毛細管電泳電化學發(fā)光聯(lián)用技術及應用新進展

1、信陽師范學院研 究 生 課 程 論 文 20142015學年第1學期毛細管電泳電化學發(fā)光聯(lián)用技術及應用新進展提交日期： 2015 年 1 月 6 日 研究生簽名： 學 號2013210804學 院化學化工學院課程名稱毛細管電泳技術及應用課程性質專業(yè)必修學位類別理學碩士任課教師劉彥明教師評語： 成績評定： 分 任課教師簽名： 年 月 日毛細管電泳電化學發(fā)光聯(lián)用技術及應用新進展姓名： 學號：2摘 要：生命與健康是關系人類生活和可持續(xù)發(fā)展的永恒話題。為了檢測食品中的有毒物質和人類身體內的有害物質，并達到快速檢測和靈敏度高的目的，毛細管電泳(CE)和電化學發(fā)光(ECL)技術相結合的方法應運而生。這種方

2、法充分利用了CE技術快速、靈敏、需樣量少的優(yōu)點及ECL線性范圍寬和儀器簡單的特點，使其在生命和醫(yī)藥等方面得到了廣泛的應用。關鍵詞：毛細管電泳；電化學發(fā)光；生命；醫(yī)藥引言毛細管電泳法(Capillary Electrophoresis，CE)也叫做高效毛細管電泳(HPCE)，是二十世紀八十年代問世的高效液相分離法之一1，是將經(jīng)典的電泳技術和現(xiàn)代微柱分離相結合的產(chǎn)物。它是一類以毛細管為分離通道，以高壓直流電場為驅動力，以樣品的多種特性(大小、電荷、等電點、極性、親和行為、相分配特性等)為依據(jù)的液相微分離分析技術。與傳統(tǒng)的分離分析方法相比，毛細管電泳顯著特點是簡單、高效、快速和微量。另外，毛細管電泳

3、還有經(jīng)濟、清潔、易于自動化和環(huán)境污染小等優(yōu)點。因此，毛細管電泳迅速發(fā)展為高效的分離和檢測技術，廣泛應用于物質的檢測與分離。電化學發(fā)光(electrochemiluminescence，ECL)是指電極表面通過電子的轉移形成激發(fā)態(tài)，電子從激發(fā)態(tài)返回基態(tài)而產(chǎn)生的發(fā)光過程2，由電極上施加的電壓所引發(fā)和控制3，以電激發(fā)為驅動力，通過電化學反應產(chǎn)生光信號。因此，電化學發(fā)光兼有化學發(fā)光的特點，是一種可控性強，靈敏度高的檢測方法。將毛細管電泳和電化學發(fā)光技術聯(lián)用，產(chǎn)生了毛細管電泳-電化學發(fā)光檢測技術(CE-ECL)，該技術兼有CE微量、迅速、高效及ECL高選擇性、高靈敏等特點。這些特點使CE-ECL檢測技術

4、在藥物分析、生命分析等領域應用越來越廣泛，在實際樣品的分離和分析工作中也發(fā)揮著重要的作用。本文主要簡述毛細管電泳-電化學發(fā)光聯(lián)用技術在各個領域的應用進展。1. 毛細管電泳-電化學發(fā)光聯(lián)用技術目前，電化學發(fā)光分析發(fā)展快速，與其它技術和方法相結合有利于其實用性。具有代表性的是CE-ECL聯(lián)用技術，尤其是CE與Ru(bpy)32+ECL聯(lián)用技術獲得了重要發(fā)展，原因在于：Ru(bpy)32+水溶性好，自身發(fā)光，ECL反應迅速、靈敏度高、循環(huán)可逆，無須外加光源及分光系統(tǒng)，避免了雜散光和光源不穩(wěn)定的影響，由于反應發(fā)生在工作電極附近的特定區(qū)域，因此，時空可控性強。毛細管電泳-聯(lián)吡啶釕Ru(bpy)32+電化

5、學發(fā)光法不僅具有毛細管電泳快速高效分離、樣品用量少等特點，又兼顧了電化學發(fā)光法高靈敏的優(yōu)點，己成功用于一些藥物4-6、農(nóng)藥7,8和胺類9-11等物質的檢測。這種技術一經(jīng)出現(xiàn)，就得到了迅猛的發(fā)展。CE-Ru(bpy)32+ECL的檢測機理可表述為：首先，Ru(bpy)32+在工作電極上被氧化為Ru(bpy)33+；然后Ru(bpy)33+與毛細管中流動的分析物進行一系列的反應生成Ru(bpy)32+的激發(fā)態(tài)(Ru(bpy)32+*)；最后，Ru(bpy)32+由激發(fā)態(tài)回到基態(tài)并釋放出光子產(chǎn)生了電化學發(fā)光信號，電化學發(fā)光的強速與分析物的濃度成正比。由以上檢測機理可知，在CE-ECL的檢測過程中，R

6、u(bpy)32+可以循環(huán)使用。2. CE-ECL技術的應用進展20世紀80年代以來，電化學發(fā)光分析法已廣泛用于有機物、無機物的分析與檢測12,13。聯(lián)吡啶釕電化學發(fā)光用于胺類化合物、氨基酸、草酸等的測定也是當時的重大發(fā)現(xiàn)之一14。電化學發(fā)光分析技術以其固有的優(yōu)勢，成功的應用于生命中有害物質的測定、藥物分析及食品分析等方面。2.1. CE-Ru(bpy)32+ECL技術在生命科學領域的應用毛細管電泳和電化學發(fā)光技術的結合可以成為一種低成本及快速簡便的分離分析技術。CE-Ru(bpy)32+ECL在生命科學領域應用的報道很多，如糖類、氨基酸、酶類的分析。Li等15采用2-二乙基氨基乙基硫醇(DE

7、AET)作為衍生劑，利用CE-Ru(bpy)32+ECL對木糖、鼠李糖、葡萄糖和葡糖胺進行了檢測，并與紫外檢測的結果做了對比，然后對中藥當歸中葡萄糖的含量進行了測定。只含有一級胺或二級胺官能團的氨基酸與Ru(bpy)32+反應的靈敏度較低，采用乙醛對這種氨基酸進行衍生化，其發(fā)光強度可提高2070倍，利用這種方法對精氨酸、脯氨酸、纈氨酸和亮氨酸的衍生物分離檢測，只需要22 min就能達到目的16。汪爾康等采用CE-Ru(bpy)32+ECL方法對酶反應的動力學進行了探究，利用氨酰基脯氨酸二肽酶對二肽底物Gly-Pro、Val-Pro和Leu-Pro進行分解，得到Pro并對其測定，從而反映出氨?；?/p>

8、脯氨酸二肽酶的活性17。2.2. CE-Ru(bpy)32+ECL技術在醫(yī)學分析方面的應用CE-Ru(bpy)32+ECL技術在藥物分析方面的應用發(fā)展迅速。聯(lián)吡啶釕電化學發(fā)光體系具有高的檢測靈敏度和寬的線性范圍，能夠滿足毛細管電泳高靈敏度的需求。將這種方法應用于醫(yī)學方面，有利于提高檢測藥物的檢出限，增強其靈敏度，降低醫(yī)學成本。2.2.1. 對藥物的分離分析醫(yī)學的發(fā)展，新藥的研發(fā)是一種趨勢。因此，藥物的分離與分析成為了研究熱點。CE-Ru(bpy)32+ECL是最有效的藥物檢測手段之一。為了提高藥物的檢測靈敏度，Li等首先對分析藥物進行了預衍生，然后采用CE-Ru(bpy)32+ECL體系對異氰

9、酸酯予以分析測試19。Deng等20結合甲磺酸培氟沙星(PM)可以增強Ru(bpy)32+電化學發(fā)光，并能直接參與反應的特性，通過排出尿液中PM的含量測定，對人尿中的PM進行了藥代動力學研究。采用CE-Ru(bpy)32+ECL方法可以檢測富馬酸酮替芬的含量，且該方法已成功用于富馬酸酮替芬片及膠囊含量的測定。此外，研究發(fā)現(xiàn)鹽酸帕羅西汀能增強釕聯(lián)吡啶的電化學發(fā)光信號，并已用于鹽酸帕羅西汀片劑的測定21。目前，CE-ECL已用于諾氟沙星/左氧氟沙星22、紅霉素23、雙氧異丙嗪24等的檢測，效果良好。2.2.2. 在中藥中的分析應用CE-Ru(bpy)32+ECL技術在提取中藥中活性成分的探究中也進

10、行了嘗試。Gao等首次將CE-Ru(bpy)32+ECL應用于中藥分析，有效的分離了天仙子中的活性成分25。在此基礎上，Gao等將離子液體應用于電泳分離體系，通過場放大樣品的堆積效應，從而提高中藥罌粟中四種生物堿的檢測靈敏度26。類似的，Gao等利用高選擇性的CE-Ru(bpy)32+ECL技術，采用離子液體靈敏的分離了中藥貝母中結構相似的兩種活性成分27。Li15等利用CE-Ru(bpy)32+ECL的高靈敏度于快速檢測的優(yōu)點，對當歸中的木糖、鼠李糖、葡萄糖和葡糖胺進行了檢測。CE-ECL體系還被用于對中藥苦參中槐糖苷堿、苦參堿及喹諾里西啶生物堿的分析28。2.2.3. 在臨床分析中的應用

11、CE-ECL技術目前主要應用于對生物大分子(蛋白質、氨基酸和核酸)的研究和用于有機酸、有機胺、葡萄糖、藥物、免疫等分析和其他物質的測定，在臨床檢驗診斷中尚無全面的報道。丙吡胺能夠有效的預防和治療心律不齊，將這種藥物與蛋白質結合，依據(jù)結合作用研究具有重要的臨床價值，因為游離藥物的濃度會影響藥物分布以及藥物效應。藥物蛋白結合率是藥物動力學研究的重要參數(shù)之一。利用透析袋平衡透析，采用CE-ECL檢測技術測定丙吡胺和人血漿蛋白的結合率，效果良好。在臨床檢測中，Hsich29等應用CE-ECL測定了血漿中的乙胺丁醇和甲氧基非那明。研究表明，此方法的靈敏度高、線性范圍寬、成本低，適用于臨床研究。2.3.

12、CE-Ru(bpy)32+ECL技術在食品分析方面的應用Ru(bpy)32+由于自身所具有的電化學發(fā)光特性被廣泛的用于胺類物質的分析檢測30-32。Li33等采用CE-Ru(bpy)32+ECL技術對鱈魚體內三甲胺的成分含量進行了有效的檢測，靈敏度高，檢測速度快。Chiu等34鑒于草甘膦作為一種除草劑的廣泛運用，被農(nóng)作物吸收過多，可能對人造成很大的危害，故對大豆中的草甘膦及其主要代謝物氨甲基磷酸進行了含量檢測，檢出限低、檢測線性范圍廣。Zhou等35基于恩諾沙星是牲畜中的一種廣譜殺菌劑，檢測食品中的恩諾沙星是十分有意義的目的，對牛奶中的恩諾沙星及其代謝物鹽酸環(huán)丙沙星進行了檢測，與此同時，也檢測

13、了其中的恩氟沙星和環(huán)丙沙星，表現(xiàn)出較高的靈敏度。CE-Ru(bpy)32+ECL技術的快速、靈敏度檢測對加強食品安全，規(guī)范食品生產(chǎn)起到了至關重要的作用。3. 結語基于Ru(bpy)32+電化學發(fā)光(ECL)特性的檢測器具有選擇性高，靈敏度高的特性，將其與毛細管電泳(CE)聯(lián)用所組成的毛細管電泳-電化學發(fā)光(CE-ECL)系統(tǒng)具有高效快速、樣品消耗少、操作簡單、成本低的特點，在現(xiàn)代分析化學中已成為一種有效的痕量和超痕量分析技術。本文簡要介紹了CE-Ru(bpy)32+ECL的優(yōu)點以及在生命科學、醫(yī)學和食品分析方面的應用，同時也表明了此方法的應用前景。但從已有的文獻報道來看，無論從檢測靈敏度還是從

14、分離效率等方面都存在一些技術上的薄弱之處。由于毛細管電泳的進樣量很小，因此檢測靈敏度受到了限制；如何設計毛細管與工作電極的界面以提高其分離效率，這些問題的解決將使CE-ECL以其快速、靈敏、高效、經(jīng)濟等優(yōu)勢，成為具有實際應用價值的高靈敏度分離檢測方法。參考文獻1 Lauer H H, McManigill D. Capillary zone electrophoresis of proteins in untreated fused silica tubingJ. Anal. Chem., 1986, 58: 166-170.2 Dufford R T, Nightingale D, Gadd

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