王丙香， 柴微波， 唐安娜， 丁國(guó)生＊

（1.天津大學(xué)藥物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，天津300072；2.南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院分析科學(xué)研究中心，天津300071）

作為上世紀(jì)80年代初發(fā)展起來(lái)的一種微型分離分析技術(shù)，毛細(xì)管電泳（capillary electrophoresis，CE）技術(shù)因具有分離柱效高、操作靈活、樣品和試劑用量少等優(yōu)點(diǎn)而得到了人們的廣泛關(guān)注。近年來(lái)，通過與質(zhì)譜（MS）、激光誘導(dǎo)熒光（LIF）和電化學(xué)（EC）等檢測(cè)手段的聯(lián)用，CE 在藥學(xué)、環(huán)境、食品和生命等諸多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。然而，未改性石英毛細(xì)管內(nèi)壁硅羥基的解離使得被分析樣品（尤其是堿性藥物和生物大分子）和手性選擇試劑會(huì)在毛細(xì)管內(nèi)壁產(chǎn)生不可逆吸附，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致一系列問題如色譜分離效率降低（樣品譜帶展寬，峰形變差）、分析重現(xiàn)性變差和由基線噪聲增大所導(dǎo)致的檢測(cè)靈敏度降低等［1］。毛細(xì)管涂層技術(shù)是解決上述問題最簡(jiǎn)便、最有效的方法。毛細(xì)管涂層技術(shù)即采用一定的方法對(duì)毛細(xì)管內(nèi)壁進(jìn)行改性處理，常采用物理涂敷、化學(xué)鍵合以及交聯(lián)等方法在毛細(xì)管內(nèi)壁形成單分子或交聯(lián)的涂層，也可以是多層修飾的涂層。通過涂層修飾可以部分（或者完全）封閉毛細(xì)管內(nèi)壁的活性位點(diǎn)，抑制被分析物與毛細(xì)管壁的非特異性相互作用。由于涂層通常會(huì)改變毛細(xì)管壁的荷電狀況，所以也常會(huì)引起分離體系電滲流（EOF）的改變。在過去的30多年間，采用各種技術(shù)制備的涂層毛細(xì)管柱不斷涌現(xiàn)，進(jìn)一步推動(dòng)了CE 分離技術(shù)的發(fā)展［2］。

當(dāng)前，對(duì)不同種類手性化合物進(jìn)行拆分已成為CE技術(shù)最具特色的研究和應(yīng)用領(lǐng)域之一。相對(duì)于高效液相色譜（HPLC）、氣相色譜（GC）和超臨界流體色譜（SFC）等技術(shù)來(lái)說(shuō)，CE 技術(shù)在用于手性分離時(shí)具有許多優(yōu)點(diǎn)：如高效、快速、操作靈活等［3-5］。在用CE進(jìn)行手性分離時(shí)，人們常會(huì)用到一些大分子的手性選擇試劑如環(huán)糊精衍生物、蛋白質(zhì)和大環(huán)抗生素等。為避免這些手性選擇試劑在毛細(xì)管壁的吸附，同時(shí)也為了改善分離（如提高分離度和柱效、縮短分析時(shí)間等），人們逐漸傾向于使用特殊設(shè)計(jì)的涂層毛細(xì)管柱。本文就近十幾年間新出現(xiàn)的涂層毛細(xì)管柱及其在手性分離方面的應(yīng)用進(jìn)行綜述，并對(duì)該領(lǐng)域今后的發(fā)展進(jìn)行展望。

1 高分子聚合物涂層柱

1.1 陽(yáng)離子聚合電解質(zhì)涂層柱

陽(yáng)離子聚合電解質(zhì)是一類重要的功能性化合物，已被廣泛應(yīng)用于多種手性拆分體系，尤其是以大環(huán)抗生素、環(huán)糊精等為拆分劑的手性分離體系。這類聚合物本身帶有正電荷，所以會(huì)以靜電作用的方式與毛細(xì)管內(nèi)壁結(jié)合進(jìn)而改變整個(gè)分離體系的EOF；同時(shí)，通過靜電排斥作用，這種涂層柱還可以有效抑制堿性被分析物在毛細(xì)管壁的吸附。

Kang等［6］首次采用海美溴銨（hexadimethrine bromide，HDB）對(duì)毛細(xì)管壁進(jìn)行涂層修飾，然后以萬(wàn)古霉素（vancomycin）為手性拆分劑成功拆分了12種氨基酸的衍生物和非甾體類消炎藥物酮洛芬（ketoprofen）。HDB通過靜電作用在毛細(xì)管內(nèi)壁形成一層帶正電的涂層，在很大程度上抑制了萬(wàn)古霉素的吸附；此外，改性后的毛細(xì)管內(nèi)壁由于荷正電因而會(huì)使分離體系的EOF方向發(fā)生逆轉(zhuǎn)，與帶負(fù)電的被分析物電泳方向相同，從而大大減少了分析所需的時(shí)間。之后，該課題組又以相似的方法實(shí)現(xiàn)了多種丹?；被岬目焖俜蛛x。為提高檢測(cè)的靈敏度，該課題組同時(shí)還使用了區(qū)段灌注技術(shù)（partial filling，PF）來(lái)避免萬(wàn)古霉素背景吸收對(duì)紫外（UV）檢測(cè)的干擾［7］。通過使用MS檢測(cè)器，Sanchez-Her-nandez等［8］以萬(wàn)古霉素為手性選擇試劑在20 min內(nèi)實(shí)現(xiàn)了17種衍生化氨基酸的CE-ESI-MS／MS2分析，檢測(cè)限可達(dá)μmol級(jí)。

采用連續(xù)多層離子聚合物涂層（successive multiple ionic-polymer layer，SMIL）制備策略［9，10］，Nehme等［11］使用聚二烯丙基二甲基氯化銨（PDDA）涂層柱優(yōu)化了促分泌素（secretagogue）不同立體異構(gòu)體的分離。拆分劑磺酸化γ-CD 可以強(qiáng)烈吸附在PDDA涂層上從而產(chǎn)生穩(wěn)定的正向EOF，不僅抑制了被分析物的不可逆吸附，也大大縮短了分析所用的時(shí)間。Zakaria等［12］用PDDA 和陰離子聚合物硫酸葡聚糖（DS）制備了穩(wěn)定的SMIL 柱，以磺酸化β-環(huán)糊精（S-β-CD）為手性拆分劑同時(shí)分離了3種芳香類氨基酸（苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸）的同分異構(gòu)體。Han等［13］則 用 聚 凝 胺（polybrene，PB）、DS 和HDB制備了PB-DS-PB SMIL柱，結(jié)合PF短端進(jìn)樣技術(shù)，以α-CD為手性拆分試劑首次分離了植物激素茉莉酸（JA）的4個(gè)異構(gòu)體。所建立的方法成功運(yùn)用于受損煙草葉中天然JA異構(gòu)體的研究。

聚丙烯酰胺（PAA）及其衍生物一直以來(lái)都是性能良好的涂層材料?；瘜W(xué)鍵合PAA 涂層柱由于具有較長(zhǎng)的使用壽命，所以被廣泛應(yīng)用于不同種類化合物的CE分離［14］。Bednar等［15］最先將PAA 涂層柱應(yīng)用于萬(wàn)古霉素手性拆分體系。他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中利用PAA涂層柱來(lái)抑制電滲流，結(jié)合PF技術(shù)成功拆分了兩種未衍生的氨基酸天冬氨酸和谷氨酸。為了提高檢測(cè)的靈敏度，文中采用了間接UV 檢測(cè)的方法，即以有較強(qiáng)UV吸收的山梨酸／組氨酸作為緩沖液共存離子。通過優(yōu)化分離條件，所建立的方法被成功應(yīng)用于牙本質(zhì)及啤酒中谷氨酸和天冬氨酸的同時(shí)測(cè)定。PAA 涂層也是環(huán)糊精手性拆分體系中常用的涂層技術(shù)，被廣泛應(yīng)用到以不同類型環(huán)糊精衍生物（如羥丙基-β-環(huán)糊精、羧甲基-β-環(huán)糊精和磺丁基-β-環(huán)糊精等）為拆分劑的手性分離體系。Aturki等［16］以氰乙基化-β-環(huán)糊精（β-CD-CN）為手性拆分劑，在PAA涂層毛細(xì)管上成功拆分了多種酸性及堿性藥物。研究中發(fā)現(xiàn)，與通常使用的手性拆分劑甲基化-β-環(huán)糊精相比，萘普生（naproxen）對(duì)映體的出峰順序發(fā)生了反轉(zhuǎn)。

通過丙烯胺（allylamine，AA）與雙鍵功能化修飾的β-CD 之間的自由基聚合反應(yīng)，Chiari等［17］合成了一種新型的帶正電的環(huán)糊精聚合物PAA-β-CD并 將 之 用 于2，4-二 硝 基 苯-氨 基 酸（DNP-amino acids）的手性分離。PAA-β-CD在分離過程中不但起到了手性選擇劑的作用，同時(shí)它還吸附于毛細(xì)管內(nèi)壁形成動(dòng)態(tài)涂層，改變了分離體系EOF 的方向，從而有利于這些酸性化合物的快速分離。2007 年，Kang等［18］用聚二甲基丙烯酰胺（PDMA）對(duì)毛細(xì)管進(jìn)行動(dòng)態(tài)涂層修飾，結(jié)合PF和短端進(jìn)樣等技術(shù)，以大環(huán)抗生素萬(wàn)古霉素為手性拆分劑在4.2 min內(nèi)實(shí)現(xiàn)了芴甲氧羰基氨基酸（FMOC-amino acids）以及酮洛芬、非諾洛芬等的基線分離。與該研究組之前制備的HDB涂層［6］相比，PDMA涂層具有更好的穩(wěn)定性，因而分離過程運(yùn)行緩沖液中無(wú)需再添加PDMA即可維持整個(gè)分離體系的穩(wěn)定。2012年，該課題組又采用相同的策略實(shí)現(xiàn)了葉酸對(duì)映體純度的快速測(cè)定［19］。

在對(duì)映體純度的色譜分析過程中，含量較小的對(duì)映體出峰較晚時(shí)，常會(huì)被含量高的對(duì)映體的寬峰（由于過載而產(chǎn)生的峰展寬和拖尾等）所覆蓋（或部分重疊），因此使含量較小的對(duì)映體優(yōu)先出峰則成為對(duì)映體純度分析中的一個(gè)重要條件。為了實(shí)現(xiàn)這一條件，人們通常采用更換手性拆分試劑、改變分離體系背景電解質(zhì)類型和pH 等方法。然而，這些方法在實(shí)際應(yīng)用中常會(huì)面臨一系列問題，操作起來(lái)也比較繁瑣。與上述方法不同，Magnusson等［20］采用了另外一種新的策略，他們?cè)诓桓淖兪中圆鸱謩┖捅尘半娊赓|(zhì)種類和濃度的情況下，通過采用PDMA 化學(xué)鍵合涂層，分別實(shí)現(xiàn)了堿性藥物普萘洛爾（propranolol）及酸性藥物萘普生對(duì)映體出峰順序的改變，為手性化合物對(duì)映體純度分析提供了一種簡(jiǎn)單、靈活的分析策略。

1.2 中性高分子聚合物涂層柱

中性高分子化合物如聚乙烯醇（PVA）和聚乙二醇（PEG）等通常帶有羥基，可通過分子間作用力（如氫鍵等）與毛細(xì)管內(nèi)壁的硅羥基作用，從而抑制一些被分析物的吸附。另外，它們能增加毛細(xì)管壁附近液層的黏度，降低管壁的Zeta電位。由于這些物質(zhì)并沒有改變毛細(xì)管內(nèi)壁的電性，所以它們通常只能抑制而不改變分離體系EOF的方向。

使用PVA物理吸附涂層，Awadallah等［21］以環(huán)糊 精 衍 生 物Heptakis （2，3-diacetyl-6-sulfo）-βcyclodextrin（HDAS-β-CD）為手性拆分劑建立了β-受體阻滯劑塔林洛爾（talinolol）的定量分析方法。Zhao等［22］以一種新型的手 性三元復(fù) 合物（Cu2＋-（S）-3-氨基吡咯烷-L-組氨酸）為拆分劑成功分離了苯丙氨酸和色氨酸的外旋體。研究中發(fā)現(xiàn)，將5 g／L（0.5%（w／v））的PVA加入背景電解質(zhì)中，不僅可形成穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)涂層以抑制電滲流，同時(shí)也提高了體系的立體選擇性，顯著改善了對(duì)映體拆分的效率和分析的重現(xiàn)性。

在用一些生物大分子如牛血清白蛋白（BSA）作為手性拆分劑時(shí)，手性拆分劑在毛細(xì)管內(nèi)壁的吸附則會(huì)給手性分離和檢測(cè)帶來(lái)一系列問題。Barker等［23］首先用20%的PEG 溶液處理毛細(xì)管形成涂層，然后以BSA為手性添加劑高效拆分了亞葉酸的消旋體。PEG涂層的存在不但有效解決了BSA 與毛細(xì)管壁的吸附問題，同時(shí)，PEG 可以在很大程度上抑制分離體系的EOF，從而可以采用負(fù)極進(jìn)樣的方式來(lái)大幅縮短分析所用的時(shí)間。Wu等［24］合成了一種新的環(huán)糊精衍生物6A-2-aminoethylamino-6Adeoxy-β-cyclodextrin（CDen），將其與二價(jià)銅離子按比例混合形成了一種新型的二元復(fù)合物。在PEG涂層柱上，該復(fù)合物可作為手性拆分試劑來(lái)高效拆分芳香類氨基酸。

PEG涂層通常采用兩種方法來(lái)制備：動(dòng)態(tài)物理吸附法和化學(xué)鍵合法。前者制備過程簡(jiǎn)單，但穩(wěn)定性較差；后者盡管有更好的穩(wěn)定性和長(zhǎng)的使用壽命，但制備步驟多，因而影響了柱批次之間的重現(xiàn)性。為此，Lee等［25］在玻璃基材上，用紫外光引發(fā)PEG修飾的功能單體和交聯(lián)劑發(fā)生聚合反應(yīng)，一步制備了PEG功能化的微芯片，不僅解決了多肽、蛋白質(zhì)和熒光染料在CE 分離中的吸附問題，也使手性分離的重現(xiàn)性大為提高。受氣相色譜交聯(lián)毛細(xì)管柱制備方法的啟發(fā)，Schulze等［26］先將PEG 動(dòng)態(tài)吸附于毛細(xì)管壁，然后通過熱交聯(lián)反應(yīng)制得永久涂層柱，這種類型的色譜柱不僅可以高效分離氨基酸衍生物和天然蛋白質(zhì)，而且還可以用到以β-CD為拆分劑的手性分離體系。

除PVA 和PEG 外，聚環(huán)氧乙烷（polyethylene oxide，PEO）也常被用作手性分離過程中的涂層材料。Vaccher等［27］在用高度磺酸化的β-CD 拆分巴氯芬及其結(jié)構(gòu)類似物時(shí)，就使用PEO 動(dòng)態(tài)涂層來(lái)抑制電滲流并改善對(duì)映體的峰形。以中性的α-CD 作為手性拆分試劑，Suntornsuk等［28］在PEO 動(dòng)態(tài)涂層柱上建立了同時(shí)測(cè)定巴氯芬對(duì)映體及雜質(zhì)含量的CE方法，與之前報(bào)道的方法相比，該方法具有簡(jiǎn)單、高效和快速等優(yōu)點(diǎn)。

1.3 陰離子聚合電解質(zhì)涂層柱

用于手性分離的陰離子聚合電解質(zhì)涂層相對(duì)較少，通常與其他類型的涂層材料結(jié)合使用。杜迎翔等［29］先用陽(yáng)離子聚合物HDB 來(lái)涂敷毛細(xì)管，然后通過靜電作用再修飾上聚丙烯酸，成功制備了HDB／聚丙烯酸雙涂層。該類型涂層柱可以用于以多糖類物質(zhì)（如乙酰神經(jīng)氨糖酸和硫酸軟骨素C等）為手性添加試劑的拆分體系中。由于毛細(xì)管內(nèi)壁對(duì)堿性藥物的吸附作用大大降低，樣品色譜峰對(duì)稱性顯著改善，手性分離的效果良好。

2 多糖涂層柱

多糖是應(yīng)用最早且應(yīng)用最廣泛的手性拆分試劑之一，最常用的有環(huán)糊精、淀粉、纖維素以及它們的衍生物等。多糖類物質(zhì)在手性拆分方面應(yīng)用十分廣泛［30-34］，除了被用作固定相和手性添加試劑外，最近一些年來(lái)，直接以多糖類物質(zhì)作為涂層的研究報(bào)道也不斷出現(xiàn)。

2010 年，Prokhorova等［35］以抗生素伊瑞霉素（eremomycin）為拆分劑，分離了包括非甾體類消炎藥在內(nèi)的一系列芳香羧酸類化合物。為避免手性選擇試劑在毛細(xì)管壁的吸附，研究中采用交聯(lián)殼聚糖涂敷毛細(xì)管柱，所得涂層柱在pH1.8～12范圍內(nèi)可以穩(wěn)定存在，從而實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)物的快速高效手性拆分。Lee等［36］將七（6-羥乙胺-6-脫氧）-β-環(huán)糊精（β-CD-EA）添加到背景電解質(zhì)中，通過與硅羥基的靜電相互作用在毛細(xì)管壁內(nèi)壁形成了動(dòng)態(tài)的手性涂層。通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件，利用反向電滲流拆分了6個(gè)酸性和2個(gè)中性化合物的外消旋體。研究中發(fā)現(xiàn)緩沖體系的pH 對(duì)分離的影響比較顯著，這是因?yàn)棣?CDEA結(jié)構(gòu)中含有多個(gè)可質(zhì)子化的氨基，pH 值的改變會(huì)影響它們的質(zhì)子化程度進(jìn)而影響它們之間的靜電斥力，而這些都會(huì)對(duì)β-CD-EA 的空腔形狀產(chǎn)生影響。Wang等［37］先將2，6-二丁基-β-環(huán)糊精（2，6-DBβ-CD）與含有環(huán)氧基團(tuán)的硅烷基化試劑KH560發(fā)生反應(yīng)，然后與四乙氧基硅烷（TEOS）混合，在酸催化條件下在毛細(xì)管內(nèi)引發(fā)溶膠-凝膠（Sol-Gel，SG）反應(yīng)，在毛細(xì)管內(nèi)壁形成有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合涂層，該涂層柱除了可以高效分離硝基苯酚、氨基苯酚等的位置異構(gòu)體外，還可直接分離布洛芬和聯(lián)萘酚的外消旋體。

多糖類物質(zhì)纖維素和淀粉通常都具有很好的手性識(shí)別能力。Stavrou等［38］將3種水不溶性的纖維素酯化物溶于室溫離子液體1-丁基-3-甲基咪唑醋酸鹽（［BMIM］［OAc］）中用于涂層修飾石英毛細(xì)管柱。該涂層柱可用于拆分戊硫代巴比妥（thioental）和索他洛爾（sotalol）的外消旋體。Gotti等［39］將親水的支鏈淀粉鍵合于毛細(xì)管壁形成穩(wěn)定的永久涂層，該涂層柱在pH3.0～9.0范圍內(nèi)可明顯抑制毛細(xì)管壁硅羥基的活性。以青霉素酰化酶（penicillin G acylase）為手性拆分試劑，結(jié)合PF 技術(shù)，該研究組實(shí)現(xiàn)了非諾洛芬（fenoprofen）、舒洛芬（suprofen）等酸性化合物的高效、快速分離。

3 蛋白質(zhì)、多肽涂層柱

氨基酸是一類具有特殊重要意義的化合物，大多數(shù)的氨基酸都具有手性中心，由氨基酸作為基本單位構(gòu)成的多肽和蛋白質(zhì)也具有手性特征，它們與生物體內(nèi)的生命活動(dòng)密切相關(guān)。Geng等［40］首先用氨丙基三甲氧基硅烷來(lái)化學(xué)修飾毛細(xì)管內(nèi)壁，然后通過靜電作用動(dòng)態(tài)涂敷經(jīng)過處理的γ-磷酸鋯（γ-ZrP）膠體溶液，最后再以手性試劑溶菌酶（lysozyme）來(lái)沖洗毛細(xì)管制備了γ-ZrP／lysozyme自組裝雙涂層手性柱，涂層的厚度可通過交替多次涂敷γ-ZrP和lysozyme來(lái)控制。經(jīng)過這樣的多次動(dòng)態(tài)修飾，手性試劑溶菌酶的固載量大幅增加，可高效拆分色氨酸的外消旋體。

Bo等［41］模仿生物體細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，先將磷脂（phospholipid）涂覆在毛細(xì)管內(nèi)壁，然后用溶菌酶溶液沖洗毛細(xì)管柱，由于大量的溶菌酶會(huì)滲透并鑲嵌于磷脂膜中，因而不需在緩沖液中添加溶菌酶即可實(shí)現(xiàn)外消旋體色氨酸的手性分離。隨后，該課題組又采用相似的過程制備了磷脂-卵白素（avidin）［42］和磷脂-BSA［43］涂層毛細(xì)管柱，并在優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件下拆分了多種氨基酸及其衍生物。

SG是一種條件溫和的材料制備方法。采用SG包埋固載方法，Zuo等［44］將BSA修飾在環(huán)形毛細(xì)管柱（光纖為內(nèi)管，石英毛細(xì)管為外管）表面并基線分離了色氨酸的外消旋體。為了提高檢測(cè)靈敏度，實(shí)驗(yàn)中采用了多通道光纖模式濾光的檢測(cè)方式。

Kamande等［45］先用聚L-賴氨酸沖洗活化后的毛細(xì)管，形成陽(yáng)離子涂層，然后以陰離子聚合二肽表面活性劑-聚（十一烷酰-L-亮氨酰-氨基丙酸鈉）處理該陽(yáng)離子涂層，得到雙分子涂層結(jié)構(gòu)。重復(fù)此過程，可以得到不同厚度的聚電解質(zhì)多分子層（PEM）。由于涂層本身具有手性，所以可直接拆分拉貝洛爾、索他洛爾及幾種聯(lián)萘衍生物，研究表明該涂層柱性能穩(wěn)定，可連續(xù)使用近300次。將兩種以上的手性選擇劑混合使用通常會(huì)表現(xiàn)出更廣譜的手性識(shí)別能力，這一策略經(jīng)常被用于CE手性分離體系中［46，47］。Dai等［48］以乙二醇二縮水甘油醚為交聯(lián)劑，將BSA和β-CD 結(jié)合生成新的手性配體β-CD-BSA，然后通過一系列的偶聯(lián)反應(yīng)將其結(jié)合到毛細(xì)管內(nèi)壁形成手性涂層柱，在對(duì)色氨酸、苯丙氨酸和布洛芬等手性樣品進(jìn)行拆分時(shí)，該涂層柱表現(xiàn)出很強(qiáng)的手性識(shí)別能力。

多巴胺（dopamine，DA）是腦內(nèi)分泌的一種神經(jīng)遞質(zhì)，用來(lái)幫助細(xì)胞傳送脈沖的化學(xué)物質(zhì)。在弱堿性條件下，多巴胺可在水中溶解氧的作用下發(fā)生氧化-交聯(lián)反應(yīng)生成聚多巴胺。研究發(fā)現(xiàn)，多巴胺幾乎可在任何一種固體材料表面形成緊密附著的聚多巴胺（PDA）涂層［49］。近年來(lái)，多巴胺涂層在環(huán)境、生物及醫(yī)藥方面的基礎(chǔ)應(yīng)用研究日趨活躍［50，51］，其在手性分離方面的應(yīng)用也已見報(bào)道。Liu等［52］先在PDMS微芯片上引發(fā)DA發(fā)生自聚反應(yīng)形成PDA涂層。由于聚多巴胺含有豐富的鄰苯二酚，可與含有氨基的牛血清蛋白進(jìn)一步發(fā)生邁克爾加成（或希夫堿）反應(yīng)，從而將其固載在涂層表面形成PDA／BSA手性涂層（如圖1）。涂層后的芯片表現(xiàn)出良好的可潤(rùn)性，除可形成更穩(wěn)定的電滲流外，還可在一定程度上抑制一些物質(zhì)的非特異性吸附。手性評(píng)價(jià)的結(jié)果顯示，修飾后的芯片可快速高效分離色氨酸、酪氨酸等氨基酸的外消旋體。隨后，該課題組［53］又在PDA／BSA涂層基礎(chǔ)上引入氧化石墨烯（GO）納米復(fù)合材料，即制備前在DA 溶液中加入GO，使之包埋于PDA涂層中。這種凸凹不平的涂層結(jié)構(gòu)有利于增大后續(xù)步驟中BSA的固載量，從而在一定程度上提高了整個(gè)體系的手性拆分能力。

圖1 PDA／BSA 涂層（a）形成過程和（b）在拆分對(duì)映體中的應(yīng)用示意圖［52］Fig.1 Schemes of（a）the formation of PDA／BSA layer and（b）its application in enantioseparation［52］

4 納米粒子涂層柱

納米粒子因具有較大的比表面積和良好的生物相容性等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于分離科學(xué)領(lǐng)域［54］。常用的納米粒子包括聚合物納米粒子、硅膠基質(zhì)納米粒子、金屬納米粒子和碳納米管等。除了用于常規(guī)的色譜分離外，納米粒子已經(jīng)開始與CE 技術(shù)結(jié)合用于手性分析［55-57］。

Liang等［58］采用原位化學(xué)沉淀法合成了氧化石墨烯-鐵磁性納米復(fù)合材料（GO／Fe3O4NCs），再通過分子之間的氫鍵作用將β-CD修飾于該材料上，制得具有手性識(shí)別能力的磁性納米復(fù)合材料（CO／Fe3O4／β-CD NCs）。通過外加磁場(chǎng)可將該材料涂覆于PDMS微流控芯片毛細(xì)通道內(nèi)，手性分離實(shí)驗(yàn)表明，色氨酸對(duì)映體可在50 s內(nèi)獲得基線分離。Na等［59］用平均直徑為15 nm 的聚苯乙烯納米粒子涂敷毛細(xì)管，以羥丙基β-CD為拆分劑高效分離了手性藥物普萘洛爾，聚合物納米粒子的存在使得對(duì)映體和手性選擇劑間的相互作用得到加強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，納米粒子的存在不但減少了羥丙基β-CD的使用量，還改善了對(duì)映體的色譜峰形，提高了分離效率。

Chen等［60］用含有雙鍵的硅烷基化試劑對(duì)毛細(xì)管內(nèi)壁進(jìn)行修飾，然后將環(huán)氧丙基甲基丙烯酸酯修飾的殼聚糖納米粒子、甲基丙烯酰胺以及交聯(lián)劑N，N′-亞甲基雙丙烯酰胺在毛細(xì)管內(nèi)引發(fā)聚合，從而將殼聚糖納米粒子固載于毛細(xì)管內(nèi)壁形成手性涂層。在該涂層柱上，色氨酸和兒茶酚的外消旋體可獲得較好的拆分。Li等［61］利用陽(yáng)離子聚合電解質(zhì)PDDA與β-CD 修飾的金納米粒子（CD-GNPs）間的靜電相互作用將CD-GNPs吸附于毛細(xì)管壁作為手性涂層，對(duì)佐匹克隆等3種外消旋手性藥物進(jìn)行了拆分。該涂層毛細(xì)管柱在pH3.0～9.2范圍內(nèi)都可產(chǎn)生穩(wěn)定的電滲流，涂層的厚度則可通過PDDA 與CD-GNPs的多次交替涂敷來(lái)控制。Weng 等［62］通過?；磻?yīng)在羧基化單壁碳納米管（SWNTs）表面鍵合上BSA，形成手性復(fù)合納米材料SWNTBSA，然后通過物理吸附作用將其固著于微流控芯片的微通道表面，在70 s內(nèi)實(shí)現(xiàn)了色氨酸對(duì)映體的基線分離。Dong 等［63］以十六烷基三甲基溴化銨（CTMAB）為模板，制備出球形的介孔硅膠納米粒子MCM-41并將其固著于毛細(xì)管內(nèi)壁。然后通過氫鍵作用將3，5-二甲基苯異氰酸酯修飾的纖維素（CDMPC）涂覆在其表面，制得手性毛細(xì)管柱。MCM-41納米粒子涂層的毛細(xì)管內(nèi)壁粗糙，表面積增大，與直接用纖維素涂覆的常規(guī)毛細(xì)管相比手性拆分能力大為提高，可成功拆分華法令、安息香等多對(duì)外消旋體。

Kitagawa等［64］采用乳化法制備了粒徑為300～700 nm 的金雞納（CCND）納米晶體，并以PDDA為媒介通過靜電吸附作用將其固定在毛細(xì)管內(nèi)壁上用于手性拆分。利用該涂層柱，亮氨酸和苯丙氨酸外消旋體得到了很好的拆分，且重現(xiàn)性良好。該方法無(wú)需復(fù)雜的有機(jī)合成過程即可將不溶于水的CC-ND 直 接 用 于CE 手 性 分 析。Wang 等［65］制 備 了BSA修飾的聚苯乙烯（PS）納米粒子，并將其化學(xué)鍵合到毛細(xì)管內(nèi)壁。掃描電鏡顯示，所得毛細(xì)管內(nèi)表面呈波浪形，相比及表面積增大，利用該涂層柱可在3 min內(nèi)分離色氨酸的外消旋體。與單層BSA涂層的毛細(xì)管柱相比，PS／BSA 柱表現(xiàn)出更好的手性拆分能力。

硅膠基質(zhì)納米粒子具有機(jī)械強(qiáng)度高、耐有機(jī)溶劑以及易衍生等優(yōu)點(diǎn)。近幾年來(lái)，我們課題組連續(xù)報(bào)道了功能化硅膠基質(zhì)納米粒子在CE 分離方面的應(yīng)用［66-69］。在手性分離方面，我們使用雙氨基功能化修飾的納米粒子來(lái)涂層修飾毛細(xì)管壁（見圖2），然后以去甲基萬(wàn)古霉素為手性拆分試劑，快速高效地拆分了5種衍生化的氨基酸外消旋體［70］。涂層的存在有效抑制了去甲基萬(wàn)古霉素在毛細(xì)管壁的吸附，與普通的毛細(xì)管柱相比，檢測(cè)靈敏度提高了兩倍。使用相似的涂層毛細(xì)管柱，以羧基化β-CD為手性拆分試劑，我們還實(shí)現(xiàn)了麻黃堿、普萘洛爾、撲爾敏及氨氯地平4種藥物的手性分離［71］。由于納米粒子與羧基化β-CD之間較強(qiáng)的靜電相互作用，實(shí)驗(yàn)中羧基化β-CD的用量比文獻(xiàn)中的用量可降低1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。

圖2 （a，b）未涂層修飾毛細(xì)管和（c，d）納米粒子涂層修飾毛細(xì)管內(nèi)壁的掃描電鏡圖［70］Fig.2 SEM images of inner walls of the capillary（a，b）before and （c，d）after NPs coating treatment with different magnifications［70］

5 其他類型涂層柱

Yang等［72］采用微波輔助方法制備了去甲萬(wàn)古霉素修飾的涂層毛細(xì)管柱，基線分離了色氨酸、苯丙氨酸等4種芳香族氨基酸的外消旋體。制備過程先以γ-環(huán)氧丙基三甲氧基硅烷修飾毛細(xì)管內(nèi)壁，然后通過微波輔助反應(yīng)將去甲萬(wàn)古霉素鍵合在毛細(xì)管內(nèi)壁。與傳統(tǒng)制備方法相比，該方法節(jié)約了制備時(shí)間，大幅提高了合成效率。采用層層靜電自組裝（LBL）的制備策略，Kitagawa等［73］制備了SMIL 涂層柱，手性拆分了聯(lián)萘對(duì)映體。實(shí)驗(yàn)過程分別采用聚乙撐亞胺（PEI）、單（雙）鏈DNA 和聚氨基酸（或蛋白質(zhì)）作為每一步的涂層材料。研究發(fā)現(xiàn)聚乙撐亞胺-單鏈DNA-魚精蛋白SMIL 涂層柱可實(shí)現(xiàn)聯(lián)萘對(duì)映體的最佳拆分效果，結(jié)果同時(shí)還表明最外層為非手性聚合物時(shí)仍可實(shí)現(xiàn)手性拆分，這說(shuō)明DNA的螺旋結(jié)構(gòu)在手性識(shí)別過程中起著重要的作用。

超支化聚碳硅烷是一種新型的聚合物，其分子邊緣具有很多功能基團(tuán)，可以通過化學(xué)鍵結(jié)合到毛細(xì)管內(nèi)壁形成穩(wěn)定的涂層；同時(shí)手性拆分劑也可借助這些功能基團(tuán)結(jié)合到聚碳硅烷表面。與相同相對(duì)分子質(zhì)量的線性高分子相比，超支化結(jié)構(gòu)使其在溶液中具有較低的黏度，因而在涂層修飾過程中不易堵塞毛細(xì)管。Chu等［74］首次將羥丙基β-CD 修飾的超支化聚碳硅烷通過化學(xué)鍵合的方法修飾到毛細(xì)管內(nèi)壁，然后用于手性分離氧氟沙星和撲爾敏的外消旋體，獲得了較高的柱效和分離度，擴(kuò)大了超支化聚合物在手性分離領(lǐng)域中的應(yīng)用。

氧化石墨烯是石墨粉末經(jīng)化學(xué)氧化及剝離后的產(chǎn)物，是單一的原子層，可以在橫向尺寸上擴(kuò)展到數(shù)十微米。作為一種性能優(yōu)異的新型碳材料，它具有較高的比表面積和表面豐富的官能團(tuán)。Ye等［75］以3-氨丙基三甲氧基硅烷處理毛細(xì)管，然后以戊二醛為交聯(lián)劑將氧化石墨烯固定于毛細(xì)管內(nèi)表面，制備了氧化石墨烯涂層的毛細(xì)管柱。然后在不添加任何拆分劑的情況下拆分了麻黃堿和甲基苯乙胺的外消旋體，氧化石墨烯涂層的特殊結(jié)構(gòu)可能為手性識(shí)別提供了特殊的作用位點(diǎn)。

金屬有機(jī)骨架材料（metal-organic frameworks，MOFs）是一種新型的多孔材料，因其具有大的比表面積、可調(diào)的孔隙和良好的穩(wěn)定性而在氣體吸附、催化和光電材料等領(lǐng)域得到人們的廣泛關(guān)注［76］。Fei等［77］首次用一螺旋形的手性MOFs材料［Zn2（DCam）2（4，4′-bpy）］n來(lái)修飾毛細(xì)管柱，實(shí)現(xiàn)了黃烷酮、喹諾酮外消旋體的拆分和硝基酚、紫羅酮位置異構(gòu)體的分離。

6 結(jié)論與展望

毛細(xì)管電泳技術(shù)是當(dāng)前手性色譜分析中最常用的技術(shù)之一。伴隨著分析對(duì)象的日益廣泛和分析要求的不斷提高，涂層毛細(xì)管柱的重要性愈加突出，其類型也呈現(xiàn)出多樣化的特點(diǎn)。根據(jù)其作用特點(diǎn)，涂層柱可大致分為非手性涂層柱和手性涂層柱，它們?cè)谑中苑治鲞^程中可起到多重作用：如改變分離體系電滲流；抑制手性選擇劑（或被分析物）在毛細(xì)管壁的非特異性吸附；增強(qiáng)手性選擇劑與被分析物之間的相互作用以及直接提供手性作用位點(diǎn)參與手性識(shí)別過程等。

傳統(tǒng)的高分子聚合物涂層大多是通過靜電、疏水或氫鍵等作用力結(jié)合于毛細(xì)管壁，盡管制備過程簡(jiǎn)單，但穩(wěn)定性較差，通常需在緩沖液中添加低濃度的聚合物以維持涂層的存在。隨著材料科學(xué)與生物技術(shù)的快速發(fā)展，用于制備涂層柱的材料目前已不再局限于傳統(tǒng)的高分子聚合物，新型的納米復(fù)合材料和手性高分子聚合物正逐漸被廣泛使用。功能化納米粒子、氧化石墨烯等新型納米材料可明顯增大固定相的相比和柱容量，涂層制備過程也相對(duì)簡(jiǎn)單，是較為理想的毛細(xì)管涂層材料。MOFs在色譜分離方面極具潛力，在手性分離方面的應(yīng)用才剛剛起步。根據(jù)被分析物的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)和合成新型的手性MOFs涂層柱很可能成為手性分離領(lǐng)域未來(lái)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

相對(duì)于手性分離中快速發(fā)展的涂層技術(shù)，手性識(shí)別機(jī)理方面的研究還比較薄弱。目前，絕大多數(shù)相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)分離體系手性識(shí)別機(jī)理方面的研究仍處于定性討論的階段，缺乏深入的理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。伴隨著各種實(shí)驗(yàn)手段（如計(jì)算機(jī)分子模擬、液體核磁共振（L-NMR）、拉曼光譜（Raman）和原子力顯微鏡（AFM）等）的采用，這一領(lǐng)域的研究將得到進(jìn)一步的加強(qiáng)。

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