專利名稱：用于三維色譜法的分離體的制作方法
用于三維色譜法的分離體
本發(fā)明涉及一種用于執(zhí)行色譜方法的分離體。
用于色譜法的分離體根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)是已知的。對(duì)于傳統(tǒng)技術(shù)，包含待分離的特定成分的流動(dòng)相例如穿過(guò)柱體。具有固定相的分析物的特定的相互作用導(dǎo)致從柱中顯露出來(lái)的單獨(dú)的成分在不同的時(shí)間分離?？臻g3D色譜法的性能大大超過(guò)了基于三柱策略的 LCXLCXLC的性能。
通常，作為所施加的壓力差的結(jié)果，流動(dòng)相移動(dòng)通過(guò)分離體。另選地，可以產(chǎn)生電滲透流，以通過(guò)施加電壓驅(qū)動(dòng)流動(dòng)相通過(guò)分離體。在這種情況下，在需要電滲透流的地方必須出現(xiàn)表面電荷。
三維色譜法的原理根據(jù)專利文獻(xiàn)US 4，469，601是已知的。在該專利文獻(xiàn)中，在表面或者在很薄的二維層中實(shí)現(xiàn)二維色譜法。板是有滲透性的，并且在變干時(shí)緊靠立方體形材料放置。然后，通過(guò)該板以及通過(guò)立方體對(duì)溶劑施加壓力，以便于使用在第三方向上提供的保留機(jī)制。這種進(jìn)行方式是麻煩的，并且體的結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于簡(jiǎn)單的三維色譜法的手段。
該目的由在權(quán)利要求1中限定的分離體實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明基于如下思想能夠在三維分離體的內(nèi)部實(shí)施不同的保留機(jī)制，從而能夠更好地分離所尋找的成分。有利地，在三維色譜法的(多個(gè))單獨(dú)的相之間不需要組裝或者拆卸體(第一分離處理在體的方向X上進(jìn)行，然后第二分離處理在垂直于X的方向Y上進(jìn)行，最后第三分離處理在與兩個(gè)其它軸垂直的方向Z上進(jìn)行)。相反，體在整個(gè)過(guò)程中基本保持了它的形狀。根據(jù)本發(fā)明，為了更好地對(duì)該分離體(塊)內(nèi)部的成分進(jìn)行分離，針對(duì)每個(gè)方向Χ、γ、ζ安裝適合的保留機(jī)制。這樣能夠沿著一個(gè)體內(nèi)部的三個(gè)正交方向?qū)崿F(xiàn)三維色譜法。優(yōu)選地，按照順序，即，首先在方向X上、然后在方向Y上、最后在方向Z上，來(lái)實(shí)現(xiàn)該三維色譜法。然而，能夠想到在同一時(shí)間在空間的兩個(gè)方向或者三個(gè)方向上進(jìn)行分離的方法。
例如，根據(jù)本發(fā)明的分離體的實(shí)際使用提出沿著第一維(優(yōu)選地沿著立方體形狀的體的邊緣)將攜帶待分離的成分的流動(dòng)相引入到分離體中。適當(dāng)?shù)?，?duì)于該第一步驟， 以可能的最佳方式將流動(dòng)相的流限制于相關(guān)聯(lián)的方向X，從而在X方向上獲得根據(jù)針對(duì)流的該方向選擇的或者預(yù)定義的保留機(jī)制而搜索到的成分分布。在隨后的Y方向(該Y方向與一維分布正交地實(shí)現(xiàn))上的色譜法的第二階段中，基于在Y方向占優(yōu)勢(shì)的保留機(jī)制對(duì)之前分離的成分進(jìn)行另一種分離。將經(jīng)受另一種分離的成分施加到隨后在Z方向上進(jìn)行的第三步驟從而最后獲得分離體內(nèi)部的成分的三維分布(取代在色譜法的第三步驟中的在Z方向上的成分分布，這里還可以實(shí)現(xiàn)“在時(shí)間上”的分離，其意味著在Z方向以時(shí)延差在體的邊界表面處從該體中顯露出成分。在這種情況下，“在時(shí)間上”進(jìn)行第三維上的分離，而“在空間上”進(jìn)行在所有三個(gè)方向上的另外的分離)。
對(duì)于多維分離，本發(fā)明的本質(zhì)方面是單個(gè)分離階段應(yīng)該盡可能地不同。理想地，保留機(jī)制是完全獨(dú)立的，在這種情況下可以將分離階段稱為正交的。因此，本發(fā)明關(guān)注在分離體內(nèi)針對(duì)三個(gè)方向χ、γ、ζ中的每一個(gè)方向提供單獨(dú)的保留機(jī)制。利用預(yù)設(shè)的或可動(dòng)態(tài)改變的保留機(jī)制，能夠根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)并且按照相應(yīng)地不同的空間分布(或者時(shí)間分布，假設(shè)最后一次分離是“在時(shí)間上”實(shí)現(xiàn)的)在各個(gè)方向上從流動(dòng)相中洗出所尋找的成分。
在現(xiàn)有技術(shù)中，分離體在單獨(dú)的分離步驟的過(guò)程中被相繼組裝。具體地講，在第二步分離(在平面X-Y中對(duì)成分進(jìn)行分離)之后，用于該目的的板附于依次具有預(yù)定義的保留能力的三維塊。在組裝之后，允許流動(dòng)相在與板垂直的方向上穿過(guò)整個(gè)體，從而在第三維 Z上實(shí)現(xiàn)分離。
與此相反，根據(jù)本發(fā)明的分離體從開(kāi)始就完全組裝。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的變型，已經(jīng)針對(duì)在該時(shí)間點(diǎn)的流的各方向單獨(dú)地制定了有適當(dāng)不同的保留機(jī)制。另選實(shí)施方式允許借助不同的物理或者化學(xué)效果動(dòng)態(tài)地改變保留機(jī)制，如下面將要示出的。與現(xiàn)有技術(shù)相比，當(dāng)實(shí)現(xiàn)三維色譜法時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的這種分離體由于自動(dòng)操作能夠節(jié)省相當(dāng)多的時(shí)間和精力。而且，也可以以小尺寸(例如，邊緣長(zhǎng)度明顯小于50mm)制造和使用分離體， 這種小尺寸使得該分離體的處理相當(dāng)方便。
本發(fā)明的一個(gè)特別簡(jiǎn)單的實(shí)施方式提出對(duì)具有不同保留能力的多個(gè)分離介質(zhì)進(jìn)行組裝以形組分離體，從而定義的保留機(jī)制在各方向Χ、γ、ζ上工作。這里，只要各維由于適合的預(yù)處理而具有所需要的保留能力，基本上就還可以針對(duì)不同的方向使用相同種類的分離介質(zhì)，所述所需要的保留能力應(yīng)當(dāng)與另兩個(gè)保留能力適當(dāng)不同。例如，能夠想到具有支柱的槽，通過(guò)以適合的方式進(jìn)行蝕刻或者涂有多孔層來(lái)對(duì)所述槽的表面進(jìn)行預(yù)處理，并且在特定方向上將所述槽調(diào)節(jié)到需要的保留能力。另選地或者額外地，分離體可以具有微加工結(jié)構(gòu)，例如為蝕刻有微支柱結(jié)構(gòu)的硅晶片的形式。還可以在分離體中提供或者有意地布置凝膠，作為適合的分離介質(zhì)，從而在所需要的空間方向上產(chǎn)生適合的保留能力。而且，可以只使用與填充床、單片固定相、自組裝微米以及納米結(jié)構(gòu)或者單片嵌入式顆粒一樣多的偽固定相(諸如膠束)。事實(shí)上，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，在針對(duì)各方向x、Y、z動(dòng)態(tài)地實(shí)施不同的保留機(jī)制的同時(shí)，可以以單片形式形成整個(gè)分離體。然而，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，分離體可以由不同的元件或者塊部分來(lái)組裝，各元件或者塊部分基本上是單片式的并且提供其自身的保留機(jī)制，其自身的保留機(jī)制可以另外取決于完整塊內(nèi)部的元件的空間定位。
通常，可以使用任何適合的分離機(jī)制在分離體內(nèi)部(優(yōu)選地在一個(gè)特定方向X、Y 或者Z中作用)實(shí)現(xiàn)所需要的保留機(jī)制。盡管分離是基于尺寸排他性的，但是像疏水性相互作用、離子交換、親和力或者反相分離一樣的其它分離機(jī)制也可以利用該塊內(nèi)部的適合的分離介質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的體也可以包括不同的分離介質(zhì)，每個(gè)分離介質(zhì)均具有特定的分離機(jī)制。然而，還可以在塊內(nèi)部提供相同種類的分離介質(zhì)，并且這些分離介質(zhì)針對(duì)空間的特定方向或者由于它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的空間定向和/或由于物理或者化學(xué)處理而具有有目的性的以及單獨(dú)的不同的保留機(jī)制。能夠想到的例如是大體上在X方向上沿著分離體的窄邊緣的一維分離。大體上二維的微加工結(jié)構(gòu)可以在Y方向上橫越整個(gè)長(zhǎng)度X與一維分離相鄰。鄰近該平面Χ-Υ，另一種微加工結(jié)構(gòu)或者前述分離介質(zhì)的或其它本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的分離介質(zhì)的另外一種微加工結(jié)構(gòu)可以在Z方向上布置，以由此在Z方向上實(shí)現(xiàn)所確定的保留機(jī)制。
根據(jù)本發(fā)明，分離體內(nèi)部不同的分離介質(zhì)的組合僅構(gòu)成對(duì)該體的具體實(shí)施的變型。另選地，分離體還可以由單個(gè)分離介質(zhì)大體上均勻地形成，然而，該單個(gè)分離介質(zhì)在不同的空間方向上具有所需要的不同保留機(jī)制。例如，均勻介質(zhì)根據(jù)空間的方向可以具有不同的滲透性，由此可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)不同的保留機(jī)制。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)有意形成表面性質(zhì)或者分離體內(nèi)部的多孔性，將可以預(yù)定義在方向X、Y和Z上的不同的保留能力，所述保留能力能夠以持久或者以動(dòng)態(tài)可變的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的特殊方面涉及分離體的特性，該分離體的特性能夠動(dòng)態(tài)改變表面性質(zhì)或者體內(nèi)部的分離介質(zhì)的多孔性，而沒(méi)有出于該目的交換分離介質(zhì)自身。有利地，在特定方向 X、Y或Z上動(dòng)態(tài)改變保留能力使得能夠針對(duì)待檢測(cè)的成分對(duì)分離體分別進(jìn)行時(shí)間的調(diào)整或局部的調(diào)整，而沒(méi)有必要出于該目的物理交換分離體或者其多孔性。相反地，保留能力受到作用于分離體上的物理或者化學(xué)作用的影響。例如，獨(dú)立的保留機(jī)制能夠通過(guò)動(dòng)態(tài)地生成不同的靜止表面(原位)而被實(shí)現(xiàn)。通過(guò)改變流動(dòng)相或者能夠進(jìn)行熱控制或者電控制的相，這類選擇性調(diào)整方法包括C18相的疏水性和內(nèi)在的陽(yáng)離子交換能力、多孔列(按照相互作用模式或者尺寸排他模式)。這些方法允許在分離體內(nèi)調(diào)節(jié)表面性質(zhì)，從而改變保留機(jī)制。例如，該分離體內(nèi)某些區(qū)域的表面性質(zhì)可以由添加到流向相的試劑動(dòng)態(tài)地改變，所述試劑在導(dǎo)致表面性質(zhì)改變的區(qū)域中造成特定相互作用。作為后者的示例，C18相可以用于反相分離，但是，在將帶正電荷的離子對(duì)試劑添加到流動(dòng)相的情況下，還能夠?qū)⑺兂伞皠?dòng)態(tài)陰離子交換劑”。另一個(gè)示例是通過(guò)改變流動(dòng)相按照相互作用模式或者尺寸排他模式使用多孔列。
造成保留能力改變的另一種方式可以是將造成某些區(qū)域內(nèi)的光誘導(dǎo)反應(yīng)或者對(duì)體內(nèi)部的某些區(qū)域進(jìn)行熱控制或者電控制。
這些措施中的每一種措施都能夠分別改變有關(guān)的區(qū)域中或者方向上的表面性質(zhì)或者分離體的保留能力。其具有以下特殊優(yōu)點(diǎn)向外不變的分離體“可規(guī)劃”為在不同的時(shí)間或者針對(duì)不同的方向流X、Y或者Z具有各自不同的保留能力。因而，針對(duì)三維色譜法的單獨(dú)的階段或者維，即使被配置成大體上均勻的或者單片式的、并且保留能力首先在各空間方向上相同的分離體也可以分別容納特定的不同的保留能力，所述保留能力被認(rèn)為對(duì)分離的特定效果是有利的。
這種“規(guī)劃”不必須涉及整個(gè)分離體。例如，通過(guò)光誘導(dǎo)反應(yīng)，在這種保留能力在該區(qū)域中看起來(lái)非常恰當(dāng)?shù)那闆r下，可以將在分離體(例如，立方體區(qū)域)內(nèi)部定義的區(qū)域調(diào)節(jié)到特定的保留能力。這可能是以下情況例如，具有已經(jīng)在平面X-Y中經(jīng)歷二維分離的特定成分針對(duì)在Z方向上的額外分離需要在前述區(qū)域中規(guī)劃的保留能力的情形，但是也許不沿著整個(gè)Z軸。然而，針對(duì)平面X-Y內(nèi)的其它成分，所述其它成分在Z方向上流經(jīng)分離體時(shí)不穿過(guò)前述區(qū)域，存在于該區(qū)域外部的保留能力對(duì)于進(jìn)一步分離而言是足夠的。當(dāng)然，也可以分別布置具有不同保留能力的不同區(qū)域，在分離體內(nèi)部彼此挨著或者一個(gè)在另一個(gè)上。
最后，也可設(shè)想沿著分離體的方向Χ、Υ或Z來(lái)“規(guī)劃”相應(yīng)地具有不同保留能力的不同區(qū)域。因而，對(duì)于這種單方向，一種多維分離將會(huì)實(shí)現(xiàn)。如果分離在其它方向Y和Z上相應(yīng)進(jìn)行，則三維分離體內(nèi)部的多種不同保留能力可以因而實(shí)現(xiàn)，從而能夠更加具體地分析分別分離的成分。
其它有利的實(shí)施方式在(多個(gè))從屬權(quán)利要求中定義。
在下文中，將借助附

圖1所示的示例更加詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的分離體的實(shí)施方式。
如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的空間分離體1在彼此垂直的三個(gè)方向X、Y、Z上延伸。即使將體設(shè)計(jì)成是單片式的，該體也在方向X、Y、Z中的每一個(gè)方向上提供特定的保留機(jī)制。
為了執(zhí)行三維色譜法，通過(guò)有限的上邊緣區(qū)域2將流動(dòng)相首先引入到體，該上邊緣區(qū)域2在圖1中以不成比例的、放大的方式來(lái)示出。優(yōu)選地，流動(dòng)相將沿著體的上邊緣在該方法的第一步驟期間僅在第一方向X上穿透體1，而沒(méi)有任何流動(dòng)相向其它方向Y和Z移動(dòng)。
在該第一步驟期間，沿著塊的X軸對(duì)成分進(jìn)行的分離將根據(jù)在該方向上預(yù)見(jiàn)的保留機(jī)制而發(fā)生。優(yōu)選地，這些成分將沿著第一軸單獨(dú)分布(“空間分離”)。
在該第一步驟之后，引入流動(dòng)相，以在垂直于第一步驟的分布的Y方向上并且沿著通過(guò)窄帶3整個(gè)長(zhǎng)度X穿透體2的上邊緣。相將在Y方向上流動(dòng)(優(yōu)選在沒(méi)有到其它方向X或Z上的任何變化的情況下)，并且在在第一步驟之后位于特定的X位置處的這些成分的第二維中實(shí)現(xiàn)額外的分離。結(jié)果，在橫越可以是圖1的體1的上表面的X-Y區(qū)域的另一個(gè)“空間分離”操作中將對(duì)成分進(jìn)行進(jìn)一步分離。
第三分離步驟包括垂直于X-Y表面穿透已經(jīng)經(jīng)歷了之前的步驟的體。在Z方向上通過(guò)該體對(duì)流動(dòng)相施加壓力，在三維色譜法的第二步驟之后造成位于特定的X-Y位置處的成分的另一次分離。
這種分離可能“在空間上”再次發(fā)生，沿著體的所有三個(gè)方向Χ、Υ和Z以明顯的成分分布結(jié)束。當(dāng)在針對(duì)該最后一個(gè)步驟通過(guò)該體整個(gè)驅(qū)動(dòng)成分時(shí)，會(huì)發(fā)生另一種類型的分離(“在時(shí)間上”)，但是這種類型的分離由于在Z方向上所選擇的保留機(jī)制在不同的時(shí)間點(diǎn)從體中顯露出來(lái)。
權(quán)利要求
1.一種用于三維色譜法的分離體，所述分離體在空間中優(yōu)選地彼此垂直的三個(gè)方向 (X、Y、Z)上延伸，針對(duì)在各自方向(Χ、Υ、Ζ)上以流動(dòng)相傳輸?shù)姆治鑫?，所述分離體在每個(gè)方向(Χ、Υ、Ζ)分別具有至少一種能夠被預(yù)定義的單獨(dú)的保留能力(Rx、Ry、Rz)，所述分離體的特征在于 所述分離體被形成為單片單元，所述分離體還被 i)設(shè)置有開(kāi)口的槽或者經(jīng)涂覆的槽；或者 )設(shè)置有單片式固定相；或者iii)設(shè)置有偽固定相，特別是設(shè)置有膠束；或者iv)設(shè)置為微加工結(jié)構(gòu)；或者 ν)設(shè)置有填充床；或者vi)設(shè)置有自組裝微米以及納米結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分離體，所述分離體的特征在于通過(guò)在所述分離體內(nèi)部預(yù)設(shè)的表面性質(zhì)或者多孔性來(lái)設(shè)置所述保留機(jī)制(Rx、Ry、lO中的至少一個(gè)保留機(jī)制。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的分離體，所述分離體的特征在于通過(guò)改變孔徑的特性能夠動(dòng)態(tài)地改變所述保留機(jī)制o x、Ry、！υ中的至少一個(gè)保留機(jī)制。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的分離體，所述分離體的特征在于例如能夠針對(duì)硅石C18 材料的疏水性或內(nèi)在的陽(yáng)離子交換能力來(lái)動(dòng)態(tài)地改變所述表面性質(zhì)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的分離體，所述分離體的特征在于所述表面性質(zhì)能夠通過(guò)以下方式而被動(dòng)態(tài)地改變a)通過(guò)添加至所述流動(dòng)相的試劑；或者b)通過(guò)在所述分離體的能夠預(yù)定義的區(qū)域處的光誘導(dǎo)反應(yīng)；或者c)通過(guò)所述體內(nèi)能夠進(jìn)行熱控制或電控制的區(qū)域；d)通過(guò)操縱表面電荷來(lái)生成電滲透流。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的分離體，項(xiàng)目d)的特征在于動(dòng)態(tài)地生成所述表面電荷并且能夠通過(guò)選擇流動(dòng)相組成來(lái)控制所述表面電荷。
全文摘要
一種用于三維色譜法的分離體，所述分離體針對(duì)在各個(gè)方向上以流動(dòng)相傳輸?shù)姆治鑫镌诿總€(gè)空間方向上均提供至少一個(gè)能夠預(yù)定義的單獨(dú)的保留能力。
文檔編號(hào)G01N30/46GK102498394SQ201080039639
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2010年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月7日
發(fā)明者P·J·舒梅克斯, S·埃爾廷克 申請(qǐng)人:邦尼克本魯克公司