本發(fā)明涉及色譜分離，尤其是涉及一種虹吸式毛細(xì)管色譜分離法。

背景技術(shù)：

為了應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)分析和微納尺度分析，微型化和便攜化是目前分析儀器發(fā)展的重要趨勢(shì)，研制開(kāi)發(fā)便攜式，微型化的分析儀器一方面可以大幅度降低分析測(cè)試成本，技術(shù)易用性強(qiáng)，使用方便快捷，使用場(chǎng)合不受限制，利于推廣。高效液相色譜是一項(xiàng)廣泛用于分離檢測(cè)領(lǐng)域的分析技術(shù)，它具有分離效能高、選擇性好、檢測(cè)靈敏度高、分析速度快等優(yōu)勢(shì)；在環(huán)境分析和生命科學(xué)中的廣泛應(yīng)用更使得高效液相色譜成為現(xiàn)代分析科學(xué)的核心技術(shù)之一。近年來(lái)，高效液相色譜的需求一直處于分析儀器的首位。

高效液相色譜儀器系統(tǒng)一般由輸液系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、色譜柱、檢測(cè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)記錄與處理系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)等組成，其中色譜柱、檢測(cè)器和高壓泵是高效液相色譜的關(guān)鍵核心部件。目前色譜柱方面已經(jīng)向毛細(xì)管色譜柱、芯片色譜柱等微型化單元發(fā)展，檢測(cè)器領(lǐng)域也發(fā)展出多類(lèi)微型化、便攜式光學(xué)檢測(cè)設(shè)備，但是由于泵系統(tǒng)需要耐受高壓，同時(shí)需要精確控制流量，一直到今天，包含有馬達(dá)、活塞系統(tǒng)、混合器、數(shù)據(jù)處理單元的高壓泵系統(tǒng)仍然難以集成化和微型化，這也是目前為止微型化的液相色譜裝置難以面市的很重要的原因。

發(fā)展微型化低能耗的流體輸運(yùn)技術(shù)一直是本技術(shù)領(lǐng)域人員關(guān)注的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題，近幾年已陸續(xù)發(fā)展出基于電滲力驅(qū)動(dòng)以及基于熱膨脹原理的各類(lèi)微泵，可是仍然需要外接多種動(dòng)力來(lái)源，裝置復(fù)雜，操作困難，并且流量和梯度控制難度很大。

虹吸現(xiàn)象是在大氣壓推動(dòng)下，由于高度差(重力)產(chǎn)生的液體流動(dòng)，當(dāng)液體流動(dòng)的起止高度差不變時(shí)，管道內(nèi)液體會(huì)在恒定流速下流動(dòng)，根據(jù)伯努利方程不難導(dǎo)出，管道內(nèi)液體流速與高度差的關(guān)系為v＝√[(2gh)/(1+ζ+λl/d)]，式中：v—虹吸管斷面平均流速；g—重力加速度；h—虹吸管的作用水頭(虹吸管進(jìn)口端水面與出口端水面的高差)；ζ—虹吸管的局部阻力系數(shù)；λ—虹吸管的沿程阻力系數(shù)；d—虹吸管的內(nèi)徑，根據(jù)這一原理，可以固定毛細(xì)管色譜柱出入口的高度差，使得色譜柱內(nèi)維持一個(gè)恒定流速，從而無(wú)需任何外力驅(qū)動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)色譜洗脫。這為當(dāng)前的色譜技術(shù)提供了一個(gè)全新的流動(dòng)相輸運(yùn)模式。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種虹吸式毛細(xì)管色譜分離法，采用內(nèi)壁涂覆有填料涂層的開(kāi)管毛細(xì)管柱作為分離通道，利用虹吸現(xiàn)象作為流動(dòng)相驅(qū)動(dòng)力來(lái)源，采取柱前捕集進(jìn)樣，同時(shí)使用便攜式紫外檢測(cè)器進(jìn)行柱上檢測(cè)，無(wú)需外接高壓泵和混合器等動(dòng)力裝置，只需通過(guò)調(diào)節(jié)毛細(xì)管柱入口和出口的高度差即可實(shí)現(xiàn)對(duì)色譜運(yùn)行流量的控制。

本發(fā)明包括以下步驟：

1)在毛細(xì)管色譜柱前端使用ptfe套管連接捕集柱，用注射器吸取樣品，從捕集柱一端注入，再次用注射器吸取平衡緩沖液從捕集柱一端注入，使得樣品在捕集柱床上富集；

2)將連接有捕集柱的毛細(xì)管色譜柱通過(guò)螺旋式手緊接頭連接在u型不銹鋼管上；將u型不銹鋼管掛在容器中，將毛細(xì)管柱穿過(guò)檢測(cè)器的探頭后，使其出口置于廢液缸中，根據(jù)虹吸流速公式v＝√[(2gh)/(1+ζ+λl/d)]，按流量需求調(diào)節(jié)毛細(xì)管入口至出口的高度差，式中：v—毛細(xì)管斷面平均流速；g—重力加速度；h—毛細(xì)管的作用水頭，毛細(xì)管進(jìn)口端水面與出口端水面的高差；ζ—毛細(xì)管的局部阻力系數(shù)；λ—毛細(xì)管的沿程阻力系數(shù)；d—毛細(xì)管的內(nèi)徑；

3)取磁力攪拌器置于支撐架上，將容器置于磁力攪拌器上方，容器中放入磁子，容器上方固定酸式滴定管；

4)向酸式滴定管中注滿(mǎn)待用流動(dòng)相溶液，同時(shí)向容器中注入平衡緩沖液，用注射器在毛細(xì)管色譜柱出口端向外抽取平衡緩沖液，待出口有液滴出現(xiàn)時(shí)，拔掉注射器，使得平衡緩沖液自行流出，待平衡緩沖液流出后打開(kāi)酸式滴定管控制閥門(mén)，使得流動(dòng)相溶液流入容器，同時(shí)打開(kāi)檢測(cè)器數(shù)據(jù)采集開(kāi)關(guān)，開(kāi)始色譜運(yùn)行。

在步驟1)中，所述毛細(xì)管色譜柱可采用內(nèi)壁涂覆有固定相涂層的開(kāi)管毛細(xì)管柱，所述毛細(xì)管色譜柱可以通過(guò)調(diào)節(jié)毛細(xì)管色譜柱出入口高度差調(diào)節(jié)色譜洗脫流量，所述調(diào)節(jié)色譜洗脫流量的分離操作既可用于等度洗脫或梯度洗脫；所述捕集柱可采用長(zhǎng)度為5mm的捕集柱；

在步驟2)中，所述檢測(cè)器可采用紫外檢測(cè)器或熒光檢測(cè)器等。

在步驟3)中，所述支撐架可采用鐵架臺(tái)；所述容器可采用燒杯。

在步驟1)和4)中，所述平衡緩沖液可采用can和h2o，所述can和h2o的體積比可為acn︰h2o＝95︰5。

本發(fā)明利用虹吸作為流體輸運(yùn)驅(qū)動(dòng)力，無(wú)需外接高壓泵和混合器，利用開(kāi)管毛細(xì)管色譜柱作為色譜分離通道，可以大幅度提高分離程長(zhǎng)度，縮小儀器系統(tǒng)體積，節(jié)省儀器硬件成本，適用于現(xiàn)場(chǎng)快速分析和欠發(fā)達(dá)地區(qū)的分離需求。

附圖說(shuō)明

圖1為虹吸式毛細(xì)管色譜分離裝置示意圖。

圖2為毛細(xì)管色譜柱、捕集柱與手緊接頭連接示意圖。

圖3為虹吸式毛細(xì)管液相色譜等度分離五種苯同系物示意圖。

圖4為虹吸式毛細(xì)管液相色譜梯度分離幾種多肽混合物示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖1～4詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的幾種可選實(shí)施例。需要說(shuō)明：本實(shí)施例中的任何技術(shù)特征和實(shí)施方案均為多種可選技術(shù)特征和多種可選實(shí)施方案中的一種或幾種。為了描述簡(jiǎn)便需要，實(shí)施例中未注明具體技術(shù)和條件者，按照本領(lǐng)域內(nèi)文獻(xiàn)所描述的技術(shù)和條件或按照產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)進(jìn)行，所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠(chǎng)商者，均為可以通過(guò)市購(gòu)得到的常規(guī)產(chǎn)品。

本發(fā)明實(shí)施例包括以下步驟：

1)在毛細(xì)管色譜柱前端使用ptfe套管8.2連接捕集柱8.1，用注射器吸取樣品，從捕集柱一端注入，再次用注射器吸取平衡緩沖液從捕集柱一端注入，使得樣品在捕集柱床上富集；所述毛細(xì)管色譜柱可采用內(nèi)壁涂覆有固定相涂層的開(kāi)管毛細(xì)管柱8.3，所述毛細(xì)管色譜柱可以通過(guò)調(diào)節(jié)毛細(xì)管色譜柱出入口高度差調(diào)節(jié)色譜洗脫流量，所述調(diào)節(jié)色譜洗脫流量的分離操作既可用于等度洗脫或梯度洗脫；所述平衡緩沖液采用can和h2o，所述can和h2o的體積比為acn︰h2o＝95︰5。所述捕集柱可采用長(zhǎng)度為5mm的捕集柱；

2)將連接有捕集柱的毛細(xì)管色譜柱8通過(guò)螺旋式手緊接頭7連接在u型不銹鋼管6上；將u型不銹鋼管6掛在容器3中，將毛細(xì)管柱穿過(guò)檢測(cè)器10的探頭后，使其出口置于廢液缸9中，根據(jù)虹吸流速公式v＝√[(2gh)/(1+ζ+λl/d)]，按流量需求調(diào)節(jié)毛細(xì)管入口至出口的高度差，式中：v—毛細(xì)管斷面平均流速；g—重力加速度；h—毛細(xì)管的作用水頭，毛細(xì)管進(jìn)口端水面與出口端水面的高差；ζ—毛細(xì)管的局部阻力系數(shù)；λ—毛細(xì)管的沿程阻力系數(shù)；d—毛細(xì)管的內(nèi)徑；所述檢測(cè)器可采用紫外檢測(cè)器或熒光檢測(cè)器等。

3)取磁力攪拌器5置于支撐架1上，將容器3置于磁力攪拌器5上方，容器3中放入磁子4，容器3上方固定酸式滴定管2；所述支撐架采用鐵架臺(tái)。所述支撐架采用鐵架臺(tái)；所述容器3采用燒杯。

4)向酸式滴定管2中注滿(mǎn)待用流動(dòng)相溶液，同時(shí)向容器3中注入平衡緩沖液，用注射器在毛細(xì)管色譜柱8出口端向外抽取平衡緩沖液，待出口有液滴出現(xiàn)時(shí)，拔掉注射器，使得平衡緩沖液自行流出，待平衡緩沖液流出后打開(kāi)酸式滴定管2控制閥門(mén)，使得流動(dòng)相溶液流入容器3，同時(shí)打開(kāi)檢測(cè)器10數(shù)據(jù)采集開(kāi)關(guān)，開(kāi)始色譜運(yùn)行。所述平衡緩沖液采用can和h2o，所述can和h2o的體積比可為acn︰h2o＝95︰5。

以下給出具體實(shí)施例。

實(shí)施例1：開(kāi)管毛細(xì)管色譜柱的制備

(1)截取所需長(zhǎng)度(一般為1～10m)的毛細(xì)管，采用酸堿處理法活化毛細(xì)管內(nèi)壁，0.1mhcl溶液沖洗毛細(xì)管1h，超純水將柱內(nèi)環(huán)境沖洗至中性后0.1mnaoh沖洗柱管0.5h，超純水和甲醇各沖洗0.5h后用n2吹干待用。

(2)將含有30％γ-甲基丙烯酸氧丙基三甲氧基硅烷(γ-map)注入毛細(xì)管內(nèi)，用聚四氟乙烯管密封后靜止反24h，依次用甲醇、超純水、甲醇洗凈后n2吹干。

(3)將聚乙二醇丙烯酸酯(pegda)、甲基丙烯酸縮水甘油酯(gma)、偶氮二異丁氰溶解于甲醇中，超聲5min得到無(wú)氣泡的均相溶液，將其注入到上述毛細(xì)管中，兩端封口后靜置反應(yīng)1h，然后用n2吹5min。

(4)將毛細(xì)管兩端封口后在65℃水浴條件下反應(yīng)22h，反應(yīng)完全后依次用甲醇、超純水沖洗10min，水封保存。

實(shí)施例2：虹吸式毛細(xì)管液相色譜等度分離五種苯同系物

(1)按實(shí)施例1制備一根1m長(zhǎng)的開(kāi)管毛細(xì)管色譜柱，將一根5mmc18捕集短柱(島津gl)通過(guò)ptfe套管與上述毛細(xì)管柱連接。

(2)用注射器吸取樣品(五種苯同系物：苯、甲苯、乙苯、丙苯、丁苯)，從捕集柱入口端注入。再次用注射器吸取平衡緩沖液(按體積比計(jì)算，acn︰h2o＝95︰5)從捕集柱一端注入，使得樣品在捕集柱床上富集。

(3)將連接有捕集柱的毛細(xì)管色譜柱通過(guò)螺旋式手緊接頭連接在u型不銹鋼管上。將u型不銹鋼管掛在500ml容器上，將毛細(xì)管柱穿過(guò)便攜式紫外檢測(cè)器的探頭后，使其出口置于廢液缸中。

(4)用刀片將探頭處的毛細(xì)管刮出一個(gè)寬約1cm的檢測(cè)窗口，以透過(guò)紫外光。

(5)設(shè)置流動(dòng)相線(xiàn)速度為4×10^-4m/s，根據(jù)虹吸流速公式v＝√[(2gh)/(1+ζ+λl/d)],按流量需求調(diào)節(jié)毛細(xì)管入口至出口的高度差至0.2×10^-4m，式中：v—毛細(xì)管斷面平均流速4×10^-4m/s；g—重力加速度9.8m/s²；h—毛細(xì)管的作用水頭(毛細(xì)管柱進(jìn)口端水面與出口端水面的高差)；ζ—毛細(xì)管的局部阻力系數(shù)經(jīng)測(cè)定為1.6；λ—毛細(xì)管的沿程阻力系數(shù)經(jīng)測(cè)定為0.821；d—毛細(xì)管的內(nèi)徑1×10^-4m；l—毛細(xì)管長(zhǎng)度1m。

(6)取磁力攪拌器置于支撐架上，將容器置于磁力攪拌器上方，容器中放入磁子，容器上方固定有一根酸式滴定管。向酸式滴定管中注滿(mǎn)待用流動(dòng)相溶液acn:h2o＝60:40，同時(shí)向容器中注入1ml平衡緩沖液(按體積比計(jì)算，acn︰h2o＝95︰5)。用注射器在毛細(xì)管色譜柱出口端向外抽取平衡緩沖液，待出口有液滴出現(xiàn)時(shí)拔掉注射器，使得平衡緩沖液自行流出。待平衡緩沖液流出后打開(kāi)酸式滴定管控制閥門(mén)，使得流動(dòng)相溶液流入容器，同時(shí)打開(kāi)便攜式紫外檢測(cè)器數(shù)據(jù)采集開(kāi)關(guān)，開(kāi)始色譜運(yùn)行。所得色譜圖如圖3所示。

實(shí)施例3：虹吸式毛細(xì)管液相色譜梯度分離幾種多肽混合物

(1)按實(shí)施例2中同樣方式安裝色譜柱，調(diào)節(jié)毛細(xì)管柱出入口高度差h，捕集進(jìn)樣。

(2)設(shè)置梯度時(shí)間600min，終止流動(dòng)相濃度為acn︰h2o＝60︰40。預(yù)先在容器內(nèi)注入100ml超純水，酸式滴定管內(nèi)注滿(mǎn)can，調(diào)節(jié)酸式滴定管流速為0.25ml/min。

(3)用注射器在毛細(xì)管色譜柱出口端向外抽取初始流動(dòng)相(超純水)，待出口有液滴出現(xiàn)時(shí)拔掉注射器，同時(shí)開(kāi)啟酸式滴定管閥門(mén)，打開(kāi)紫外檢測(cè)器數(shù)據(jù)采集開(kāi)關(guān)，開(kāi)始色譜運(yùn)行，所得色譜圖如圖4所示。

對(duì)上述所公開(kāi)實(shí)施例的說(shuō)明，是為了使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改方式對(duì)本領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員將是顯而易見(jiàn)的。本文所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。