【摘要】毛细管电泳已经成一种广泛应用的分析技术。安培检测由于具有很多特有的优势如:快速,高灵敏度和检测器装置成本低常与毛细管电泳联用。用毛细管电泳分析无机和有机小离子是一个重要的研究领域,本篇文章主要介绍近年来应用毛细管电泳-安培检测技术分析无机和有机小离子的研究进展。
【关键词】安培检测;毛细管电泳;电化学检测;无机离子;有机小离子
毛细管电泳(capillary electrophoresis,CE)是一类以高压直流电场为驱动力,以毛细管为分离通道,依据样品中各组分的淌度和分配行为的差异进行分离的一种分离分析技术。与传统的分离分析方法——高效液相色谱,气相色谱等相比具有更高的灵敏度,高分辨率,高速度,样品用量少,成本低等优点,分离模式多种多样。微流体分析装置也被叫做“全微分析系统” 或是“建在微芯片上的实验室”,这种技术在过去的十几年里得到了快速的发展。与传统的毛细管电泳相比,这种微芯片技术由于具有高速,整体,自动,高通量,可携带以及小的样品消耗得到快速的发展。
检测器仍然是毛细管电泳发展的关键领域。目前,商品仪器通用的检测方法一般是紫外可见检测器,光度检测的灵敏度比较低,而荧光(或激光诱导荧光)价格昂贵,常需对被测组分进行衍生化,其通用性受到限制。与之相比,毛细管电泳电化学检测,由于其检测池不受细小管径限制使电化学检测具有独特的优点,检出限低,线性范围宽,选择性好,设备简单,价格低廉,便于推广使用。芯片毛细管电泳对检测器的灵敏度和响应速度以及微型化提出了更高的要求,电化学检测易于集成微型化,因此芯片毛细管电泳的研究受到愈来愈多的关注。毛细管电泳和微芯片毛细管电泳的应用范围从大的生物分子到小的离子。应用毛细管电泳分析有机和无机小离子吸引了广泛的关注。本篇文章着重对过去十年间应用毛细管电泳(微芯片毛细管电泳)——安培检测来分析无机和有机小离子做一综述。主要包括在无机离子,氨基酸,酚类物质以及胺类物质中的应用。
1.无机离子
在毛细管微芯片上通过与芯片一体的银电极检测阴离子已经被报道。用银电极检测阴离子的原理是基于卤化物或者硫氰化物与银电极的反应:Ag+X-→AgX+e-。电极材料与被检测物反应并且在检测过程中消耗,反应中阴离子电流与离子浓度成正比。在聚二甲氧基硅烷和玻璃混合材质的毛细管微芯片上实现了四种阴离子,氯化物,溴化物,碘化物和硫氰化物的分离和检测。
2.氨基酸
整体的微流体装置常用来衍生,分离并且通过安培法检测经DNA衍生的氨基酸。应用这个微型装置可以在四分钟内同时完成5种氨基酸的分离(精氨酸,赖氨酸,苯丙氨酸,甘氨酸和半胱氨酸)。具有芳环的氨基酸由于具有电活性不需要预衍生化可以直接用安培检测法检测。五种具有芳环结构的氨基酸:酪氨酸,5-羟基色氨酸,色氨酸,对氨基苯甲酸和邻氨基苯甲酸能被系统直接检测出来。用一个厚膜的碳条电极作为检测器,在胶束电动色谱模式下五分钟内可以实现五种具有芳香结构氨基酸的检测。
3.苯酚类
杀虫剂的降解物,汽车的尾气以及工业废水所产生的硝基苯酚被EPA列为最严重的污染物。在毛细管电泳电化学检测系统中用玻碳电极可以分析有毒的硝基苯酚。通过微装置在两分钟内可以同时完成5种主要的硝基酚污染物(2-硝基酚,3-硝基酚,4-硝基酚,2,4-二硝基酚以及2-甲基-4,6-二硝基酚)。这种方法也被应用在检测地表水样。氯代酚类化合物是目前主要的污染物存在于多种类型的工业排放废水中。使用离线的固相萃取技术,河水中的氯代酚类物质(2-氯酚,3-氯酚,4-氯酚,2,4-二氯酚,2,4,6-三氯酚)可以通过该系统检测。
多酚因为它们具有独特的生物性质而引起广泛的兴趣,比如:抗炎,抗组胺,抗癌活性以及作为自由基清除剂并且防止心血管疾病。也有报道在植物和水果中用该检测多酚。在检测系统中用碳圆盘电极可以同时检测苹果汁中的根皮苷,表儿茶酸,绿原酸以及杨梅酮[19]。
4.胺类物质
生物胺是所有活的有机体在新陈代谢过程中所产生的。胶束点色谱-安培检测系统可以在20分钟内分离具有相同速率的14种生物胺和代谢物。这种方法能够从生物样品中将几种代谢物与他们的生物胺前体分开,尤其是果蝇。在单细胞分离中定量分析代谢物以及生物胺前体为理解生理过程和潜在的果蝇和其它动物体内各种生物胺调节机理提供了巨大的潜力。
芳香族胺是环境污染的一类重要的物质,有报道检测水中的芳香胺,在这个系统中比较了安培检测和荧光检测。用甲硼掺杂金刚石电极来分析芳香胺类物质。硼掺杂金刚石电极的化学行为与丝网印刷电极以及玻碳电极做了对比。以金刚石为基础的安培检测系统显示出更好的分析效果,具有更低的噪音水平,更高的分离度且灵敏度也增加,同时增加了抗电极污染的能力。
毛细管电泳-安培检测已经被证明是一种成熟的技术分析无机和有机小离子,并且具有高的分离效率以及更高的灵敏性。在过去的几年间原理以及应用都有很大的进步。与其它检测方法相比,安培检测法在灵敏度,快速反应,检测器和设备的成本比较低,与毛细管电泳有更好的兼容性等方面具有更好的优势。
当然毛细管电泳-安培检测也存在一些挑战。在实际应用中与光学的检测方法相比分离效率不具有优势。许多无机离子都是不具有电活性的因此不能被毛细管电泳安培检测直接检测出来。因此,在将来的发展中迫切的希望新的方法能解决这一问题。
参考文献
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