. , 2004，76(1) : 192-196. )、二氧化硅(Neiman, B. et al., Anal. Chem. , 2002，74(14) : 3484-3491. )、C60 和碳納米管(Moliner-Martinez, Y. et al., Electrophoresis, 2009, 30(1): 169-175.)等。準固定相作為一類不固定在毛細管柱中，能夠同向或者背向流動相移動，并與分析物發(fā)生相互作用的載體，其優(yōu)點主要表現(xiàn)在①簡化了柱交換過程；②避免了生物樣品等復雜樣品所造成的固定相污染；③無需復雜的柱填充、制備過程；④沒有因柱填料存在所引起的峰展寬及分離效率降低問題。目前關于毛細管電泳準固定相研究具有連續(xù)性工作的課題組包括德國的Bachmann、澳大利亞Tasmania大學的Palmer、瑞典Lund大學的Nilsson、以色列的GrushkaE和Lev O等。國內(nèi)關于毛細管電泳準固定相方面的研究相對較少，大部分是最近兩、二年的工作，集中在金、二氧化硅納米顆粒和碳納米管的應用方面，包括清華大學的羅國安教授、張新榮教授，北京師范大學的秦衛(wèi)東、歐陽津教授，南開大學的唐安娜教授，天津大學丁國生、包建民教授，浙江大學的程翼宇教授，東北師范大學的楊麗、朱連德、郭黎平教授等。用作毛細管電色譜準固定相的納米顆粒應該滿足如下特性①能在多種電解質(zhì)中形成穩(wěn)定的膠體溶液；②與分析物的相互作用有選擇性；③帶電，故可用于分離電中性化合物；④等速遷移，可減小峰展寬；⑤疏松多孔，以提高質(zhì)量轉(zhuǎn)移速率及增大樣品容量不干擾檢測。納米介孔材料是將所得介孔材料的宏觀尺寸控制在〈100 nm的一類材料，其在近幾年來受到越來越多的關注，已應用于細胞膜內(nèi)外蛋白傳輸?shù)妮d體、氣敏布拉格鏡子、組裝多級有序材料等方面。我們的研究發(fā)現(xiàn)(Lei, J. et al., Micropor. Mesopor.Mat. , 2004, 73(3) : 121-128.)，對于介孔材料來說，顆粒尺寸越小，越有利于其吸附、脫附時的傳質(zhì)過程，因此可以預期納米介孔材料會具有最好的傳質(zhì)性能。同時，納米介孔材料滿足毛細管電色譜準固定相對納米顆粒的所有要求，因此納米介孔材料在色譜分析領域?qū)⒋笥凶鳛椤Ｍㄟ^文獻調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)將納米介孔材料用作毛細管電泳準固定相的研究工作目前尚未見報道。因此，我們擬合成納米介孔材料，并將其用作毛細管電泳的準固定相，建立全新的分離系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可用作毛細管電色譜的準固定相的納米介孔材料及其制備方法和應用。本發(fā)明提供的可用作毛細管電色譜的準固定相的納米介孔材料，其具體制備步驟為
將40-80 mL蒸餾水、8-12 mL無水乙醇、8_12 mL 25 七％表明活性劑水溶液以及3_5 mL三乙醇胺在室溫下混合均勻，制得儲備液；取20 mL儲備液，30-80 °(油浴加熱，邊攪拌邊向該溶液中滴加1-2 mL的硅源和/或功能化硅源，滴加完畢后再繼續(xù)攪拌10-60 min,即得納米介孔材料的膠體溶液。本發(fā)明中，所述表面活性劑為十六烷基三甲基氯化銨或十六烷基三甲基溴化銨。本發(fā)明中，所述硅源為正硅酸甲酯或正硅酸乙酯。本發(fā)明中，所述功能化硅源為辛基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、十八烷基三乙氧基娃燒、十八燒基二甲氧基娃燒、3_氛基丙基二乙氧基娃燒、3_氛基丙基二甲氧基娃燒、3_疏基丙基二乙氧基娃燒、3-疏基丙基二甲氧基娃燒、苯基丙基二乙氧基娃燒或苯基丙基二甲氧基娃燒。本發(fā)明中，納米介孔材料的尺寸在30-100 nm之間。有本發(fā)明方法制備得到的納米介孔材料可用作毛細管電色譜準固定相，從而建立全新的分離系統(tǒng)。納米介孔材料用作毛細管電色譜準固定相的具體步驟為
將優(yōu)選出的納米介孔顆粒分散于不同緩沖液中用作電色譜緩沖液，對不同化合物進行分離。其中中性化合物的分離以尿喃唳、甲苯、乙苯、丙苯、正丁基苯、萘、聯(lián)苯和荷為例；堿性化合物的分離以二苯胺、鄰苯二胺、苯胺、茶堿、間甲苯胺和對甲苯胺為例。本發(fā)明中的電泳緩沖液包括醋酸緩沖液、磷酸緩沖液或硼砂緩沖液，以及以上緩沖液與甲醇或者乙腈的混合液。本發(fā)明所用毛細管內(nèi)徑為10-100微米。本發(fā)明將納米介孔材料作為毛細管電色譜準固定相的相比和柱容量比普通開管柱高，又不需要像填充柱那樣進行繁瑣的填充工作，且不存在色譜柱的污染問題。因此，納米介孔材料是一類很好的毛細管電色譜準固定相。


圖I為本發(fā)明的納米介孔材料的透射電鏡圖。
圖2為本發(fā)明的納米介孔材料做準固定相分離堿性化合物色譜圖。圖3為本發(fā)明的納米介孔材料做準固定相分離中性化合物色譜圖。圖4為本發(fā)明的CS功能化納米介孔材料做準固定相分離中性化合物色譜圖。
具體實施例方式實施例I納米介孔材料的合成
將64 mL水、10 mL乙醇以及10 mL 25wt%的十六烷基三甲基氯化銨溶液在室溫下混合并攪拌均勻。然后向該溶液中加入4. I mL三乙醇胺，攪拌至溶。取20 mL上述混合液，力口熱到60 °C，邊攪拌邊向該溶液中滴加I. 5 mL的正硅酸乙酯，滴加完畢后繼續(xù)攪拌60 min, 既得納米介孔材料的膠體溶液。所得材料的透射電鏡圖見圖I。實施例2 C8功能化納米介孔材料的合成
將64 mL水、10 mL乙醇以及10 mL 25wt%的十六烷基三甲基氯化銨溶液在室溫下混合并攪拌均勻。然后向該溶液中加入4. I mL三乙醇胺，攪拌至溶。取20 mL上述混合液，力口熱到60 °C，邊攪拌邊向該溶液中滴加1.0 mL的正硅酸乙酯和O. 5 mL辛基三乙氧基硅烷，滴加完畢后繼續(xù)攪拌60 min,既得納米介孔材料的膠體溶液。實施例3納米介孔材料用作電色譜準固定相分離堿性化合物
采用北京彩陸科學儀器有限公司的CL1020高效毛細管電泳儀，在電色譜模式下，取本發(fā)明實施例I制備的納米介孔材料膠體溶液，用PH 5. O的醋酸緩沖液將其稀釋10倍，用作電泳緩沖液。采用內(nèi)徑50微米的毛細管(總長度50 cm左右，有效長度41 cm左右)，20°C，-20 kV，210 nm條件下，二苯胺、鄰苯二胺、苯胺、茶堿、間甲苯胺、對甲苯胺實現(xiàn)分離(圖
2)，其中色譜峰從左到右依次為二苯胺、鄰苯二胺、苯胺、茶堿、間甲苯胺和對甲苯胺。實施例4納米介孔材料用作電色譜準固定相分離中性化合物
采用北京彩陸科學儀器有限公司的CL1020高效毛細管電泳儀，在電色譜模式下，取本發(fā)明實施例I制備的納米介孔材料膠體溶液，用PH 5. O的醋酸緩沖液和甲醇的混合液(1/1，v/v)將其稀釋5倍，用作電泳緩沖液。采用內(nèi)徑50微米的毛細管(總長度50 cm左右，有效長度41 cm左右)，20 0C,-20 kV，210 nm條件下，甲苯、乙苯、丙苯、正丁基苯實現(xiàn)分離(圖3)，其中色譜峰從左到右依次為甲苯、乙苯、丙苯和正丁基苯。實施例5 C8功能化納米介孔材料用作電色譜準固定相分離中性化合物 采用北京彩陸科學儀器有限公司的CL1020高效毛細管電泳儀，在電色譜模式下，取本
發(fā)明實施例2制備的C8功能化納米介孔材料膠體溶液，用pH 5. O的醋酸緩沖液和甲醇的混合液(1/1，v/v)將其稀釋20倍，用作電泳緩沖液。采用內(nèi)徑50微米的毛細管(總長度50 cm左右，有效長度41 cm左右)，20 0C,-20 kV，210 nm條件下，尿嘧啶、萘、聯(lián)苯、芴實現(xiàn)分離(圖4)，其中色譜峰從左到右依次為尿嘧啶、萘、聯(lián)苯和芴。
權利要求
1.一種可用作毛細管電色譜準固定相的納米介孔材料的制備方法，其特征在于以表面活性劑為模板，在三乙醇胺的堿性體系下，通過硅源和/或功能化硅源的水解來制備納米介孔材料，具體步驟為將40-80 mL蒸餾水、8-12 mL無水乙醇、8_12 mL 25 丨％表面活性劑水溶液以及3-5 mL三乙醇胺在室溫下混合均勻，制得儲備液；取20 mL儲備液，30-80 0C加熱，邊攪拌邊向該溶液中滴加1-2 mL的硅源和/或功能化硅源，滴加完畢后再繼續(xù)攪拌10-60 min,即得納米介孔材料的膠體溶液。
2.根據(jù)權利要求I所述的制備方法，其特征在于所述表面活性劑為十六烷基三甲基氯化銨或十六烷基三甲基溴化銨。
3.根據(jù)權利要求I所述的制備方法，其特征在于所述硅源為正硅酸甲酯或正硅酸乙酯。
4.根據(jù)權利要求I所述的制備方法，其特征在于所述功能化硅源為辛基三乙氧基硅燒、羊基二甲氧基娃燒、十八燒基二乙氧基娃燒、十八燒基二甲氧基娃燒、3_氛基丙基二乙氧基娃燒、3_氛基丙基二甲氧基娃燒、3_疏基丙基二乙氧基娃燒、3_疏基丙基二甲氧基娃燒、苯基丙基二乙氧基娃燒或苯基丙基二甲氧基娃燒。
5.根據(jù)權利要求I所述的制備方法，其特征在于所述納米介孔材料的尺寸在30-100nm之間。
6.由權利要求I一5之一所述制備方法制備獲得的納米介孔材料。
7.由權利要求6所述的納米介孔材料作為毛細管電色譜準固定相的應用，其特征在于將納米介孔顆粒分散于不同緩沖液中用作毛細管電色譜緩沖液，對中性化合物和堿性化合物進行分離。
8.根據(jù)權利要求7所述的應用，其特征在于所述中性化合物為尿嘧啶、甲苯、乙苯、丙苯、正丁基苯、萘、聯(lián)苯和荷。
9.根據(jù)權利要求7所述的應用，其特征在于所述堿性化合物二苯胺、鄰苯二胺、苯胺、茶堿、間甲苯胺和對甲苯胺。
10.根據(jù)權利要求7所述的應用，其特征在于毛細管電色譜用緩沖液為醋酸緩沖液、磷酸緩沖液或硼砂緩沖液，或者為上述緩沖液與甲醇或者乙腈的混合液。
全文摘要
本發(fā)明屬于色譜技術領域，具體為一種可用作毛細管電色譜準固定相的納米介孔材料及其制備方法。本發(fā)明應用水熱法合成納米介孔材料，再將所得納米介孔材料的膠體溶液分散于毛細管電色譜用緩沖液中，用作準固定相，提高毛細管電色譜的分離效果，建立了全新的分離系統(tǒng)。納米介孔材料作為準固定相的相比和柱容量比普通開管柱高，又不需要像填充柱那樣進行繁瑣的填充工作，且不存在色譜柱的污染問題，因此，納米介孔材料是一類很好的毛細管電色譜準固定相。
文檔編號B82Y40/00GK102847514SQ20121036328
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月26日 優(yōu)先權日2012年9月26日
發(fā)明者張祥民, 雷杰, 李偉紅 申請人:復旦大學