研究背景及文献综述
手性化合物具有极为相似的理化性质, 但在药物动力学和药效学方面的性质却有明显的差异, 有些物质仅单一对映体有药理活性, 而另一对映体则表现为拮抗、副作用、甚至具有毒性。随着生命科学, 特别是生物化学和药物化学的发展, 对于光学纯物质的需求量越来越大, 因此开发新的高效、高灵敏度的手性分离方法对于对映体的选择性合成、药理研究、手性纯度检测和环境检测等具有十分重要的意义。
在分离科学领域中, 手性分离是一种比较受关注的技术。其中,毛细管整体柱键合蛋白是一种值得去研究的方法。因为蛋白质是由氨基酸构成的一类复杂的高分子聚合物。所含手性亚单位氨基酸和糖都具有手性特异性,因而许多蛋白质分子都能作为手性固定相特异性地反向键合分子,。对手性分子具有很强的识别能力。
毛细管电色谱是一种新型的微分离技术, 它结合了毛细管电泳和高效液相色谱的优点,它是在毛细管两端施加高电压,电渗流驱动流动相经过色谱分离分离柱,同时,带电溶质基于其质荷比在流动相中迁移,中性和带电样品中个组分根据其在色谱固定相和流动相中的吸附、分配平衡常数的差异及本身电泳淌度的差异得以分离。
毛细管电色谱根据加工的方法把毛细管分为毛细管开管柱,毛细管填充柱和毛细管整体柱。本课题研究所用的主要是毛细管整体柱,因为该种柱子相对于另外两种有填充均匀,一次可填多根,背压低,可以填充更长的色谱柱,既可以提高柱效,又可以保证柱的重复性的优点。根据整体柱所填充的材料可以将其分为有机聚合整体柱,硅胶整体柱和杂化整体柱。有机聚合物的耐溶性能差,容易发生溶胀或受热变形,而硅胶整体住有良好的渗透性与比表面积,柱效较高,它也有高的机械强度,良好的耐溶剂和高低温性能。在孔结构控制方面表现出良好的优势。本课题就是在硅胶填充的毛细管整体柱上键合相应的蛋白以达到对手性药物的拆分作用。
近几年国内外刊物都有相关综述和专题讨论,比如利用牛血清蛋白作为固定相分离了DL-色氨酸、安息香、乙哌立松,氯苯比丙胺;采用溶胶-凝胶法制备硅胶整体柱并利用戊二醛铰链共价结合BSA分离色氨酸对映体等。这些都证明了毛细管硅胶整体柱的高选择性以及高效性。这种有机的结合,则有可能实现难分离物质、生物样品等。
本课题的创新点在于通过设计与优化毛细管硅胶整体柱的制备方案,摸索与确立毛细管硅胶整体柱的制备路线,此项技术仅为国内外少数实验室掌握;此外,大多数文献报道亲和毛细管硅胶整体柱主要应用于生物领域,而其与手性拆分的结合具有独特的优势;最后,整体柱在绝大多数文献中主要是应用于液相色谱,本课题以毛细管硅胶柱为载体结合电色谱的方法应用于手性拆分是很有前景的研究方向。
研究内容和拟解决的主要问题
毛细管硅胶整体柱制备周期较长,制备过程较为复杂。用溶胶-凝胶法制备硅胶整体柱在干燥和老化过程中易产生开裂和弯曲变形, 这会对柱效和柱子的稳定性产生严重的影响。此外, 该整体柱对极性溶质, 特别是碱性溶质具有较强的非特异性吸附作用。本课题除对键合蛋白的硅胶整体柱进行手性药物的拆分试验,还对制柱过程中一些影响整体柱性能的因素如温度、pH 以及不同的四甲氧基硅烷与聚乙二醇比例、不同制孔剂浓度等进行优化,确定最佳的制备条件。
此外,据查得文献,有关键和蛋白的方法有若干种,每种也各有优劣势,本课题也旨在寻找相对合适的键合方法将蛋白键合于整体住上使其具有良好的性能。
