蛋白质/多肽的微流控二维芯片电泳*

在微流控芯片上构建多维分离系统,为蛋白质组学研究提供了一个有发展前景的高效分离分析技术平台。本文介绍了二维芯片电泳系统耦联模式选取及正交性评价的方法;综述了针对蛋白质/多肽分离分析的各种耦联模式微流控二维芯片电泳分析系统,如胶束电动力学色谱（MEKC）与毛细管区带电泳（CZE）,开管电色谱（OECE）与CZE,等电聚焦（IEF）与CZE, IEF与SDS毛细管凝胶电泳（CGE）, SDS-CGE与MEKC等。特别对二维电泳芯片切换接口的类型进行了分类,探讨了用于微流控二维芯片电泳系统的检测技术,并展望了微流控二维电泳芯片在蛋白质组学研究中的应用前景和发展方向。     

微透析中空纤维膜接口的制作及其在二维毛细管电泳联用中的应用

提出了一种微透析中空纤维膜的制备方法,并用该微透析中空纤维膜作为接口构建了一套新型的二维毛细管电泳分离技术平台。中空纤维膜接口具有制作过程简易、传质效率高、柱间切换方便、分析速度快等优点,它是目前二维及多维电泳联用中一种较为新型、方便、理想的接口。以血红蛋白样品为例,通过实验验证了该接口在二维毛细管电泳联用系统中的可行性和分离效能。实验结果表明:整个血红蛋白样品二维分离分析的时间在1 h内完成,二维分离系统的分辨率和总峰容量都比各自一维的高。     

无死体积蚀刻多孔膜接口的制作及其在二维毛细管电泳分离系统中的应用

介绍了一种在毛细管柱上原位腐蚀而成的多孔膜接口的制作方法,并用该接口构建了一类毛细管电泳二维分离技术平台。柱上原位腐蚀刻成的多孔膜接口具有零死体积、制作过程简易、成本低廉、耐用、柱间切换便捷等优点,特别适合作为基于毛细管柱的二维及多维电泳联用中的接口,是目前二维及多维毛细管柱联用中一类较为新型、实用、理想的接口。以鹿茸冻干粉可溶物样品为例,验证了该接口在二维毛细管电泳联用系统中的可行性和分离效能。实验结果表明：鹿茸冻干粉可溶物整个二维分离分析的时间在1 h内完成,二维分离系统的分辨率和总峰容量都比一维的高。     

毛细管等电聚焦/毛细管无胶筛分电泳二维蛋白质分离平台的构建

设计并制作了一种新型的中空纤维接口,以此为核心构建了毛细管等电聚焦(CLEF)／毛细管无胶筛分(CNGE)电泳二维蛋白质分离技术平台,实现了将二维凝胶电泳从平板转移到毛细管中。利用该二维分离平台,对血红蛋白样品进行了高效、快速分离分析,验证了该二维分离平台的可行性及分离效能。实验结果表明：二维分离系统总的峰个数和分离效能都比各自一维分离系统有较大提高。     

二维液相色谱接口技术

二维液相色谱具有峰容量大、分辨率高、分析速度快等优点,已经成为复杂样品分离分析的重要工具。两种分离模式的转换通常需要经过一个特殊接口来完成,接口是二维液相色谱系统的核心,也是限制二维液相色谱应用的瓶颈;两种流动相不互溶时,接口尤为重要。本文针对二维液相色谱接口技术近期的发展和应用进行总结。引用文献51篇。     

二维液相色谱阀切换接口技术的发展及应用

在复杂样本分析中,一种分离模式往往不能提供足够的分离度,组合不同的分离模式构建二维液相色谱系统是解决这一问题的有效途径。阀切换接口是二维液相色谱柱切换技术的核心,接口技术影响系统的分离度和灵敏度。传统的接口技术在生物、药学、食品、环境等领域得到了广泛应用,近20年发展了众多新型的接口技术来解决二维液相色谱中正交组合溶剂不兼容问题。本文综述了柱切换接口技术的原理和应用,并总结了近5年利用柱切换二维液相分析技术的进展,期望为二维液相色谱技术的发展和应用提供借鉴。     

基于双回路技术的二维色谱在线/离线接口设计与评价

双回路技术是一套机械传动组件和流路系统,具有自动进样和馏分收集的双重功能。本研究基于双回路技术设计了一种二维液相色谱在线/离线接口,用以有效连接两种不同分离模式构建分离系统,提高系统峰容量,并对其功能进行了评价。以4种芳香族化合物为分离对象,利用设计的接口连接1套液相色谱系统,实现了进样、馏分收集、再进样纯度分析的多重操作集成;连接2套液相色谱系统,采用强阳离子交换模式对5种蛋白质样品进行初步分离,收集难分离组分,并通过再次进样到反相色谱模式的分离系统中,组分得到良好分离。进一步基于此接口连接1套强阳离子交换系统和1套微柱反相色谱系统,对牛血清白蛋白酶解产物进行在线二维分离,以1 m AU为积分阈值,共识别292个色谱峰。新型在线/离线接口可灵活实现样品微量制备、难分离组分的精细拆分和复杂样品的二维分离,为二维色谱系统的构建及分离研究提供了有力工具。     

二维液相色谱接口的改进及其在蛋白质组学研究中的应用

随着蛋白质组学、本草物质组学等组学概念的提出,所需分析的样品的成分越来越复杂,因此具有强大分离能力的多维液相色谱技术受到人们越来越多的关注。二维液相色谱中第二维的分离性能和速度是整个分离系统性能的关键。基于捕集柱模式,我们采用经特殊设计的流路系统,使得双捕集柱型接口具有预分离的功能。样品从第一维流出以后被富集在捕集柱1的柱头,经过脱盐后,正冲捕集柱,捕集柱1与第二维色谱柱联用对富集的样品进行分离,增加了第二维分离效率。当捕集柱上的样品全部被洗脱到第二维色谱柱上时,捕集柱2已经完成对第一维洗脱液中样品的捕集和脱盐,此时将阀进行切换,捕集柱2与第二维色谱柱直接相连进行洗脱。循环切换捕集柱1和捕集柱2,维持较高的阀切换频率,实现了第二维色谱柱的连续洗脱。因此保证了第二维分离具有较快速度,同时具有较高的分离效率。使用35 mm长捕集柱和十通阀为接口,以弱阴离子交换(WAX)色谱为第一维分离模式,以反相(RP)色谱为第二维分离模式,构建了WAX-RP二维液相色谱系统(2D-LC system)。以小鼠血清为样品对系统进行了初步评价。色谱流出曲线出现了明显的界面现象,这是由于捕集柱流动相中含有的较多盐分流出时的背景吸收造成的。同时,由于界面两侧的流动相黏度不同产生了黏性指进(VF)现象。当第二维色谱柱长度为50 mm时,理论上可将第二维分离效能提高70%。该接口可以应用于多种二维液相色谱模式,适用于蛋白质组学和本草物质组学研究中对于复杂样品的分离分析。     

二维液相色谱切换技术及其应用

多维液相色谱已成为复杂样品研究的重要工具。本文在介绍多维液相色谱原理与方法的基础上,重点讨论了二维液相色谱接口切换技术的近期发展,并对其应用现状进行了总结分析。     

基于CDIO导向的微项目驱动交叉混合教学模式——以“日化用品制造技术”教学为例

分析了传统教学模式的优缺点,运用CDIO理念导向的工程教育模式构建了融合教学目标和教学内容的微项目,教师的“教”和学生的“学”与“做”交叉混合进行,形成了一种新的积极高效的教学模式,并在“日化用品制造技术”的教学中尝试开展了这种新的教学模式。实践表明在这种新的教学模式下,学生的学习积极性得以充分调动,学习效果有一定程度的提高,该教学模式有积极的现实意义。     

多维液相色谱技术的进展

与一维分离模式相比,多维色谱分离技术的最大特点是可极大地提高峰容量．近几年,随着蛋白质组学的出现尤其是表达谱的开展,对分离技术提出更高的要求．多维高效液相色谱系统以其快速、高效、自动化程度高以及易与质谱等其他技术联用等优势再一次成为研究应用的热点．本文结合本课题组在多维色谱方面的工作介绍了多维色谱技术的发展及应用,重点介绍在蛋白质组学平台中的应用．     

气相色谱-四极杆飞行时间串联质谱在加拿大一枝黄花挥发性成分检测中的应用

采用气相色谱-四极杆飞行时间串联质谱(GC-QTOF MS)对加拿大一枝黄花中的挥发性成分进行检测。利用气相色谱的保留指数、四极杆飞行时间串联质谱的高分辨多级质谱数据以及谱库检索等对该植物的叶、茎、根三个部位中的挥发性成分进行结构鉴定。共鉴别出挥发性成分54种,其中叶47种、茎35种、根32种。主要成分均为蒎烯、表双环倍半水芹烯、柠檬烯等萜烯类化合物。结果表明,气相色谱的高分离度和四极杆飞行时间串联质谱的高分辨率可以有效地对复杂样品中的挥发性成分进行检测,结合多维数据定性技术能够显著提高未知成分鉴别的准确性。     

Multidimensional LC-LC and LC-CE for high-resolution separations of biological molecules

In multidimensional separations, two or more independent separation methods are coupled in an effort to resolve complex mixtures. The displacement mechanisms of each method should be orthogonal, such that little correlation exists between the retention of compounds in each dimension. When multiple orthogonal separation methods are coupled such that all sample components are subjected to complete analysis on all dimensions, the method is considered comprehensive. The primary advantage of comprehensive multidimensional separations over their one-dimensional counterparts is the potential for dramatically enhanced resolution. High resolving power can be achieved because the peak capacity of a comprehensive multidimensional separation is roughly equal to the product of the individual peak capacities of each dimension. In this review, the theory and instrumentation of two-dimensional liquid chromatography (LC-LC) and liquid chromatography-capillary electrophoresis (LC-CE) separations are discussed. Some applications of these techniques to the separation of biological molecules are highlighted. Future directions for the development of multidimensional separations are also considered.     

混合色谱填料的研究进展

随着科学技术的发展,人们需要分离分析的样品越来越复杂,尤其是多肽、蛋白质类生物样品的复杂性使得单一模式色谱难以满足分离分析的要求。混合模式色谱因其独特的分离性能,可以在一次分离中获得与多维色谱相当的分离效果,而且可以避免多维色谱系统结构复杂、流动相兼容性差、分析时间长等问题,成为近年来的研究热点之一。混合模式色谱的研究重点是色谱固定相的设计与开发。混合模式色谱固定相包括反相/离子交换混合固定相、反相/亲水混合固定相、亲水/离子交换混合固定相、两性离子交换混合固定相及三相混合固定相。本文综述了近年来混合模式色谱填料的研究及应用进展,并对混合模式色谱及固定相的发展前景进行了展望。     

复杂生物体系中蛋白质高效分离分析技术的新进展

继人类基因组计划完成之后,作为一种新的研究策略,蛋白质组学在生命科学研究中发挥着愈来愈重要的作用。由于生物体系的复杂性和多样性,使得分离效率高、灵敏度高、通量高和动态范围宽的分离分析技术平台的研究和应用已成为蛋白质组学研究的重点和热点之一。着重介绍了近年来应用日益广泛的多维色谱预分离、毛细管液相色谱-质谱联用、毛细管电泳及其与质谱联用等高效分离分析技术在复杂生物体系的蛋白质分析中的最新进展。引用相关文献40篇。     

Recent advances on multidimensional liquid chromatography–mass spectrometry for proteomics: From qualitative to quantitative analysis—A review

With the acceleration of proteome research, increasing attention has been paid to multidimensional liquid chromatography–mass spectrometry (MDLC–MS) due to its high peak capacity and separation efficiency. Recently, many efforts have been put to improve MDLC-based strategies including “top-down” and “bottom-up” to enable highly sensitive qualitative and quantitative analysis of proteins, as well as accelerate the whole analytical procedure. Integrated platforms with combination of sample pretreatment, multidimensional separations and identification were also developed to achieve high throughput and sensitive detection of proteomes, facilitating highly accurate and reproducible quantification. This review summarized the recent advances of such techniques and their applications in qualitative and quantitative analysis of proteomes.     

Selective on-line serum peptide extraction and multidimensional separation by coupling a restricted-access material-based capillary trap column with nanoliquid chromatography–tandem mass spectrometry

As the serum peptidome gets increasing attention for biomarker discovery, one of the important issues is how to efficiently extract the peptides from highly complex human serum for peptidome analysis. Here we developed a fully automated platform for direct injection, on-line extraction, multidimensional separation and MS detection of peptides present in human serum. A capillary SPE column packed with a novel mix mode restricted access material (RAM) exhibiting strong cation exchange and size exclusion chromatography (SCX/SEC) properties were coupled with a nanoliquid chromatography–mass spectrometry (nanoLC-MS) system. The capillary SPE column excludes the high abundant serum proteins such as HSA by size exclusion chromatography and simultaneously extracts the low molecular weight peptides by binding to sulfonic acid residues. Subsequently, the trapped peptides are eluted to a capillary LC column packed with a RP-C18 stationary phase. After injection of only 2 μL human serum to the one-dimensional nanoLC-MS system around 400 peptides could be identified. When conducting a multidimensional separation, the described SCX/SEC/RP-MS platform allows the separation and identification of 1286 peptides present in human serum by the injection and on-line processing of 20 μL human serum sample.     

Concepts and comparisons in multidimensional separation

Multidimensional separation methodology provides a mechanism for a very substantial increase in the resolving power of chromatographic and related systems. After defining the conditions required for multidimensional separation and reviewing the origin of its high resolving power, a comparison is drawn between the two principal kinds of multidimensional systems, represented by continuous two-dimensional operation and coupled column assemblies. It is shown that their roles are complementary. The two-dimensional system gives a broad powerful overview of a sample while the coupled column system can be used flexibly to magnify and resolve selected regions of the sample space.     

The role of separation science in proteomics research.

In the last few years there has been an increased effort into the separation, quantification and identification of all proteins in a cell or tissue. This is a review of the role gel electrophoresis, high performance liquid chromatography (HPLC), and capillary electrophoresis (CE) play in proteomics research. The capabilities and limitations of each separation technique have been pointed out. Instrumental strategies for the resolution of cell proteins which are based on efficient separation employing either a single high-resolution procedure or a multidimensional approach on-line or off-line, and a mass spectrometer for protein identification have been reviewed. A comparison of the advantages of multi-dimensional separations such as two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis, HPLC-HPLC, and HPLC-CE to the separation of cell and tissue proteins are discussed. Also, a discussion of novel approaches to protein concentration, separation, detection, and quantification is given.