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。

冰箱系统用铝毛细管加工工艺及性能研究

从铝毛细管的加工工艺、产品性能和应用的难点与措施三方面,探讨了在冰箱制冷系统中铝毛细管替代铜毛细管的可行性。试验结果表明,铝毛细管在成型加工方面具有可行性,力学性能、耐压性能、防腐性能和弯曲性能均能满足回气管组件的使用需求。相比于铜毛细管,使用铝毛细管的圆管铝回气管组件的冰箱日平均耗电量升高10.20%;使用铝毛细管的凹槽铝回气管组件的冰箱日平均耗电量升高1.113%。

毛细管顶空气相色谱法高灵敏监测花生大豆根瘤生物固氮能力

建立了测定花生和大豆根瘤菌生物固氮能力的毛细管顶空气相色谱法,利用固氮酶还原乙炔气体为乙烯的经典方法,实现了高浓度乙炔中痕量乙烯的高灵敏分析。利用顶空进样方式,分离柱采用HP-PLOT Q毛细管色谱柱,程序升温,采用氢离子化检测器,对乙烯标准气体进行了定量分析。乙烯检测范围宽为0.125~30000μmol/mol,相关系数为0.9996,检测限(LOD)为0.0341μmol/mol,检出限优于已有报道。该方法检测精密度好,5次检测的相对标准偏差为2.32%。乙烯样品的回收率为95.8%~110%,相对标准偏差为1.54%~3.47%。同时,对乙烯和实际样品进行检测时,与GDX-502填充柱的传统气相色谱法的测定结果一致,表明所建立的乙烯顶空气相色谱法具有较高的可靠性。此外,该方法分析时间缩短至3 min,利用自动进样方式,检测通量大,适用于花生和大豆根瘤菌中固氮能力的快速准确测定,能满足花生和大豆生物固氮研究中乙炔还原法测定乙烯的需求。

基于玻璃毛细管的大气环境MeV质子微束的产生与测量

本文采用玻璃毛细管产生了大气环境中工作的2.5 MeV质子外束微束,并对束斑直径及能量分布随玻璃毛细管与束流方向之间角度(倾角)变化进行测量.测量结果表明,在玻璃毛细管轴向与束流方向一致时(倾角为0°),产生的微束中存在保持初始入射能量的直接穿透部分以及散射部分,其中直接穿透的质子占比最大,束斑直径也最大.随着玻璃毛细管倾角的增大,当其大于几何张角时,束斑直径变小,产生的微束全部为能量减小的散射部分,直接穿透质子消失.我们对质子在玻璃毛细管内传输时的内壁散射过程进行了模拟计算及离子轨迹分析,发现大角度的散射部分决定了形成的外束微束斑外围轮廓,而束斑中心区域由不与毛细管内壁产生任何作用的直接穿透离子构成,其大小由玻璃毛细管出口直径以及几何容许张角决定.采用玻璃毛细管产生的外束微束具有产生简单廉价,微束区域定位简单的特点,有望在辐射生物学、医学、材料等领域得到广泛应用.

基于毛细管连通率和水力迂曲度的碳酸盐岩渗透率分形模型

碳酸盐岩非匀质性强,孔隙结构呈现出连通率低、迂曲度高的典型特征。而以往的渗透率分形模型假设岩石孔隙由相互不干扰的毛细管束组成,忽略了复杂成岩过程中胶结作用导致的毛细管连通性降低和迂曲度增大的情况,难以准确评估低渗碳酸盐岩的渗透特性。针对渗透率被高估的研究现状,利用满足阿波罗填充的等径颗粒致密堆积分形毛细管束模型,提出了毛细管连通率表征进出口毛细管过流面积损失,并在流体渗透路径几何迂曲度与孔隙度关系的基础上,引入曲折度指数来反映岩石的实际水力迂曲度,最终建立基于连通率、水力迂曲度的碳酸盐岩渗透率分形模型。考虑曲折度指数的水力迂曲度计算值与试验压汞法测定值更为一致;基于毛细管连通率、实际水力迂曲度的碳酸盐岩渗透率分形模型计算结果与细观测定及渗透试验数据吻合较好,表明提出的碳酸盐岩渗透率分形模型能够更好地预测碳酸盐岩真实渗透率。参数敏感性分析发现,孔隙度相同,粒径不同的碳酸盐岩,渗透率均随着孔径增加而增加;同时相同粒径岩石,渗透率随着孔隙度的增大而增大,但由于孔隙面积最小/最大值、孔隙面积分形维数均与孔隙度相关,渗透率与孔隙度的关系不是单纯的线性关系,渗透率随着孔隙度增大的增幅逐渐减小、敏感性逐渐降低。

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。

基于毛细管导波的微量液体粘度检测新方法

通过建立毛细管导波衰减率与波导内充液体粘度的基本关系可实现微量液体粘度快速测量,这对于样本量稀缺的工业及医学检测场景具有显著意义。然而,为实现微升级样本测量需要将管道尺寸缩减到毛细管级(外径2 mm及以下),但传统导波激励方法难以在毛细管上实现非接触式换能器装配以及纯净导波激励。本文基于磁致伸缩换能原理开发了一种适用于微量液体粘度检测的毛细管纵向导波检测传感器,成功地在外径为1.4 mm,壁厚0.1 mm的毛细管上激励纯净L(0,1)模态导波,单次测量所需样本量仅为113μL且重复性良好。通过仿真和实验探究包括永磁体与毛细管间距、毛细管壁厚和激励频率等测量相关影响因素的基础上证明了该设计的可行性和实用性。研究结果表明:收发两端永磁体与毛细管最优间距不同,当激励端永磁体与毛细管间距为10 mm,接收端永磁体与毛细管间距为7 mm时的接收信号幅值最优;在低频散范围内(500 kHz以下),检测分辨率总是随着频率的提高而增加;此外,毛细管壁厚的减薄也可提高粘度检测分辨率。最后,对比毛细管导波法与锥板法测量标准粘度液的实验结果,误差范围不大于3.04%,验证了毛细管导波法可对微量液体粘度实现准确测量。

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%.

基于整体毛细管会聚透镜在氦气环境下的X射线荧光技术

当X射线荧光(XRF)技术被用于分析空气环境中样品的元素组成时,由于空气对低原子序数(Z)元素(如Cl、K、Ca等)中能量较低的特征X射线吸收较大,从而影响探测效果,因此为了避免空气对低Z元素特征X射线的吸收,经常采用真空条件下XRF技术,但它需要复杂昂贵的真空系统。另外,一般实验室光源功率较低,所以入射光强度较弱,从而也影响探测效果。为解决上述这些问题,设计了基于整体毛细管X射线透镜(PCXRL)和转靶光源并在氦气环境下的密闭XRF简易分析系统。利用透镜聚焦获得的高功率密度增益X射线照射样品,获得较强的XRF信号,并使激发通道和探测通道处于稳定的氦气环境,以降低空气对低Z元素特征X射线的吸收。通过实验对整个XRF分析系统进行了表征,然后测定了互花米草、盐地碱蓬样品。研究表明,在氦气环境中,利用旋转钼靶光源并使工作电压和电流分别为29 kV和20 mA的条件下,所探测到的Cl、K、Ca、Fe等元素特征峰强度高于空气环境下的强度,针对植物中X射线特征峰能量低于8 keV的元素而言,在氦气环境中探测到的特征峰强度为空气中的1.1~5.5倍。这有利于高效无损分析样品中的低原子序数元素成分。

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。

毛细管气相色谱法分析米香型白酒发酵液中高级醇

该研究以正丙醇、异丁醇、异戊醇、活性戊醇、β-苯乙醇5种一元醇为测定指标,利用毛细管气相色谱法分析9种酒曲酿造米香型白酒发酵液中的高级醇。结果表明,米香型白酒中异戊醇和异丁醇含量最高,分别占高级醇总量的32%~40%和27%~41%;其次是正丙醇,占比为7%~19%;苯乙醇和活性戊醇含量较低。9种酒曲酿造的米香型白酒发酵液中,金黄田酒曲(JM)组中高级醇总量最高(701.62 mg/L),含量较低的为鹰金钱酒曲(YM)组和长乐烧米粉曲(CM)组,分别为410.95 mg/L和346.83 mg/L。

ABAQUS软件分析测井用金属连续毛细管塑性变形

针对金属连续毛细管因在测井绞车滚筒上的弯曲行为而产生塑性变形对性能的影响,采用有限元软件ABAQUS分析不同弯曲半径时金属连续毛细管产生的塑性变形和疲劳寿命。结果表明:金属连续毛细管在弯曲过程中的塑性变形随着中性层向外逐渐增大;当弯曲半径由75 mm增加至150 mm时,随着弯曲半径的增加,金属连续毛细管的塑性变形逐渐增大,等效塑性应变由3.5×10^(-2)减小至1.46×10^(-2),并且使用寿命逐渐趋于平缓,循环次数由25 000增加到398 107。

毛细管离心技术在RhD抗原混合外观患者D抗原鉴定中的应用

目的探讨毛细管离心技术在RhD抗原呈混合外观患者D抗原鉴定中的应用可行性。方法对11例RhD抗原呈混合视野的患者红细胞进行清洗,制备压积红细胞。之后用毛细管离心法分离血细胞,分别向近端患者自身红细胞和远端红细胞加入抗D试剂鉴定RhD抗原。根据献血者代码追踪输入红细胞的RhD抗原。结果经毛细管离心,1例患者RhD抗原阴性,8例患者RhD抗原阳性,其余两例患者RhD抗原仍为混合视野。结论毛细管离心技术可有效分离患者新生红细胞,准确鉴定患者RhD抗原,为临床输血提供安全保障。

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。

海床砂土源热泵毛细管前端换热器换热性能研究

海床砂土源热泵是典型的清洁能源供能系统之一。为探究其毛细管前端换热器的换热性能,利用Matlab软件构建了换热器各个毛细管的数值传热模型,并基于该模型分析了管席不同位置处毛细管出口温度变化情况以及毛细管间距、埋深、管长对换热器换热性能的影响。模拟结果表明:当换热达到稳定时,管席顶部管和底部管的换热效果均优于中间各管的换热效果,并且毛细管间距、埋深和管长的增加有利于毛细管换热器换热性能的提升,毛细管间距从20 mm增大到60 mm时,冬夏季毛细管换热量分别增加了51.9%和17.8%,埋深从0.5 m增大到2.5 m时,冬夏季毛细管换热量分别增加了74.3%和53.9%,管长从0.5 m增大到3.0 m时,冬夏季换热量则均扩大了3.9倍。研究可为海床砂土源热泵前端换热器的设计提供理论支撑。

采用电子膨胀阀和毛细管的空气源热泵热水器性能对比实验研究

为研究不同节流方式对空气源热泵热水器性能的影响,分别以毛细管(CAP)和电子膨胀阀(EEV)作为节流元件研制了样机,通过实验对比研究其运行特征。结果表明:CAP系统的吸气过热度能稳定在1℃左右;CAP系统的排气温度相对更低,约比EEV系统低15℃;加热同样一箱水,CAP系统的制热速度更快;EEV系统的COP和全年性能系数(APF)均高于CAP系统,但在名义工况下CAP系统具有与EEV系统相当的制热COP。综合考虑制热性能及初投资等因素,可根据需要优先采用毛细管作为节流装置。

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Fluent流体传热仿真的毛细管风道设计优化

针对毛细管冷却风道内分离段毛细管柱轴向散热不均匀问题,设计一种变截面送风道。利用Fluent仿真软件对风道设计过程进行建模和数值模拟,优化改进风道冲击角、出入口形状与风道长度尺寸等参数,并通过对风道出风口风速与风道内柱面温度的实测验证设计的可靠性。结果表明:毛细管冷却风道经优化后,出风口的风速更加均匀,柱面轴向温差减小,温度均匀性得到改善。仿真结果较好地拟合了实验结果,4个出风口的风速在10.38~10.67m·s^(-1),柱面温差缩小至±1℃以内。优化后的毛细管冷却风道设计对提升分离段冷却效率具有指导意义。

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。