亲和毛细管杂化整体柱的制备及其应用研究文献综述

一、国内外发展概况及立题依据 有着相似理化性质的手性药物通常表现不同的药理活性，特别是在药物动力学和药效学方面差异尤为明显，例如，有些物质仅单一对映体有药理活性，而另一对映体则表现为拮抗、副作用、甚至具有毒性。这对于单一对映体的分离和提取提出了更高的要求，许多新的高效、高灵敏度的手性分离方法也应运而生。本次课题所研究的键和蛋白的亲和毛细管杂化整体柱电色谱是一种值得去研究的方法，因为蛋白质是由氨基酸构成的一类复杂的高分子聚合物，所含手性亚单位氨基酸和糖都具有手性特异性，所以许多蛋白质分子都能作为手性固定相特异性地反向键合分子，对手性分子具有很强的识别能力。

毛细管电色谱(CEC)是一种新型微分离技术，它兼具了高效液相色谱(HPLC)分析技术的高选择性和毛细管电泳(CE)技术的高效性。CEC以电渗流（EOF）为驱动力来驱动流动相，使流动相流型呈现柱塞平流状(如图1.1)，从而降低了谱带的展宽效应，所以同HPLC相比，它能获得更高的柱效。同时，对于带电分析物，可根据不同的电泳速率达到分离，对于中性物质也可以根据其因功能基团特异性而产生的吸附和分配系数的不同从而达到有效的分离。

毛细管电色谱根据加工的方法把毛细管分为毛细管开管柱，毛细管填充柱和毛细管整体柱。毛细管整体柱又包括有机聚合物整体柱，无机硅胶整体柱和杂化整体柱。本次课题主要研究杂化整体柱的制备和应用。杂化整体柱机械强度高，耐溶剂性能良好，通透性好，表面易于改性且柱效高。同时，杂化整体柱的结构同无机-硅胶整体柱的结构相似，即兼具便于流动相流通的微米级通孔和有助于增大分析物与固定相作用面积的纳米级中孔(介孔)，能实现高柱效和快速分离。本课题就是在制备杂化整体柱的基础上键合相应的蛋白以达到对手性药物的拆分作用。

相关文献报道了以3-缩水甘油酯三甲氧基硅烷(GPTMS)为原料制备了氨基酸-硅胶杂化整体柱。通过氨基与GPTMS的环氧基之间的开环反应，将碱性氨基酸( L-精氨酸、L-赖氨酸和L-组氨酸)键合到硅胶杂化整体柱表面，制备成具有两性离子的杂化整体柱。用于极性化合物的CEC 分离，表现出良好的效果。此方法为本次实验的杂化整体柱的制备提供了新的依据。 本课题的创新点在于通过查阅文献和不断的实验实践摸索，设计和优化毛细管杂化整体柱的制备工艺，并将杂化整体柱通过后修饰蛋白为手性固定相以达到手性拆分的目的，这为解决单一对映体的分离的难题提供了新的方法，此项技术仅国内外少数实验室掌握。

二、拟研究及解决的问题： 杂化整体柱的制备是近年来发展起来的新兴技术，国内仅少数实验室从事此项技术的研究，其制备工艺仍未得到很大程度的优化和提升，有关文献报道也并不全面，本课题面临的首要任务是就要通过不断摸索初始反应体系中各单体和溶剂的比例、pH、温度等制备条件来优化整体柱的制备工艺，这需要一定的实验工作量来完成这项工作。

此外，据查得文献，有关键和蛋白的方法有若干种，每种也各有优劣势，本课题旨在寻找相对合适的键合方法将蛋白键合于整体住上使其具有良好的手性拆分性能。

三、研究内容及方法：

课题采用改进的溶胶-凝胶工艺， 以四甲氧基硅烷(TMOS)和3-缩水甘油酯三甲氧基硅烷( GPTMS)为反应单体，聚乙二醇为诱导相分离的添加剂，乙酸为催化剂，尿素为制孔剂，制备出具有双孔结构、外观笔直完整的杂化整体柱。

1. 杂化整体整体柱的制备（溶胶-凝胶法）

溶胶-凝胶工艺中最主要的物理化学过程就是由溶胶变成凝胶的阶段要发生水解缩聚反应,四甲氧基硅烷和3-缩水甘油酯三甲基硅烷的水解缩聚反应如下所示:

凝胶化过程中的实现条件的选择也是很重要的，它直接影响到整体柱的整体性能。其 中包括水浴温度，pH值，硅烷化试剂与PEG的比例可以控制整体柱骨架与通孔的尺寸、致孔剂的浓度以及不同的焙烧温度。