[发明专利]一种手性选择性磁性功能化石墨烯修饰微流控芯片的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微全分析技术，提供了一种在PDMS微芯片通道表面快速可控地固定GO/Fe₃O₄/BSA复合材料的方法，属于微流控芯片技术领域。

背景技术

目前，人类用于治疗各种疾病的化学药物多为低于50个原子的有机小分子，其中大部分具有一到两个手性中心，它们的药理作用是通过与体内大分子之间的严格手性匹配和分子识别来实现的。大量研究表明，含有手性中心的药物，其药物活性与分子的立体构型密切相关。往往一种立体异构体有药效，而其镜像分子的药效却很小，甚至完全没有药效或具有相反的药效（毒副作用）。因此，手性化合物的快速有效分离对保证人类健康具有重要意义。

色谱法和毛细管电泳法是手性分离分析如消旋化合物制备及拆分、对映体纯度测定、对映体和生物大分子的相互作用研究、手性药物代谢产物测定等的常用方法。色谱法包括气相色谱、高效液相色谱和超临界流体色谱等，其中气相色谱和高效液相色谱拆分效率高、重现性好，可以实现定性、定量分析和少量制备，使用广泛，但二者均受到手性固定相的限制，分析时间长、柱子价格昂贵，样品和试剂消耗量大，成本较高，此外，气相色谱还存在消旋化等问题（林炳承，秦建华，微流控芯片实验室[M]. 科学出版社，2006.）。与色谱法相比，毛细管电泳法因具有快速、低耗、应用范围广等特点，而成为手性分离分析的一个活跃技术领域。微流控芯片电泳是微型化的毛细管电泳技术，不仅囊括了毛细管电泳的基本功能，而且其尺寸更小、试剂消耗量更少、分析速度更快、易实现多通道平行分析以及能和其它操作单元整合，特别适合于生物样品的微量分析及功能研究，成为手性分离分析、甚至不对称合成反应的理想平台。利用电泳技术进行手性分离的方式通常有两种：一种是在运行缓冲液内加入手性选择剂，另一种是将手性选择剂固定在通道内壁。通过对映体与手性选择剂之间形成电泳淌度不同的复合物而实现分离。前者虽然是一种简单快速的分离方式，但是由于这种方法会产生较强的背景干扰，使得其应用受到一定限制；而对于后者，由于手性选择剂被固定于通道内壁上，避免了以上所涉及到的问题，但是其操作过程却较为费时耗力。因此，选择一种合适的手性选择剂，并将其通过一种简单灵活的方法固定在通道内表面吸引了越来越多研究者的关注。目前，有多篇综述详尽地总结了传统毛细管电泳所使用的手性选择剂（Wan H, Blomberg L G. Journal of Chromatography A, 2000, 875(1-2): 43~88. Amini A. Electrophoresis, 2001, 22(15): 3107~3130），最常用的有环糊精及其衍生物、冠醚、蛋白质、大分子抗生素、杯环芳烃和金属离子配合物等。在众多的手性选择剂中，BSA等蛋白质分子成为芯片电泳手性分离中常用的手性选择剂（Haginaka J. Journal of Chromatography A, 2000, 875(1-2): 235~254）。Weng等（Weng X X, Bi H Y, Liu B H, et al. Electrophoresis, 2006, 27(15): 3129~3135）制备了碳纳米管-BSA的复合材料，将其固定于PMMA芯片微通道内，成功地实现了色氨酸对映体的手性分离。随后，Li等（Li H F, Zeng H L, Chen Z F, et al. Electrophoresis, 2009, 30(6): 1022~1029）将Au NPs-BSA复合材料作为固定相修饰于玻璃芯片微通道内，对麻黄素和伪麻黄素对映体进行了手性分离，并获得了良好的分离度和分离效率。作为生物分子，只有保持其良好的生物活性才能发挥其作用，而且，生物分子的生物活性与负载材料的亲水性成正相关（Hao C, Ding L, Zhang X J, et al. Analytical Chemistry, 2007 (79): 4442）。然而，常用的芯片材料PDMS表面却具有较强的疏水性，不利于实现生物分子的高效负载和生物活性的保持。作为碳材料中的“明星材料”，石墨烯是一种单层碳原子面的二维晶体，具有高电导率（10³-10⁴ S/m）、大比表面积（2600 m²/g），表面富含亲水基（—OH，—COOH，—C=O等），具有良好的生物相容性。石墨烯独特的亲水性、生物相容性及其超高的比表面积，不仅可大大提高BSA的负载量，还将很好地保持其生物活性，同时，也为其他生物分子的高效固定提供了良好的反应平台。