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毛细管电泳是一种高效的分离分析手段,曾在人类基因组学研究过程中发挥过重大作用,在生物医学、药学、环境以及法医学等领域有良好的应用前景。在具体实践中,毛细管涂层技术常常起到关键的作用,发展涂层技术是提高CE分离技术的重要途径。纤维素是自然界中最为丰富的可再生资源之一,具有廉价易得和生物可降解性的特点,但溶解性较差,不能直接用作毛细管电泳的涂层材料。本论文旨在通过对纤维素进行化学修饰改性,合成制备阳离子纤维素衍生物作为毛细管电泳动态涂层,研究该类涂层材料的分离效果、与被分析物之间可能的相互作用,以期发展新的环境友好型涂层材料,拓展毛细管电泳技术的应用领域。基于这个目的,本论文开展以下几个方面的工作：1.以棉短绒浆为原料,合成了阳离子纤维素衍生物季铵化纤维素(quaternized cellulose,QC);再以QC为原料,合成了一种新型纤维素衍生物十二烷基疏水改性季铵化纤维素(Dodecyl modified quaternized cellulose, DMQC)。将DMQC用作背景电解质的添加物,可以在较宽的pH范围(pH3.0-12.0)内产生稳定且快速的阳极电渗流。实验结果表明,DMQC可成功应用于芳香酸和磺胺类药物的快速分离,对中性化合物烷基苯酮同系物也有一定的分离作用。DMQC的加入不但可以调节电渗流的大小和方向,而且可以和分离对象发生疏水相互作用,可用于不同荷电性质化合物的电泳分离。2.合成了一种新的纤维素衍生物一十八烷基改性季铵化纤维素(ODMQC),该衍生物是一种在水溶液中可以通过自组装形成稳定纳米结构的两亲性聚合物。将ODMQC作为背景电解质的添加物,可以在很宽的pH范围(pH3.0～12.0)内产生稳定可用的阳极EOF。由于没有强紫外吸收的基团,ODMQC作为添加物不会影响紫外检测。实验结果表明该涂层可以抑制蛋白质在毛细管内壁的吸附,从而能用于碱性蛋白质的分离。该涂层还可用于对带正电荷或负电荷小分子的快速分离。尤其值得重视的是该涂层对中性物质也具有良好的分离效率。ODMQC不仅起到动态涂层的作用,而且发挥了胶束电动色谱中胶束的作用。3.合成了辛烷基改性季铵化纤维素(Octyl-modified quaternized cellulose, OMQC),并将其用于DNA碱基的分离。使用OMQC作为背景电解质添加物,在pH12.0时也可产生反向EOF,胞嘧啶和5-甲基胞嘧啶在10min内得到完全分离,分离度接近4.0,检出限(S/N)分别为1.1和1.5μg/mL,并且可以有效避免其他碱基对二者的干扰。据此建立了CE分离碱基分析基因组DNA甲基化水平的新方法,具有快速、高效的特点。由于无需使用限制性内切酶降解,DNA经酸水解更彻底,分析成本降低而准确性得以提高。该方法不仅可用于DNA甲基化水平的分析,而且可望应用于其他碱基的分析研究。4.以QC为基体相,采用溶胶-凝胶的方法在冰浴条件下使钛酸四丁酯进行水解缩合反应得到QC/TiO2复合材料,对其结构进行了表征。将其用作毛细管动态涂层可产生较强的反向电渗流。通过实验优化了蛋白质分离条件,实现了对卵清蛋白、α-乳白蛋白、伴清蛋白、肌红蛋白、人单克隆抗体、核糖核酸酶A、辣根过氧化物酶、细胞色素C等八种酸性及碱性蛋白质的同时分离。分离卵清蛋白糖基异构体的实验结果进一步说明二氧化肽的引入增加了蛋白质分离的选择性。该复合材料有望在蛋白质分离包括糖蛋白的分析的应用中发挥作用。