林華萍，代婷婷，徐向東，康維鈞，王　瑋

(河北醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，河北 石家莊 050017)

?

毛細(xì)管電泳-化學(xué)發(fā)光聯(lián)用技術(shù)應(yīng)用研究進(jìn)展

林華萍，代婷婷，徐向東，康維鈞，王瑋

(河北醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，河北 石家莊 050017)

摘要：毛細(xì)管電泳-化學(xué)發(fā)光聯(lián)用技術(shù)具有分離效率高、檢測(cè)靈敏度高、操作簡(jiǎn)便、快速等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛運(yùn)用于各研究領(lǐng)域。概述了毛細(xì)管電泳-化學(xué)發(fā)光聯(lián)用技術(shù)的基本原理及應(yīng)用特點(diǎn)，介紹了其用于金屬離子、氨基酸、多肽和藥物等分析方面的應(yīng)用進(jìn)展，并對(duì)其今后的發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：毛細(xì)管電泳；化學(xué)發(fā)光；金屬離子；氨基酸；多肽；藥物

毛細(xì)管電泳(capillaryelectrophoresis，CE)，又稱高效毛細(xì)管電泳(highperformancecapillaryelectrophoresis，HPCE)，是從20世紀(jì)80年代開始迅速發(fā)展起來的一種高效分離方法。該方法以熔融石英毛細(xì)管為分離通道并采用高壓直流電場(chǎng)為驅(qū)動(dòng)力，利用待測(cè)組分在電場(chǎng)中淌度的不同而實(shí)現(xiàn)分離。與高效液相色譜法等相比，CE擁有更廣泛的應(yīng)用范圍和更高的分離效率，每米理論塔板數(shù)可高達(dá)幾十萬至幾百萬，在分析結(jié)構(gòu)相似物質(zhì)或手性對(duì)映體時(shí)優(yōu)勢(shì)尤為明顯。此外，CE具有分析速度快、進(jìn)樣量少、成本低等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于分析化學(xué)、生命科學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域。

化學(xué)發(fā)光(chemiluminescence，CL)是公認(rèn)最靈敏的檢測(cè)技術(shù)之一，是通過被測(cè)物質(zhì)在特定條件下的化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度來進(jìn)行定量分析的高靈敏的微量和痕量分析技術(shù)，應(yīng)用廣泛。相對(duì)于熒光法等其它光度法，化學(xué)發(fā)光不需要激發(fā)光，因此儀器結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單；由于避免了瑞利散射和拉曼散射等噪音，具有比光度法更高的信噪比、更低的檢出限和更寬的線性范圍(3～6個(gè)數(shù)量級(jí))。針對(duì)一些復(fù)雜樣品的紫外、熒光或電化學(xué)檢測(cè)的靈敏度較低或需復(fù)雜衍生步驟的目標(biāo)分析物，化學(xué)發(fā)光檢測(cè)方法不失為一種可行的選擇，其靈敏度可達(dá)皮克(pg)或飛克(fg)級(jí)，這也是該技術(shù)近年來成為分析化學(xué)領(lǐng)域研究熱點(diǎn)的原因。

將分離效率高的毛細(xì)管電泳分離技術(shù)與靈敏準(zhǔn)確的化學(xué)發(fā)光檢測(cè)方法聯(lián)用組成毛細(xì)管電泳-化學(xué)發(fā)光法(CE-CL)。CE-CL具有高效、靈敏、簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，因此，自20世紀(jì)90年代問世以來，一直受到研究者的關(guān)注。作者在此就CE-CL用于金屬離子、氨基酸與多肽、藥物等分析方面的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1CE-CL用于金屬離子的分離分析

基于某些金屬離子能增強(qiáng)或抑制化學(xué)發(fā)光，CE-CL最初應(yīng)用于金屬離子的分離分析。其中應(yīng)用最多的是魯米諾-H2O2發(fā)光體系。Yang等[1]將CE應(yīng)用于金屬離子的形態(tài)分析，結(jié)合魯米諾-H2O2發(fā)光體系同時(shí)測(cè)定水中的Cr6+和Cr3+，檢出限分別為8×10-12mol·L-1和6×10-13mol·L-1；隨后通過改進(jìn)檢測(cè)器，大幅提高了測(cè)定Cr6+和Cr3+的靈敏度[2]。衛(wèi)洪清等[3]通過CE結(jié)合魯米諾-H2O2發(fā)光體系的方法，實(shí)現(xiàn)了Fe2+和Fe3+的分離，檢出限分別為68amol(3.4×10-9mol·L-1)和460amol(2.3×10-8mol·L-1)。

基于某些金屬離子對(duì)發(fā)光體系可以產(chǎn)生強(qiáng)烈的抑制，且其抑制程度與金屬離子濃度呈正比，可實(shí)現(xiàn)定量分析，即間接化學(xué)發(fā)光分析。Ren等[4]發(fā)展了一種以魯米諾-H2O2為發(fā)光體系、Co2+為離子探針的高效、高靈敏的毛細(xì)管電泳-間接化學(xué)發(fā)光檢測(cè)方法，分析了18種金屬離子(Cd2+、Mn2+、Ni2+、Pb2+、La3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Gd3+、Eu3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm3+、Yb3+、Lu3+)，其檢出限在3.0×10-9～6.0×10-9mol·L-1之間。Liu等[5]采用微芯片CE結(jié)合魯米諾-過氧化物發(fā)光體系的方法測(cè)定Co2+，檢出限可達(dá)到0.493μmol·L-1。

2CE-CL用于氨基酸和多肽的分離分析

隨著CE分離技術(shù)在生命科學(xué)領(lǐng)域的迅速發(fā)展，CE-CL在氨基酸和多肽的分離分析方面顯現(xiàn)出一定優(yōu)勢(shì)。相比傳統(tǒng)的色譜方法，CE-CL樣品前處理更加簡(jiǎn)便、多數(shù)無需衍生、分離效率高。Jiang等[6]以魯米諾-H2O2為發(fā)光體系、納米金粒子為載體，檢測(cè)了人體血清中的癌胚抗原，檢出限為0.034ng·mL-1。Liu等[7]以魯米諾-H2O2為發(fā)光體系，聯(lián)合納米金粒子檢測(cè)人體血漿中的凝血酶，檢出限為13.5fmol·L-1；而后以相同方法對(duì)人體血清中的免疫球蛋白(IgE)進(jìn)行檢測(cè)，檢出限為7.6fmol·L-1[8]。Zhou等[9]以魯米諾-H2O2為發(fā)光體系、氧化石墨烯為載體，對(duì)病人血清中的癌胚抗原進(jìn)行檢測(cè)，檢出限為4.8pg·mL-1。

3CE-CL用于藥物分析

CE-CL在制藥與臨床醫(yī)學(xué)等研究領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展空間，主要用于測(cè)定生物樣品中藥物的含量。隨著新的化學(xué)發(fā)光體系不斷被發(fā)現(xiàn)，繼魯米諾-H2O2發(fā)光體系之后，魯米諾-K3Fe(CN)6等發(fā)光體系越來越多地被用于各種藥物的分析，如表1所示。

表1

近年來CE-CL用于藥物分析的情況

Tab.1

Status of applications of CE-CL in drug analysis in recent years

4CE-CL用于兒茶酚胺類神經(jīng)遞質(zhì)的分離分析

兒茶酚胺類神經(jīng)遞質(zhì)包括多巴胺、腎上腺素、去甲腎上腺素等物質(zhì)，其分離分析因在臨床醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)領(lǐng)域具有重要意義而受到廣泛關(guān)注。由于其分子結(jié)構(gòu)相近、在生物體內(nèi)含量低、基體復(fù)雜，因此，發(fā)展高效靈敏的檢測(cè)方法十分必要。在兒茶酚胺類神經(jīng)遞質(zhì)檢測(cè)方面，CE-CL具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。Li等[19]以魯米諾-K5[Cu(HIO6)2]為發(fā)光體系，對(duì)人體尿液中的腎上腺素進(jìn)行檢測(cè)，檢出限為0.82 ng·mL-1。Zhang等[20]以魯米諾-H2O2為發(fā)光體系，并首次用量子點(diǎn)增強(qiáng)CE-CL，對(duì)人體尿液中的5-羥色胺及其代謝產(chǎn)物5-羥基吲哚乙酸進(jìn)行檢測(cè)，檢出限分別為6.0×10-9mol·L-1和7.0×10-9mol·L-1；以魯米諾-KMnO4發(fā)光體系結(jié)合CE檢測(cè)人血清中的甲狀腺素，檢出限為2.0×10-8mol·L-1[21]。Xu等[22]發(fā)現(xiàn)某些神經(jīng)遞質(zhì)在堿性介質(zhì)中對(duì)魯米諾-Ag(Ⅲ)配合物發(fā)光新體系具有強(qiáng)烈增敏作用，由此建立了對(duì)嗜鉻細(xì)胞瘤患者與正常人尿液中多巴胺、腎上腺素、去甲腎上腺素檢測(cè)的新方法，檢出限分別為6.9×10-8mol·L-1、7.9×10-8mol·L-1和1.0×10-7mol·L-1。

5CE-CL在其它方面的應(yīng)用

酚類物質(zhì)是最為常見的對(duì)人類、動(dòng)物、環(huán)境具有極大影響的環(huán)境內(nèi)分泌干擾物，這類物質(zhì)最常用的檢測(cè)方法是氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法，但該方法預(yù)處理時(shí)間較長(zhǎng)且較昂貴，比較而言，CE-CL更簡(jiǎn)便快捷。Lin等[23]基于苯二酚的3種同分異構(gòu)體能夠抑制魯米諾-鐵氰化鉀發(fā)光體系，采用CE-CL測(cè)定尿液中3種同分異構(gòu)苯二酚(鄰苯二酚、間苯二酚和對(duì)苯二酚)，檢出限(S/N=3)分別為3.7×10-8mol·L-1(125.8 amol)、3.2×10-8mol·L-1(108.4 amol)和2.8×10-8mol·L-1(68 amol)。Zhu等[24]以魯米諾-KIO4-鐵氰化鉀為發(fā)光體系，建立了超快速的CE-CL測(cè)定β-環(huán)糊精、蔗糖、D-果糖和鼠李糖方法，檢出限分別為1.1×10-5mol·L-1、1.8×10-5mol·L-1、1.8×10-5mol·L-1和1.9×10-5mol·L-1；此后又用間接CE-CL測(cè)定鄰仲丁基苯酚、鄰甲苯酚、間甲苯酚、2,4-二氯苯酚和苯酚等5種酚類化合物，檢出限在4.8×10-8～7.1×10-8mol·L-1之間[25]。

6結(jié)語

近年來，毛細(xì)管電泳-化學(xué)發(fā)光聯(lián)用法已發(fā)展為一種高效的分離檢測(cè)技術(shù)，且多種可聯(lián)用毛細(xì)管電泳的發(fā)光體系及多種可用的接口設(shè)計(jì)、操作模型均使得這一技術(shù)得以發(fā)展壯大，在生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，該技術(shù)逐漸向自動(dòng)化、微型化、集成化邁進(jìn)，具有廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]YANG W P,ZHANG Z J,DENG W.Simultaneous,sensitive and selective on-line chemiluminescence determination of Cr(Ⅲ) and Cr(Ⅵ) by capillary electrophoresis[J].Analytica Chimica Acta,2003,485(2):169-177.

[2]YANG W P,ZHANG Z J,DENG W.Speciation of chromium by in-capillary reaction and capillary electrophoresis with chemiluminescence detection[J].Journal of Chromatography A,2003,1014(1):203-214.

[3]衛(wèi)洪清,劉二保,梁建功,等.毛細(xì)管電泳化學(xué)發(fā)光法用于鐵形態(tài)的分析[J].山西師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005,18(4):74-78.

[4]REN J,HUANG X.Sensitive and universal indirect chemiluminescence detection for capillary electrophoresis of cations using cobalt(Ⅱ) as a probe ion[J].Analytical Chemistry,2001,73(11):2663-2668.

[5]LIU B F,OZAKI M,UTSUMI Y,et al.Chemiluminescence detection for a microchip capillary electrophoresis system fabricated in poly(dimethylsiloxane)[J].Analytical Chemistry,2003,75(1):36-41.

[6]JIANG J,ZHAO S,HUANG Y,et al.Highly sensitive immunoassay of carcinoembryonic antigen by capillary electrophoresis with gold nanoparticles amplified chemiluminescence detection[J].Jou-rnal of Chromatography A,2013,1282(5):161-166.

[7]LIU Y,LIU Y,ZHOU M,et al.Chemiluminescence detection of protein in capillary electrophoresis using aptamer-functionalized gold nanoparticles as biosensing platform[J].Journal of Chromatography A,2014,1340(8):128-133.

[8]LIU Y M,CAO J T,LIU Y Y,et al.Aptamer-based detection and quantitative analysis of human immunoglobulin E in capillary electrophoresis with chemiluminescence detection[J].Electrophoresis,2015,36(19):2413-2418.

[9]ZHOU Z M,FENG Z,ZHOU J,et al.Capillary electrophoresis-chemiluminescence detection for carcino-embryonic antigen based on aptamer/graphene oxide structure[J].Biosensors and Bioelectronics,2015,64:493-498.

[10]郗娟,樊丙安,魏春龍.毛細(xì)管電泳-化學(xué)發(fā)光聯(lián)用新方法檢測(cè)色氨酸[J].分析試驗(yàn)室,2012，31(10)：72-76.

[11]HAN S,WU K.Determination of nicotinamide in food and human fluid samples by capillary[J].Journal of the Chinese Chemical Society,2015,62(1):73-78.

[12]TSUKAGOSHI K,SAITO T,NAKAJIMA R.Analysis of antioxidants by microchip capillary electrophoresis with chemiluminescence detection based on luminol reaction[J].Talanta,2008,77(2):514-517.

[13]ZHU J,SHU L,WU M,et al.Investigation on chemiluminescence detection of vitamin B12with capillary electrophoresis[J].

Journal of East China Normal University(Natural Science),2013,32(5):96-101.

[14]HAN S,WANG H.On-line chemiluminescence determination of mitoxantrone by capillary electrophoresis[J].Journal of Chromatography B,2010,878(28):2901-2904.

[15]WANG J,HAN S.Capillary electrophoresis chemiluminescence for the analysis of flavonoids in pharmaceuticals and human plasma[J].Chromatographia,2013,76(11-12):715-718.

[16]WANG J,ZHANG X,PI F,et al.Tris(2,2′-bipyridyl)ruthenium(Ⅱ)-bisoprolol-based electrochemiluminescence coupled with capillary zone electrophoresis[J].Electrochimica Acta,2009,54(8):2379-2384.

[17]ZHAO S,YUAN H,XIE C,et al.Determination of folic acid by capillary electrophoresis with chemiluminescence detection[J].Journal of Chromatography A,2006,1107(1):290-293.

[18]XIE H Y,WANG Z R,FU Z F.Highly sensitive trivalent copper chelate-luminol chemiluminescence system for capillary electrophoresis chiral separation and determination of ofloxacin enantiomers in urine samples[J].Journal of Pharmaceutical Analysis,2014,4(6):412-416.

[19]LI T,WANG Z,XIE H,et al.Highly sensitive trivalent copper chelate-luminol chemiluminescence system for capillary electrophoresis detection of epinephrine in the urine of smoker[J].Journal of Chromatography B,2012,911(23):1-5.

[20]ZHANG L,ZHAO Y,HUANG J,et al.Simultaneous quantification of 5-hydroxyindoleacetic acid and 5-hydroxytryptamine by capillary electrophoresis with quantum dot and horseradish peroxidase enhanced chemiluminescence detection[J].Journal of Chromatography B,2014,967:190-194.

[21]MU X,LI S,LU X,et al.CE with chemiluminescence detection for the determination of thyroxine in human serum[J].Electrophoresis,2014,35(7):962-966.

[22]XU X,ZHANG H,SHI H,et al.Determination of three major catecholamines in human urine by capillary zone electrophoresis with chemiluminescence detection[J].Analytical Biochemistry,2012,427(1):10-17.

[23]LIN Z,SUN X,HU W,et al.Sensitive determination of positional isomers of benzenediols in human urine by boronate affinity capillary electrophoresis with chemiluminescence detection[J].Electrophoresis,2014,35(7):993-999.

[24]ZHU J,SHU L,WU M,et al.Development of a compact chemiluminescence system coupled with capillary electrophoresis for carbohydrate analysis[J].Talanta,2012,93(2):428-432.

[25]SHU L,ZHU J,WANG Q,et al.Electrophoresis-chemiluminescence detection of phenols catalyzed by hemin[J].Luminescence,2014,29(6):579-585.

Research Progress on Applications of Capillary Electrophoresis Coupled with Chemiluminescence Detection

LIN Hua-ping,DAI Ting-ting,XU Xiang-dong,KANG Wei-jun,WANG Wei

(SchoolofPublicHealth,HebeiMedicalUniversity,Shijiazhuang050017,China)

Abstract：Due to their advantages of high separation efficiency,high sensitivity,simplicity and speediness,capillary electrophoresis coupled with chemiluminescence detection has been widely used in various research fields.In this paper,the basic principle and characteristics of capillary electrophoresis coupled with chemiluminescence detection were summarized,the development and applications in analyzing metal ions,amino acids,polypeptides,drugs and other aspects were introduced,and the development trend and potential applications of capillary electrophoresis coupled with chemiluminescence detection were prospected.

Keywords：capillary electrophoresis；chemiluminescence；metal ion；amino acid；polypeptide；drug

中圖分類號(hào)：O 657.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-5425(2016)04-0001-03

doi：10.3969/j.issn.1672-5425.2016.04.001

作者簡(jiǎn)介：林華萍(1989-)，男，福建廈門人，碩士研究生，研究方向：藥物與毒品分析，E-mail:646336349@qq.com；通訊作者：王瑋，助教，E-mail:wangwei201092@163.com。

收稿日期：2016-01-05

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(81402723)