專利名稱：無死體積的石英毛細管導(dǎo)電接口的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于分析化學(xué)領(lǐng)域，更具體涉及一種無死體積的石英毛細管導(dǎo)電接口的制備方法。
技術(shù)背景毛細管導(dǎo)電接口最早用在毛細管安培檢測中用以隔離高壓電場對微電流檢測的影響。毛 細管導(dǎo)電接口大體上可以分成三類套管式接口、膜式接口和氫氟酸刻蝕接口。 Ewing等 [Wallingford R. A. et al. Anal. Chem， 1987:59:1762]最先將套管式多孔玻璃接口用于毛 細管電泳安培法檢測中，其后，Yik等[Yik Y. F. et al. J. Chromatogr, 1991:585:139]使 用多孔石墨管，O， Shea等[O'Shea T. J. et al. J. Chromatogr, 1992; 593:305]采用Nafion 管制作導(dǎo)電接口。 Chen等[Chen I. et al. J. Chromatogr, 1993; 664:20]設(shè)計了纖維素 膜式接口。 Park S等[Park S. et al. Anal, Chem. ， 1995， 67:911]及李關(guān)賓等[李關(guān)賓 等，分析化學(xué)，1995， 23 (4): 480]設(shè)計了 Nafion膜式導(dǎo)電接口。上述接口的制作較復(fù)雜， 均需在毛細管管壁上產(chǎn)生裂痕，不易控制，且套管式接口易引入附加體積，而膜式接口由于 膜易流失或易與外界物質(zhì)相互作用致使耐用性較差。因而上述兩種類型的導(dǎo)電接口近年來已 經(jīng)很少有人使用。氫氟酸刻蝕的多孔石英毛細管導(dǎo)電接口因為是在毛細管外壁進行刻蝕，并 不會產(chǎn)生死體積，并且具有良好的導(dǎo)電性，最早用在毛細管電泳電化學(xué)檢測器[Wallingford R. A. etal. Anal. Chem. 1987, 59: 1762; Hu Shen et al. Anal. Chem. 1997， 69: 264.] 和電致化學(xué)發(fā)光檢測器[Yin Xuebo, et aL Anal. Chem. 2004, 76: 384]中用于隔離毛細管 電泳高壓電場。此外，它還能有效地進行緩沖溶液交換。近年來，在樣品富集[Wei Wei, et al. Anal. Chem. 2002， 74: 3899; Xing—Zheng Wu， et al. Anal Bioanal Chem. 2005， 382:848]、 二條毛細管電泳[Liu Hechun， et al. Anal. Chem. 2004, 76: 6506]以及毛細管電泳與質(zhì)譜 聯(lián)用[Janini G. M. et al. Anal. Chem. 2003， 75， 1615; Mehdi Moini， Anal. Chem. 2007， 79: 4241]等方面也獲得了應(yīng)用。盡管氫氟酸刻蝕的多孔石英毛細管導(dǎo)電接口在分析化學(xué)領(lǐng)域獲得了一些應(yīng)用，但其制備 技術(shù)卻并不成熟，因而到目前為止這類導(dǎo)電接口還處于研究階段,并沒有在商品化的儀器中得 到應(yīng)用。Hu Shen等[Hu Shen et al. Anal. Chem. 1997， 69: 264.]應(yīng)用顯微鏡觀察刻蝕過 程，他們認為當(dāng)毛細管壁厚度小于20微米時，接口即可起到導(dǎo)電作用。但因為氫氟酸在毛細 管表面并非平行刻蝕，而是會產(chǎn)生許多孔穴[Janini G. M. et al. Anal. Chem. 2003， 75, 5984]，因此用顯微鏡并不能準確監(jiān)測刻蝕進程。另外，因為刻蝕后的毛細管非常脆，很容 易因被折斷而發(fā)生泄漏，這也使得這種方法的應(yīng)用受到很大限制。Yin Xuebo等[Yin Xuebo，et al. Anal. Chem. 2004. 76: 384]對上述方法進行了較大的改進，他們只刮去毛細管刻蝕 段上半個圓周的聚酰胺涂層，因而只刻蝕半個圓周的毛細管，這樣使刻蝕后的毛細管強度得 到了較大的改善。他們還采用周期性地檢測通過刻蝕管壁的電流的方法來監(jiān)測刻蝕過程，這 在一定程度上提高了方法的重現(xiàn)性。但他們的方法還沒有實現(xiàn)對刻蝕過程的實時監(jiān)測，在周 期性檢測電流的間隙有可能造成接口的過度刻蝕。并且上述方法均不易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，因 而不利于方法的工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，商業(yè)化應(yīng)用。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于一種提供無死體積的石英毛細管導(dǎo)電接口的制備方法，該方法操作簡 單有效、成本低、采用控制電位電解法監(jiān)測刻蝕過程，可以實現(xiàn)在線監(jiān)測，強度高,重現(xiàn)性好， 所用儀器設(shè)備簡單，易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，有利于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)和商業(yè)化應(yīng)用，具有顯著的 經(jīng)濟效益。本發(fā)明的無死體積的石英毛細管導(dǎo)電接口的制備方法包括以下步驟(1) 準備在毛細管刻蝕部位刮去聚酰胺保護膜,使毛細管的石英材質(zhì)暴露出來，然后 將毛細管進樣端、毛細管刻蝕段和毛細管出口端分別置于三個電解池A,、 A2、 A3中， 毛細管與各電解池壁的接口部分用固體石蠟密封；毛細管的總長度記為L。，從毛細 管進樣端至刻蝕段的長度記為L;(2) 溶液配制配制電解質(zhì)溶液；所述的配制電解質(zhì)溶液為氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液； 配制刻蝕溶液；所述的刻蝕溶液為氫氟酸-氟化銨混合溶液；(3) 通路電流I。測定在毛細管充入電解質(zhì)溶液，同時在電解池A1、 A3中也充入電解質(zhì) 溶液，使毛細管兩端浸沒在該溶液中；將毛細管高壓電源的正負極分別插入電解池 A、 A3中，接通電源電解，待電流穩(wěn)定后記錄電流值I。和此時的電壓值U;(4) 刻蝕與監(jiān)測將刻蝕溶液加入電解池A2中，將電泳高壓電源正負極分別插入電解池 A,、 As中，接通電源，控制電壓值為U，記錄電流時間曲線；當(dāng)電流值I接近I。X L。/L的值時，表明毛細管導(dǎo)電接口已經(jīng)刻蝕成功，立即關(guān)閉電泳電源，結(jié)束刻蝕，并將A2池中的刻蝕溶液吸出并用水和碳酸氫鈉溶液反復(fù)洗滌；(5) 接口的取出將刻蝕好的毛細管導(dǎo)電接口連同電解池一起放入烘箱中，使電解池邊 緣的蠟封熔解以取出接口；所述毛細管導(dǎo)電接口制備完成。本發(fā)明的無死體積的石英毛細管導(dǎo)電接口的制備方法的儀器，包括放置毛細管進樣端的 電解池A,，所述電解池A,按照順序與放置毛細管刻蝕段的電解池A2、放置毛細管出口端的電 解池A3排列成一條宣線，所述的放置毛細管刻蝕段的電解池A2兩側(cè)面的底邊均開設(shè)有用于石 英毛細管穿過的小孔，所述放置毛細管進樣端的電解池^和放置毛細管出口端的電解池A3在靠近放置毛細管刻蝕段的電解池A2側(cè)面各開設(shè)有用于石英毛細管穿過的小孔；所述小孔 L徑比毛細管外徑稍大，用來固定毛細管；所述放置毛細管進樣端的電解池A,還放置有高壓電源 的正極；所述高壓電源的負極放置于放置毛細管刻蝕段的電解池A2或放置毛細管出口端的電 解池A3中，所述高壓電源的電路上還設(shè)置有安培計。本發(fā)明的制備出的石英毛細管導(dǎo)電接口廣泛用于毛細管電泳分離高壓與檢測器的隔離、 或者用于制備毛細管電泳與質(zhì)譜儀聯(lián)用的無鞘流接口和用于低濃度樣品的在線富集。本發(fā)明的顯著優(yōu)點為1) 毛細管在刻蝕部位刮去約1/3圓周的聚酰胺層，即可以保證刻蝕接口的導(dǎo)電性，又可以最 大程度地保存刻蝕后的接口的機械強度。2) 電解質(zhì)選擇堿性的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液，這樣即可以保證溶液的導(dǎo)電性，又可以保證 在刻蝕過程中毛細管內(nèi)壁不被刻蝕。3) 刻蝕溶液采用氫氟酸與氟化銨的混合溶液，這樣可以保證在刻蝕過程中消耗以及揮發(fā)掉的 氫氟酸可以及時得到補充，使刻蝕過程在一個相對恒定的速度下進行。4) 刻蝕前用固體石蠟將毛細管固定在刻蝕裝置中。在刻蝕完成后，利用石蠟熔點低的特性， 在高溫下可以安全取出刻蝕好的毛細管。5) 控制電位電解法監(jiān)測刻蝕過程，當(dāng)電流值達到計算值時，結(jié)束刻蝕；方便的在線檢測，控 制制備的產(chǎn)品性能優(yōu)異，強度高，重現(xiàn)性好，所用儀器設(shè)備簡單,易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，有利 于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)和商業(yè)化應(yīng)用，具有顯著的經(jīng)濟效益。


圖1是本發(fā)明的無死體積的石英毛細管導(dǎo)電接口制備裝置示意圖，其中1是電解池A1; 2是電解池A2; 3是電解池A3; 4是石英毛細管；5是高壓電源的正極(鉑電極)；6是高壓電源；7是安培計；8是刻蝕接口， 9是高壓電源的負極。圖2是本發(fā)明的無死體積的石英毛細管導(dǎo)電接口制備流程圖。
具體實施方式
按照本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容實施本發(fā)明，其中在毛細管刻蝕部位刮去聚酰胺保護膜為在在毛細管刻蝕段用刀片刮去1/3圓周，長2毫米的聚酰胺保護膜。電解質(zhì)溶液為濃度為0. 001 0. lmo1/1的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液。被刻蝕毛細管壁兩端加上的恒定的電壓為1000 20000伏。其中，步驟(4)中的碳酸氫鈉溶液濃度為lmol/L;步驟(5)中烘干溫度為8(TC，烘干 時間為5分鐘。實施例以下實施例結(jié)合附圖來敘述本發(fā)明的具體工作原理本發(fā)明所說的無死體積的石英毛細管導(dǎo)電接口制備裝置如圖1所示，包括高壓電源、安 培電流計和三個電解池。本發(fā)明所說的無死體積的石英毛細管導(dǎo)電接口制備的具體操作流程如圖2所示。首先是毛細管的準備及固定，電解質(zhì)溶液及刻蝕溶液的配制，測定通路電流，然后開始進入毛細管的刻蝕階段。刻蝕進程用安培計的示數(shù)來監(jiān)測，當(dāng)安培計的示數(shù)接近(I。XL。/L)時，表明導(dǎo)電接口己經(jīng)刻蝕成功，此時應(yīng)該立即關(guān)閉電泳電源，結(jié)束刻蝕，并將A2池中的刻蝕液吸出并用水和lmo1/1的碳酸氫鈉溶液反復(fù)洗滌。最后，將刻蝕好的接口連同電解池一同放入烘箱中8(TC烘5分鐘，此時電解池邊緣的蠟封將會熔解，將接口從電解池中輕輕取出。 具體步驟(1) 儀器準備在毛細管刻蝕部位用刀片刮去約1/3圓周，長約2毫米的聚酰胺保護膜，將毛 細管的石英材質(zhì)暴露出來，然后將毛細管進樣端、毛細管刻蝕段和毛細管出口端分別置 于三個電解池A,、 A2、 A3中，毛細管與各電解池壁的接口部分用固體石蠟密封；毛細管 的總長度記為L。，從毛細管進樣端至刻蝕段的長度記為L。(2) 溶液配制電解質(zhì)溶液的配制配制濃度為0. 001 0. lmo1/1的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶 液；刻蝕溶液配制配制氫氟酸質(zhì)量百分數(shù)為20% 30%，氟化銨濃度為0. 5 2molA 的氫氟酸-氟化銨混合溶液。(3) 通路電流(I。)測定在毛細管中以壓力進樣方式充入的B溶液，同時在電解池Al、 A3中 也充入電解質(zhì)溶液，使毛細管兩端浸沒在該溶液中。將毛細管高壓電源的正負極分別插 入電解池^、A3中，接通電源電解，待電流穩(wěn)定后記錄電流值1。和此時的電壓值U( 1000 20000伏)。(4) 刻蝕與監(jiān)測將刻蝕液加入電解池A2中，將電泳高壓電源正負極分別插入電解池A,、 A2中，接通電源，控制電壓值為U。記錄電流時間曲線。當(dāng)電流值I接近(I。XL。/L) 時，表明導(dǎo)電接口已經(jīng)刻蝕成功，此時應(yīng)該立即關(guān)閉電泳電源，結(jié)束刻蝕，并將A2池 中的刻蝕液吸出并用水和lmo1/1的碳酸氫鈉反復(fù)洗滌。(5) 接口的取出將刻蝕好的接口連同電解池一同放入烘箱中8(TC烘5分鐘，此時電解池 邊緣的蠟封將會熔解，將接口從電解池中輕輕取出。導(dǎo)電接口制備完成。
權(quán)利要求
1.一種無死體積的石英毛細管導(dǎo)電接口的制備方法，其特征在于所述的制備方法包括以下步驟(1)準備在毛細管刻蝕部位刮去聚酰胺保護膜，使毛細管的石英材質(zhì)暴露出來，然后將毛細管進樣端、毛細管刻蝕段和毛細管出口端分別置于三個電解池A1、A2、A3中，毛細管與各電解池壁的接口部分用固體石蠟密封；毛細管的總長度記為L0，從毛細管進樣端至刻蝕段的長度記為L；(2)溶液配制配制電解質(zhì)溶液，所述的配制電解質(zhì)溶液為氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液；配制刻蝕溶液，所述的刻蝕溶液為氫氟酸-氟化銨混合溶液；(3)通路電流I0測定在毛細管充入電解質(zhì)溶液，同時在電解池A1、A3中也充入電解質(zhì)溶液，使毛細管兩端浸沒在該溶液中；將毛細管高壓電源的正負極分別插入電解池A1、A3中，接通電源電解，待電流穩(wěn)定后記錄電流值I0和此時的電壓值U；(4)刻蝕與監(jiān)測將刻蝕溶液加入電解池A2中，將電泳高壓電源正負極分別插入電解池A1、A2中，接通電源，控制電壓值為U，記錄電流時間曲線；當(dāng)電流值I接近I0×L0/L的值時，表明毛細管導(dǎo)電接口已經(jīng)刻蝕成功，立即關(guān)閉電泳電源，結(jié)束刻蝕，并將A2池中的刻蝕溶液吸出并用水和碳酸氫鈉溶液反復(fù)洗滌；(5)接口的取出將刻蝕好的毛細管導(dǎo)電接口連同電解池一起放入烘箱中，使電解池邊緣的蠟封熔解以取出接口；所述毛細管導(dǎo)電接口制備完成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無死體積的石英毛細管導(dǎo)電接口的制備方法，其特征在于所述 的在毛細管刻蝕部位刮去聚酰胺保護膜為在在毛細管刻蝕段用刀片刮去1/3圓周，長2毫 米的聚酰胺保護膜。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無死體積的石英毛細管導(dǎo)電接口的制備方法，其特征在于所述 的電解質(zhì)溶液為濃度為0. 001 0. lmo1/1的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無死體積的石英毛細管導(dǎo)電接口的制備方法，其特征在于所述 的刻蝕溶液中氫氟酸質(zhì)量百分數(shù)為20% 30%，氟化銨濃度為0. 5 2mol/l。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無死體積的石英毛細管導(dǎo)電接口的制備方法，其特征在于所述 步驟(4)中的碳酸氫鈉溶液濃度為lmol/L。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無死體積的石英毛細管導(dǎo)電接口的制備方法，其特征在于所述 步驟(5)中烘干溫度為8(TC,烘干時間為5分鐘。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無死體積的石英毛細管導(dǎo)電接口的制備方法，其特征在于所述 被刻蝕毛細管壁兩端加上的恒定的電壓為1000 20000伏。
8. —種如權(quán)利要求l、 2、 3、 4、 5、 6、 7或8所述的無死體積的石英毛細管導(dǎo)電接口的制備方法的儀器，包括放置毛細管進樣端的電解池A"其特征在于所述電解池A,按照順序與放置毛細管刻蝕段的電解池A2、放置毛細管出口端的電解池A3排列成一條直線，所 述的放置毛細管刻蝕段的電解池A2兩側(cè)面的底邊均開設(shè)有用于石英毛細管穿過的小孔， 所述放置毛細管進樣端的電解池^和放置毛細管出口端的電解池A3在靠近放置毛細管刻蝕段的電解池A2側(cè)面各開設(shè)有用于石英毛細管穿過的小孔；所述小孔孔徑比毛細管外徑 稍大，用來固定毛細管；所述放置毛細管進樣端的電解池A還放置有高壓電源的正極；所述高壓電源的負極放置于放置毛細管刻蝕段的電解池A2或放置毛細管出口端的電解池 A3中，所述高壓電源的電路上還設(shè)置有安培計。 9. 一種如權(quán)利要求l、 2、 3、 4、 5、 6、 7或8所述的無死體積的石英毛細管導(dǎo)電接口的用 途，其特征在于所述制備出的石英毛細管導(dǎo)電接口廣泛用于毛細管電泳分離高壓與檢 測器的隔離、或者用于制備毛細管電泳與質(zhì)譜儀聯(lián)用的無鞘流接口和用于低濃度樣品的 在線富集。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種無死體積的石英毛細管導(dǎo)電接口的制備方法，該方法包括毛細管的準備、溶液的配制、通路電流的測定、刻蝕過程的監(jiān)控與終點判斷、接口的取出等步驟；所用儀器包括電源、安培電流計和三個電解池；制備出的石英毛細管導(dǎo)電接口廣泛用于毛細管電泳分離高壓與檢測器的隔離、用于制備毛細管電泳與質(zhì)譜儀聯(lián)用的無鞘流接口和用于低濃度樣品的在線富集。本發(fā)明操作簡單有效、成本低、采用控制電位電解法監(jiān)測刻蝕過程，可以實現(xiàn)在線監(jiān)測，強度高，重現(xiàn)性好，所用儀器設(shè)備簡單，易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，有利于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)和商業(yè)化應(yīng)用，具有顯著的經(jīng)濟效益。
文檔編號G01N27/453GK101256169SQ20081007089
公開日2008年9月3日 申請日期2008年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月15日
發(fā)明者彬 邱, 郭隆華, 陳國南, 陳敏新 申請人:福州大學(xué)