專利名稱：無(wú)死體積的石英毛細(xì)管導(dǎo)電接口的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于分析化學(xué)領(lǐng)域，更具體涉及一種無(wú)死體積的石英毛細(xì)管導(dǎo)電接口的制備方法。
技術(shù)背景毛細(xì)管導(dǎo)電接口最早用在毛細(xì)管安培檢測(cè)中用以隔離高壓電場(chǎng)對(duì)微電流檢測(cè)的影響。毛 細(xì)管導(dǎo)電接口大體上可以分成三類(lèi)套管式接口、膜式接口和氫氟酸刻蝕接口。 Ewing等 [Wallingford R. A. et al. Anal. Chem， 1987:59:1762]最先將套管式多孔玻璃接口用于毛 細(xì)管電泳安培法檢測(cè)中，其后，Yik等[Yik Y. F. et al. J. Chromatogr, 1991:585:139]使 用多孔石墨管，O， Shea等[O'Shea T. J. et al. J. Chromatogr, 1992; 593:305]采用Nafion 管制作導(dǎo)電接口。 Chen等[Chen I. et al. J. Chromatogr, 1993; 664:20]設(shè)計(jì)了纖維素 膜式接口。 Park S等[Park S. et al. Anal, Chem. ， 1995， 67:911]及李關(guān)賓等[李關(guān)賓 等，分析化學(xué)，1995， 23 (4): 480]設(shè)計(jì)了 Nafion膜式導(dǎo)電接口。上述接口的制作較復(fù)雜， 均需在毛細(xì)管管壁上產(chǎn)生裂痕，不易控制，且套管式接口易引入附加體積，而膜式接口由于 膜易流失或易與外界物質(zhì)相互作用致使耐用性較差。因而上述兩種類(lèi)型的導(dǎo)電接口近年來(lái)已 經(jīng)很少有人使用。氫氟酸刻蝕的多孔石英毛細(xì)管導(dǎo)電接口因?yàn)槭窃诿?xì)管外壁進(jìn)行刻蝕，并 不會(huì)產(chǎn)生死體積，并且具有良好的導(dǎo)電性，最早用在毛細(xì)管電泳電化學(xué)檢測(cè)器[Wallingford R. A. etal. Anal. Chem. 1987, 59: 1762; Hu Shen et al. Anal. Chem. 1997， 69: 264.] 和電致化學(xué)發(fā)光檢測(cè)器[Yin Xuebo, et aL Anal. Chem. 2004, 76: 384]中用于隔離毛細(xì)管 電泳高壓電場(chǎng)。此外，它還能有效地進(jìn)行緩沖溶液交換。近年來(lái)，在樣品富集[Wei Wei, et al. Anal. Chem. 2002， 74: 3899; Xing—Zheng Wu， et al. Anal Bioanal Chem. 2005， 382:848]、 二條毛細(xì)管電泳[Liu Hechun， et al. Anal. Chem. 2004, 76: 6506]以及毛細(xì)管電泳與質(zhì)譜 聯(lián)用[Janini G. M. et al. Anal. Chem. 2003， 75， 1615; Mehdi Moini， Anal. Chem. 2007， 79: 4241]等方面也獲得了應(yīng)用。盡管氫氟酸刻蝕的多孔石英毛細(xì)管導(dǎo)電接口在分析化學(xué)領(lǐng)域獲得了一些應(yīng)用，但其制備 技術(shù)卻并不成熟，因而到目前為止這類(lèi)導(dǎo)電接口還處于研究階段,并沒(méi)有在商品化的儀器中得 到應(yīng)用。Hu Shen等[Hu Shen et al. Anal. Chem. 1997， 69: 264.]應(yīng)用顯微鏡觀察刻蝕過(guò) 程，他們認(rèn)為當(dāng)毛細(xì)管壁厚度小于20微米時(shí)，接口即可起到導(dǎo)電作用。但因?yàn)闅浞嵩诿?xì) 管表面并非平行刻蝕，而是會(huì)產(chǎn)生許多孔穴[Janini G. M. et al. Anal. Chem. 2003， 75, 5984]，因此用顯微鏡并不能準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)刻蝕進(jìn)程。另外，因?yàn)榭涛g后的毛細(xì)管非常脆，很容 易因被折斷而發(fā)生泄漏，這也使得這種方法的應(yīng)用受到很大限制。Yin Xuebo等[Yin Xuebo，et al. Anal. Chem. 2004. 76: 384]對(duì)上述方法進(jìn)行了較大的改進(jìn)，他們只刮去毛細(xì)管刻蝕 段上半個(gè)圓周的聚酰胺涂層，因而只刻蝕半個(gè)圓周的毛細(xì)管，這樣使刻蝕后的毛細(xì)管強(qiáng)度得 到了較大的改善。他們還采用周期性地檢測(cè)通過(guò)刻蝕管壁的電流的方法來(lái)監(jiān)測(cè)刻蝕過(guò)程，這 在一定程度上提高了方法的重現(xiàn)性。但他們的方法還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)對(duì)刻蝕過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在周 期性檢測(cè)電流的間隙有可能造成接口的過(guò)度刻蝕。并且上述方法均不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，因 而不利于方法的工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，商業(yè)化應(yīng)用。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于一種提供無(wú)死體積的石英毛細(xì)管導(dǎo)電接口的制備方法，該方法操作簡(jiǎn) 單有效、成本低、采用控制電位電解法監(jiān)測(cè)刻蝕過(guò)程，可以實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)，強(qiáng)度高,重現(xiàn)性好， 所用儀器設(shè)備簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，有利于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)和商業(yè)化應(yīng)用，具有顯著的 經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明的無(wú)死體積的石英毛細(xì)管導(dǎo)電接口的制備方法包括以下步驟(1) 準(zhǔn)備在毛細(xì)管刻蝕部位刮去聚酰胺保護(hù)膜,使毛細(xì)管的石英材質(zhì)暴露出來(lái)，然后 將毛細(xì)管進(jìn)樣端、毛細(xì)管刻蝕段和毛細(xì)管出口端分別置于三個(gè)電解池A,、 A2、 A3中， 毛細(xì)管與各電解池壁的接口部分用固體石蠟密封；毛細(xì)管的總長(zhǎng)度記為L(zhǎng)。，從毛細(xì) 管進(jìn)樣端至刻蝕段的長(zhǎng)度記為L(zhǎng);(2) 溶液配制配制電解質(zhì)溶液；所述的配制電解質(zhì)溶液為氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液； 配制刻蝕溶液；所述的刻蝕溶液為氫氟酸-氟化銨混合溶液；(3) 通路電流I。測(cè)定在毛細(xì)管充入電解質(zhì)溶液，同時(shí)在電解池A1、 A3中也充入電解質(zhì) 溶液，使毛細(xì)管兩端浸沒(méi)在該溶液中；將毛細(xì)管高壓電源的正負(fù)極分別插入電解池 A、 A3中，接通電源電解，待電流穩(wěn)定后記錄電流值I。和此時(shí)的電壓值U;(4) 刻蝕與監(jiān)測(cè)將刻蝕溶液加入電解池A2中，將電泳高壓電源正負(fù)極分別插入電解池 A,、 As中，接通電源，控制電壓值為U，記錄電流時(shí)間曲線；當(dāng)電流值I接近I。X L。/L的值時(shí)，表明毛細(xì)管導(dǎo)電接口已經(jīng)刻蝕成功，立即關(guān)閉電泳電源，結(jié)束刻蝕，并將A2池中的刻蝕溶液吸出并用水和碳酸氫鈉溶液反復(fù)洗滌；(5) 接口的取出將刻蝕好的毛細(xì)管導(dǎo)電接口連同電解池一起放入烘箱中，使電解池邊 緣的蠟封熔解以取出接口；所述毛細(xì)管導(dǎo)電接口制備完成。本發(fā)明的無(wú)死體積的石英毛細(xì)管導(dǎo)電接口的制備方法的儀器，包括放置毛細(xì)管進(jìn)樣端的 電解池A,，所述電解池A,按照順序與放置毛細(xì)管刻蝕段的電解池A2、放置毛細(xì)管出口端的電 解池A3排列成一條宣線，所述的放置毛細(xì)管刻蝕段的電解池A2兩側(cè)面的底邊均開(kāi)設(shè)有用于石 英毛細(xì)管穿過(guò)的小孔，所述放置毛細(xì)管進(jìn)樣端的電解池^和放置毛細(xì)管出口端的電解池A3在靠近放置毛細(xì)管刻蝕段的電解池A2側(cè)面各開(kāi)設(shè)有用于石英毛細(xì)管穿過(guò)的小孔；所述小孔 L徑比毛細(xì)管外徑稍大，用來(lái)固定毛細(xì)管；所述放置毛細(xì)管進(jìn)樣端的電解池A,還放置有高壓電源 的正極；所述高壓電源的負(fù)極放置于放置毛細(xì)管刻蝕段的電解池A2或放置毛細(xì)管出口端的電 解池A3中，所述高壓電源的電路上還設(shè)置有安培計(jì)。本發(fā)明的制備出的石英毛細(xì)管導(dǎo)電接口廣泛用于毛細(xì)管電泳分離高壓與檢測(cè)器的隔離、 或者用于制備毛細(xì)管電泳與質(zhì)譜儀聯(lián)用的無(wú)鞘流接口和用于低濃度樣品的在線富集。本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)為1) 毛細(xì)管在刻蝕部位刮去約1/3圓周的聚酰胺層，即可以保證刻蝕接口的導(dǎo)電性，又可以最 大程度地保存刻蝕后的接口的機(jī)械強(qiáng)度。2) 電解質(zhì)選擇堿性的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液，這樣即可以保證溶液的導(dǎo)電性，又可以保證 在刻蝕過(guò)程中毛細(xì)管內(nèi)壁不被刻蝕。3) 刻蝕溶液采用氫氟酸與氟化銨的混合溶液，這樣可以保證在刻蝕過(guò)程中消耗以及揮發(fā)掉的 氫氟酸可以及時(shí)得到補(bǔ)充，使刻蝕過(guò)程在一個(gè)相對(duì)恒定的速度下進(jìn)行。4) 刻蝕前用固體石蠟將毛細(xì)管固定在刻蝕裝置中。在刻蝕完成后，利用石蠟熔點(diǎn)低的特性， 在高溫下可以安全取出刻蝕好的毛細(xì)管。5) 控制電位電解法監(jiān)測(cè)刻蝕過(guò)程，當(dāng)電流值達(dá)到計(jì)算值時(shí)，結(jié)束刻蝕；方便的在線檢測(cè)，控 制制備的產(chǎn)品性能優(yōu)異，強(qiáng)度高，重現(xiàn)性好，所用儀器設(shè)備簡(jiǎn)單,易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，有利 于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)和商業(yè)化應(yīng)用，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。


圖1是本發(fā)明的無(wú)死體積的石英毛細(xì)管導(dǎo)電接口制備裝置示意圖，其中1是電解池A1; 2是電解池A2; 3是電解池A3; 4是石英毛細(xì)管；5是高壓電源的正極(鉑電極)；6是高壓電源；7是安培計(jì)；8是刻蝕接口， 9是高壓電源的負(fù)極。圖2是本發(fā)明的無(wú)死體積的石英毛細(xì)管導(dǎo)電接口制備流程圖。
具體實(shí)施方式
按照本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容實(shí)施本發(fā)明，其中在毛細(xì)管刻蝕部位刮去聚酰胺保護(hù)膜為在在毛細(xì)管刻蝕段用刀片刮去1/3圓周，長(zhǎng)2毫米的聚酰胺保護(hù)膜。電解質(zhì)溶液為濃度為0. 001 0. lmo1/1的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液。被刻蝕毛細(xì)管壁兩端加上的恒定的電壓為1000 20000伏。其中，步驟(4)中的碳酸氫鈉溶液濃度為lmol/L;步驟(5)中烘干溫度為8(TC，烘干 時(shí)間為5分鐘。實(shí)施例以下實(shí)施例結(jié)合附圖來(lái)敘述本發(fā)明的具體工作原理本發(fā)明所說(shuō)的無(wú)死體積的石英毛細(xì)管導(dǎo)電接口制備裝置如圖1所示，包括高壓電源、安 培電流計(jì)和三個(gè)電解池。本發(fā)明所說(shuō)的無(wú)死體積的石英毛細(xì)管導(dǎo)電接口制備的具體操作流程如圖2所示。首先是毛細(xì)管的準(zhǔn)備及固定，電解質(zhì)溶液及刻蝕溶液的配制，測(cè)定通路電流，然后開(kāi)始進(jìn)入毛細(xì)管的刻蝕階段?？涛g進(jìn)程用安培計(jì)的示數(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)，當(dāng)安培計(jì)的示數(shù)接近(I。XL。/L)時(shí)，表明導(dǎo)電接口己經(jīng)刻蝕成功，此時(shí)應(yīng)該立即關(guān)閉電泳電源，結(jié)束刻蝕，并將A2池中的刻蝕液吸出并用水和lmo1/1的碳酸氫鈉溶液反復(fù)洗滌。最后，將刻蝕好的接口連同電解池一同放入烘箱中8(TC烘5分鐘，此時(shí)電解池邊緣的蠟封將會(huì)熔解，將接口從電解池中輕輕取出。 具體步驟(1) 儀器準(zhǔn)備在毛細(xì)管刻蝕部位用刀片刮去約1/3圓周，長(zhǎng)約2毫米的聚酰胺保護(hù)膜，將毛 細(xì)管的石英材質(zhì)暴露出來(lái)，然后將毛細(xì)管進(jìn)樣端、毛細(xì)管刻蝕段和毛細(xì)管出口端分別置 于三個(gè)電解池A,、 A2、 A3中，毛細(xì)管與各電解池壁的接口部分用固體石蠟密封；毛細(xì)管 的總長(zhǎng)度記為L(zhǎng)。，從毛細(xì)管進(jìn)樣端至刻蝕段的長(zhǎng)度記為L(zhǎng)。(2) 溶液配制電解質(zhì)溶液的配制配制濃度為0. 001 0. lmo1/1的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶 液；刻蝕溶液配制配制氫氟酸質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20% 30%，氟化銨濃度為0. 5 2molA 的氫氟酸-氟化銨混合溶液。(3) 通路電流(I。)測(cè)定在毛細(xì)管中以壓力進(jìn)樣方式充入的B溶液，同時(shí)在電解池Al、 A3中 也充入電解質(zhì)溶液，使毛細(xì)管兩端浸沒(méi)在該溶液中。將毛細(xì)管高壓電源的正負(fù)極分別插 入電解池^、A3中，接通電源電解，待電流穩(wěn)定后記錄電流值1。和此時(shí)的電壓值U( 1000 20000伏)。(4) 刻蝕與監(jiān)測(cè)將刻蝕液加入電解池A2中，將電泳高壓電源正負(fù)極分別插入電解池A,、 A2中，接通電源，控制電壓值為U。記錄電流時(shí)間曲線。當(dāng)電流值I接近(I。XL。/L) 時(shí)，表明導(dǎo)電接口已經(jīng)刻蝕成功，此時(shí)應(yīng)該立即關(guān)閉電泳電源，結(jié)束刻蝕，并將A2池 中的刻蝕液吸出并用水和lmo1/1的碳酸氫鈉反復(fù)洗滌。(5) 接口的取出將刻蝕好的接口連同電解池一同放入烘箱中8(TC烘5分鐘，此時(shí)電解池 邊緣的蠟封將會(huì)熔解，將接口從電解池中輕輕取出。導(dǎo)電接口制備完成。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)死體積的石英毛細(xì)管導(dǎo)電接口的制備方法，其特征在于所述的制備方法包括以下步驟(1)準(zhǔn)備在毛細(xì)管刻蝕部位刮去聚酰胺保護(hù)膜，使毛細(xì)管的石英材質(zhì)暴露出來(lái)，然后將毛細(xì)管進(jìn)樣端、毛細(xì)管刻蝕段和毛細(xì)管出口端分別置于三個(gè)電解池A1、A2、A3中，毛細(xì)管與各電解池壁的接口部分用固體石蠟密封；毛細(xì)管的總長(zhǎng)度記為L(zhǎng)0，從毛細(xì)管進(jìn)樣端至刻蝕段的長(zhǎng)度記為L(zhǎng)；(2)溶液配制配制電解質(zhì)溶液，所述的配制電解質(zhì)溶液為氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液；配制刻蝕溶液，所述的刻蝕溶液為氫氟酸-氟化銨混合溶液；(3)通路電流I0測(cè)定在毛細(xì)管充入電解質(zhì)溶液，同時(shí)在電解池A1、A3中也充入電解質(zhì)溶液，使毛細(xì)管兩端浸沒(méi)在該溶液中；將毛細(xì)管高壓電源的正負(fù)極分別插入電解池A1、A3中，接通電源電解，待電流穩(wěn)定后記錄電流值I0和此時(shí)的電壓值U；(4)刻蝕與監(jiān)測(cè)將刻蝕溶液加入電解池A2中，將電泳高壓電源正負(fù)極分別插入電解池A1、A2中，接通電源，控制電壓值為U，記錄電流時(shí)間曲線；當(dāng)電流值I接近I0×L0/L的值時(shí)，表明毛細(xì)管導(dǎo)電接口已經(jīng)刻蝕成功，立即關(guān)閉電泳電源，結(jié)束刻蝕，并將A2池中的刻蝕溶液吸出并用水和碳酸氫鈉溶液反復(fù)洗滌；(5)接口的取出將刻蝕好的毛細(xì)管導(dǎo)電接口連同電解池一起放入烘箱中，使電解池邊緣的蠟封熔解以取出接口；所述毛細(xì)管導(dǎo)電接口制備完成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)死體積的石英毛細(xì)管導(dǎo)電接口的制備方法，其特征在于所述 的在毛細(xì)管刻蝕部位刮去聚酰胺保護(hù)膜為在在毛細(xì)管刻蝕段用刀片刮去1/3圓周，長(zhǎng)2毫 米的聚酰胺保護(hù)膜。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)死體積的石英毛細(xì)管導(dǎo)電接口的制備方法，其特征在于所述 的電解質(zhì)溶液為濃度為0. 001 0. lmo1/1的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)死體積的石英毛細(xì)管導(dǎo)電接口的制備方法，其特征在于所述 的刻蝕溶液中氫氟酸質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20% 30%，氟化銨濃度為0. 5 2mol/l。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)死體積的石英毛細(xì)管導(dǎo)電接口的制備方法，其特征在于所述 步驟(4)中的碳酸氫鈉溶液濃度為lmol/L。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)死體積的石英毛細(xì)管導(dǎo)電接口的制備方法，其特征在于所述 步驟(5)中烘干溫度為8(TC,烘干時(shí)間為5分鐘。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)死體積的石英毛細(xì)管導(dǎo)電接口的制備方法，其特征在于所述 被刻蝕毛細(xì)管壁兩端加上的恒定的電壓為1000 20000伏。
8. —種如權(quán)利要求l、 2、 3、 4、 5、 6、 7或8所述的無(wú)死體積的石英毛細(xì)管導(dǎo)電接口的制備方法的儀器，包括放置毛細(xì)管進(jìn)樣端的電解池A"其特征在于所述電解池A,按照順序與放置毛細(xì)管刻蝕段的電解池A2、放置毛細(xì)管出口端的電解池A3排列成一條直線，所 述的放置毛細(xì)管刻蝕段的電解池A2兩側(cè)面的底邊均開(kāi)設(shè)有用于石英毛細(xì)管穿過(guò)的小孔， 所述放置毛細(xì)管進(jìn)樣端的電解池^和放置毛細(xì)管出口端的電解池A3在靠近放置毛細(xì)管刻蝕段的電解池A2側(cè)面各開(kāi)設(shè)有用于石英毛細(xì)管穿過(guò)的小孔；所述小孔孔徑比毛細(xì)管外徑 稍大，用來(lái)固定毛細(xì)管；所述放置毛細(xì)管進(jìn)樣端的電解池A還放置有高壓電源的正極；所述高壓電源的負(fù)極放置于放置毛細(xì)管刻蝕段的電解池A2或放置毛細(xì)管出口端的電解池 A3中，所述高壓電源的電路上還設(shè)置有安培計(jì)。 9. 一種如權(quán)利要求l、 2、 3、 4、 5、 6、 7或8所述的無(wú)死體積的石英毛細(xì)管導(dǎo)電接口的用 途，其特征在于所述制備出的石英毛細(xì)管導(dǎo)電接口廣泛用于毛細(xì)管電泳分離高壓與檢 測(cè)器的隔離、或者用于制備毛細(xì)管電泳與質(zhì)譜儀聯(lián)用的無(wú)鞘流接口和用于低濃度樣品的 在線富集。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種無(wú)死體積的石英毛細(xì)管導(dǎo)電接口的制備方法，該方法包括毛細(xì)管的準(zhǔn)備、溶液的配制、通路電流的測(cè)定、刻蝕過(guò)程的監(jiān)控與終點(diǎn)判斷、接口的取出等步驟；所用儀器包括電源、安培電流計(jì)和三個(gè)電解池；制備出的石英毛細(xì)管導(dǎo)電接口廣泛用于毛細(xì)管電泳分離高壓與檢測(cè)器的隔離、用于制備毛細(xì)管電泳與質(zhì)譜儀聯(lián)用的無(wú)鞘流接口和用于低濃度樣品的在線富集。本發(fā)明操作簡(jiǎn)單有效、成本低、采用控制電位電解法監(jiān)測(cè)刻蝕過(guò)程，可以實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)，強(qiáng)度高，重現(xiàn)性好，所用儀器設(shè)備簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，有利于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)和商業(yè)化應(yīng)用，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)G01N27/453GK101256169SQ20081007089
公開(kāi)日2008年9月3日 申請(qǐng)日期2008年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月15日
發(fā)明者彬 邱, 郭隆華, 陳國(guó)南, 陳敏新 申請(qǐng)人:福州大學(xué)