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33界国际高效液相分析和相关技术研讨会(HPLC2008)学术总结报告

已有 4235 次阅读 2008-12-21 22:28 |个人分类:微流控|系统分类:科研笔记| HPLC2008, 微流控

33界国际高效液相分析和相关技术研讨会(HPLC2008)

学术总结报告

 

2008年12月2-5号,第33界国际高效液相分离与相关技术研讨会在日本京都大学举行。本次会议议题涉及液相分离的各个领域,比如色谱柱技术,新型色谱分离模式,电泳,试样预处理技术,检测器,仪器微型化,以及在组学研究(基因组,蛋白组,代谢组,本草组,金属组等)、药物分析、生物医学研究中的应用。本人有幸参加了这次学术盛会,现将本次会议按照如下重点议题进行总结:
一.新型色谱柱系统以及仪器微型化
色谱柱是色谱系统的核心,决定了分离分析的总体质量。新型色谱柱受到了最广泛的关注。在色谱柱方面,本次大会报道的新型色谱柱技术主要包括:比利时Desmet等人利用微机电加工技术在玻璃或者聚合物基片上直接加工高规整度的色谱柱,高度规整的色谱柱可以消除涡流扩散对色谱分离的影响,可以极大的提高色谱分析性能;日本Kitamori课题组提出了采用微机电加工技术直接加工纳米级开管式色谱柱,纳米深度的开管色谱柱具有极大的比表面积,并且没有涡流扩散的影响,可以实现高效快速的色谱分离;还有我们课题组在本次会议报道的液滴阵列色谱,同样采用了微加工技术在基片上加工可以捕获液滴固定相的微结构,这种色谱的优势是设计简单,相比大,色谱柱压小,具有广阔的应用前景。从上面的三个主要工作,可以看出微流控技术正受到色谱领域的广泛关注,这是由于微流控技术除了可以带来新的色谱柱模式,提高色谱分析的效率以及分离速度,还有一个原因就是微流控技术是很有可能实现色谱系统微型化和便携化的平台技术。
另外色谱柱系统的工作主要是不同分离机理色谱柱系统。由于生物样品分析中大部分样品是亲水性的,传统的C18反相柱已经不能满足其需要,本次会议亲水作用色谱固定相引起关注,即HILIC柱。其工作主要集中在HILIC分离机理的探讨,HILIC固定相的制备与比较,以及蛋白质多肽的应用性研究。整体柱色谱的工作报道占很大的比例,主要工作集中在聚合物整体柱的制备以及硅胶聚合物杂交整体柱的制备上。还有一块工作的报道也以各种的形式出现,那就是手性拆分。手性样品的分离一直以来都是难以解决的问题,本次会议的工作集中在手性色谱柱的制备,合成不同的手性色谱固定相。
另外,亲和色谱在检测生物样品中的特定物质含量有比较好的应用。由于亲和色谱机理简单,特异性强,可以按照目标产物设计不同的亲和基团,这样可以利用亲和色谱来检测疾病标志物。本次会议报道了几种亲和色谱柱的制备方法。
二.高效率,高速度,高峰容量分离
由于高速液相色谱USLC的实现,高效,高速分离近年来受到极大的关注。USLC系统采用小于2 µm的非多孔色谱柱填充颗粒,极大的降低了传质阻力,可以在提高色谱分离速度的同时而不损失分离效率。USLC系统加工与集成要求较高,这部分的原创性工作主要集中的公司里面。在高压条件下的高度流体会产生热效应,导致流速与踏板高度对应曲线与理论在高速条件下偏差较大,Water公司一位研究人员采用计算机模拟的方法对理论曲线进行了校正,可以很好的解释这一不寻常的现象。
大规模蛋白质组学需要对上万的样品组分进行分离,一方面需要色谱柱的峰容量较高,另一方面需要提高分析速度。虽然可以增加色谱柱的长度来增加色谱柱的峰容量,但是这是以牺牲分离时间为代价的。可以同时兼顾分离时间与峰容量的方法就是多维分离。采用两种不同分离机理的色谱的连用,将第一个色谱柱的流出物注入到第二色谱柱中,由于分离机理的不同,在第一维柱中难以分离的组分可以较高选择性的在第二色谱柱中进行分离。并且,峰容量不是简单的双柱相加,而是相乘,这样峰容量便成比例上升。本次会议中,多维色谱的创立人Guiochon教授来到会场,详细介绍了多维色谱的理论与他们的研究成果。其他研究组也介绍了多维色谱在生命科学中的应用。
另外一种实现高效,高速分离的方法就是采用较长的整体柱。整体柱与填充柱的不同便是其柱压下,可以在减小孔径的同时很少的提高柱反压,这样就可以提高色谱柱的长度,增加流动相的流速来实现快速以及高峰容量的分离分析。本次会议报道了不同类型的聚合物整体柱,比较有特色的一个是采用海绵作为整体柱体,这种色谱柱具有超高的渗透性,而且制备简单,成功率高。
三.高效液相分离技术在组学(蛋白质组,代谢组)、药物分析、生物医学研究中的应用
HPLC在组学方面的应用性研究主要集中在中国大连化物所几个研究课题组当中,如邹汉法课题组报道了几种不同的整体柱用于蛋白质磷酸化位点的测定;许国旺课题组采用多维液相色谱用于代谢组学研究,筛选出几种可能糖尿病的潜在生物标志物,相关工作得到国际同行认可。

国外实验室的应用性研究集中在药物分析和生物医学研究上。比如Kennedy课题组采用微渗析-电泳-质谱连用对小鼠大脑对刺激剂的在线应激反应,他们考察了不同状态下小鼠大脑中几种氨基酸的含量,并且发展了一系列提高此分析系统性能的新方法和新技术。比如发明了一种纳升级渗析针来提高空间分辨率,采用微流控液滴间隔的方法提高分析的时间分辨率,都大大提高了分析的灵敏度和可靠性。采用电泳的方法来测定单细胞中物质的含量仍然受到关注,本次会议邀请报告中Edward S.Yeung报道了采用毛细管电泳测定单细胞中NAD和NADH的含量和比例,称此指标反映了单细胞的生物活性。伊利诺斯州立大学的Sweedler采用毛细管电泳-荧光光谱对单个神经细胞中几种神经递质进行分析测定,另外采用毛细管电泳-电喷雾质谱可以分析大部分的非荧光性物质,他们搭建了一套高灵敏度的CE-ESI-MS系统,检测灵敏度小于1 amol。
这次会议让我在对本领域有了整体的把握,也对液相分析领域的发展方向有了深刻的认识。现在,色谱学的研究着重在色谱柱的制备,主要是整体柱以及手性柱;亲和色谱和疏水作用色谱受到关注;多维分离仍然在发展当中;毛细管电泳是一个很好的补充,特别在单细胞分析以及在线分析中有其特定的优势;试样前处理,尤其是SPME和LPME仍然占有重要的席位;微流控作为一个新兴领域,在本次大会大放异彩,占了大会报告的半壁江山。然而,在很多重要领域,没有新的进展出现,主要有流动相驱动和进样系统、电色谱系统、新型色谱检测器、LC-MS,CE-MS接口。
这次会议我的最大感触就是一定要走具有自己特色的路,不要盲目随从!虽然色谱柱的制备很热门,但是除了第一个提出新型色谱柱制备方法的人之后,大部分跟风的人就要面临残酷的竞争。比如从TANAKA发明了整体柱之后,国内的很多研究所开始学习这套技术,有的全部采用这套技术,然后应用到实际样品;有的更改合成的固定相碳链长度,或者更改聚合条件,或者优化组成之类,无论如何,都很难超过TANAKA。而且这种盲目跟风的结果会造成大量重复的试验,得到大量重复的结果。相反,走自己路的人却可以做出跟多新的东西。在试样前处理方面,新加坡LEE课题组报道的液相微萃取方法受到很高的评价,还有加拿大PAWLISZYN报道的固相微萃取都是很好的具有应用前景的新方法。还有一个感触就是要做原创的,有趣的工作。微流控就是最有代表的一个,微流控能带给我们很多新的现象,让我们发现很多新的分析方法,得到很多意想不到的结果。往往这种工作能让人眼前一亮,吸引人的注意力,让人感觉科学和艺术之间的相通性。另外一个给我印象深刻的例子就是利用冰粒做色谱固定相,通过低温喷雾制备微米级的冰粒,冰表面是亲水的而且具有极性保留基团,不需任何处理便可以作为正相色谱固定相。另外他们还发现冰的一些其他特性可以用在分析化学上,比如低的光折射率,这点可以用在液芯波导方面用于光度检测。这是一个很好的做研究的思路,如果你发现了一个新现象或者开辟了一个新方法,一定要坚持把这个方法做到极致,致力于找他的应用点,就会收到意想不到的效果。



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