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        金屬螯合固相萃取整體柱的制備及其性能研究

        2014-10-24 21:22:07趙書林等
        分析化學(xué) 2014年4期
        關(guān)鍵詞:固相萃取

        趙書林等

        摘要:基于金屬螯合物中Cu2+與氨基硫醇類化合物(如半胱氨酸的SH基團(tuán))之間的親和作用,設(shè)計合成了一種金屬螯合整體柱,并用作固相萃取吸附劑。實(shí)驗(yàn)以亞氨基二乙酸(IDA)三齒配體為中間介質(zhì),通過化學(xué)修飾法鍵合在聚(甲基丙烯酸縮水甘油酯乙二醇二甲基丙烯酸酯)(poly(GMAcoEDMA))整體柱孔表面,再利用配位結(jié)合作用螯合Cu2+,合成 poly(GMAcoEDMAIDA Cu2+) 整體柱。實(shí)驗(yàn)以谷胱甘肽為探針測試化合物,考察了該整體柱固定相的萃取性能,并優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)條件。在最佳實(shí)驗(yàn)條件下,此整體柱對谷胱甘肽的吸附容量為43.15 mg/g,并能有效富集人血漿樣品中的氨基硫醇類化合物。

        關(guān)鍵詞:金屬螯合物; 聚合物整體柱; 固相萃??; 氨基硫醇

        1引言

        近年來,在生物樣品預(yù)處理領(lǐng)域中,整體柱得到了快速發(fā)展[1]。整體柱的比表面積大,可以使萃取介質(zhì)的體積大大增加,從而提高萃取容量;而且整體柱的制備比較簡單,生物相容性好;使用整體柱作萃取柱,其特有的穿透孔為液體的流動提供了大孔通道,明顯減小傳質(zhì)阻力,提高萃取效率;此外,在萃取過程中,聚合物整體柱具有很好的重復(fù)性, 在較寬的pH范圍內(nèi)具有極高的穩(wěn)定性[2~4]。Zhang等[5]通過戊二醛法將酶固定于聚(丙烯酰胺甲叉雙丙烯酰胺)整體柱上制備固定酶微反應(yīng)器,并用于消解牛血清白蛋白(BSA)。Sinz課題組[6]過戊二醛法分別在聚(甲基丙烯酸縮水甘油酯丙烯酰胺二甲基丙烯酸酯)柱和聚(甲基丙烯酸縮水甘油酯二甲基丙烯酸酯)柱 (poly(GMAcoEDMA)) 表面修飾上單體抗生物素蛋白,用于捕獲乙二醇BSA。

        過渡金屬離子易與螯合劑中的N, O和S原子以配位鍵形式連接,形成金屬螯合物。這些金屬螯合物與位于蛋白質(zhì)表面組氨酸的咪唑基、氨基硫醇(如半胱氨酸)的巰基,以及色氨酸的吲哚基發(fā)生親和作用。目前,金屬螯合親和色譜已經(jīng)成功應(yīng)用于蛋白質(zhì)以及多肽的工業(yè)生產(chǎn)。Ma等[7]在二氧化硅磁納米粒子上修飾亞氨基二乙酸(IDA),通入Cu2+制備金屬銅螯合物,用于富集BSA。Ensinger研究組[8]在表面含有羧基的納米孔內(nèi)固定帶有氨基的三聯(lián)吡啶(terPy),通入Fe2+制得Fe2+terPy螯合物,并用作生物傳感器,識別生物分子如乳鐵蛋白。此外,這類材料還可以處理肽類物質(zhì)及某些藥物。Wang等[9]合成了聚甲基丙烯酸甲酯二乙烯基苯(poly(MAcoDVB)) 磁性微球,并以IDA三齒配體作為中間介質(zhì),螯合Cu2+制備了poly(MAcoDVB)IDACu磁性微球螯合物,用作富集谷胱甘肽。Gu等[10]以IDA作有機(jī)配體,合成了Cu和Fe金屬螯合物,用于富集含糖肽的博來霉素抗癌藥物。

        本研究結(jié)合金屬螯合物和有機(jī)聚合物整體柱的優(yōu)點(diǎn),設(shè)計合成一種金屬螯合親和整體柱,用于固相萃取吸附劑。利用IDA 三齒配體為中間介質(zhì),將其鍵合在 poly(GMAcoEDMA) 聚合物基質(zhì)整體柱表面,再螯合 Cu2+,制得毛細(xì)管固相萃取整體柱。以谷胱甘肽等含有巰基的氨基硫醇類化合物為分析測試物,詳細(xì)考察此整體柱的萃取性能。

        2實(shí)驗(yàn)部分

        2.1試劑與儀器

        2.2制備金屬螯合整體柱

        3.3氨基硫醇類化合物的預(yù)分離富集

        將GSH, Cys和HCys 3種混合物標(biāo)準(zhǔn)溶液經(jīng)poly(GMAcoEDMAIDACu2+)整體柱和poly(GMAcoEDMA) 基質(zhì)整體柱預(yù)處理后進(jìn)行電泳分析,如圖9所示。從圖9可見, poly(GMAcoEDMAIDACu2+)整體柱對3種含巰基的氨基硫醇化合物具有明顯的富集作用。

        實(shí)驗(yàn)還以加標(biāo)人血漿樣品為分析測試物,考察poly(GMAcoEDMAIDACu2+)整體柱對復(fù)雜樣品中氨基硫醇類化合物的富集性能。圖10a 是加標(biāo)GSH、Cys和HCys標(biāo)準(zhǔn)溶液的血漿樣品的電泳分析圖,血漿樣品的復(fù)雜基質(zhì)嚴(yán)重干擾了GSH, Cys和HCys 這3種物質(zhì)的分離檢測。圖10c 是將poly(GMAcoEDMA) 作為固相萃取整體柱對血漿樣品進(jìn)行預(yù)處理后的電泳圖,可見它并不能有效地去除基質(zhì)的干擾。加標(biāo)血漿樣品經(jīng)poly(GMAcoEDMAIDACu2+) 整體柱預(yù)處理之后,成功檢測到了GSH, Cys和HCys這3種物質(zhì),避免了復(fù)雜血漿樣品的基質(zhì)干擾(圖10b)。

        4結(jié)論

        本研究基于金屬螯合物中Cu2+與氨基硫醇如半胱氨酸的SH功能團(tuán)間的親和作用,在大孔徑的毛細(xì)管內(nèi)合成了 poly(GMAcoEDMAIDACu2+) 整體柱,用作固相萃取吸附劑。實(shí)驗(yàn)以GSH、Cys和HCys作為分析測試化合物,考察了其萃取性能。結(jié)果表明,此整體柱對巰基化合物具有較好的選擇性,較大的吸附容量且可重復(fù)使用。此外,該固相萃取整體柱的制備方法簡單,預(yù)處理過程簡便、快速,有望應(yīng)用于實(shí)際樣品中巰基化合物的預(yù)分離富集。

        References

        1Namera A, Saito T. TrACTrends Anal. Chem., 2013, 45: 182-196

        2DING MingYu, ZHENG Rui, PENG Hong. Chinese J. Anal. Chem., 2009, 37(3): 395-398

        3Fan Y, Feng Y, Zhang J. Da S, Zhang M. J. Chromatogr. A, 2005, 1074(12): 9-16

        4Potter O G, Hilder E F. J. Sep. Sci., 2008, 31(11): 1881-1906

        5Wu S, Sun L, Ma J, Yang K, Liang Z, Zhang L, Zhang Y. Talanta, 2011, 83(5): 1748-1753

        6Spro J, Sinz A. Anal. Bioanal. Chem., 2012, 402(7): 2395-2405

        7Ma Z, Guan Y, Liu H. J. Magn. Magn. Mater., 2006, 301(2): 469-477

        8Ali M, Nasir S, Nguyen Q H, Sahoo J K, Tahir M N, Tremel W, Ensinger W. J. Am. Chem. Soc., 2011, 133(43): 17307-17314

        9Wang Q, Guan Y, Yang M. J. Magn. Magn. Mater., 2012, 324(20): 3300-3305

        10Gu J, Codd R. J. Inorg. Biochem., 2012, 115: 198-203

        11YE FangGui, HAN YanYan, WANG Shun, HUANG BaoJun, ZHAO ShuLin. Chinese J. Anal. Chem., 2010, 38(2): 192-196

        12ZHANG AiZhu, YE FangGui, LU JunYu, WEI Zong, PENG Yan, ZHAO ShuLin. Chinese J. Anal. Chem., 2011, 39(8): 1247-1250

        13Zhang M, Wei F, Zhang Y, Nie J, Feng Y. J. Chromatogr. A, 2006, 1102(12): 294-301

        摘要:基于金屬螯合物中Cu2+與氨基硫醇類化合物(如半胱氨酸的SH基團(tuán))之間的親和作用,設(shè)計合成了一種金屬螯合整體柱,并用作固相萃取吸附劑。實(shí)驗(yàn)以亞氨基二乙酸(IDA)三齒配體為中間介質(zhì),通過化學(xué)修飾法鍵合在聚(甲基丙烯酸縮水甘油酯乙二醇二甲基丙烯酸酯)(poly(GMAcoEDMA))整體柱孔表面,再利用配位結(jié)合作用螯合Cu2+,合成 poly(GMAcoEDMAIDA Cu2+) 整體柱。實(shí)驗(yàn)以谷胱甘肽為探針測試化合物,考察了該整體柱固定相的萃取性能,并優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)條件。在最佳實(shí)驗(yàn)條件下,此整體柱對谷胱甘肽的吸附容量為43.15 mg/g,并能有效富集人血漿樣品中的氨基硫醇類化合物。

        關(guān)鍵詞:金屬螯合物; 聚合物整體柱; 固相萃??; 氨基硫醇

        1引言

        近年來,在生物樣品預(yù)處理領(lǐng)域中,整體柱得到了快速發(fā)展[1]。整體柱的比表面積大,可以使萃取介質(zhì)的體積大大增加,從而提高萃取容量;而且整體柱的制備比較簡單,生物相容性好;使用整體柱作萃取柱,其特有的穿透孔為液體的流動提供了大孔通道,明顯減小傳質(zhì)阻力,提高萃取效率;此外,在萃取過程中,聚合物整體柱具有很好的重復(fù)性, 在較寬的pH范圍內(nèi)具有極高的穩(wěn)定性[2~4]。Zhang等[5]通過戊二醛法將酶固定于聚(丙烯酰胺甲叉雙丙烯酰胺)整體柱上制備固定酶微反應(yīng)器,并用于消解牛血清白蛋白(BSA)。Sinz課題組[6]過戊二醛法分別在聚(甲基丙烯酸縮水甘油酯丙烯酰胺二甲基丙烯酸酯)柱和聚(甲基丙烯酸縮水甘油酯二甲基丙烯酸酯)柱 (poly(GMAcoEDMA)) 表面修飾上單體抗生物素蛋白,用于捕獲乙二醇BSA。

        過渡金屬離子易與螯合劑中的N, O和S原子以配位鍵形式連接,形成金屬螯合物。這些金屬螯合物與位于蛋白質(zhì)表面組氨酸的咪唑基、氨基硫醇(如半胱氨酸)的巰基,以及色氨酸的吲哚基發(fā)生親和作用。目前,金屬螯合親和色譜已經(jīng)成功應(yīng)用于蛋白質(zhì)以及多肽的工業(yè)生產(chǎn)。Ma等[7]在二氧化硅磁納米粒子上修飾亞氨基二乙酸(IDA),通入Cu2+制備金屬銅螯合物,用于富集BSA。Ensinger研究組[8]在表面含有羧基的納米孔內(nèi)固定帶有氨基的三聯(lián)吡啶(terPy),通入Fe2+制得Fe2+terPy螯合物,并用作生物傳感器,識別生物分子如乳鐵蛋白。此外,這類材料還可以處理肽類物質(zhì)及某些藥物。Wang等[9]合成了聚甲基丙烯酸甲酯二乙烯基苯(poly(MAcoDVB)) 磁性微球,并以IDA三齒配體作為中間介質(zhì),螯合Cu2+制備了poly(MAcoDVB)IDACu磁性微球螯合物,用作富集谷胱甘肽。Gu等[10]以IDA作有機(jī)配體,合成了Cu和Fe金屬螯合物,用于富集含糖肽的博來霉素抗癌藥物。

        本研究結(jié)合金屬螯合物和有機(jī)聚合物整體柱的優(yōu)點(diǎn),設(shè)計合成一種金屬螯合親和整體柱,用于固相萃取吸附劑。利用IDA 三齒配體為中間介質(zhì),將其鍵合在 poly(GMAcoEDMA) 聚合物基質(zhì)整體柱表面,再螯合 Cu2+,制得毛細(xì)管固相萃取整體柱。以谷胱甘肽等含有巰基的氨基硫醇類化合物為分析測試物,詳細(xì)考察此整體柱的萃取性能。

        2實(shí)驗(yàn)部分

        2.1試劑與儀器

        2.2制備金屬螯合整體柱

        3.3氨基硫醇類化合物的預(yù)分離富集

        將GSH, Cys和HCys 3種混合物標(biāo)準(zhǔn)溶液經(jīng)poly(GMAcoEDMAIDACu2+)整體柱和poly(GMAcoEDMA) 基質(zhì)整體柱預(yù)處理后進(jìn)行電泳分析,如圖9所示。從圖9可見, poly(GMAcoEDMAIDACu2+)整體柱對3種含巰基的氨基硫醇化合物具有明顯的富集作用。

        實(shí)驗(yàn)還以加標(biāo)人血漿樣品為分析測試物,考察poly(GMAcoEDMAIDACu2+)整體柱對復(fù)雜樣品中氨基硫醇類化合物的富集性能。圖10a 是加標(biāo)GSH、Cys和HCys標(biāo)準(zhǔn)溶液的血漿樣品的電泳分析圖,血漿樣品的復(fù)雜基質(zhì)嚴(yán)重干擾了GSH, Cys和HCys 這3種物質(zhì)的分離檢測。圖10c 是將poly(GMAcoEDMA) 作為固相萃取整體柱對血漿樣品進(jìn)行預(yù)處理后的電泳圖,可見它并不能有效地去除基質(zhì)的干擾。加標(biāo)血漿樣品經(jīng)poly(GMAcoEDMAIDACu2+) 整體柱預(yù)處理之后,成功檢測到了GSH, Cys和HCys這3種物質(zhì),避免了復(fù)雜血漿樣品的基質(zhì)干擾(圖10b)。

        4結(jié)論

        本研究基于金屬螯合物中Cu2+與氨基硫醇如半胱氨酸的SH功能團(tuán)間的親和作用,在大孔徑的毛細(xì)管內(nèi)合成了 poly(GMAcoEDMAIDACu2+) 整體柱,用作固相萃取吸附劑。實(shí)驗(yàn)以GSH、Cys和HCys作為分析測試化合物,考察了其萃取性能。結(jié)果表明,此整體柱對巰基化合物具有較好的選擇性,較大的吸附容量且可重復(fù)使用。此外,該固相萃取整體柱的制備方法簡單,預(yù)處理過程簡便、快速,有望應(yīng)用于實(shí)際樣品中巰基化合物的預(yù)分離富集。

        References

        1Namera A, Saito T. TrACTrends Anal. Chem., 2013, 45: 182-196

        2DING MingYu, ZHENG Rui, PENG Hong. Chinese J. Anal. Chem., 2009, 37(3): 395-398

        3Fan Y, Feng Y, Zhang J. Da S, Zhang M. J. Chromatogr. A, 2005, 1074(12): 9-16

        4Potter O G, Hilder E F. J. Sep. Sci., 2008, 31(11): 1881-1906

        5Wu S, Sun L, Ma J, Yang K, Liang Z, Zhang L, Zhang Y. Talanta, 2011, 83(5): 1748-1753

        6Spro J, Sinz A. Anal. Bioanal. Chem., 2012, 402(7): 2395-2405

        7Ma Z, Guan Y, Liu H. J. Magn. Magn. Mater., 2006, 301(2): 469-477

        8Ali M, Nasir S, Nguyen Q H, Sahoo J K, Tahir M N, Tremel W, Ensinger W. J. Am. Chem. Soc., 2011, 133(43): 17307-17314

        9Wang Q, Guan Y, Yang M. J. Magn. Magn. Mater., 2012, 324(20): 3300-3305

        10Gu J, Codd R. J. Inorg. Biochem., 2012, 115: 198-203

        11YE FangGui, HAN YanYan, WANG Shun, HUANG BaoJun, ZHAO ShuLin. Chinese J. Anal. Chem., 2010, 38(2): 192-196

        12ZHANG AiZhu, YE FangGui, LU JunYu, WEI Zong, PENG Yan, ZHAO ShuLin. Chinese J. Anal. Chem., 2011, 39(8): 1247-1250

        13Zhang M, Wei F, Zhang Y, Nie J, Feng Y. J. Chromatogr. A, 2006, 1102(12): 294-301

        摘要:基于金屬螯合物中Cu2+與氨基硫醇類化合物(如半胱氨酸的SH基團(tuán))之間的親和作用,設(shè)計合成了一種金屬螯合整體柱,并用作固相萃取吸附劑。實(shí)驗(yàn)以亞氨基二乙酸(IDA)三齒配體為中間介質(zhì),通過化學(xué)修飾法鍵合在聚(甲基丙烯酸縮水甘油酯乙二醇二甲基丙烯酸酯)(poly(GMAcoEDMA))整體柱孔表面,再利用配位結(jié)合作用螯合Cu2+,合成 poly(GMAcoEDMAIDA Cu2+) 整體柱。實(shí)驗(yàn)以谷胱甘肽為探針測試化合物,考察了該整體柱固定相的萃取性能,并優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)條件。在最佳實(shí)驗(yàn)條件下,此整體柱對谷胱甘肽的吸附容量為43.15 mg/g,并能有效富集人血漿樣品中的氨基硫醇類化合物。

        關(guān)鍵詞:金屬螯合物; 聚合物整體柱; 固相萃??; 氨基硫醇

        1引言

        近年來,在生物樣品預(yù)處理領(lǐng)域中,整體柱得到了快速發(fā)展[1]。整體柱的比表面積大,可以使萃取介質(zhì)的體積大大增加,從而提高萃取容量;而且整體柱的制備比較簡單,生物相容性好;使用整體柱作萃取柱,其特有的穿透孔為液體的流動提供了大孔通道,明顯減小傳質(zhì)阻力,提高萃取效率;此外,在萃取過程中,聚合物整體柱具有很好的重復(fù)性, 在較寬的pH范圍內(nèi)具有極高的穩(wěn)定性[2~4]。Zhang等[5]通過戊二醛法將酶固定于聚(丙烯酰胺甲叉雙丙烯酰胺)整體柱上制備固定酶微反應(yīng)器,并用于消解牛血清白蛋白(BSA)。Sinz課題組[6]過戊二醛法分別在聚(甲基丙烯酸縮水甘油酯丙烯酰胺二甲基丙烯酸酯)柱和聚(甲基丙烯酸縮水甘油酯二甲基丙烯酸酯)柱 (poly(GMAcoEDMA)) 表面修飾上單體抗生物素蛋白,用于捕獲乙二醇BSA。

        過渡金屬離子易與螯合劑中的N, O和S原子以配位鍵形式連接,形成金屬螯合物。這些金屬螯合物與位于蛋白質(zhì)表面組氨酸的咪唑基、氨基硫醇(如半胱氨酸)的巰基,以及色氨酸的吲哚基發(fā)生親和作用。目前,金屬螯合親和色譜已經(jīng)成功應(yīng)用于蛋白質(zhì)以及多肽的工業(yè)生產(chǎn)。Ma等[7]在二氧化硅磁納米粒子上修飾亞氨基二乙酸(IDA),通入Cu2+制備金屬銅螯合物,用于富集BSA。Ensinger研究組[8]在表面含有羧基的納米孔內(nèi)固定帶有氨基的三聯(lián)吡啶(terPy),通入Fe2+制得Fe2+terPy螯合物,并用作生物傳感器,識別生物分子如乳鐵蛋白。此外,這類材料還可以處理肽類物質(zhì)及某些藥物。Wang等[9]合成了聚甲基丙烯酸甲酯二乙烯基苯(poly(MAcoDVB)) 磁性微球,并以IDA三齒配體作為中間介質(zhì),螯合Cu2+制備了poly(MAcoDVB)IDACu磁性微球螯合物,用作富集谷胱甘肽。Gu等[10]以IDA作有機(jī)配體,合成了Cu和Fe金屬螯合物,用于富集含糖肽的博來霉素抗癌藥物。

        本研究結(jié)合金屬螯合物和有機(jī)聚合物整體柱的優(yōu)點(diǎn),設(shè)計合成一種金屬螯合親和整體柱,用于固相萃取吸附劑。利用IDA 三齒配體為中間介質(zhì),將其鍵合在 poly(GMAcoEDMA) 聚合物基質(zhì)整體柱表面,再螯合 Cu2+,制得毛細(xì)管固相萃取整體柱。以谷胱甘肽等含有巰基的氨基硫醇類化合物為分析測試物,詳細(xì)考察此整體柱的萃取性能。

        2實(shí)驗(yàn)部分

        2.1試劑與儀器

        2.2制備金屬螯合整體柱

        3.3氨基硫醇類化合物的預(yù)分離富集

        將GSH, Cys和HCys 3種混合物標(biāo)準(zhǔn)溶液經(jīng)poly(GMAcoEDMAIDACu2+)整體柱和poly(GMAcoEDMA) 基質(zhì)整體柱預(yù)處理后進(jìn)行電泳分析,如圖9所示。從圖9可見, poly(GMAcoEDMAIDACu2+)整體柱對3種含巰基的氨基硫醇化合物具有明顯的富集作用。

        實(shí)驗(yàn)還以加標(biāo)人血漿樣品為分析測試物,考察poly(GMAcoEDMAIDACu2+)整體柱對復(fù)雜樣品中氨基硫醇類化合物的富集性能。圖10a 是加標(biāo)GSH、Cys和HCys標(biāo)準(zhǔn)溶液的血漿樣品的電泳分析圖,血漿樣品的復(fù)雜基質(zhì)嚴(yán)重干擾了GSH, Cys和HCys 這3種物質(zhì)的分離檢測。圖10c 是將poly(GMAcoEDMA) 作為固相萃取整體柱對血漿樣品進(jìn)行預(yù)處理后的電泳圖,可見它并不能有效地去除基質(zhì)的干擾。加標(biāo)血漿樣品經(jīng)poly(GMAcoEDMAIDACu2+) 整體柱預(yù)處理之后,成功檢測到了GSH, Cys和HCys這3種物質(zhì),避免了復(fù)雜血漿樣品的基質(zhì)干擾(圖10b)。

        4結(jié)論

        本研究基于金屬螯合物中Cu2+與氨基硫醇如半胱氨酸的SH功能團(tuán)間的親和作用,在大孔徑的毛細(xì)管內(nèi)合成了 poly(GMAcoEDMAIDACu2+) 整體柱,用作固相萃取吸附劑。實(shí)驗(yàn)以GSH、Cys和HCys作為分析測試化合物,考察了其萃取性能。結(jié)果表明,此整體柱對巰基化合物具有較好的選擇性,較大的吸附容量且可重復(fù)使用。此外,該固相萃取整體柱的制備方法簡單,預(yù)處理過程簡便、快速,有望應(yīng)用于實(shí)際樣品中巰基化合物的預(yù)分離富集。

        References

        1Namera A, Saito T. TrACTrends Anal. Chem., 2013, 45: 182-196

        2DING MingYu, ZHENG Rui, PENG Hong. Chinese J. Anal. Chem., 2009, 37(3): 395-398

        3Fan Y, Feng Y, Zhang J. Da S, Zhang M. J. Chromatogr. A, 2005, 1074(12): 9-16

        4Potter O G, Hilder E F. J. Sep. Sci., 2008, 31(11): 1881-1906

        5Wu S, Sun L, Ma J, Yang K, Liang Z, Zhang L, Zhang Y. Talanta, 2011, 83(5): 1748-1753

        6Spro J, Sinz A. Anal. Bioanal. Chem., 2012, 402(7): 2395-2405

        7Ma Z, Guan Y, Liu H. J. Magn. Magn. Mater., 2006, 301(2): 469-477

        8Ali M, Nasir S, Nguyen Q H, Sahoo J K, Tahir M N, Tremel W, Ensinger W. J. Am. Chem. Soc., 2011, 133(43): 17307-17314

        9Wang Q, Guan Y, Yang M. J. Magn. Magn. Mater., 2012, 324(20): 3300-3305

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