1957 年 Golay 在色谱动力学理论基础上,在细而长的空心柱内壁涂满固定相进行色 谱分离后,发现这类柱子的柱效极高。因其外形特点,此类柱被称为毛细管柱[2]。20 世纪 80 年代初以来,对毛细管柱的应用迅速增加,并相继出现了许多新技术,使气相色谱领域 产生长足进步[3]。高效液相色谱法(high performance liquid chromatography,HPLC) 是 20 世纪初 70 年代在经典色谱和气相色谱的基础上,沿用气相色谱的速率理论发展起来 的。但在液相色谱中,除了可忽略的分子扩散项外,固定相传质阻力、流动相传质阻力等各
种传质阻力以及柱外效应都将导致色谱峰展宽,降低柱效[2]。随后发展起来的毛细管电泳
(capillary electrophoresis ,CE)是一类以高压直流电场为驱动力、以毛细管为分离场 所,依据试样中不同组分的离子淌度不同而实现分离分析的技术。它使分析科学从微升级进 入纳升级水平,并使单细胞以及单分子分析成为可能[3]。而毛细管电色谱(capillary
electrochromatography ,CEC)作为毛细管电泳的一大分支,是将毛细管电泳与毛细管 液相色谱结合起来的一类分离技术。近年来,CEC 作为微型分析领域的前沿技术备受关注
[4]。
CEC 的分离原理是基于试样组分离子淌度与分配系数的差异的双重功能[1]。离子淌度 与离子所带电荷数目、离子自身体积大小、离子溶剂化程度以及所用流动相组成等方面相关, 而分配系数的差异取决于试样组分与固定相的分子间作用力。理论上,CEC 兼具液相色谱 和毛细管电泳的双重机理,应比后两者具有更高的选择性和更佳的分离度[2-4]。同时,CEC 引进了 HPLC 的固定相,保留了流动相选择类型多的优势,使其应用范围扩宽。孙[1]等认 为毛细管电色谱具有“三高一快”即柱效高、选择性高、分辨率高及分离速度快,试样用量 少等特点。
根据不同的固定相种类,CEC 可以实现对多环芳烃及药物中间体的分离分析,也能实 现对氨基酸、肽、蛋白质、核酸及相似化合物等的分离分析,以及食品添加剂、环境污染物
的分离分析等诸多应用[5]。如吴漪等在 22 min 之内完全分离并检测浓度仅为 10-8 的 14 种 异硫氰酸荧光素标记的脂肪酸;郭怀忠等在《毛细管电色谱及其在药物分析中的应用》一文 中总结国内外对毛细管电色谱在药物分析方向的研究[4-6]。不得不说,近年来,因毛细管电 色谱兼具 CE 和 HPLC 的优势而对生物分析、环境安全、药物分析、食品安全等诸多方面 的应用产生深远影响。
1。1。2 毛细管电色谱的柱的分类及制备 毛细管电色谱柱作为毛细管电色谱的核心,依据制柱技术的不同,将其分为三类:开管
柱、填充柱、整体柱。开管柱亦即键合色谱涂层毛细管柱,因样品容量低和检测复杂等缺陷, 其在毛细管电色谱方面的应用相对填充柱和整体柱来说没有那么广泛[7]。
20 世纪 90 年代以后,电色谱开始引起国际性的重视,发展迅速,其原因是毛细管填 充技术取得了新的突破。高压匀浆法、电动填充、拉制、干法填充等方法都是毛细管填充柱 制备的方法。而制备填充柱的关键,一是柱塞的制备,二是柱的填充。其中,柱塞的制备有
水玻璃法、色谱填料法等方法,而柱的填充法中较为常见的有压力填充法和电动填充法[8]。 在毛细管填充柱的制备过程中须先制备柱塞,且在使用时易产生气泡等问题,使用也受
到一定的限制。而毛细管整体柱能在一定程度上解决问题。整体柱的制备方法分为颗粒交联 和原位聚合两种方法,其中颗粒交联法值得的柱子与填充柱较为类似而不常使用。整体柱中, 有机聚合物整体柱和无机硅胶整体柱都较为常用,而近年来,有机聚合物整体柱具有较佳的 发展前景。有机聚合物整体柱的制备需要单体(如丙烯酰胺、甲基丙烯酸酯及其衍生物等化 合物)、交联剂(如亚甲基双丙烯酰胺、丙烯酸酯等)、致孔剂(如低介电常数的溶剂,如甲 苯)、热引发剂(如偶氮二异丁腈等)等一系列试剂。如图 1 所示为有机聚合物整体柱的制 备流程[7,9,10,11]。