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生物样品的分离分析是当今生物化学、基因工程、药物领域中较为热门的研究课题,目前,对大分子生物样品如蛋白质以及小分子生物样品如生物碱和胆固醇的分离与检测成为人们最感兴趣的课题之一。
蛋白质的分析分离手段主要有:电泳、高效液相色谱、毛细管电色谱、蛋白质芯片、生物质谱等,上述各种分离分析手段各有利弊,共存互补。高效液相色谱法是一种广泛应用于蛋白质研究中的分离分析技术,该方法相对价廉,易普及应用。其中,疏水相互作用色谱分离模式以其廉价、分离条件温和、能维持蛋白质的生物活性和天然分子构象的优点,已发展成为了一个重要的蛋白质分离分析和纯化技术,并广泛地应用于基因工程和生命科学领域内的蛋白折叠、变性蛋白复性等研究。目前,用于蛋白质分离的疏水相互作用色谱填料主要以琼脂糖、键合硅胶、高分子聚合物和壳聚糖等作为载体。由于人们对这些疏水相互作用色谱填料的不断研究开发,为蛋白质组学的发展奠定了坚实的基础。
反相高效液相色谱(RP-HPLC)是目前应用最为广泛的一种色谱模式,大多数的生物或药物的有效成分的分析均采用反相高效液相色谱来分离。因为对于多数化合物而言,该色谱模式具有较高的选择性和灵敏度。但有些极性化合物亲水性能较强,常规的反相液相色谱对这些极性化合物没有保留而难于分离。如果使用正相色谱模式来分离这些极性化合物,尽管能够有效将其分离开来,但因为正相色谱分离模式重现性较差,不利于用在对检测要求较高的药物分析领域。针对上述缺陷,发展出一种保留较强、重现性好、灵敏度高、成本较低等特点亲水相互作用色谱(HILIC)模式来分离这些具有极性基团的化合物。亲水相互作用色谱首先由Alpert于1990年提出来的,此后,很多难以分离的极性化合物在该模式得到极好的分离而被人们所重视。
胆固醇的检测也是一个较为热门的课题,随着现代生活水平的提高,高血脂人群逐年增加,高血脂是引起动脉粥样硬化的重要因素,而泡沫细胞的形成是动脉粥样硬化早期主要的病理特征。在医学上泡沫细胞的定义是细胞内胆固醇酯占总胆固醇的50%以上。故计算细胞内胆固醇酯占总胆固醇的百分含量可以了解人体细胞泡沫化的程度。因而,对胆固醇的检测和对细胞泡沫化程度的监测极为重要。
本论文的工作包括疏水相互作用色谱固定相的制备及其用于蛋白质分离的色谱性能研究、腐殖酸键合硅胶作为亲水相互作用色谱分离生物碱的色谱性能研究以及硬脂酸键合硅胶分离疏水性较强的胆固醇的色谱性能研究,主要内容如下: 1.在查阅大量文献的基础上,全面地综述了高效液相色谱的发展现状,疏水相互作用色谱的发展现状,亲水相互作用色谱的发展现状以及其用于生物样品包括蛋白质,生物碱和胆固醇分离的发展现状。
2.首先利用氨水开环磷霉素钠后的活性氨基,与对甲基苯磺酸乙二醇单酯作用,制备出疏水性能适宜的疏水配基,然后以氧化锆为基质,通过Lewis酸碱作用将开环改性后的磷霉素钠固载到氧化锆表面从而制得疏水相互作用色谱填料;并利用傅立叶变换红外光谱、元素分析、比表面分析等手段对填料进行表征。该色谱填料采用匀浆法装柱,优化了各种色谱条件,包括流动相的组成、pH、盐的种类、流速、进样量等,评价了该色谱柱分离蛋白质的性能,并初步探讨了作用机理。
3.利用实验室自制腐殖酸键合硅胶表面含有大量的亲水基团,将其用作亲水相互作用色谱固定相,并对其进行表征;利用腐殖酸表面含有大量的亲水性基团如羧基、羟基、氨基等,将其键合到硅胶上作为一种新型的亲水相互作用色谱填料,应用于麻黄碱、茶碱、硫酸阿托品、尼古丁四种生物碱以及盐酸克伦特罗等极性溶质的分离。通过优化各种色谱分离条件,特别是乙腈的含量对溶质的保留的影响来证明该色谱填料的亲水相互作用性能,最后初步探讨在分离过程中溶质与固定相之间的作用机理。
4.体积比为3:2的正己烷与异丙醇混合溶剂从小鼠单核巨噬细胞RAW264.7中提取胆固醇,然后用15%KOH的醇溶液除去甘油三酯,用6%三氯乙酸除去蛋白质。以实验室自制的硬脂酸键合硅胶作为色谱柱,乙腈和异丙醇的混合溶剂为流动相,在212nm检测波长下测定胆固醇的含量。结果表明胆固醇含量在0.005~0.3gL<-1>之间时具有较好的线性关系。相对标准偏差为3.4%;检出限为1.5mgL<-1>;回收率为96.04%。方法用于测定实际小鼠单核巨噬细胞中胆固醇的含量,结果满意。
5.总结三种新颖的色谱填料分别应用于蛋白质、生物碱以及胆固醇分离的特点及应用价值。