高重现毛细管电泳的研究进展

毛细管电泳(CE)因具有微量、快速、高效、分离模式丰富等特点得以快速发展并逐渐走向成熟,但在其推广应用过程中一直伴随着出峰稳定性或重现性不佳的问题。CE长期采用信号强度对迁移时间作图的测量模式,但迁移时间并非自变量,受诸多直接和间接因素的影响,故很难测得稳定或精密的电泳谱图。为解决此类问题,国内外很早就开展了不同层次的研究,出现了至少三类解决策略:一是设法控制和稳定电泳特别是影响电渗的条件,以提高出峰的重复性;二是设法调整电泳峰参数,主要是利用内标来校正出峰位置,以提高出峰的重现性,如作时间比例谱、校正时间谱、有效淌度谱、校正淌度谱等;三是寻找建立高重现CE(HRCE)实时测量的新理论、新原理、新方法,从根本上彻底解决问题,如本团队提出的加权淌度谱、迁移电量谱、电密度谱、偏摩尔电密度谱及其比例谱等,这些新式CE方法在适当范围内可以抵抗CE条件或参数的波动,给出高重现的电泳谱图。本综述旨在总结构建HRCE的理论表述和研究进展,阐明影响CE重现性的一些关键因素,核心是电泳峰的表述方式。综述简要归纳分析了CE发展以来文献中对电泳峰表述方式的研究,但不直接涉及和讨论通过仪器改进、实用方法相关的参数的优化、改善等提升CE重复性或重现性的研究及其进展。

多重PCR毛细管电泳细菌快速鉴定方法的建立和临床应用研究

目的针对引起人类感染的常见病原菌建立一种基于多重PCR毛细管电泳技术的快速细菌鉴定方法,评估其临床应用价值。方法建立23种常见病原菌的多重PCR毛细管电泳检测体系。收集150例临床微生物检测标本,分别用多重PCR毛细管电泳法(以下简称多重PCR法)、培养法进行检测。对两种方法的检测结果进行比较,评价多重PCR法的检测效能。结果150例标本中多重PCR法检出15种病原菌、培养法检出14种病原菌。多重PCR法检测阳性率为73.3%,培养法为70.0%,差异无统计学意义(P>0.05)。多重PCR法对肺炎链球菌的检出率为16.0%,培养法为6.0%,差异有统计学意义(P<0.05)。多重PCR法对混合菌标本的检出率为15.3%,培养法未检出混合菌标本。多重PCR法与培养法检测结果的符合率为79.3%。多重PCR法检测时间为3~6 h,培养法为2~4 d。结论与培养法比较,多重PCR法具有较高的时效性,对肺炎链球菌及混合菌标本具有较高的检出率,可满足临床标本病原微生物快速初筛的需求。

基于pH响应涂层柱的毛细管电泳法在线富集和分离糖蛋白

本研究通过静电自组装法制备了一种3-氨基苯硼酸(APBA)修饰的纳米金(AuNPs@APBA)涂层毛细管柱,该毛细管柱兼具抗非特异性吸附性和富集选择性,将其作为分离通道,建立了基于pH响应涂层柱的糖蛋白在线富集与分离方法。首先,采用柠檬酸钠还原法制备金纳米颗粒(AuNPs),再将APBA通过静电自组装修饰到AuNPs表面,制得AuNPs@APBA纳米材料;利用离子吸附作用将AuNPs@APBA吸附到毛细管内壁上,制得AuNPs@APBA涂层毛细管柱。在pH为8的条件下,糖蛋白能够与毛细管内表面的硼酸基团结合形成硼酸酯,从而被吸附;当pH为3时,硼酸酯发生解离并释放出糖蛋白,基于上述原理,该方法能够实现糖蛋白的选择性在线富集与分离。实验结果表明,与使用普通电泳法的裸柱相比,经AuNPs@APBA涂层毛细管柱富集后,卵清蛋白(OVA)的峰面积增大了2646倍,而牛血清白蛋白(BSA)的峰面积仅增大了847倍;并且,将鸡蛋清样品稀释1×10^(6)倍后,仍可利用该方法对糖蛋白进行检测。该方法样品用量少,操作简单,分离效率高,可用于实际样品中痕量糖蛋白的在线富集与分离。

单抗药物还原毛细管电泳法方法学验证研究

目的对还原十二烷基硫酸钠毛细管电泳法(reduced capillary electrophoresis-sodium dodecyl sulfate,rCE-SDS)用于单抗药物的纯度检测进行方法学验证,为业界此类质量控制方法的方法学验证提供参考。方法按照2020版《中华人民共和国药典》通则<3127>的方法检测样品,对该方法的专属性、线性、准确度、精密度、范围、定量限、耐用性进行验证。结果本方法专属性较好;线性拟合结果良好(均R^(2)>0.99)。各分析用样品主峰的准确性结果满足98%~102%,总杂质和非糖基化重链(non-glycosylated heavy chain,NGHC)的准确性结果均满足70%~130%;重复性和中间精密度的RSD均≤15%;主峰的范围为≥92.4%,总杂质范围为0.36%~7.6%,NGHC的范围为0.12%~3.8%;总杂质和NGHC的定量限分别为0.36%和0.12%。结论本方法验证各项指标均符合预设可接受标准,且该研究可以为此类方法学验证的科学性和合理性设计提供参考。

胶束毛细管电泳分离分析积雪草及其制剂中的4种三萜类有效成分

以pH=9.72的40%甲醇-16 mmol/L SDS-20 mmol/L硼砂溶液作为隐运行电解质,在分离电压25 kV,进样时间7 s,进样压力3447.38 Pa(0.5 psi),柱温25℃,PDA检测波长214 nm的仪器条件下,建立了一种胶束毛细管电泳法,能同时分离分析积雪草及其制剂中的羟基积雪草苷、积雪草苷、羟基积雪草酸和积雪草酸4种三萜类有效成分.运用此方法分析测定积雪草及其制剂中的4种三萜类有效成分的含量,加标回收率90%~110%,相对标准偏差均不超过5%.

RPA-毛细管电泳检测人腺病毒55型的方法建立及初步应用

目的建立重组酶聚合酶扩增(RPA)技术联合毛细管电泳快速检测人腺病毒55型(HAdV55)的方法及初步应用。方法构建HAdV55-Hexon质粒作为扩增模板,针对HAdV55保守区Hexon基因序列设计RPA特异性引物,对引物筛选和优化,并建立RPA扩增及联合毛细管电泳检测体系,进行了特异性、灵敏度、可靠性评价;对18份临床样本进行RPA毛细管电泳检测。结果构建了含有HAdV55-Hexon全长基因的质粒,获得一对扩增效率最高的RPA引物;HAdV55的RPA毛细管电泳检测体系最低检出限为2.9×10^(3) copies/mL,整个过程30 min即可完成,冠状病毒(HCoV-229E、HCoV-OC43、HCoV-HKU1)、甲型乙型流感病毒、副流感病毒、呼吸道合胞病毒标准品提取物用该体系检测时均为阴性,且检测常见的人腺病毒类型(HAdV3、HAdV4、HAdV7、HAdV16、HAdV21)时也均为阴性,可认为对HAdV55有较强的特异性检测;建立的RPA毛细管电泳检测能够有效地检测出临床患者咽拭子中的HAdV55。结论RPA联合毛细管电泳检测HAdV55方法的建立为其临床诊断提供了良好的基础。

深共晶溶剂协同羧甲基-β-环糊精促进美托洛尔的毛细管电泳手性分离

手性药物的对映体理化性质极其相似,而药理、毒理作用常常存在显著差异,因此探索提高对映体分离性能的创新策略对手性分离具有重要意义。以往关于毛细管电泳(CE)中β-受体阻断药美托洛尔(MET)对映体分离的研究主要集中在仅添加手性选择剂环糊精(CD)及其衍生物,而对于在CD的基础上添加辅助添加剂的研究较少。本研究将3种深共晶溶剂(DESs)氯化胆碱-葡萄糖、氯化胆碱-果糖和乳酸-葡萄糖作为辅助添加剂,用于MET的CE手性分离,推测了DES对基于CD的毛细管电泳分离MET对映体的协同作用。首先考察了CD种类、CD浓度、缓冲液pH值和缓冲液浓度对MET分离的影响,优化得到了最优条件(15 mmol/L羧甲基-β-环糊精、pH=3.0、40 mmol/L磷酸盐缓冲液)。其次制备了3种DESs作为添加剂,研究不同DESs及其质量分数对手性分离的作用,最终确定了最佳条件:采用质量分数1.5%的氯化胆碱-果糖型DES,此时MET的分离度从不添加DES时的1.30提升至2.61,实现了基线分离。最后对分离效果以及机理进行了推测。本文所建立的MET对映体手性分离分析方法不仅对提高手性药物质量、保证临床用药安全有效具有重要意义,还有助于将DES协同用于CD衍生物毛细管电泳手性分离的进一步研究与发展。

2023年毛细管电泳技术年度回顾

为方便读者快速了解毛细管电泳(capillary electrophoresis, CE)技术在2023年的发展,根据国际通用学术水平评价指标之一的影响因子(IF)选择期刊,结合与CE技术紧密相关的实验类工作回顾了2023年的重要研究和应用进展。在ISI Web of Science数据库中通过主题检索所获得的2023年CE技术相关的669篇研究论文中,重点介绍了IF大于10.0的Nature Communications,Nucleic Acids Research,Engineering,Journal of Medical Virology和Carbohydrate Polymers发表的5篇实验类论文;IF为5.0~10.0的代表性期刊Analytical Chemistry,Analytica Chimica Acta,Talanta和Food Chemistry的31篇实验类论文;对IF小于5.0但CE技术报道较为集中的Journal of Chromatography A和Electrophoresis以及国内重要中文核心期刊(北京大学)中的代表性实验研究进行了概述。2023年,IF≥10.0期刊报道的最新科研进展都是使用已报道的CE方法,为CE技术的推广应用提供了新的突破口。此外,CE与质谱的新应用研究依旧是热点;CE在3D打印和水下工作系统等硬件方面的报道增加,在固体颗粒、细胞囊泡、细胞、病毒和细菌等非溶液样品分析中有较大突破,在药物和成分分析方面依旧保持优势。中文期刊方面,CE应用论文数量多于往年,尤其是在印刷领域的新应用十分抢眼。

基于SSR荧光标记毛细管电泳的马铃薯品种遗传多样性分析及分子身份证构建

【目的】对引进的马铃薯品种进行遗传多样性分析和评价。【方法】使用SSR荧光标记毛细管电泳法分析51份引进的马铃薯品种的遗传多样性,并构建分子身份证。【结果】41对引物共扩增出327个等位位点,311个等位位点在相同位置存在差异性,多态性比例是95.11%;引物多态性信息指数(PIC)在0-0.89之间,平均为0.71;Shannon's(I)在0-0.54之间,平均为0.32。在遗传相似系数GS为0.76时,将供试材料分为6大类,第Ⅰ类包括14个品种;第Ⅱ类包括30个品种,第Ⅲ类包括3个品种,第Ⅴ类包括2个品种;第Ⅳ类和第Ⅵ类各包含1个品种。聚类分析发现维拉斯、定薯4号、克新33号和东农312这4个品种可作为马铃薯育种材料。【结论】筛选到3对核心引物STM0037、SSR0387、SSR01054可用于构建51个马铃薯品种的指纹图谱和分子身份证。

无鞘流毛细管电泳-电喷雾串联质谱用于面粉中荧光增白剂的高灵敏检测

食品中残留的过量荧光增白剂(FWAs)对人体健康存在潜在威胁,因此,开发准确、高灵敏的FWAs检测方法在食品安全监测方面具有重要意义。本工作提出了利用无鞘流接口的毛细管电泳-电喷雾串联质谱(CE-ESI-MS/MS)的方法,以实现面粉样品中6种FWAs的高灵敏检测。实验采用超声辅助液相萃取法进行样品前处理,以减小复杂样品中基质效应的干扰。以氯仿-甲醇(3∶2,v/v)溶液作为萃取剂,在30℃下对样品中的FWAs进行萃取。萃取完成后,经离心、氮气吹干后用氯仿-甲醇(1∶4,v/v)复溶后检测。无鞘流CE-ESI-MS/MS方法采用正离子(ESI+)和多反应监测(MRM)模式,利用二级质谱对6种目标物同时进行定性定量分析,从而提高方法的检测通量和灵敏度。结果显示,本方法具有较宽的线性范围、良好的线性关系和较低的方法检出限(0.04~0.67 ng/g),在实际样品中3个水平下的加标回收率良好(86.2%~103.7%),日间和日内重复性(RSD)分别不大于11.5%和10.2%。上述研究表明,本方法适用于复杂基质中多种FWAs的准确、高灵敏检测,在面粉样品的质量评估和FWAs的污染监控方面具有潜在的应用价值。

毛细管电泳分析2型糖尿病患者淀粉样蛋白多肽寡聚化

目的:采用毛细管电泳(CE)研究血液中小分子淀粉样变成分,旨在为预测糖尿病淀粉样变损害提供一种标志物和检测方法。方法:使用Premier HB9210液相色谱分析仪、东芝40全自动生化分析仪、雅培i2000全自动电化学发光免疫分析仪测定全血和血清中的糖化血红蛋白、葡萄糖、C肽等18项生物标志物水平;用XS-1000i全血细胞析仪测定血细胞计数;同时采用安捷伦7100毛细管电泳仪分析乙腈沉淀后血清中小分子聚合谱系。结果:健康体检组血清中发现血糖、糖化血红蛋白、胰岛素、甘油三酯、高密度脂蛋白胆固醇、白蛋白、同型半胱氨酸和尿酸8项指标显著优于糖尿病组(P<0.05)。CE分析发现糖尿病患者血清中存在稳定丰度蛋白分子谱系,稳定维持存在。结论:首次报道应用CE检测到糖尿病患者血清中存在小分子聚合谱系现象,保留时间在7~8min,分析血清小分子聚合谱系,辅助检测糖尿病患者淀粉样变损害,提供新的检测方法和检测标志物。

超声萃取-亲和毛细管电泳-激光诱导荧光法同时测定纺织品和食品塑料包装中16种多环芳烃的含量

通过优化背景电解液酸度及背景电解液中硼砂、羧甲基-β-环糊精(CM-β-CD)、二甲基-β-环糊精(DM-β-CD)的浓度,利用多环芳烃(PAHs)与CM-β-CD以及PAHs与DM-β-CD亲和力的差异,提出了提示方法。参考GB/T 28189-2011进行样品前处理,将样品剪成0.5 cm×0.2 cm的细条,分取1 g,加入50 mL环己烷,密封后于50℃超声提取1 h。冷却至室温,过滤,滤液用附激光诱导荧光检测器的高效毛细管电泳仪分析,背景电解液为含30 mmol·L^(-1)CM-β-CD、20 mmol·L^(-1)DM-β-CD和40 mmol·L^(-1)硼砂的混合溶液(pH 5.0),荧光检测波长为325 nm。结果显示:16种PAHs的质量浓度在0.01~0.5 mg·L^(-1)内与峰面积呈线性关系,检出限为0.002~0.040 mg·L^(-1);按照标准加入法进行回收试验,结果为91.4%~104%,测定值的相对标准偏差(n=5)为0.40%~6.3%。方法用于3种纺织品以及5种食品塑料包装的分析,8种样品均不同程度地检出了PAHs。

毛细管电泳HbA+HbA2/HbA初筛联合血液学指标RDW筛查诊断新生儿β-地中海贫血的价值分析

目的分析毛细管电泳HbA+HbA2/HbA联合RDW诊断新生儿β-地中海贫血的价值。方法选取2021年1月至2023年12月在我院分娩的2009例新生儿进行毛细管电泳、血液学指标及基因检查筛查β-地中海贫血,描述β-地中海贫血基因类型分布情况,比较非β-地中海贫血组与β-地中海贫血组的毛细管电泳HbA、HbA2/HbA指标、血液学指标,分析筛检效能。结果基因检测β-地中海贫血阳性新生儿12例,总体检出率为0.60%,其中β-地中海贫血单纯杂合突变11例(91.67%),β-地中海贫血复合杂合突变1例(8.33%),以β(CD41-42)、β(IVS-Ⅱ-654)突变常见,分别占16.67%、16.67%。β-地中海贫血组新生儿HbA指标水平显著低于非β-地中海贫血组(P<0.05),β-地中海贫血组新生儿HbA2/HbA指标水平为(2.01±0.10)%,而非β-地中海贫血组新生儿未检测出HbA2。非β-地中海贫血组与β-地中海贫血组的MCV、MCH、MCHC、RBC、Hb水平比较,差异均无统计学意义(均P>0.05);β-地中海贫血组的RDW水平高于非β-地中海贫血组,差异有统计学意义(P<0.05)。毛细管电泳HbA+HbA2/HbA及联合RDW检测的阳性预测值、阴性预测值、灵敏度、特异度最高,分别为90.08%、88.34%、89.74%、86.23%。结论毛细管电泳HbA+HbA2/HbA初筛联合血液学指标(RDW)筛查新生儿β-地中海贫血的效能高,可弥补毛细管电泳HbA+HbA2/HbA筛查假阳性率高的缺点,值得临床推广应用。

手性分子印迹材料在毛细管电泳手性药物拆分中的应用

阐述了近年来基于手性分子印迹材料在毛细管电泳手性药物拆分中的应用研究与进展。通过归纳国内外最近的相关文献报道,对基于手性分子印迹材料毛细管柱的制备和通过毛细管电泳实现手性分离的相关研究进展和应用进行综述。通过报道可知将分子印迹材料用于毛细管柱的制备,可以显著提高手性药物在毛细管电泳中的分离度和拆分效果。手性分子印迹材料修饰的毛细管柱在毛细管电泳手性拆分领域具有良好的发展前景。

基于BOBYQA算法毛细管电泳弯管效应的优化

本文通过数值仿真分析了毛细管U型弯管输运过程弯管效应的产生机理,分析了不同Pe数下浓度脉冲受弯管效应的影响,并基于梯度自由优化(BOBYQA)算法对弯管壁面Zeta电位分布进行优化。研究结果表明:利用有限元建模和BOBYQA算法可快速实现微通道弯管壁面Zeta电位分布的优化,有效抑制了微通道内弯管效应,优化后的浓度脉冲带宽长度相比优化前得以减小,弯管处流场速度分布得到改善。对微流控系统中物质分离检测及芯片设计有一定参考价值。

用于检测羧酸的基于高效毛细管电泳的微流控芯片

设计了一种可以进行高效毛细管电泳分析的微流控芯片,微流控芯片具有一个十字架结构的沟道,沟道横截面的尺寸为100μm×50μm。利用5-氨基甲基荧光素作为荧光探针,使用乙腈溶液与磷酸盐缓冲液作为流动相进行高效液相色谱分析,等量洗脱确认了丙酸到十八烷酸(C3~C18)的衍生物色谱图,并通过高效毛细管电泳分析将丙酸(C3)、己酸(C6)、癸酸(C10)进行分离,成功分离C3和C10,C3和C10的分离度为2.2,分离效果良好。此外,针对高效毛细管电泳分析出现的不稳定电渗现象而导致实验数据不稳定的情况,加入阳离子聚合物六甲溴铵和阴离子聚合物硫酸葡聚糖钠盐形成连续的多个离子聚合物涂层,使得微流控芯片对羧酸检测的稳定性大大提高。

全自动毛细管电泳在地贫筛查中的价值评估

目的探讨全自动毛细管电泳在地中海贫血症(地贫)筛查中的应用价值。方法选取6000例接受地贫筛查的人员,所有人员均自愿接受全自动毛细管电泳检查,同时电泳检查阳性的患者接受聚合酶链式反应(PCR)基因检查。将PCR基因检查作为金标准,分析全自动毛细管电泳及PCR基因的筛查结果、全自动毛细管电泳筛查地贫的结果、全自动毛细管电泳筛查地贫的诊断效能;比较α表型地贫与β表型地贫的不同指标水平差异。结果6000例筛查人员中,全自动毛细管电泳检查结果显示,有1656例(27.6%)为异常表型,其中包括1440例(24.0%)血红蛋白A2(HbA2)降低、疑似α表型地贫阳性,216例(3.6%)HbA2升高、疑似β表型地贫阳性。1656例全自动毛细管电泳检查异常表型人员接受了PCR基因筛查,结果显示,有897例为地贫异常表型,其中包括686例α表型地贫阳性,211例β表型地贫阳性。以PCR基因筛查为金标准,全自动毛细管电泳筛查地贫的真阳性为897例,包括686例α表型地贫阳性,211例β表型地贫阳性,无漏诊,假阳性(误诊)759例。全自动毛细管电泳筛查α表型地贫的准确度为47.6%,灵敏度为100.0%,特异度为0;全自动毛细管电泳筛查β表型地贫的准确度为97.7%,灵敏度为100.0%,特异度为0。α表型地贫和β表型地贫红细胞计数、血红蛋白、平均红细胞血红蛋白含量(MCH)水平比较无显著差异(P>0.05);α表型地贫的平均红细胞容积(MCV)水平显著高于β表型地贫(P<0.05)。结论在地贫筛查过程当中应用全自动毛细管电泳诊断灵敏度高,能够为临床地贫患者的诊疗提供部分参考依据。

毛细管电泳在兴业县新生儿α-地中海贫血筛查中的应用价值

目的:探讨毛细管血红蛋白(Hb)电泳在广西兴业县新生儿α-地中海贫血(α-地贫)筛查中的临床应用价值。方法:选择2021年10月至2023年9月期间在兴业县人民医院出生的2788例新生儿作为研究对象,运用全自动毛细管电泳仪对其脐带血标本进行Hb电泳分析,收集并记录Hb Bart's结果,统计检出的脐带血Hb Bart's含量,分析兴业县新生儿不同类型α-地中海贫血的发生率。结果:2788例新生儿脐带血进行Hb电泳,检出Hb Bart's区带的有303例,阳性率为10.87%(303/2788),其中静止型1.98%,轻型(标准型)8.46%,中间型(Hb H病)0.43%,Hb Bart's检出最小值为0.2%,最大值为29.2%。结论:兴业县新生儿α-地贫筛查的阳性率为10.87%,静止型和轻型为最常见,以轻型α-地贫为主;全自动毛细管电泳仪操作简单,能准确定量Hb Bart's含量,有助于新生儿α-地贫早发现早规范治疗,对本地区的新生儿α-地贫的临床诊疗及流行病学管理有很大的临床应用价值。

新型毛细管电泳法分离香烟中小分子有机酸

以巯基-β-环糊精修饰的金纳米颗粒(CD-AuNPs)作为缓冲液添加剂的毛细管电泳(CE)新体系完成了12种小分子有机酸的快速分离。与常规毛细管电泳法相比,新体系大大提高了分离效果,皆达到了基线分离。通过透射电镜等表征手段证明了CD-AuNPs的成功合成并探究了其浓度对新CE新体系的影响。以草酸和柠檬酸为模型,完善了CE新体系的定量检测方法并成功地鉴定了两种烟草制品中的11种小分子有机酸,其中草酸和柠檬酸的含量为8.12μg/g和21.51μg/g。

全柱成像等电聚焦毛细管电泳法对双特异性Fc融合蛋白的电荷异质性分析

建立全柱成像等电聚焦毛细管电泳(WCID-CIEF)分析双特异性Fc融合蛋白电荷异质性方法。方法 通过非还原毛细管电泳法观察酶处理前后峰型的变化,初步确认了该Fc融合蛋白电荷异质性唾液酸相关;结合唾液酸酶酶切和方法优化手段,建立了此融合蛋白的WCID-CIEF分析平台;通过液相质谱法(LC-MS)鉴定了唾液酸相关N-糖构型;通过液相荧光法(LC-FLR)测定了唾液酸的含量。结果 经唾液酸酶酶切和方法优化后,此方法在2.5~7.5 mgmL-1浓度范围内线性良好,R2=0.998,回收率在96.3%~104.6%之间,准确性、专属性和耐用性均满足要求。结论 结合酶处理和方法优化手段,WCID-CIEF可较好地分析融合蛋白的电荷异质性,提供了一种简单、有效的融合蛋白质控手段,并可应用于产品放行及稳定性监测。