2017年毛細管電泳技術(shù)年度回顧

孫 淼, 李林森, 朱 超, 趙新穎, 屈 鋒*(. 北京理工大學(xué)生命學(xué)院, 北京 0008; . 北京理化分析測試中心, 有機材料檢測技術(shù)與質(zhì)量評價北京市重點實驗室, 北京 00089)

1 期刊論文聚焦

截至2017年12月31日,以“capillary electrophoresis”或“capillary isoelectric focusing”或“micellar electrokinetic chromatography”或“CE-MS”為關(guān)鍵詞在ISI Web of Science數(shù)據(jù)庫中進行主題檢索(排除“capillary electrochromatography”、“microchip”和“capillary monolithic column”),檢索到期刊論文共計450篇。2017年兩個影響因子較高的綜述型期刊Current Opinion Biotechnology (IF 9.294)和TrAC-Trends in Analytical Chemistry (IF 8.442)分別總結(jié)了CE-MS在檢測極性代謝物方面的應(yīng)用和CE方法在分析食品中核苷和核苷酸方面的應(yīng)用。Clinical Chemistry (IF 8.008)發(fā)表了弗吉尼亞大學(xué)Strickl and Sydney和Campbell Sean等人的工作Prevalence of rare hemoglobin variants identified during measurements of Hb A1cby capillary electrophoresis (doi: 10.1373/clinchem.2017.276857)。該工作建立了檢測血紅蛋白A1c(Hb A1c)中罕見血紅蛋白(Hb)變體的毛細管電泳方法。Hb變體的存在會增加或減少報告的Hb A1c,已知一些常見的Hb變體(Hbs C、D、E、F和S)對Hb A1c測量有影響。CE確定了17例Hb變異患者,結(jié)合測序確認出2種罕見的Hb變體,而用HPLC方法僅檢測出1種罕見的Hb變體。研究還發(fā)現(xiàn),不同人種中的Hb變異發(fā)生的概率有所不同。Hb變異患者中黑人占35%,而弗吉尼亞州醫(yī)療服務(wù)中心提供的研究樣本中黑人的比例為15%。本年度分析化學(xué)學(xué)科最有影響力的雜志Analytical Chemistry發(fā)表了28篇與CE有關(guān)的論文,研究的范圍涵蓋疾病診斷、CE-MS聯(lián)用技術(shù)、手性分析以及生物分子;作為CE專業(yè)期刊的Electrophoresis在本年度發(fā)表CE論文72篇,低于去年的99篇。其他重要的分析化學(xué)類期刊分別為Journal of Chromatography A 42篇、Journal of Separation Science 39篇、Talanta 19篇、Analytica Chimica Acta 12篇、Analyst 4篇,除 Journal of Separation Science 雜志中CE論文增幅較大(去年6篇),其余各雜志發(fā)表CE論文數(shù)與往年情況持平。本文從藥物分析、醫(yī)學(xué)及臨床檢驗、食品安全檢驗、環(huán)境監(jiān)測、CE-MS聯(lián)用技術(shù)、手性分析、生物分子7個方面進行介紹。

1.1 藥物分析

CE是中藥、合成藥劑和蛋白藥物分析與檢測以及藥物性質(zhì)與質(zhì)量研究的有力工具。

中藥有效成分的檢測包括:藥用植物迷迭香中的鼠尾草酸和鼠尾草酚,菊花和黃花菜中的9種黃酮類化合物,法布拉霉的3種活性成分(蘆丁、金絲桃苷和綠原酸)。其中結(jié)合在線濃縮的CE方法檢測法布拉霉中的有效成分,可在15 min內(nèi)實現(xiàn)數(shù)十倍的富集。CE還可用于從中藥中篩選酶抑制劑:在線固定化酶微反應(yīng)器(IMER)-CE聯(lián)用成功篩選了15種中藥性質(zhì)的酪氨酸酶抑制劑;磁性固定化α-葡萄糖苷酶結(jié)合CE技術(shù),從18種中藥中篩選出α-葡萄糖苷酶的抑制劑;毛細管電泳-激光誘導(dǎo)熒光(CE-LIF)篩選天然產(chǎn)物中組蛋白去乙?；?HDAC)的抑制劑,使用了5-羧基熒光素標記乙?；嚢彼釟埢碾淖鳛镠DAC1的底物,以及38種純化的天然產(chǎn)物組成的化學(xué)文庫,通過測量脫乙酰產(chǎn)物的峰面積可以準確計算酶活性從而鑒定抑制劑。

合成藥劑有效成分的檢測包括:藥物制劑中的6種有效成分(可待因、奧芬那君、異丙嗪、東莨菪堿、曲馬多和對乙酰氨基酚),治療成人慢性粒細胞白血病片劑中的達沙替尼,多種藥物制劑中的抗結(jié)核抗生素藥物利福布丁(RFB),復(fù)方制劑中的阿托伐他汀和依澤替米貝,抗高血壓藥物中的鹽酸羥嗎啉和茶氨酸,恩曲他濱(FTC)和替諾福韋二吡呋酯富馬酸(TDF),治療克羅恩病的6種藥物(硫唑嘌呤、6-硫鳥嘌呤、6-巰基嘌呤、美沙拉嗪、潑尼松和別嘌呤醇),關(guān)欣寧(GXN)注射劑的7種成分(川芎嗪、丹參素、阿魏酸、丹酚酸、咖啡酸、丹酚酸和異阿魏酸)。除此之外,表面活性劑輔助分散液液微萃取-CE聯(lián)用測定抗心律失常藥物美西律和利多卡因,兩種分析物的靈敏度提高約1141至1250倍,成功應(yīng)用于人尿和血清樣品中美西律和利多卡因的測定。CE也可用于同類藥物不同成分的同時檢測：降血脂的貝特類藥物(苯扎貝特、氯貝丁酯、非諾貝特和吉非貝齊)、金剛烷藥物(美金剛、金剛烷胺和金剛乙胺)。CE還可用于實際樣品中的合成藥物的檢測,如：尿樣中的二甲雙胍、伐尼克蘭、美托洛爾與阿替洛爾、芳香酶抑制劑(阿那曲唑、來曲唑和依西美坦)、堿性和酸性藥物,都可在15 min內(nèi)完成快速檢測。 其他實際樣品的檢測還包括：血漿中的甲磺酸伊馬替尼、異搏定,唾液樣品中的3-羥基丁酸、異丁烯酸和裸蓋菇素。

蛋白藥物的研究包括:生物藥物的電荷異質(zhì)性、血清中的甲狀腺素運載蛋白、單克隆抗體-A熱裂解片段的表征、單克隆抗體亞型分離。除此之外,十二烷基硫酸鈉毛細管凝膠電泳(SDS-CGE)測定病毒顆粒疫苗的純度,每個樣品的分析僅需約41 s; CGE定量分析結(jié)核疫苗融合抗原蛋白H4,該方法用于監(jiān)測抗原純度獲得比十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)更高的精確度和準確性。

CE用于研究藥物的性質(zhì)及質(zhì)量:研究高效抗病毒5-氮雜胞嘧啶衍生物的酸堿性和電遷移性質(zhì);膠束電動毛細管色譜法(MEKC)測定苯二氮卓類藥物的分配系數(shù),用于評估其藥理和毒理學(xué)性質(zhì);MEKC測定抗阿爾茨海默病藥物的親脂性,估算49種鄰苯二甲酰亞胺、四氫異喹啉和吲哚衍生物的親脂性參數(shù)logP值;毛細管區(qū)帶電泳-紫外檢測(CZE-UV)能夠定量測定活性藥物成分乙酰水楊酸(ASA)、抗壞血酸(AA)以及相關(guān)降解產(chǎn)物水楊酸(SA),半定量測定單乙?；投阴；箟难?了解泡騰片中ASA和AA的降解過程;利用CE-SDS和微流體毛細管凝膠電泳(M-CGE)研發(fā)治療性單克隆抗體,測試其釋放和穩(wěn)定性;采用CE指紋圖譜結(jié)合化學(xué)計量學(xué)方法可評價銀翹解毒片的質(zhì)量一致性,測定了25個銀翹解毒片樣品中3種標記化合物的含量,結(jié)果顯示兩個不同廠家的25個樣本的質(zhì)量差異較大。

1.2 醫(yī)學(xué)及臨床檢驗

CE在醫(yī)學(xué)及臨床檢驗方面的應(yīng)用主要包括利用疾病相關(guān)標志物進行的疾病診斷、藥物代謝物分析以及疾病機理分析。

疾病診斷包括:骨轉(zhuǎn)換和骨質(zhì)疏松的疾病生物標志物游離的脯氨?；衔?、肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥的生物標記物半胱氨酸和谷氨酸、過敏性氣道炎癥或類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的生物標志物5-羥色胺、癌癥和阿爾茨海默氏病的生物標志物miRNA的檢測;CE-LIF檢測3種甲狀腺激素,可用于甲亢的診斷;利用CE分析Hb A1c可用于糖尿病的診斷;CE檢測新生兒臍血和干血斑樣品中的一種變種血紅蛋白(Hb Bart’s),可用于α-地中海貧血癥的早期診斷;毛細管等電聚焦(CIEF)研究成年及胎兒血樣標本,可區(qū)別地中海貧血和Hb E病,用于血紅蛋白病的系統(tǒng)診斷;基質(zhì)輔助激光解吸-電離飛行時間質(zhì)譜(MALDI-TOF-MSn)與CE聯(lián)用可表征類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(RA)患者血清中的IgG糖基化,鑒別異常糖基化的IgG輔助RA診斷;毛細管電泳-非接觸電導(dǎo)(CE-C4D)可檢測汗液中的主要離子,測定的Cl-/K+比值可用于囊腫性纖維化病的診斷;CZE-C4D同時測定肌酐和乙酸鹽,用作尿路感染的診斷;CE-MS可分析檢測人尿液樣品中的3-羥基-3-甲基戊二酸、3-甲基戊二酸和戊二酸,用于3-羥基-3-甲基戊二酸尿癥的輔助診斷;利用聚合酶鏈式反應(yīng)(PCR)擴增嗜水氣單胞菌的溶血基因,結(jié)合CE檢測,可用于法醫(yī)鑒定學(xué)中對淡水淹溺者的診斷。

藥物代謝物分析包括:MEKC監(jiān)測頭孢吡肟用藥患者血清和血漿中的頭孢吡肟的含量;柱內(nèi)場放大樣品注射毛細管電泳(FASI-CE)定量分析患者血漿中的卡培他濱(CAP)和5-硝基咪唑(5-FU)及其代謝物;CE-MS結(jié)合分子印跡固相萃取可檢測尿樣中的11種5-硝基咪唑; CE-MS測定硫唑嘌呤代謝物及其他藥物----美沙拉嗪、潑尼松和別嘌呤醇,方法可成功用于在炎癥性腸病(IBD)患者和接受硫唑嘌呤治療患者的尿樣中靶向藥物及測定其代謝物;多段注射(MSI)-CE-MS可鑒定人尿液中的濫用藥物,可對多種濫用藥物(DoA)及其代謝物進行非靶向篩選;通過CE-TOF-MS檢測尿毒癥患者透析后的血漿,可研究尿毒癥相關(guān)的代謝組學(xué)。

疾病機理分析包括:目前血清水平的前列腺特異性抗原(PSA)對前列腺癌(PCa)的診斷并不具有完全的特異性,利用CE分辨不同樣品中前列腺特異性抗原(PSA)的亞型可完善其對于PCa的特異性診斷;采用間接PCR方法對α-地中海貧血基因型進行設(shè)計,利用CE分析該基因,并與患者的基因進行對照,驗證研究表明兩種結(jié)果具有100.0%的準確性;利用CE-MS分析精神分裂癥患者和正常人死后的腦組織中的300種代謝物,發(fā)現(xiàn)精神分裂癥患者腦內(nèi)的葡萄糖代謝和蛋白水解與正常人有差異,這可能反映了該病的病理學(xué)特性。

1.3 食品安全檢驗

CE在食品安全檢驗方面的應(yīng)用主要包括食品的營養(yǎng)成分分析和有害成分檢測。

食品的營養(yǎng)成分分析包括:嬰幼兒配方奶粉中的乳清蛋白以及乳鐵蛋白(Lf),運動營養(yǎng)補充劑中未衍生的支鏈氨基酸,果汁中的槲皮素、蘆丁、柚皮苷和柚皮素,茶葉和蜜柑茶葉中的酚類物質(zhì),食品和飲料中的蛇菊苷和萊鮑迪苷A,家禽肉中的抗氧化成分肌肽和鵝絲氨酸。此外, CE模式用于分析啤酒中的氨基酸, 90 s內(nèi)有效分離了21種氨基酸,為氨基酸的高通量分析提供了借鑒; CZE-UV基于1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮(PMP)衍生化分離測定了10種蜂蜜中的11種醛,方法可用于區(qū)分商品蜂蜜與天然蜂蜜;CGE-二極管陣列檢測法(DAD)分析11個品種的柑橘果皮和果肉中的蛋白提取物,建立了蛋白譜,可用于預(yù)測其品種屬性。

有害成分檢測包括:雞蛋和蜂蜜等動物性食品中的對甲氧芐啶和磺胺甲基異惡唑，肉類中的12種苯并咪唑，豬肉、雞肉和牛奶中的磺胺類藥物(磺胺二甲嘧啶、磺胺嘧啶和磺胺噻唑)殘留，牛奶中的抗生素、四環(huán)素類藥物與喹諾酮類藥物，水果和蔬菜中的甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑殘留，蔬菜中的微量敵百蟲、乙酰甲胺磷和水胺硫磷，海產(chǎn)品中的痕量蛤蚌毒素，軟飲料中的對二胺塑料限制物(乙烷-1,2-二胺和己烷-1,6-二胺)。此外,利用毛細管電泳技術(shù),開發(fā)了基于雙啟動寡核苷酸引物(DPO)的轉(zhuǎn)基因生物(GMOs)高通量基因篩選系統(tǒng),可用于菜花葉病毒、胭脂氨酸合成酶基因、玄參花葉病毒等7種基因的分離與多重檢測,該方法為轉(zhuǎn)基因食品檢測提供了方案;使用咪唑(Im)作為紫外吸收探針,CZE-UV同時測定了啤酒中的脂肪族、芳香族和雜環(huán)類生物胺(BA),13個目標物BA在9.0 min內(nèi)完全基線分離。

1.4 環(huán)境監(jiān)測

CE在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用主要集中在環(huán)境水樣中的藥物和農(nóng)殘檢測:CE-LIF-銀染法靈敏測定磺胺類藥物;CE-C4D檢測阿奇霉素、克拉霉素和克林霉素;CZE-UV檢測5種痕量蒽醌類化合物;分散固相萃取(DSPE)-CZE分離磺酰胺;CZE-DAD 測定16種蒽環(huán)類抗生素的酸性解離常數(shù)pKa1和pKa2;毛細管等速電泳(CITP) 在線富集測定飲用水和天然水中的烷基醇和醇胺;自由液膜(FLM)-電動增壓(EKS)-CE結(jié)合可實現(xiàn)百草枯和敵草快的微量檢測, 靈敏度提高了1 500倍和1 866倍;基于Ln3+的高效樣品堆積可測定稀土元素(La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Y、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu),該方法在12 min內(nèi)完成檢測;毛細管瞬間等速電泳檢測苯胺離子(An+)與吡啶離子(Py+),實驗中可自行產(chǎn)生終止子(H+),不需加入終止電解質(zhì),同時提高了檢測靈敏度。

1.5 CE-MS

CE-MS是近年來發(fā)展最快的CE相關(guān)技術(shù),也是最有發(fā)展?jié)摿Φ穆?lián)用技術(shù)。目前的研究重點集中在CE-MS接口和性能的改進以及實際樣品中的檢測應(yīng)用。

CE-MS的接口:采用無鞘液多孔尖端界面接口,可分析環(huán)境水樣中痕量的中性有毒污染物氨基甲酸酯類農(nóng)藥,使用該接口與傳統(tǒng)的鞘液界面接口相比,靈敏度提高了約300倍;CE-ESI-MS中使用電動泵浦鞘流納噴霧接口,并通過3-氨丙基三甲氧基硅烷處理電噴霧發(fā)射器使伯胺移至其內(nèi)部,用以逆轉(zhuǎn)電滲流確保在負電位下將電滲流引導(dǎo)至發(fā)射孔口,使用一組氨基酸評估其性能,氨基酸峰強度的RSD小于7%。

其他性能的改進:利用CZE-MS檢測肽譜,使用水和偶極溶劑(N,N-二甲基乙酰胺和N,N-二甲基甲酰胺)的混合物作為背景電解質(zhì)(BGE)優(yōu)化肽的分離,與傳統(tǒng)的CZE-MS方法相比,使用該BGE的CZE-MS肽譜分辨率明顯提高;利用CO2激光器消融毛細管末端壁上的小通道,再經(jīng)醋酸纖維素溶液浸泡,干燥后形成導(dǎo)電的半透膜可以取代鞘液界面,經(jīng)過改進后的CE-ESI-MS檢測多肽時,檢出限可達fmol/L級。

實際樣品的檢測包括:CE-MS進行人淋巴T細胞蛋白質(zhì)組的特征檢測,利用該方法可追溯肽的來源;利用錐形CE-ESI-MS分析小鼠皮層蛋白質(zhì)組學(xué),檢測到來自于突膠質(zhì)細胞、星形膠質(zhì)細胞和小膠質(zhì)細胞的蛋白質(zhì),同時也檢測到涉及神經(jīng)性疾病(例如帕金森病和痙攣性截癱)的關(guān)鍵蛋白質(zhì);利用單粒子-毛細管電泳-電感耦合等離子體-質(zhì)譜聯(lián)用(SP-CE-ICP-MS)表征10 nm的納米粒子,并首次繪制了顆粒數(shù)量、顆粒平均尺寸以及遷移時間組成的納米粒子3D電泳分析圖,該方法提供了納米粒子性能分析的新方法，為其高通量分析奠定了基礎(chǔ);利用CE-MALDI-MS分析了10個商業(yè)品牌奶酪中的肽譜特征,揭示了在Phe23-Phe24鍵上水解αs1-酪蛋白對κ-酪蛋白以及β-酪蛋白的特征性水解模式的影響;CE-MS對C6細胞膠質(zhì)瘤及相應(yīng)的癌前病變組織進行代謝組學(xué)研究,發(fā)現(xiàn)了在膠質(zhì)瘤組織中增加的9種代謝物,并證明了亞?；撬嶙鳛棣?酮戊二酸依賴性雙加氧酶的競爭性抑制劑在腫瘤代謝組學(xué)研究中的價值。

1.6 手性拆分

CE可用于手性拆分,拆分的對象以手性藥物以及氨基酸為主,手性殺菌劑也略有涉及。CE用于手性拆分的核心是新型手性拆分劑的開發(fā)以及手性拆分機理的研究。

手性藥物拆分包括:使用膽酸鈉作為表面活性劑與手性拆分劑拆分鹽酸帕洛諾司瓊的對映體;采用環(huán)糊精與苯基丙氨酸雙手性拆分劑可拆分西氟沙星的對映體;使用異亮氨酸復(fù)合物拆分氧氟沙星的對映體;使用環(huán)糊精作為拆分劑拆分右蘭索拉唑?qū)τ丑w;使用羧甲基-β-環(huán)糊精手性拆分劑對10種心血管藥物和6種支氣管擴張藥物進行拆分;利用環(huán)糊精(CD)修飾的毛細管,選擇2,3,6-三甲基-β-CD(TRIMEB)對氟西汀對映體進行拆分;FASI-CZE-UV拆分經(jīng)美沙酮治療的7名患者的小體積呼出氣冷凝物(EBC)中的美沙酮;在親和毛細管電泳(ACE)中使用人血清白蛋白(HSA)作為手性選擇劑,實現(xiàn)了奧美拉唑(OME)對映體的基線分離。

手性氨基酸及小分子分析包括:使用β-環(huán)糊精手性拆分氯苯丙醇對映體;以手性氨基酰胺離子液體為配體,對8對D,L-氨基酸進行手性拆分;使用D-果糖和異丙醇拆分了6對氨基酸對映體,對映體分離度(Rs)為2.61～9.99; MEKC-LIF中使用γ-環(huán)糊精和?；悄懰徕c膠束為背景電解質(zhì),拆分了13種衍生化的中性氨基酸對映體, CZE-LIF用γ-環(huán)糊精單獨拆分衍生化的酸性氨基酸對映體,該方法成功應(yīng)用于分析莫諾湖采集的水樣。

新型手性拆分劑:非水毛細管電泳(NACE)中使用多西環(huán)素(DOX)作為酸性手性化合物的拆分劑;使用改性的環(huán)糊精(HDMCM)手性拆分他達拉非、他噴他多等手性藥物分子;在部分填充毛細管電泳中利用多種DNA寡核苷酸拆分弱堿性DNA結(jié)合物對映體;使用鏈霉素作為手性拆分劑分離5種酸性藥物,10 min內(nèi)實現(xiàn)拆分;手性離子液體和手性選擇劑聯(lián)合應(yīng)用,與單一麥芽糖糊精體系相比,明顯改善了奈福泮、度洛西汀、酮康唑、西替利嗪和西酞普蘭5種藥物對映體的分離,此手性拆分劑聯(lián)用還用于研究四甲基銨-L-精氨酸的手性構(gòu)型。

手性拆分機理研究包括:通過對映體與手性拆分劑的不同相互作用獲得不同的時間依賴性遷移率,利用對映體撲爾敏與手性拆分劑β-環(huán)糊精的二元混合物遷移率解析模型輔助研究對映體分離中的反應(yīng)-擴散過程;應(yīng)用ACE測定了8種苯乙胺對映體與4種不同手性拆分劑β-環(huán)糊精衍生物的結(jié)合常數(shù)并計算出了分析物-環(huán)糊精配合物的電泳遷移率,發(fā)現(xiàn)復(fù)合物的電泳遷移率決定苯乙胺對映體的遷移順序和對映體分離效果;應(yīng)用CZE-UV拆分12種藥物對映體,選擇其中的克侖特羅,奧昔布寧,沙丁胺醇和戊乙奎醚作為模型分析物借助計算機軟件Discovery Studio 4.0/Sybyl 6.9.1/AutoDoc建立拆分模型,研究發(fā)現(xiàn)手性分子的拆分與手性分子和拆分劑的結(jié)合能有關(guān),也與相互作用過程中形成的氫鍵和π-s鍵有重要關(guān)系。

1.7 生物分子

CE檢測的生物分子包括生物大分子(如蛋白質(zhì)、核酸等)和生物小分子(如氨基酸、多肽等)。

蛋白質(zhì)的檢測:ACE-LIF利用熒光標記的蛋白酶適配體檢測人中性粒細胞中的蛋白酶,研究在適配體的不同位置進行熒光標記對蛋白酶檢測的影響,發(fā)現(xiàn)在第40個T堿基上進行熒光標記的適配體對蛋白酶的親和性最強;對比母羊和母牛脫脂乳蛋白的CE譜,發(fā)現(xiàn)羊奶峰Ee(αs酪蛋白)可作為牛奶定量的標志物,通過建立線性回歸模型來測定羊/牛奶混合物中羊奶的百分比,該方法可快速而廉價地識別牛奶中摻雜羊奶的欺詐行為;ACE可用于研究植物中的脫水蛋白與金屬離子間的相互作用,并通過分子動力學(xué)模擬分析了可能的Cu2+結(jié)合位點;使用CE-LIF檢測了緩沖溶液中的陽離子(Na+、K+和Mg2+)對凝血酶與其適配體Apt29結(jié)合的影響,緩沖溶液中的K+會引起凝血酶-Apt29的復(fù)合峰顯著降低,而在緩沖液中加入Na+和Mg2+可獲得更大的凝血酶-適配體復(fù)合峰的峰面積,有利于靈敏地檢測凝血酶;納米凝膠毛細管電泳法(NGCE)測定神經(jīng)氨酸酶的米氏常數(shù)(Km),當?shù)孜餅?′-唾液乳糖時,其Km值為(3.3±0.8) mmol/L,而底物為6′-唾液酸乳糖時Km為(2±1) mmol/L,該方法成為區(qū)分3′和6′唾液乳糖的廉價、快速、簡單的替代手段。

核酸的檢測包括:在毛細管中填充分子篩聚合物用以分離100～10 000 nt 的 RNA,發(fā)現(xiàn)隨著聚合物濃度的增加，分離RNA片段的時間延長，且分辨率提高;采用CZE分離單鏈DNA,可檢測出相同長度DNA序列單堿基的突變,該方法可作為檢測單堿基突變的研究基礎(chǔ);CZE-LIF利用熒光標記的簡單重復(fù)序列(SSR)鑒定了陜西省63個櫻桃品種,并建立了櫻桃品種的DNA指紋圖譜,這將有助于在分子水平上鑒定櫻桃品種。

值得注意的是,28篇發(fā)表在Analytical Chemistry上的CE論文有12篇與生物分子檢測有關(guān),包括:樣品堆疊的SDS-CGE檢測腺病毒中的衣殼蛋白;采用非固定化的生物材料結(jié)合毛細管電泳(NIBCE)在線篩選人葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白1(hGlut1)的配體;CZE-MS結(jié)合pH動態(tài)法,檢測了約600個蛋白質(zhì)組和200個來自大腸桿菌蛋白質(zhì)組的蛋白質(zhì);毛細管電泳-前沿分析-電噴霧電離-質(zhì)譜聯(lián)用(CE-FA-ESI-MS)評估B細胞淋巴瘤2(Bcl-2)啟動子區(qū)形成的G-四鏈體與小分子結(jié)合;大體積樣品堆積(LVSS)-CE-LIF檢測衍生化的D-和L-型的天冬氨酸和谷氨酸;CE-ESI-MS分析單個胰島α和β細胞的18種氨基酸;CZE-MS分析抗體-藥物綴合物(ADC)及ADC中抗體的肽譜;CE與微量自由流電泳(μFFE)耦合對多肽和小分子生物胺進行分離;溫度梯度CE分析聚糖;采用CE-MS分析單糖、低聚糖和糖肽,使用氨氧基串聯(lián)質(zhì)譜標記試劑改善中性糖的電泳遷移,還使用唾液酸衍生化方法防止帶負電荷的羧基與帶正電荷的毛細管表面涂層的相互作用;使用發(fā)光二極管(LED)誘導(dǎo)熒光檢測器和小型計算機構(gòu)建一個簡單的CE系統(tǒng)，該系統(tǒng)在特定區(qū)域內(nèi)可調(diào)控獲得的熒光電泳圖，即，如果獲得的熒光信號不適合檢測系統(tǒng)的設(shè)置(太低或太高),可對不正確的電泳結(jié)果進行追溯性校正,而無需重復(fù)分析;離子色譜(IC)-CE分離低相對分子質(zhì)量的有機酸,根據(jù)IC中的4種固定相和CE中的16種背景電解質(zhì)pH構(gòu)建一維分離選擇性圖譜,使用計算機疊加派生IC和CE的二維(2D)圖并評估各個2D分離的有效性,與傳統(tǒng)的一次性方法相比,實驗量更少,該方法也適用于其他2D組合條件的選擇。

2 國內(nèi)外會議

2017年舉辦的與CE相關(guān)的國際學(xué)術(shù)會議有7個,國內(nèi)學(xué)術(shù)會議有2個,各會議的具體信息見表1。

表 1 CE相關(guān)的國內(nèi)外會議Table 1 Domestic and international conferences related to CE

會議報告中CE與MS聯(lián)用的報告居多,包括CE-ESI-MS、CE-TOF-MS、CE-電感耦合等離子體質(zhì)譜(CE-ICP-MS)、CIEF-MS、CZE-MS等。此外,還有微芯片-CE聯(lián)用、HPLC-MS/MS與CE聯(lián)用、SPE與CE聯(lián)用等。

CE在生命科學(xué)領(lǐng)域的研究報告主要包括蛋白質(zhì)、核酸、糖類及細胞代謝產(chǎn)物分析4個方面。(1)蛋白質(zhì)的研究包括:高靈敏度蛋白質(zhì)組學(xué)分析、蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用、蛋白質(zhì)雜質(zhì)分析、微芯片-毛細管凝膠電泳預(yù)濃縮和分離蛋白質(zhì)、生物系統(tǒng)的手性毛細管電泳和酶動力學(xué)研究、CE分析和表征動態(tài)瞬時的RecA-DNA組裝復(fù)合物、微芯片-毛細管電泳(MC-CE)裝置定量尿蛋白、成像cIEF-MS與新型微流體系統(tǒng)集成實時分析蛋白質(zhì)、離線和在線CE方法研究β-分泌酶活性動力學(xué)、CE與表面等離子共振耦合用于蛋白質(zhì)混合物組分的親和力評估、全柱成像毛細管等電聚焦分析蛋白質(zhì)、動力學(xué)CE-MS同時分析酶結(jié)構(gòu)和活性、CE-MS研究多翻譯后修飾的腦蛋白、天然條件下無鞘CZE-MS用于蛋白質(zhì)組分析、使用CE和LC測定腦中的內(nèi)源D-氨基酸、CESI-MS分析完整單克隆抗體的電荷異質(zhì)性、CE-C4D測定β-分泌酶活性等。(2)核酸的研究包括:MC-CE快速高通量篩選疾病相關(guān)的DNA分子、CE-LIF分析甲胎蛋白核酸適配體、CE-ESI-MS方法分析超微體積生物樣品中核酸甲基化及去甲基化、CE篩選蛋白質(zhì)的核酸適配體、CE-ESI-MS分析單細胞DNA甲基化、CE-發(fā)光二極管誘導(dǎo)熒光(LEDIF)/高通量DNA測序篩選G四鏈體適配體、高分離性能的脈沖式CE解析核酸、CE與納米顆粒水凝膠分離DNA等。(3)糖類的研究包括:用于高靈敏度CE-MS分析的帶電低聚糖標簽的開發(fā)、CE-ESI-MS對陽離子標記的N-聚糖進行異構(gòu)體分離、無需麥芽寡糖階梯的CE分析用于計算聚糖結(jié)構(gòu)中的葡萄糖單元、通過溫度梯度CE進行聚糖分析、CE同時分析多種葡糖胺聚糖、CE-ESI-MS表征癌胚抗原位點特異性糖基化等。(4)細胞代謝產(chǎn)物的研究包括:CE-MS研究單細胞代謝組學(xué)、CE-MS分析膽固醇及其代謝物、電吸附耦合CE-MS分析有限生物樣品量的代謝組學(xué)、使用新一代CE-MS解析有限樣品的代謝組學(xué)、應(yīng)用金屬有機框架/共價金屬框架涂層毛細管電泳(MOFs/COFs-CE)系統(tǒng)分離和測定神經(jīng)遞質(zhì)和環(huán)境內(nèi)分泌干擾物、CE-TOF/MS用于分析腎細胞癌患者的尿代謝指紋圖譜等。

CE醫(yī)藥相關(guān)方向的報告主要包括藥物分析、疾病研究以及臨床檢測3個方面。(1)藥物分析方面的研究包括:CE用于手性化合物分離及藥物立體異構(gòu)體純度的測定、CE-MS用于抗體和抗體藥物偶聯(lián)物的完整質(zhì)量分析、應(yīng)用CE技術(shù)開發(fā)生物仿制藥以及評估和管理疫苗產(chǎn)品和生物制劑、利用CE在天然產(chǎn)物中進行高通量的藥物開發(fā)、CE-C4D測定阿奇霉素和克拉霉素及克林霉素等。(2)疾病研究方面的報告有:CE方法篩選疾病相關(guān)蛋白、CE分析Ⅱ型糖尿病的hIAPP寡聚物及其聚合抑制劑的篩選、微芯片-CE快速高通量篩選疾病相關(guān)的DNA分子、CZE測定完整腺病毒顆粒、CE鑒定和測定完整的人乳頭瘤病毒的病毒樣顆粒(HPV-VLP)等。(3)臨床檢測包括:CE-LIF分析精神分裂癥患者血漿中的氨基酸、CE非接觸電導(dǎo)快速檢測血液樣本診斷甲醇和乙二醇中毒等。

其他關(guān)于CE的報告包括:CE-C4D分析食品中的?；撬帷E在疑似有毒雪碧樣品應(yīng)急檢測中的應(yīng)用、SPE-CE-LIF分析水樣中的內(nèi)毒素、CE分析水溶液中配合物的熱力學(xué)和動力學(xué)、場放大樣品堆積CE測定枸杞中的黃酮、CE對映體分離與手性識別機理研究、CE結(jié)合納米金顆粒研究活性物質(zhì)的合成控制過程、ACE定量表征非共價分子的相互作用等。

3 基于CE的準確定量和精準篩選研究成果獲2017年CAIA一等獎

由中國科學(xué)院上海有機化學(xué)研究所、北京理工大學(xué)、北京市疾病預(yù)防控制中心和北京市理化分析測試中心4家單位聯(lián)合申報的“毛細管電泳準確定量和精準篩選的新方法研究及應(yīng)用”成果,獲得了2017年度中國分析測試協(xié)會科學(xué)技術(shù)獎(CAIA獎)一等獎(2017-1-006)。該成果針對準確定量難題進行了新方法和策略研究,得到了大量實際應(yīng)用范例的支撐,出具了檢測報告28份,建立了企業(yè)標準1項,多次參加了國內(nèi)外分析實驗室能力驗證并獲得滿意結(jié)果。突出的應(yīng)用實例:迅速完成了“寧夏回族自治區(qū)可疑牛奶應(yīng)急檢測”中6份牛奶樣品及9名幼兒服用者血液樣品中脫氫乙酸的準確定量;針對依諾肝素鈉大品種進口藥國產(chǎn)替代的迫切需求,建立了具有國際水平和自主知識產(chǎn)權(quán)的肝素硫酸化多糖非均一性和1,6-成環(huán)精細結(jié)構(gòu)分析的企業(yè)標準,打破了大品種抗血栓藥依諾肝素鈉生產(chǎn)的進口依賴局面,創(chuàng)造了銷售額上億元的經(jīng)濟效益。針對大容量復(fù)雜體系中未知功能分子的高效篩選難題,提出了核酸適配體和天然產(chǎn)物活性分子的精準篩選策略,為解決核酸適配體相關(guān)研究、開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵難題以及提高抗腫瘤藥物靶點的天然產(chǎn)物活性分子篩選效率提供了重要的技術(shù)支撐,具有潛在的重要應(yīng)用價值。

該成果是“小技術(shù)解決大問題”的很好范例,體現(xiàn)了主要申報人康經(jīng)武研究員、屈鋒教授、丁曉靜研究員等人在毛細管電泳領(lǐng)域扎實的工作基礎(chǔ)、長期的研究積累以及專注的科學(xué)精神。該成果具有鮮明的應(yīng)用研究特色,部分已取得顯著的社會和經(jīng)濟效益,部分具有潛在的重要應(yīng)用價值。研究成果獲獎對于推動毛細管電泳技術(shù)在食品和生物醫(yī)藥等大健康領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用具有重要的意義。

4 結(jié)語

以上內(nèi)容難免有遺漏和不妥之處,請廣大學(xué)界同仁及應(yīng)用從業(yè)人員批評指正。