2018年毛細(xì)管電泳技術(shù)年度回顧

李林森,趙 毅,汪慧敏,韓詩邈,趙新穎,屈 鋒*

(1. 北京理工大學(xué)生命學(xué)院, “分子醫(yī)學(xué)與生物診療”工業(yè)和信息化部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100081;2. 北京理化分析測試中心, 有機(jī)材料檢測技術(shù)與質(zhì)量評(píng)價(jià)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100089)

1 期刊論文聚焦

截止至2018年12月31日,以“capillary electrophoresis”或“capillary isoelectric focusing”或“micellar electrokinetic chromatography”或“CE-MS”為關(guān)鍵詞在ISI Web of Science數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行主題檢索(排除capillary electrochromatogaphy、microchip和capillary monolithic column),共檢索到期刊論文354篇,較去年450篇減少約四分之一。本年度分析化學(xué)學(xué)科最具影響力的雜志Analytical Chemistry共發(fā)表CE相關(guān)的論文15篇,與去年28篇相比下降近50%;發(fā)表論文的研究范圍覆蓋蛋白質(zhì)組學(xué)、蛋白質(zhì)藥物、手性拆分機(jī)理、疾病診斷、儀器改進(jìn)以及環(huán)境監(jiān)測。CE的專業(yè)期刊之一,Electrophoresis,發(fā)表CE相關(guān)論文57篇,文章數(shù)量略低于去年的72篇,但仍是發(fā)表CE論文最多的期刊。其他重要的分析化學(xué)期刊Journal of Chromatography A發(fā)表42篇,Talanta發(fā)表22篇,Journal of Separation Science發(fā)表30篇,Analytica Chimica Acta發(fā)表12篇,這些雜志發(fā)表的CE論文數(shù)與往年情況基本持平。本文根據(jù)發(fā)表期刊論文的質(zhì)量和數(shù)量,分別從生命科學(xué)研究、藥物分析、手性拆分、醫(yī)學(xué)及臨床檢驗(yàn)、CE相關(guān)儀器改進(jìn)、食品安全檢驗(yàn)和環(huán)境監(jiān)測7個(gè)方面進(jìn)行介紹。

1.1 生命科學(xué)研究

近年來,CE在生命科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用研究越來越多,主要涉及蛋白質(zhì)、核酸、糖等生物分子。值得注意的是,Analytical Chemistry本年度發(fā)表的15篇CE論文中有6篇與蛋白質(zhì)組學(xué)研究相關(guān)。蛋白質(zhì)組學(xué)研究包括:毛細(xì)管區(qū)帶電泳-串聯(lián)質(zhì)譜法(CZE-MS/MS)結(jié)合尺寸排阻色譜法(SEC)和反相液相色譜法(RPLC),可鑒定來自大腸桿菌蛋白質(zhì)組的5 700種蛋白質(zhì)形式。CZE-電噴霧電離串聯(lián)質(zhì)譜法(CZE-ESI-MS/MS)結(jié)合反相超高效液相色譜法(UHPLC),可鑒定α-1-酸性糖蛋白中268個(gè)位點(diǎn)特異性N-糖肽。采用微尺度反相液相色譜(μRPLC)進(jìn)行肽初步分離,并結(jié)合基于動(dòng)態(tài)pH連接的CZE-MS/MS對(duì)乳腺癌MCF7細(xì)胞蛋白質(zhì)組進(jìn)行研究,結(jié)果表明,僅需5 μg MCF7蛋白質(zhì)消化物即可鑒定出超過7 500種蛋白質(zhì)以及近60 000種肽。CZE-ESI-MS/MS結(jié)合涂層毛細(xì)管、電動(dòng)泵浦鞘流納米電噴霧界面、軌道阱液相色譜-質(zhì)譜儀和先進(jìn)峰值測定算法,可從220 ng的人慢性髓系白血病k562細(xì)胞消化液中鑒定出約27 000個(gè)肽以及4 400個(gè)蛋白質(zhì)組。采用毛細(xì)管區(qū)帶電泳-紫外分光光度法(CZE-UV)和CZE-ESI/飛行時(shí)間質(zhì)譜法(CZE-ESI/TOF-MS)監(jiān)測熱脅迫和pH脅迫下重組艾蒿過敏原中的脫酰胺作用和羊毛硫氨酸形成。構(gòu)建強(qiáng)陽離子交換-反相液相色譜-毛細(xì)管區(qū)帶電泳-串聯(lián)質(zhì)譜(SCX-RPLC-CZE-MS/MS)平臺(tái),可從老鼠大腦蛋白質(zhì)組消化產(chǎn)物中鑒定出8 200個(gè)蛋白質(zhì)組和6.5萬個(gè)獨(dú)特肽段。CE-串聯(lián)納米電噴霧電離高分辨率質(zhì)譜(CE-nanoESI-HRMS)通過反相分餾增強(qiáng)對(duì)單個(gè)神經(jīng)元的肽檢測,可從500 pg蛋白質(zhì)消化物中鑒定出141種蛋白質(zhì)。采用磷酸鈣共沉淀法改進(jìn)蛋白質(zhì)分餾技術(shù)用于CE中人乳蛋白的快速表征,并結(jié)合離線耦合液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜鑒定人乳中的微量蛋白質(zhì)。

此外,CE還可用于研究蛋白質(zhì)之間的相互作用。蛋白質(zhì)交聯(lián)毛細(xì)管電泳(PXCE)使用戊二醛作為交聯(lián)劑,可對(duì)7種不同蛋白質(zhì)相互作用的親和力進(jìn)行測定。應(yīng)用親和毛細(xì)管電泳法(ACE)研究兩種血清白蛋白與類肝素的相互作用。

核酸研究包括:毛細(xì)管凝膠電泳法(CGE)結(jié)合基于聚乙烯吡咯烷酮和甘油設(shè)計(jì)的柔性、低黏性篩分介質(zhì),檢測100～1 000 nt RNA的純度和穩(wěn)定性。應(yīng)用平衡混合體系非平衡毛細(xì)管電泳法和高通量測序篩選含有G-四鏈體結(jié)構(gòu)的適配體。使用寡核苷酸修飾的量子點(diǎn)與熒光標(biāo)記的核酸樣品雜交制備福斯特共振能量轉(zhuǎn)移探針,并結(jié)合CE用于特定核酸序列的檢測。高速毛細(xì)管篩選電泳-激光誘導(dǎo)熒光檢測(HSCE-LIF)可用于3種內(nèi)源性微RNA(miRNA)的分離測定。應(yīng)用CE-LIF篩選鹽酸克倫特羅的核酸適配體。

糖類和小分子研究包括:短掃集CE-LIF結(jié)合熒光成像檢測探針FluoZin-3測定游離的以及與金屬硫蛋白2a結(jié)合的Zn2+。開發(fā)新型的基于發(fā)光體和抗原共載金納米顆粒的化學(xué)發(fā)光信號(hào)放大(CL)策略來提高CE-CL檢測靈敏度,用于女性血清中痕量睪酮的檢測。共價(jià)修飾反極性CZE-MS分析肝素/硫酸乙酰肝素寡糖混合物,可鑒定80多種聚糖分子組成。CE結(jié)合場增強(qiáng)樣品進(jìn)樣-掃集-膠束溶劑堆積(FESI-Sweeping-MSS)檢測復(fù)雜生物樣品中痕量有機(jī)陰離子化合物。無鞘CE-ESI-MS通過一鍋兩步衍生化反應(yīng)對(duì)哺乳動(dòng)物細(xì)胞和人體組織中氨基酸和有機(jī)酸進(jìn)行分析;CE-電容耦合非接觸式電導(dǎo)(C4D)測定大黃素誘導(dǎo)HeLa細(xì)胞凋亡期間Na+和K+的濃度。CE-MS分析亞麻種子中13C標(biāo)記的氨基酸。

1.2 藥物分析

CE技術(shù)的不斷改進(jìn)使得其在藥物分析領(lǐng)域的應(yīng)用研究優(yōu)勢凸顯,主要表現(xiàn)在蛋白質(zhì)藥物研究、藥物作用機(jī)理和藥物篩選,天然產(chǎn)物的成分分析以及合成藥物的檢測。

蛋白質(zhì)藥物研究包括:應(yīng)用毛細(xì)管等電聚焦-質(zhì)譜(cIEF-MS)分離與成像cIEF-UV曲線關(guān)聯(lián)良好的單克隆抗體電荷變體,實(shí)現(xiàn)了單個(gè)單克隆抗體(mAb)電荷變體的在線TOF-MS檢測和表征。使用基于十六烷基磺酸鈉的毛細(xì)管電泳法(CE-SHS)表征和定量治療性蛋白質(zhì),與傳統(tǒng)的基于十二烷基硫酸鈉毛細(xì)管電泳法(CE-SDS)相比,CE-SHS可使峰值分辨率和塔板數(shù)分別提高3倍和8倍。cIEF-MS對(duì)西妥昔單抗電荷異質(zhì)性進(jìn)行深入表征,可鑒定免疫球蛋白降解酶S裂解后的8個(gè)電荷變體和還原處理后的11個(gè)電荷變體。采用基于流通微通道接口的cIEF-MS分析肽、蛋白質(zhì)和單克隆抗體,鑒定出具有0.1個(gè)pI單位差異和1個(gè)道爾頓分子量差異的變體。采用毛細(xì)管電泳-固定化酶反應(yīng)器在線檢測青霉素酶活性。應(yīng)用低流量無鞘CE-MS分離異構(gòu)納米抗體的變體和片段,每個(gè)單克隆抗體可以識(shí)別多達(dá)32個(gè)可結(jié)晶段(Fc)變體。CZE-MS用于免疫球蛋白1型mAb及其Fc片段的分析。應(yīng)用CE-ESI-MS在糖肽水平上對(duì)N-聚糖種類進(jìn)行定量,用于表征和量化多種治療性單克隆抗體糖基化異質(zhì)性。

藥物作用機(jī)理研究包括:通過等溫滴定量熱法、熒光光譜法和前沿分析毛細(xì)管電泳法(FACE)評(píng)估華法林與人或牛血清白蛋白分子之間的相互作用。ACE結(jié)合溫控離子液體-雙水相體系測定抗癌藥物甲氨蝶呤和長春堿與人α1酸性糖蛋白的結(jié)合常數(shù)。CE-LIF用于富勒烯與抗癌藥物DOX絡(luò)合物在不同pH值下的釋放度分析,研究證實(shí)富勒烯對(duì)pH敏感,能促進(jìn)藥物在溶酶體中的釋放。基于CE開發(fā)在線納米反應(yīng)器用于抗血栓藥物篩選的酶試驗(yàn)。CE基于對(duì)映選擇性研究氯胺酮及其代謝物的II期代謝。

藥物篩選研究包括:手性配體交換毛細(xì)管電泳法用于評(píng)估丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)酶反應(yīng)器的酶解效率,并應(yīng)用于ALT抑制劑的篩選。CE結(jié)合層流剖面的橫向擴(kuò)散技術(shù)用于抗血栓藥物篩選的酶試驗(yàn)。固定化細(xì)胞毛細(xì)管電泳法(ICCE)用于快速篩選靶向整合素巨噬細(xì)胞抗原-1的抗腫瘤轉(zhuǎn)移藥物。應(yīng)用CE篩選斷點(diǎn)簇區(qū)域Abelson酪氨酸激酶抑制劑。ACE篩選和鑒定潛在候選藥物,用于分析針對(duì)強(qiáng)直性肌營養(yǎng)不良癥1型相關(guān)的病理RNA探針。CE分離和測定兩種形式的氨基葡萄糖-6-磷酸合成酶,用于抗菌藥物的研究。采用ACE和分子對(duì)接方法研究凝血酶與10種酚類化合物之間的相互作用,用于凝血酶抑制劑的篩選。

此外,CE還可用于藥物理化性質(zhì)的研究:毛細(xì)管等電聚焦-全柱成像法用于測定縮短的胰高血糖素樣肽-1等電點(diǎn)。CE基于兩值法和一值法研究卡西酮衍生物的酸度。膠束電動(dòng)色譜法(MEKC)用于評(píng)估24種具有精神藥物活性的7H-嘌呤-2,6-二酮衍生物的親脂性。

天然產(chǎn)物成分分析研究包括:應(yīng)用MEKC分離測定6種香豆素和6種呋喃香豆素,白花蛇舌草提取物中的環(huán)烯醚萜類、苯丙素類和類黃酮類化合物,白花前胡素A、B、C和柴胡中的4種柴胡皂苷。應(yīng)用CZE鑒定連翹中異構(gòu)五環(huán)三萜酸的3種微成分。CZE結(jié)合掃集-膠束溶劑堆積同時(shí)測定當(dāng)歸中3種有機(jī)酸。CE場放大樣品堆積(FASS)結(jié)合基質(zhì)固相分散萃取測定3種有機(jī)酸。CE場放大進(jìn)樣法(FASI)用于枸杞中6種黃酮類化合物的檢測。CZE大體積樣品堆積(LVSS)在線富集測定5種喜樹堿生物堿。微芯片毛細(xì)管電泳結(jié)合激光誘導(dǎo)熒光檢測(MCE-LIF)用于快速測定蘆薈素A和B的含量。

合成藥物檢測包括:人尿樣中的抗抑郁類藥物、四環(huán)素類抗生素、頭孢吡肟、卡馬西平和氯巴扎、阿替洛爾和美托洛爾;人血漿中的酪氨酸激酶抑制劑、妥布霉素、鹽酸喹那普利及其代謝物鹽酸喹普利拉;血清中的苯二氮卓類藥物、D-安非他明和苯海拉明;固定劑量復(fù)方片中異煙肼和利福平;金剛烷類藥物、喹啉-2-硫酮、8-巰基喹啉鹽酸鹽、卡鉑與替莫唑胺的二元混合物等。

CE還可用于藥物的質(zhì)量評(píng)估,包括:丹磺酰衍生物普瑞巴林的對(duì)映體純度,替拉那韋膠囊的有機(jī)雜質(zhì),注射劑型中16種抗腫瘤藥物有效成分的含量,藥物制劑中阿莫地喹及3種合成雜質(zhì)的含量,吲哚美辛中3種已知雜質(zhì)的含量,右旋美托咪定的手性純度。

此外,CE使用蛋白質(zhì)作為探針,可用于研究納米藥物的表面覆蓋度。CE-UV可用于分離和定量納米藥物載體中未包封的阿霉素。

1.3 手性拆分

手性拆分一直是CE的優(yōu)勢。CE在保持氨基酸、藥物分子等對(duì)映體分離方面的優(yōu)勢外,在新型手性拆分劑的開發(fā),以及手性拆分機(jī)理研究方面也有進(jìn)展。

手性拆分機(jī)理研究包括:ACE力矩分析法用于手性分子間相互作用的動(dòng)力學(xué)研究,分子間相互作用理論上會(huì)引起峰值方差的增加,通過分析β-環(huán)糊精(β-CD)與苯氧丙酸分子間相互作用來驗(yàn)證預(yù)測結(jié)果,與數(shù)值分析結(jié)果一致?；贑E構(gòu)建一種數(shù)學(xué)模型,以羥丙基-β-環(huán)糊精(HP-β-CD)作為模型配體,通過計(jì)算表觀電泳遷移率可得出最優(yōu)配體濃度。以硫酸CD為手性拆分劑,研究毛細(xì)管電泳陽離子場放大進(jìn)樣?；贑E研究了11種中性CD和5種手性離子液體對(duì)同型半胱氨酸的對(duì)映體分離效果。使用CE研究了特布他林對(duì)映體對(duì)各種CD的親和模式。應(yīng)用CE研究不同CD與美托咪定對(duì)映體的絡(luò)合作用。采用CE研究CD誘導(dǎo)的取代卡西酮的酸性修飾,研究表明,pKa位移有助于卡西酮的手性分離。

新型手性拆分劑研究包括:使用兩種新型的羥基酸手性離子液體作為拆分劑,與單一CD體系相比,藥物對(duì)映體的分離效果顯著改善。首次合成一種氨基三唑-β-CD離子液體衍生物,用于CE中丹?；被岷洼疗丈膶?duì)映體分離?；贑E建立氨基酸手性離子液體與天然α-CD的協(xié)同對(duì)映體系統(tǒng),比單一α-CD系統(tǒng)具有更強(qiáng)的對(duì)映選擇性。使用硫酸軟骨素D作為新型拆分劑,結(jié)合羧甲基-β-CD手性拆分6種基本外消旋藥物。

手性藥物拆分研究包括:以介孔有機(jī)硅材料(1,4-二(三乙氧基硅基)-苯配體)作為固相萃取吸附劑,使用硫酸-β-CD拆分水樣中7種不同性質(zhì)藥物。以HP-α/β-CD和麥芽糖糊精作為兩段手性柱段建立部分填充毛細(xì)管電泳法,對(duì)10種外消旋藥物進(jìn)行手性拆分。在CZE模式中,分別以2-羧乙基-CD、2-羥丙基-CD、硫酸化CD、HP-γ-CD、2-羥乙基-β-CD、酸性氨基酸與HP-α/β-CD等作為手性拆分劑,用于分離多種藥物對(duì)映體。

手性氨基酸及其他小分子分析研究包括:使用β-CD拆分普萘洛爾對(duì)映體,綠茶中6種主要的兒茶素和茶氨酸對(duì)映體,4種5-亞硝基嘧啶衍生物的旋轉(zhuǎn)異構(gòu)體,8對(duì)9-芴甲氧羰?；妊苌腄、L型氨基酸。HP-β-CD結(jié)合手性離子液體分離測定去氫鉤藤堿和去氫鉤藤堿b。HP-β-CD結(jié)合三氧-甲基-β-CD拆分6種苯氧基酸除草劑的對(duì)映體。四丁基銨-L-精氨酸離子液體和β-CD聯(lián)用手性拆分麻黃堿、偽麻黃堿和甲基麻黃堿異構(gòu)體。部分填充毛細(xì)管電泳耦合兩個(gè)不連續(xù)功能柱段以拆分色氨酸和酪氨酸的對(duì)映體。

1.4 醫(yī)學(xué)及臨床檢驗(yàn)

醫(yī)學(xué)及臨床檢驗(yàn)是CE應(yīng)用研究的重要方向之一,主要是基于疾病相關(guān)標(biāo)志物的疾病診斷和病理分析。檢測的樣品包括血漿、血清、尿樣、腦脊液、紅細(xì)胞等。

疾病診斷研究包括:在線SPE-CE-MS用于純化、預(yù)濃縮、分離和表征癌癥血清中的miRNA及其轉(zhuǎn)錄后修飾,miRNA標(biāo)準(zhǔn)品檢出限是CE-MS的1/50,且在白血病患病組中僅檢測到2種濃度極低的miRNAs。定量毛細(xì)管電泳法(qCE)結(jié)合多重聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(mPCR)用于檢測3種牙周病病原體,采用了改進(jìn)時(shí)間修正內(nèi)標(biāo)法來快速精確定量mPCR產(chǎn)物?；贑E建立線粒體排列系統(tǒng)用于細(xì)胞內(nèi)線粒體計(jì)數(shù)。MEKC結(jié)合固相微萃取測定尿液中5種神經(jīng)遞質(zhì)。基于CE-MS開發(fā)通用的尿液多肽標(biāo)記物模式,用于實(shí)體瘤的檢測。CZE-基質(zhì)輔助激光解吸離子化飛行時(shí)間質(zhì)譜(MALDI-TOF-MS)檢測載脂蛋白-Ⅲ和其人工修飾品種,用于先天性糖基化障礙的診斷。CE-C4D用于監(jiān)測癲癇患者血漿中托吡酯的含量。毛細(xì)管電泳發(fā)光二極管誘導(dǎo)熒光檢測法監(jiān)測人胚胎的氨基酸代謝率,用于輔助生殖。CE-C4D結(jié)合SPE測定腎炎患者尿液中草酸和檸檬酸代謝物。MEKC測定帕金森病患者紅細(xì)胞中腐胺含量。CZE分析結(jié)構(gòu)類似的轉(zhuǎn)鐵蛋白糖型,可用作先天性糖基化疾病的篩查。變性毛細(xì)管電泳(DCE)檢測異檸檬酸脫氫酶1和2的基因突變,用于腦瘤患者的預(yù)后評(píng)估。

病理分析研究包括:γ-CD介導(dǎo)的CZE測定人血漿和腦脊液樣品中D/L-興奮性氨基酸的濃度,統(tǒng)計(jì)分析顯示,血漿中L-天冬氨酸濃度與阿茲海默病嚴(yán)重程度之間呈中度負(fù)相關(guān)。采用CE-MS研究參與2型糖尿病的人胰島淀粉樣蛋白多肽寡聚化。CE結(jié)合蛋白質(zhì)結(jié)晶學(xué)和分子動(dòng)力學(xué)模擬研究精氨酸對(duì)胰島素寡聚化的影響,綜合結(jié)果表明,離子強(qiáng)度對(duì)胰島素組裝有很強(qiáng)影響。CZE檢測人細(xì)胞中的5-氟胞嘧啶(5-FC)和5-氟尿嘧啶(5-FU),研究表明,在攜帶胞嘧啶脫氨酶與5-FC自殺基因的細(xì)胞中5-FC可成功轉(zhuǎn)化為5-FU。FACE用于評(píng)估血小板和8種生物堿之間的相互作用,結(jié)果表明,海藍(lán)堿、脫氫榛子堿和異鉤藤堿與血小板之間有相對(duì)較高的親和力。

1.5 CE相關(guān)儀器改進(jìn)

進(jìn)一步提高毛細(xì)管電泳儀的檢測靈敏度和與現(xiàn)有技術(shù)聯(lián)用一直是CE研究發(fā)展的重要方向。

相關(guān)檢測器研究包括:便攜式毛細(xì)管電泳儀搭配深紫外熒光檢測器(FD)用于測定口服液中的非法藥物,該檢測器配備了5種可互換的發(fā)射濾光片,發(fā)射波長范圍為278～600 nm,可用于多種天然熒光非法藥物的測定。應(yīng)用MEKC測定3種姜黃素類化合物,以445 nm激光二極管為激發(fā)源,構(gòu)建了共聚焦激光誘導(dǎo)熒光檢測器,可使3種化合物的熒光信號(hào)分別增強(qiáng)77、57和47倍。搭建光漂白進(jìn)樣-激光誘導(dǎo)熒光檢測毛細(xì)管電泳(OGCE-LIF)系統(tǒng)拆分5對(duì)D/L-氨基酸對(duì)映體,用于D-氨基酸的檢測以及D-氨基酸氧化酶活性的測定。

CE-MS接口及性能研究包括:開發(fā)了用于連接CE與多收集器電感耦合等離子體質(zhì)譜(MC-ICP-MS)的接口,對(duì)核樣品中的鈾(U)和钚(Pu)同位素比值進(jìn)行精確測量,分析物含量僅需nL級(jí),獲得的U、Pu同位素比值的重現(xiàn)性可與熱電離質(zhì)譜法相當(dāng)。使用3D打印裝置開發(fā)CE-MS接口來改進(jìn)CE熱控制問題。使用同軸鞘流接口和聚四氟乙烯端帽制造CE-ICP-MS接口,來檢測抗癌藥物順鉑制劑中195Pt。采用基于機(jī)械閥門接口的二維毛細(xì)管電泳-質(zhì)譜(CE-CE-MS)來解決非揮發(fā)性物質(zhì)對(duì)電噴霧電離過程的干擾問題。低鞘流ESI接口用于耦合CE-MS,可在神經(jīng)細(xì)胞培養(yǎng)物中成功鑒定出神經(jīng)傳遞相關(guān)物質(zhì)。使用納升閥將成像毛細(xì)管等電聚焦(icIEF)與質(zhì)譜聯(lián)用,可準(zhǔn)確定量生物治療藥物中主要的異構(gòu)體、酸性和堿性變體。

1.6 食品安全檢驗(yàn)

CE在食品安全檢驗(yàn)方面最明顯的優(yōu)勢就是分離效率高,主要檢測內(nèi)容包括食品營養(yǎng)成分分析及有害成分檢測。

營養(yǎng)成分包括:發(fā)酵乳制品中乳鏈菌肽;乳制品、葡萄酒中生物胺;嬰幼兒配方奶粉中乳清蛋白;液態(tài)奶樣品中左旋肉堿和乙酰左旋肉堿;乳制品中L-羥脯氨酸;啤酒麥芽汁、葡萄酒中鞣花酸;醬油、食醋中氨基酸;柑橘類水果、茶葉、玫瑰果葉中黃酮類化合物。

有害成分包括:食品中食源性致病菌;牛奶樣品中磺胺類藥物、大環(huán)內(nèi)酯類抗生素;保鮮果實(shí)中合成食品著色劑;花生中曲霉分生孢子;環(huán)境水、蜂蜜和番茄樣品中7種三嗪類除草劑;蔬菜中敵百蟲殘留;膳食補(bǔ)充劑中8種合成藥物;超熱處理牛奶樣品中硝酸鹽和硫氰酸鹽離子;牛肉中沙拉沙星和二氟沙星;海鮮中麻痹性貝類毒素、河蚌毒素和軟骨藻酸;面包中丙酸鹽和山梨酸鹽。

CE-LIF對(duì)麥芽汁樣品中的葡萄糖寡聚物進(jìn)行分析,以監(jiān)測兩種不同類型酵母介導(dǎo)的糖發(fā)酵過程中低聚糖的組成變化。此外,可采用CE-MS鑒別咖啡摻假,結(jié)果表明,巖藻糖、木糖,葡萄糖可用作潛在標(biāo)記物來識(shí)別樣品摻假。使用離子交換色譜-動(dòng)態(tài)涂布毛細(xì)管電泳法(IEC-DCCE)可檢測貝類中2種主要過敏原(原肌凝蛋白和精氨酸激酶)。

1.7 環(huán)境監(jiān)測

CE-UV結(jié)合FASI、瞬時(shí)等速電泳(tITP)以及逆流電動(dòng)增壓(CF-EKS)用于飲用水中砷形態(tài)分析,富集倍數(shù)高達(dá)230～1 200。CE結(jié)合熒光探針選擇法檢測超痕量鈾酰離子,可成功用于放射性樣品中鈾酰離子的測定且無高輻射危險(xiǎn)。CZE-tITP用于測定水中氟化物的含量。CE-C4D用于檢測海水中8種生物胺。CE結(jié)合分散液-液微萃取測定水樣中5種氯酚。CE-UV結(jié)合SPE檢測水樣中3種有機(jī)汞。CE-MS結(jié)合免疫親和萃取用于測定環(huán)境水樣中的8種典型氟喹諾酮類抗生素。MEKC測定地表水殘留物中氟喹諾酮類化合物的含量。

2 國內(nèi)外會(huì)議

2018年與CE相關(guān)的國際學(xué)術(shù)會(huì)議有5個(gè),國內(nèi)學(xué)術(shù)會(huì)議有3個(gè)(見表1)。值得關(guān)注的是2018年度舉行了“京魯色譜行業(yè)女學(xué)者應(yīng)用技術(shù)交流會(huì)——毛細(xì)管電泳專場”,會(huì)議針對(duì)CE技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了討論和交流。這也是國內(nèi)第一次就毛細(xì)管電泳應(yīng)用技術(shù)展開的專場交流活動(dòng)。

2018年度會(huì)議中CE聯(lián)用技術(shù)報(bào)告居多,包括CE-MS、CE-HRMS、CE-ESI-MS、CE-ESI-HRMS、CE-MALDI-TOF-MS、CE-ICP-MS、CE-UV和CE-LIF等,此外,還有CE與C4D聯(lián)用、CE與電化學(xué)發(fā)光傳感器聯(lián)用等。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)總結(jié)如下，生命科學(xué)領(lǐng)域包括蛋白質(zhì)、核酸、糖類及細(xì)胞代謝產(chǎn)物4個(gè)方面。蛋白質(zhì):CE開發(fā)雙特異性融合蛋白、CE-SDS-LIF與CE-MS表征酶對(duì)醫(yī)療蛋白的降解作用。核酸:DNA/RNA生物標(biāo)志物的分析、CZE研究單鏈DNA序列的分離機(jī)制等。糖類:CE-UV分析人類免疫缺陷病毒(HIV)的糖基化、糖類復(fù)合物結(jié)合常數(shù)的估算等。細(xì)胞代謝產(chǎn)物:CE-ESI-MS描述非洲爪蟾胚胎中單細(xì)胞的代謝圖譜、單個(gè)胚胎細(xì)胞的蛋白質(zhì)和代謝產(chǎn)物的原位分析等。

醫(yī)藥方面包括藥物分析與開發(fā)和臨床檢測。藥物分析與開發(fā):CE檢測小兒口服制劑中的L-瓜氨酸等。臨床檢測:CE-MS用于臨床代謝組學(xué)和生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn);CZE檢測載脂蛋白C-III糖型及其相關(guān)物質(zhì)用于先天性糖基化障礙的檢查;CE-MS定量檢測血漿中B型鈉尿肽的含量以診斷與治療心力衰竭等。

方法學(xué)包括CE分辨率的提高,毛細(xì)管表面特性的改變及CE分離度的提高,新型毛細(xì)管電色譜柱，環(huán)形毛細(xì)管電泳系統(tǒng)，毛細(xì)管電泳堆積技術(shù)，生物分子的測序和加工,微流控毛細(xì)管凝膠電泳的開發(fā),新型毛細(xì)管電泳-酶微反應(yīng)器，毛細(xì)管免疫傳感器等。

表 1 CE相關(guān)的國內(nèi)外會(huì)議

-: no data.

其他還包括CE-ESI-MS的環(huán)境和農(nóng)業(yè)應(yīng)用,CE-ICP-MS在細(xì)胞胞漿條件下表征量子點(diǎn)轉(zhuǎn)化,微生物的分離與分析,基于CE的單細(xì)胞質(zhì)譜研究,非共價(jià)分子相互作用強(qiáng)度和特異性定量評(píng)價(jià),CE-C4D檢測有機(jī)和無機(jī)離子的雙組分緩沖體系,低流量CE-MS和ACE測定復(fù)合物穩(wěn)定常數(shù)等。

3 毛細(xì)管電泳技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

2015年度回顧中對(duì)CE技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)做了簡介。時(shí)隔3年,國內(nèi)外基于CE技術(shù)的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)共計(jì)83條,與2015年相比,增加了45條,數(shù)量增加了近1倍。新增標(biāo)準(zhǔn)名錄見表2。其中,在生物藥方面的應(yīng)用尤為突出。歐洲和美國各增加了8條標(biāo)準(zhǔn),內(nèi)容均為蛋白質(zhì)藥物分析;俄羅斯依舊在酒、飼料分析方面推出了標(biāo)準(zhǔn)。我國農(nóng)業(yè)部推出了毛細(xì)管電泳檢測飼料中有機(jī)酸的標(biāo)準(zhǔn),另外4條則是藥典中用于抗體藥物的分析。此外,墨西哥、英國、日本、印度以及其他國家也陸續(xù)推出了基于毛細(xì)管電泳技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。由此可見,毛細(xì)管電泳技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛,尤其是在生物藥分析方面的優(yōu)勢不可替代。

表 2 新增的毛細(xì)管電泳法相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

表 2 (續(xù))

4 國產(chǎn)毛細(xì)管電泳儀

2016年度回顧中對(duì)毛細(xì)管電泳儀品牌和型號(hào)做了簡介。時(shí)隔2年,市面可查的國內(nèi)毛細(xì)管電泳儀商家近40家,統(tǒng)計(jì)主要國產(chǎn)毛細(xì)管電泳儀廠家的信息見表3。國際品牌(Beckman, Agilent, Sebia)依舊為主流,其中Beckman(現(xiàn)Sciex公司)和Agilent公司在原有儀器型號(hào)基礎(chǔ)上又推出了C100HT生物制品分析系統(tǒng)、Agilent 7100與ICP-MS和ICP-MS/MS系統(tǒng)。國產(chǎn)儀器公司大幅度增加,推動(dòng)了國產(chǎn)毛細(xì)管電泳儀的研發(fā)和生產(chǎn)。值得關(guān)注的是,海能公司于2017年12月30日出資購買歐洲D(zhuǎn)L公司“高效毛細(xì)管電泳儀”相關(guān)專利實(shí)施許可權(quán)及非專利技術(shù)、軟件所有權(quán)等全部技術(shù)產(chǎn)權(quán),用以研發(fā)和生產(chǎn)國產(chǎn)高效毛細(xì)管電泳儀,進(jìn)而布局生命科學(xué)、醫(yī)療診斷和生物制藥等領(lǐng)域。

表 3 國產(chǎn)毛細(xì)管電泳儀廠家信息

資料來源: http://m.brandzw.com/?catid=dd163870cc57b514&tfrom=sdf506.

5 結(jié)語

近3年來,毛細(xì)管電泳技術(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)推出速度快,毛細(xì)管電泳儀的國產(chǎn)化進(jìn)程也令人感到驚喜。相信毛細(xì)管電泳技術(shù)將很快度過積累期,迎來更好的發(fā)展。

以上內(nèi)容難免有遺漏和不妥之處,請(qǐng)廣大學(xué)界同仁及應(yīng)用從業(yè)人員批評(píng)指正。

致謝: 感謝LUMEX公司李國英提供標(biāo)準(zhǔn)名錄。