中西南地区色谱学术报告会文集 色谱论文.docx

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1、生命科学世纪色谱学的挑战刘光会（西南化工研究院，成都610225）21世纪是生命科学世纪，本世纪世界面貌的改变将是上一世纪无法相比的，也是谁也无法预测的。上一世纪世界面貌的变化在人的环境。我们有了宇宙飞船，有了超级计算机，也有了原子弹。本世纪世界面貌的变化将在人类本身。大家可以注意一下，由国内外知名专家评选出来的2001年世界和中国的十大科技成就，前几位都是与生命科学有关的发明或者发现。无论是生物克隆，基因改造，或者是干细胞研究都将大大改变地球上的生命过程，当然也包括人类的生命过程。谁也不能想象到本世纪过去时，人类自己会变成什么样子。过去色谱科学为生命科学世纪的到来是作了重大贡献的。获1981

2、年诺贝尔化学奖的Sanger的DNA顺序测定法是生命科学世纪的重大里程碑。他所采用的凝胶电泳方法习惯上纳入色谱科学的范畴。随着生命科学的飞速进展，给我们带来了越来越复杂的分析问题，今后色谱科学的任务将更加艰巨。我们需要更好的色谱柱，更短的分析时间，更灵敏的检测方法。正如美国国家标准和技术研究所现任主席RaymondKammer所说，分析化学是一个永无休止的挑战；永远没有足够的灵敏度，也永远没有足够的分析速度。1更好的分离-新固定相研究固定相研究是色谱研究的一个重要领域。近十年来生命科学的巨大进步对色谱分析工作提出了愈来愈高的要求。此期间色谱新固定相的研究大多围绕复杂生物医学样品的分析展开。蛋白

3、质排阻填料（restrictedaccessmateria1s）是为直接进样分析血浆中小分子物质而开发出来的双区域固定相。其外表是亲水的，蛋白质不会吸附。内孔表面具反相性质，且可有不同选择性。特别适于血液中药物残余和代谢产物分析。灌注填料（PerfUSiOnInateria1S）是为了提高大分子物质分离效率而开发的固定相。其特点是孔径呈双峰值分布。大孔孔径约600-800nm,其中有移动相流动，溶质可以迅速接近内表面。小孔孔径约50-150nm,孔深不超过IHm。扩散路程短有利提高柱效，细孔提供了较大表面积和柱容量。特别是日本的中西等人用溶胶-凝胶技术制备的硅胶整体柱，更是充分发挥了这类固定相

4、的特点。其硅胶骨架中包含13nm左右的微孔和约2m的大孔。大孔作贯穿孔，微孔提供了300m2g以上的活性表面。总孔度超过80%,能在很低反压下进行分离，对大分子物质特别有利。多孔石墨化碳黑（PGe）和其他碳材料由于其出色的化学稳定性是很好的反相色谱填料。由于其表面上没有硅醉基等不可逆吸附中心，对生物极性大分子的分离很有利。近年来由于其机械强度提高，应用更加广泛。有人用碳微球柱分离了133个多肽（含1至148个氨基酸单元）。分子烙印聚合物是按照被分离分子（例如一对几何异构体中的一个）的形貌特征度身定制的固定相。烙印分子首先同功能单体形成可逆复合物，而后交联固化。用强溶剂将烙印分子洗出来后在聚合物

5、中留下烙印，就可用来分离烙印分子及类似分子。就象多年前ODS固定相的出现一样，这些新固定相的不断涌现显示了色谱科学的强大生命力。2更高的灵敏度-检测技术研究科学技术的进步要求检测愈来愈微量的各种物质。由于色谱工作者多年的努力,现在色谱检测器的灵敏度已有很大的提高。液相色谱检测器中目前灵敏度最高的应该是荧光检测器。激光诱导荧光（1IF）检测器近年来得到极大发展，灵敏度逐步向分子水平迈进。He-Cd激光1IF,异硫氯酸荧光素-氨基酸检测限可达用电荷耦合器件检测限则达1.2IO20mo1O有人用1IF检测了1.3102o1（约800个分子）的乳酸脱氢酶催化反应产物。纳米技术的应用有望大大提高生物大分

6、子如蛋白质的检测灵敏度。尺寸为3-5纳米的半导体（如CdSe）晶体粒子可以通过酰胺键和蛋白质结合起来。这种结合体的荧光强度比荧光染料（如罗丹明）标记物的强数十倍。适于作1C和MS接口的电离源技术近年来有了很大的进展,质谱检测器已成为越来越多色谱工作者首选的检测器。这大大改变了HP1C缺少高灵敏度通用检测器的困难状况。电喷雾电离（ESI）是特别适用于1C的电离源，近来应用日益广泛。用ESnIS检测氨基酸PTH衍生物,最低检测限可达10屿克分子。电感耦合等离子体质谱（ICPMS）则对金属离子分析有很高灵敏度。蒸发光散射检测器（E1SD）是新型的1C通用型检测器，特别适于生物医药样品中较大分子的检测

7、。灵敏度比示差检测器（RI）高，梯度淋洗条件下基线稳定。已成功地用于磷脂，表面活性剂，甘油三脂，糖类，合成聚合物，密体化合物，药物等各类物质的分析。3更快的分离，更高的效率-高温液相色谱和毛细管电色谱1C通常称为高效液相色谱，其实效率并不高。GC中分离效率可达500-1000理论塔板s,1C中一般为20-40理论塔板s.如果一对异构体分离需要20000理论塔板，则在GC中只要20-40秒就可完成分离，而在1C中则需要10-20分钟。为提高1C效率，色谱工作者作了长期的努力。常规1C效率低的主要原因是传质动力学过程缓慢。常规1C在室温附近操作，液相黏度大，溶质分子扩散速度低，溶质分子传质阻力比气

8、相中高很多，柱效很低。另外，在基于吸附作用和其他特定作用（如亲合作用，共价键合作用等）的色谱分离中，溶质与固定相之间的作用动力学因素对柱效的影响也很大。如由于硅胶上硅醇基的存在，许多氢键受体溶质解吸速度特别慢，造成峰形变坏，柱效降低。提高1C方法效率的关键在于提高柱温。即将色谱柱操作温度升高到移动相正常沸点以上,临界温度以下的水平。在此温度下，一方面溶质分子的传质阻力降低,一方面溶质分子与固定相之间作用速度加快，结果都使柱效增高。在高温液相色谱（HT1C）中，分离速度可达400-800理论塔板/秒的水平，前面提到的样品分析也可在一分钟之内完成。提高柱温使1C成为真正的高效分离分析方法。图1示出

9、了计算得到的不同柱温下柱效（塔板高度H,mm）和移动相线速（u,cms）之间的关系。室温下为获得较高效率，流速必须降至0.02-0.03cms的水平。若采用长25Cm的柱子，死时间就达15分钟以上，所以分析时间很长。柱温20（C时流速在0.6cms以上柱效亦无明显降低，故分析时间比室温下可缩短二，三十倍。也就是说效率可提高二，三十倍。在作用动力学方面，可用硅胶上的吸附分离为例来说明温度的影响。水，醇等强极性物质在硅胶上解吸很慢，主要是由于解吸活化能Ed太高.一般说来，升高温度可大大加快解吸速度。为了定量估温度的影响，必须知道Ed的数值。水，醇等物质的Ed主要决定于与硅胶表面的氢键作用能。我们曾

10、用刘光会等人提出的方法和文献数据计算了许多极性有机物在色谱硅胶Si1ochromC-120上的氢键作用能。如乙醇的数值为19.5kJmo1,甲醇为29.3kJmo1.按解吸动力学公式计算，柱温从20升到200乙醇解吸速度将提高21.6倍，甲醇将提高97倍。所以高温下吸附动力学因素对柱效的不利影响也将基本消除。图1不同柱温下柱效（塔板高度H,n）和移动相线速（u,cms）之间的关系1990至1991年间,刘光会及其同事在瑞士进行了高温开管柱液相色谱的研究开发工作。他们在一根长19米内径50微米的二甲基硅氧烷开管柱上（20（TC）获得了1,143,000块理论塔板的总分离效率。这是1C方法问世以来

11、在一次分离中所获得的最高分离效率。这台仪器上的分离速度达到386块理论塔板/秒,距该系统的理论预测值仅差14%。近年来HT1C的研究又有了许多新进展，表明HT1C技术的实现和推广是完全可能的。毛细管电色谱（CEC）是毛细管内填充或在内表面上涂敷HP1C固定相，以电渗流作移动相推动力，利用样品组分在固定相上保留能力的差异或/和在电场中迁移率的不同而实现分离的一种色谱新技术。由于电渗流极大地改善了移动相在色谱柱中的流态，细内径减小了溶质分子的扩散路程，CEC具有很高柱效。但目前CEC的进样量还比较小，检测灵敏度还不是太高。但98年初对许多国际知名色谱学者的调查表明，大多数人认为今后十年内CEC可能

12、是最有发展潜力的色谱分离技术之一。参考文献：（略）GC/MS在毒品检验中的应用陈飞（云南省昆明市公安局刑侦支队，昆明650011）近年来，世界毒品犯罪形势口趋严峻，它象瘟疫一样在全球蔓延，成为当代最严重的社会问题。根据联合国卫生组织和麻醉药品司先后公布的资料表明：毒品犯罪已形成从种植、加工、贩运到消费的“国际化”体系，几乎没有哪个国家和地区能免遭其害。毒品买卖已遍及世界各地，形成了国际化的网络，每年的毒品交易仅次于军火交易，数十万人因吸毒而死亡。由于毒品对人类的危害日益加剧，坚决禁毒己成为国际社会的共识，并开展了日益强大的国际反毒斗争。数年来的禁毒斗争实践业已表明，毒品的检验鉴定工作在缉毒、戒

13、毒和惩治毒品犯罪的整个禁毒活动中，成为不可缺少的组成部分，有着极其重要的地位，发挥着其它工作所不可替代的作用。毒品检验鉴定工作不仅仅是为侦查破案提供依据，更重要的是为检察机关起诉犯罪嫌疑人和审判机关对犯罪嫌疑人的定罪量刑提供科学的证据，而且，随着禁毒斗争的深入开展和新“刑法”、“刑事诉讼法”的相继实施，毒品检验鉴定工作的地位和作用将进一步得到巩固和发展。在长期工作实践及联合国麻醉药品司向全世界各国法庭实验室推荐的毒品检验鉴定方法中，既有简单的化学反应法、T1C法，也包括UV、HP1C、IR、GC等各种近代仪器分析法,然而这些方法在检测灵敏度和对未知物结构定性、定量分析均不如GC/MS法。本文结

14、合多年的司法实践，简要介绍了GC/MS技术为禁毒服务的有关内容。1鉴别是否毒品及毒品的种类不同的物质有不同的化学组成、结构、性能，可通过GC/MS将其鉴别出来，并根据联合国麻醉药品司的有关规定判明是否毒品或管制类药品，鉴别出毒品的种类。如：1大麻类：四氢大麻酚（THC）、大麻酚（CBN）、大麻二酚（CBD）,其灵敏度可达3ng；2、鸦片类：吗啡、可待因、蒂巴因、罂粟碱、那可汀等；3、海洛因类：海洛因、单乙酰吗啡等。2为侦查毒品案件提供线索和依据毒品犯罪往往是多个个体行为的组合，走私、贩卖、运输、制造和吸食毒品人员之间，常常存在着严密的或松散的网络系统，由于毒品的制造地和技术、工艺手段、原料成分

15、不尽相同，毒品特别是海洛因，在外形、颜色、含量和中间体等方面存在着一定的差异，这差异通过GC/MS检验鉴定确认后，可以作为侦查中对毒品来源进行研究分析的依据。在毒品走私贩卖的黑色渠道中，为最大程度地牟取暴利，经生产商、批发商、中转商、零售商直到吸毒者手中，常常一再地掺假、稀释，在毒品中加入兴奋剂、镇静剂、填充剂，常用的有咖啡因、头痛粉、脑复康、去痛片等，通过GC/MS对掺假物的检测，可为侦查破案提供线索、范围和证据。3对吸毒人员进行检测我国为了进一步加大对毒品犯罪打击的力度，教育挽救吸毒者，规定凡是吸毒人员一律进行强制戒毒。这就需对其毛发或体液进行毒品的检验鉴定。吗啡不仅是合成海洛因的原料，也

16、是海洛因、可待因的降解代谢物，海洛因因水解产生去酰基化作用，由二乙酰吗啡降解成6一单乙酰吗啡，再进一步水解，形成吗啡，由尿中排出。因此,通过GC/MS检出代谢物吗啡可作为服用海洛因的证据。同时，检测吸毒者体液中吗啡的含量，可确定戒毒人员的戒毒成果。4对制毒原料和易制毒化学试剂的检验我国刑法明文规定：违反国家规定，非法运输、携带醋酸酎、乙醛、三氯甲烷或其它用于制造毒品的原料或配剂出境或在境内非法买卖，都可定罪量刑。因此，通过GC/MS对制毒原料（如麻黄素）和易制毒化学试剂的检验，提供对此类犯罪分子进行定罪量刑的重要证据。GC/MS分析技术以其灵敏度高、可靠性好、分析速度快、不需标样等特点在毒品检验鉴定中发挥了很大作用，取得了理想的效果。5新型仪器的发展分析化学仪器已成为与各种犯罪活动作斗争的一种强大武器，在匹兹堡会议上曾展出的便携式MS仪器，用于现场检测毒品和化学毒剂，检出极限