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毛细管电泳(capillaryelectrophoresis,CE)是指带电粒子在内径为20~200μm的毛细管中,在高压直流电场驱动力作用下的定向运动行为。CE技术常被用于生物分子的分离分析。与传统的分离分析技术相比,CE技术具有很多特殊的优点:(1)分离速度快,只需数分钟即可完成样品的分离;(2)分离效率高,对蛋白质的分离可以高达上百万的理论塔板数;(3)样品消耗少,通常只需数纳升的样品;(4)自动化程度高,整个分离及检测过程均由毛细管电泳仪自动完成;(5)分析对象广泛,除了常见的对多肽、蛋白质、核酸和脂类等的分离外,CE技术还被用于小的带电粒子的分离分析,如有机或无机的阴离子和阳离子等,以及整体的生物分子的分离分析,如病毒、细菌和细胞等。在CE分离蛋白质的过程中,蛋白质尤其是碱性蛋白质在通常pH值范围内会带正电荷,而毛细管内壁Si-OH因解离为Si-O-离子而带负电荷,静电相互作用导致了蛋白质的强烈吸附,进而产生分离效率下降、峰对称性差、迁移时间重现性差等问题。解决蛋白吸附最常见的方法是在毛细管内壁涂覆涂层来抑制Si-OH的解离,进而抑制蛋白质的吸附,提高蛋白质分离效率和分离重现性。
本论文通过醚化反应方法合成了羟乙基纤维素接枝聚乙二醇(HEC-g-PEG),并将其作为毛细管物理涂层分离蛋白质混合物,取得了较好的结果,主要研究工作如下:
1.首先通过两步反应将端基为羟基的聚乙二醇转化为碘功能化的聚乙二醇,再通过碘功能化的聚乙二醇和羟乙基纤维素表面羟基的醚化反应,合成了羟乙基纤维素(HEC)与不同分子量聚乙二醇(PEG)形成的接枝共聚物(HEC-g-PEG),并用核磁共振(NMR)、热重分析(TGA)和示差扫描量热法(DSC)对接枝前后的聚合物进行了表征,同时利用称重法、核磁计算和碘离子浓度滴定方法对接枝聚合物的接枝率进行了表征。
2.将HEC-g-PEG聚合物用作毛细管物理涂层分离四种标准碱性蛋白质。研究了PEG分子量、缓冲溶液pH值、缓冲溶液离子强度、蛋白质浓度以及蛋白质注入时间等对四种碱性蛋白质分离效率的影响,同时用HEC-g-PEG聚合物涂层管分离了酸、碱和中性混合蛋白质。
3.测量了空管、HEC涂层管以及不同分子量PEG的HEC-g-PEG聚合物涂层管在不同pH值条件下的电渗流(EOF),结果表明与空管和HEC涂层管相比,HEC-g-PEG涂层管能使EOF的大小和稳定性得到较好的控制。