智能化多功能毛细管电色谱仪的研制

　　毛细管电色谱法(capillary elctrochromatography,CEC)是用电渗流或电渗流结合压力流来推动流动相的一种液相色谱法,是HPLC和HPCE的有机结合,它不仅克服了HPLC中压力流本身流速不均匀引起的峰扩展,而且柱内无压降,使峰扩展只与溶质扩散系数有关,从而获得了接近于HPCE水平的高柱效,同时还具备了HPLC的选择性。近年来这种方法倍受国内外关注[1~4]。然而,迄今为止,进行毛细管电色谱分析所用的装置都是在商品毛细管电泳仪基础上改装的或实验室自行搭建的,这样不能充分发挥毛细管电色谱法的优势,也不利于该方法的发展和普遍推广。本文报道一种微型智能化毛细管电色谱仪,它是专门针对目前毛细管电色谱中普遍存在的问题而设计的。该系统采用模块化设计,通过灵活组合可实现毛细管电色谱(CEC)、加压毛细管电色谱(p-CEC)、微柱液相色谱(μ-HPLC)和毛细管电泳(CE)等多种分离模式。它将在生命科学、药物分析、环境分析等领域发挥重要作用。

　　1　基本原理及设计要求

　　毛细管电色谱是80年代末发展起来的一种新型分离分析技术。按流动相驱动力的不同,可分为电渗流驱动毛细管电色谱和电渗流与压力联合驱动的毛细管电色谱。前者可在一般的毛细管电泳商品仪器上进行,是目前研究较多的一类。在这种电色谱中,既引入了高选择性的色谱固定相,提高了电泳的分离能力,又克服了压力驱动的压力流引起的区带展宽,可以实现高效、高选择性分离。但是因电渗流的限制,难于驱赶出电泳过程中产生的气泡,实验常因气泡而中断。在电渗流与压力联合驱动的毛细管电色谱中,液相泵产生的压力流可以将操作中产生的气泡冲出毛细管或者使气体在高压下溶解,不仅是流动相的平均线速度比相同条件下HPLC大,缩短分析时间,而且能减少压力流引起的区带展宽,使分离效率比HPLC明显提高。若利用HPLC的进样和检测装置,可使其重现性和定量性优于毛细管电泳(CE)。此外,还能像HPLC那样进行梯度洗脱,使分离能力进一步提高。因此,有效的梯度洗脱是所开发仪器应有的重要功能。

　　在电渗流与压力联合驱动的毛细管电色谱中,被分离组分按照它们的容量因子在固定相和流动相之间进行分配,溶质的流动速度决定于它们的电泳淌度、电渗流和流动相的压力。电色谱的分离选择性包括两部分的贡献[5],即溶质在两相间的分配对分离选择性的贡献和电场作用溶质的泳动对分离选择性的贡献。当电场的作用与分配的作用相一致时,CEC将表现更高的选择性。否则两者作用相互抵消,降低分离的选择性。在相同的表现线速度下,若电场驱动的流向与压力流方向相同,此时电场的作用有助于提高柱效;反之,电场的作用将降低柱效。所以,选择能使分配与电场协同作用的分离条件对提高选择性和增加柱效都非常重要,这些条件包括电场方向及强度、洗脱液的流速及组成和固定相的种类等。因此,仪器的设计应满足以下要求: