2021年毛細管電泳技術(shù)年度回顧

馬 遙, 胡洋洋, 鄭李婷, 陳 莉, 趙新穎, 屈 鋒*

(1. 北京理工大學生命學院, 北京 100081; 2. 北京電子科技職業(yè)學院, 北京 100176)

截至2021年12月31日,以“capillary electrophoresis-mass spectrometry”或“capillary isoelectric focusing”或“micellar electrokinetic chromatography”或“capillary electrophoresis”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291篇。

IF≥10.0的部分頂級期刊CoordinationChemistryReviews(IF=22.3),AngewandteChemie-InternationalEdition(IF=15.3),NatureProtocols(IF=13.5),TrAC-TrendsinAnalyticalChemistry(IF=12.3)和SignalTransductionandTargetedTherapy(IF=12.9)中發(fā)表了7篇“毛細管電泳(CE)”相關(guān)論文。10.0>IF≥5.0的24種期刊中發(fā)表了CE相關(guān)論文108篇,AnalyticalChemistry(IF=6.9)發(fā)表20篇,AnalyticaChimicaActa(IF=6.5)發(fā)表16篇,Talanta(IF=6.0)發(fā)表25篇,影響力較大的食品分析期刊FoodChemistry(IF=7.5)發(fā)表6篇。IF<5.0的16種期刊中發(fā)表了CE相關(guān)論文176篇,與CE關(guān)聯(lián)密切的JournalofChromatographyA(IF=4.7)和Electrophoresis(IF=3.5)分別發(fā)表41篇和47篇。中文重點期刊《色譜》8篇、《分析化學》1篇。

本文根據(jù)國際通用學術(shù)水平評價指標之一IF選擇期刊,結(jié)合期刊發(fā)表CE論文代表性工作進行介紹,便于讀者快速了解毛細管電泳技術(shù)在當年的重要研究進展。

1 IF≥10.0期刊

1.1 新方法和新應(yīng)用

Ry?avá等[1]在AngewandteChemie-InternationalEdition發(fā)表了毛細管電泳-紫外檢測法(CE-UV)結(jié)合干血點(dried blood spot, DBS)定量分析血液樣本中的抗凝血藥華法林的方法。取指血,DBS處理,封裝,直接快遞至實驗室;處理至可以上機的過程共需680 s(其中80 μL乙腈提取180 s,其他為輔助處理)。CE分離條件為30 mmol/L醋酸+30 mmol/L醋酸鈉+30% (v/v)乙腈水溶液,pH 5.2,檢測波長205 nm, 520 s后完成定量測定。該法用于臨床血液快速分析,樣品收集方便快捷,定量全時長20 min,展示了優(yōu)秀的分析性能,是一種監(jiān)測人體健康的有力工具。Shanmuganathan等[2]在NatureProtocols發(fā)表了基于多段注射-毛細管電泳-質(zhì)譜法(MSI-CE-MS)建立的大規(guī)模流行病學血清代謝組學研究的高通量平臺和標準化數(shù)據(jù)流程。通過連續(xù)注射后進行多重分離,一次可分析7個獨立樣品。多元復合分離提高了血清中66種極性離子代謝物的定量測定通量(< 4 min/樣品)、變異系數(shù)(< 30%)、高頻率(>75%)(n=1 004)。代謝產(chǎn)物與臨床分析具有一致性(平均偏差=11%,n=668),回收標準(平均變異系數(shù)=12%,n=2 412)。此外,還報告了53種不同種族孕中期血清代謝物的參考間隔。Yang等[3]在SignalTransductionandTargetedTherapy發(fā)表了血清基質(zhì)輔助CE結(jié)合指數(shù)富集的配體系統(tǒng)進化技術(shù)(CE-SELEX),通過3輪篩選獲得新冠病毒S1蛋白的適配體,該適配體對S1蛋白具有抑制作用,并可用于檢測新冠病毒。

1.2 重要綜述

TrAC-TrendsinAnalyticalChemistry發(fā)表的3篇論文介紹了CE技術(shù)在病原體、醫(yī)用蛋白質(zhì)和細菌分析的巨大潛力。Buszewski等[4]基于電遷移技術(shù)結(jié)合蛋白質(zhì)組、脂質(zhì)組和基因組的激光解吸/電離分析同步分析,提出了病原體預(yù)分離的新方法,實現(xiàn)微生物可分離組分的快速篩選和低成本分組,并將其作為一種快速檢測和鑒定的方法,用于SARS-COV-2的臨床監(jiān)測、疾病預(yù)防和治療決策。Kaur等[5]聚焦治療性蛋白質(zhì)分析和表征,綜述了常規(guī)釋放試驗、穩(wěn)定性試驗和深度表征方法的最新應(yīng)用進展,對十二烷基硫酸鈉毛細管電泳法(SDS-CE)、毛細管區(qū)帶電泳(CZE)和圖像化毛細管等電聚焦(iCIEF)等用于單克隆抗體和相關(guān)治療藥物的大小異質(zhì)性、糖基化異質(zhì)性和電荷異質(zhì)性表征方法的優(yōu)缺點進行了重點討論。Kartsova等[6]綜述了電動法與各種檢測器及在線濃縮技術(shù)結(jié)合,用于細菌代謝物、細胞成分和細菌分析的最新進展,討論了獲得更高分辨率電泳系統(tǒng)的改進方法和細菌作為背景電解質(zhì)和毛細管壁改進劑的應(yīng)用,提供了細菌樣本測試方法的完整應(yīng)用程序和實用性建議。此外,Zhang等[7]在CoordinationChemistryReviews上綜述了近年來應(yīng)用于CE的各種手性功能材料的研究進展和發(fā)展現(xiàn)狀,介紹了離子液體(ILs)、深共晶溶劑(DESs)、納米粒子(NPs)、分子印跡聚合物(MIPs)、金屬有機骨架(MOFs)、共價有機骨架(COFs)等最具代表性的先進功能材料,在優(yōu)化CE的核心要素緩沖溶液條件(背景電解質(zhì)的種類和濃度、pH、溶劑、手性選擇劑等)、分離模式(膠束電動毛細管色譜(MEKC)、非水毛細管電泳技術(shù)(NACE)等)和儀器參數(shù)(毛細管內(nèi)徑和長度、溫度、速度、進樣模式、檢測器)三方面的應(yīng)用。將功能性材料引入手性物質(zhì)分析是解決傳統(tǒng)手性分析難題的新方法。

此外，近十年,部分頂級期刊發(fā)表的論文具有一定的導向性和實用性(見表1),打消了讀者對毛細管電泳技術(shù)不能有好應(yīng)用、不能做出好方法、不能發(fā)表好文章的顧慮,為毛細管電泳技術(shù)在其他行業(yè)和領(lǐng)域的應(yīng)用提供了有價值的參考。

表 1 部分頂級期刊發(fā)表毛細管電泳技術(shù)相關(guān)論文數(shù)量Table 1 Numbers of capillary electrophoresis-related papers published in some high ranking journals

2 10.0>IF≥5.0期刊

2.1 Analytical Chemistry

2.1.1CE的新方法和新應(yīng)用

新材料和毛細管凝膠電泳技術(shù)(CGE) Crihfield等[8]制備了由普通磷脂自組裝而成的熱響應(yīng)納米凝膠,表觀孔徑為20%、25%和30%的納米凝膠可用于分離相對分子質(zhì)量為20.5～79.5 kDa的蛋白質(zhì),半徑范圍為1.8～4.8 nm,這種更為精確的尺寸階梯將解決與某些蛋白質(zhì)的非球面幾何形狀有關(guān)的問題,大大提高量化的精確性。此外,Brooijmans等[9]開發(fā)了兩種基于NACE的方法:脫質(zhì)子(用有機可溶的強堿使羧酸官能團脫質(zhì)子化)和異位共軛(用羧酸官能團與羧酸陰離子進行雜共軛)來分離酸功能聚合物。研究表明脫質(zhì)子化方法有效聚合物遷移率大約是異位共軛方法的2倍,后者的穩(wěn)定性優(yōu)于前者。Bwanali等[10]通過毛細管納米凝膠電泳方法測定了β-1,4半乳糖基轉(zhuǎn)移酶Michaelis-Menten常數(shù),可實時轉(zhuǎn)移半乳糖殘基到N-聚糖和糖蛋白,且已通過赫賽汀(Herceptin)糖蛋白成功驗證,經(jīng)酶修飾后的刺桐凝集素完全阻滯證實了半乳糖殘基在Herceptin糖蛋白中的添加。此外,Filep等[11]利用SDS-CGE研究單體(右旋糖酐)和交聯(lián)劑(硼酸鹽)比例對單克隆抗體亞基分離選擇性的影響。研究結(jié)果表明,較低的單體/交聯(lián)劑比例凝膠組分可以更好地分離糖基化和非糖基化的單克隆抗體重鏈片段,高濃度行業(yè)標準凝膠配方對非糖基化物具有更好的分離效果。Guttman等[12]探索了不同質(zhì)量分數(shù)的右旋糖酐單體(2%、5%、7.5%和10%)和硼酸酯交聯(lián)劑(2%、4%)對SDS-CGE分離蛋白質(zhì)標準混合物的影響,廣泛使用的10%右旋糖酐和4%硼酸鹽凝膠是最佳的選擇,可以在必要時為特定的分離進行配方優(yōu)化。

新探針和親和電泳技術(shù)(ACE) Li等[13]通過使用三重功能DNA熒光探針檢測地高辛和赭曲霉毒素A,通過使用兩個不同長度和不同流動性的DNA探針,在一次CE運行中同時檢測2個目標,實現(xiàn)了抗體結(jié)合、熒光記錄和分離,檢出限水平為nmol/L。Davoine等[14]通過間接親和毛細管電泳(iACE)表征了凝血因子XIIa片段結(jié)合物、解離常數(shù)Kd以及片段結(jié)合位點,提出了新方法使結(jié)合位點圖形化,進一步加深了iACE在藥物化學領(lǐng)域的探索深度。

Zhu等[15]利用CE技術(shù)篩選蛋白質(zhì)的適配體,研究了核酸庫隨機區(qū)域長度與適配體親和力的相關(guān)性,針對不同蛋白質(zhì),隨機區(qū)域長度是影響適配體親和力的關(guān)鍵因素之一,篩選時也應(yīng)注意聚合酶鏈式反應(yīng)(PCR)過程對篩選效率的影響,首次報道了壓力感應(yīng)蛋白piezo2的核酸適配體。

2.1.2CE-MS的新硬件和新應(yīng)用

硬件研發(fā) Huang等[16]開發(fā)了電噴霧輔助裝置噴霧毛細管(<15 μm的錐形毛細管),消除了離線樣品處理步驟帶來的潛在污染和樣品損失,且穩(wěn)定性和重現(xiàn)性強,pL～nL級進樣,可通過更小的激光拉尖(8 μm或更小)設(shè)計裝置用于不同類型的單細胞樣本(如人類細胞系),雖然目前依賴于手動操作,但在單細胞代謝組學領(lǐng)域依舊具有巨大潛力。Schlecht等[17]開發(fā)了基于3D打印技術(shù)的新型納米流鞘液體毛細管電泳-質(zhì)譜(nanoflow SL CE-MS)接口,即插即用,靈活性強(使用3D打印可以輕松調(diào)整和優(yōu)化打印部件),用于打印的材料化學穩(wěn)定性強、透明度高,便于毛細管插入和故障排除,且雙毛細管方法的實施便于頻繁地重涂靜態(tài)吸附涂層以防樣品吸附,最大限度地加強了遷移時間穩(wěn)定性。Zamuruyev等[18]開發(fā)了全自動便攜式毛細管電泳系統(tǒng),微流體和氣動回路與旋轉(zhuǎn)閥相結(jié)合的原始設(shè)計解決了毛細管電泳儀器最具挑戰(zhàn)性的問題:流體回路各部分之間的高壓隔離、精確的樣品進樣以及所有步驟的自動化;與電噴霧質(zhì)譜法耦合的自動化CE系統(tǒng)為未來的航天應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

用于單細胞水平的表征 Jooβ等[19]開發(fā)了原生毛細管區(qū)域電泳-自上而下質(zhì)譜法(nCZE-TDMS),進行了10-18單核細胞小體(Nucs)表征。在線分離Nucs后,采用三重四極桿質(zhì)譜方法,測定Nucs的完整質(zhì)量,噴射并檢測組蛋白,并對組蛋白片段進行排序。推動了染色質(zhì)和表觀遺傳學領(lǐng)域核小體水平的研究,有潛力成為表觀遺傳學、天然蛋白質(zhì)組學以及復雜合成生物分子的質(zhì)量控制領(lǐng)域的重要工具。Mast等[20]開發(fā)了毛細管電泳-熱離子質(zhì)譜技術(shù)(CE-TIMS),在單細胞水平上表征肽和肽二聚體,測定了從加利福尼亞海兔中樞神經(jīng)系統(tǒng)分離的單個神經(jīng)元中提取的3個神經(jīng)肽基因產(chǎn)物的立體化學構(gòu)型,使單細胞和神經(jīng)組織中肽非對映體的立體化學表征和相對定量成為可能。Han等[21]開發(fā)了自動化的免疫親和-毛細管電泳-質(zhì)譜(IA-CE-MS)全面綜合平臺,用于表征廣泛的生物治療藥物,包括多肽、單克隆抗體和雙特異性抗體,在藥物發(fā)現(xiàn)的早期階段進行生物轉(zhuǎn)化研究,可以加快藥物開發(fā)過程。

用于組學分析 Chen等[22]首次將CZE-MS/MS技術(shù)用于大規(guī)模的自上而下組蛋白組學(組蛋白TDP),從不到300 ng的蛋白質(zhì)材料中鑒定出近400種組蛋白變體,與反相液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(RPLC-MS/MS)相比,CZE-MS/MS靈敏度更高,是一種在蛋白質(zhì)組學水平上描述組蛋白編碼的有效替代方法;但是已鑒定的組蛋白變體的裂解覆蓋率有限,可通過基于電子或光子的裂解方法(如電子捕獲解離(ECD)、電子轉(zhuǎn)移解離(ETD)或紫外光解離(UVPD))以及CZE-MS/MS技術(shù)來提高裂解覆蓋率。Gst?ttner等[23]通過ACE-MS技術(shù)表征樣本中單個抗體蛋白質(zhì)組與新生兒Fc受體(FcRn)的親和力,研究了FcRn與抗體的相互作用和結(jié)合化學計量比,證明了具有不同結(jié)合親和力(即氧化型)的蛋白質(zhì)在FcRn存在下表現(xiàn)出不同的電泳遷移率。Marie等[24]優(yōu)化了CZE-ESI-MS技術(shù)的N-聚糖分析方法,用于微量來源于人類血液的免疫球蛋白G(IgG)和血漿總胞外囊泡(EV)分離物釋放的N-聚糖的高靈敏度表征,大大加強了表征深度(鑒定的N-聚糖數(shù)量增加了5倍)。Delvaux等[25]利用CE-MS技術(shù)對細菌細胞質(zhì)提取物中3個肽聚糖(PNG)及其酰胺化衍生物進行定量分析,結(jié)果重復性好,相對標準偏差(RSD)接近1%,包括生物處理在內(nèi)的方法整體重現(xiàn)性優(yōu)于20%。

2.1.3綜述性論文

Tobolkina等[26]概述了CE在發(fā)展中國家藥物質(zhì)量控制中的應(yīng)用優(yōu)勢(便攜、綠色經(jīng)濟、檢出限低)和尚未解決的各種問題;指出未來應(yīng)該改進方法技術(shù),建立高效管理和信息共享的數(shù)據(jù)庫和開發(fā)在線教育課程;呼吁使用者支持更變便捷方式,如智能手機拍照、對產(chǎn)品進行地理定位以及創(chuàng)建和管理數(shù)據(jù)庫來收集藥物信息。Wang等[27]概述了2018～2020年親和毛細管電泳技術(shù)(ACE)的代表性論文,對基本原理、親和力相互作用、熱力學和動力學參數(shù)、方法開發(fā)以及新應(yīng)用做了綜述。指出遷移率移位親和毛細管電泳(mobility shift ACE)和預(yù)平衡親和毛細管電泳(pre-equilibrium ACE)在測量一系列結(jié)合強度的相互作用方面非常具有應(yīng)用前景,動態(tài)毛細管電泳(kinetic capillary electrophoresis, KCE)可擴大ACE的應(yīng)用范圍,而部分填充親和毛細管電泳(partial-filling ACE)則適用于低樣本消耗的親和力相互作用測量。

2.2 Analytica Chimica Acta

2.2.1CE的電滲流(EOF)調(diào)節(jié)

Koná?ová等[28]通過共價陽離子共聚涂層調(diào)節(jié)電滲流進而優(yōu)化毛細管電泳分離過程,用CE-UV和納米噴霧CE-MS對乙酸基酸性背景電解質(zhì)(BGE)中系列基礎(chǔ)藥物分子的反電滲流現(xiàn)象進行表征分析,證明可調(diào)EOF的共價陽離子共聚涂層是優(yōu)化分辨率、分離效率和分析物遷移時間的有效工具。Nguyen等[29]開發(fā)了通過調(diào)節(jié)EOF來實現(xiàn)更好的毛細管電泳電動預(yù)富集的新方法,無需涂層,將緩沖液濃度增加到非常高的水平(超過1 000 mmol/L)即可。用于核殼磁性納米粒子(CSMNPs)的測定,靈敏度提高了近350倍,該方法在醫(yī)療保健應(yīng)用方面具有很高的潛力。

2.2.2CE-MS用于生物樣本中的納米顆粒研究

Labied等[30]采用泰勒色散分析-電感耦合等離子體質(zhì)譜(TDA-ICP-MS)和CE-ICP-MS相結(jié)合的方法研究臨床2期超微含釓納米顆粒AGuIX的降解途徑。測量得到的納米顆粒尺寸和在不同介質(zhì)(磷酸鹽緩沖液、尿液和血清)中的釓形態(tài)表明,AGuIX在血清中的溶解速度加快,在每種介質(zhì)中都沒有釋放游離釓。Men等[31]將CE-ICP-MS結(jié)合高性能螺旋流噴霧室(SFSC)的模式用于溶解Ag(I)和銀納米顆粒(AgNPs)胞內(nèi)形態(tài)的研究,LOD為87 ng/L,相對峰面積的RSD<3%,遷移時間的RSD<2%,細胞裂解液中峰值回收率為92.7%～106.6%。由于癌細胞內(nèi)的氧化應(yīng)激或酸性微環(huán)境,AgNPs在細胞內(nèi)部的溶解度高于在培養(yǎng)基中的溶解度。

2.2.3綜述性論文

Liénard等[32]綜述了近15年不同模式的電泳技術(shù)用于樣品處理、分離和定量的液滴界面策略,重點介紹了不互溶相液滴、基于介電原理的電潤濕數(shù)字微流體和噴墨液滴生成。Ta等[33]綜述了20年間CE用于氨基酸分析的研究進展,毛細管電泳激光誘導熒光法(CE-LIF)的檢出限水平為nmol/L,毛細管電泳電導法(CE-CD)可應(yīng)用于大多數(shù)氨基酸的檢測,通過CE技術(shù)很容易實現(xiàn)氨基酸對映體的分離。值得關(guān)注的是,Yang等[34]首次將電容耦合非接觸電導檢測(C4D)和光度檢測(PD)相結(jié)合并使用3D打印技術(shù)制備了二合一毛細管檢測器,PD檢測顯示出良好的線性關(guān)系,雜散光下降到8%,有效光路長度為73%,通過CE對4-(2-吡啶偶氮)間苯二酚絡(luò)合物中陽離子的分離和檢測,驗證了該方法的可行性。

2.3 Talanta

2.3.1CE用于快速分析

Wu等[35]利用基于非固定化細胞毛細管電泳(NICCE)的方法,結(jié)合數(shù)學模型對單個腫瘤細胞的葉酸受體(FRs)進行量化,通過NICCE分別研究了葉酸(FA)與A549、HT-29、HepG2和U87MG細胞的相互作用,計算了動力學參數(shù)吸附平衡常數(shù)(Ka)、保留因子(k)、結(jié)合速率常數(shù)(ka)和Kd,建立了數(shù)學模型,精確地確定FRs的濃度,結(jié)果與酶聯(lián)免疫吸附(ELISA)試驗的結(jié)果一致,簡單、快速、靈敏,且無需分離純化蛋白質(zhì),大大加快了分析速度,有望實現(xiàn)單細胞細胞膜受體表達水平的臨床檢測。Vieira等[36]介紹了CZE中多次進樣進行內(nèi)部標準化的新技術(shù)——外塞標準化(OPS),將該技術(shù)應(yīng)用于雨水樣品中氯化物、硝酸鹽和硫酸鹽的測定,分離時間小于1 min,氯化物、硝酸鹽和硫酸鹽的LOD分別為0.05、0.09和0.11 mg/L,對82個雨水樣本的結(jié)果進行了統(tǒng)計,95%置信水平內(nèi)未發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計差異。Zhu等[37]首次報道了甲狀腺球蛋白(Tg)的核酸適配體,Kd為4.51 nmol/L,可用于納米金比色分析。

2.3.2CE-MS增敏技術(shù)

Koná?ová等[38]利用石英發(fā)射器蝕刻處理過的熔融石英毛細管,構(gòu)建納米流鞘液CE-ESI-MS界面,通過螺紋交叉耦合用于鞘液和電極連接,測試界面在分離毛細管和ESI發(fā)射管尖端的不同位置將ESI電勢與分離電勢解耦的能力,為所選藥物和芐基吡啶陽離子的CE-ESI-MS分析提供了更高的靈敏度。Pérez-Alcaraz等[39]首次提出固相萃取與毛細管電泳-質(zhì)譜法(SPE-CE-MS)在線聯(lián)用技術(shù),用于測定尿液中R,S-3,4-亞甲基二氧吡戊酮(R,S-MDPV)的對映體,以含有0.5%硫酸化-α-CD的10 mmol/L醋酸銨BGE(pH 7)為手性選擇劑,在線性范圍30～250 ng/mL內(nèi),LOD為10 ng/mL。Irfan等[40]利用氧化鈦涂層核殼介孔二氧化硅(CSMS@TiO2)納米復合材料(直徑1.0 μm、殼厚120 nm、比表面積77 m2/g、孔容0.15 cm3/g)提高CE-MS鑒定磷酸肽的靈敏度,用于分析β-酪蛋白胰蛋白酶消化物和牛血清白蛋白(BSA)蛋白質(zhì)混合物,檢測到的磷酸肽數(shù)量顯著增加,即使在極低濃度的β-酪蛋白(1 fmol/μL)下也可以實現(xiàn)磷酸肽的富集。

2.3.3綜述性論文

Acquavia等[41]綜述了生物體液和組織中COVID-19抗病毒藥物樣品的預(yù)處理和提取方法,檢測和定量方法,討論了這些方法的當前趨勢、優(yōu)缺點和前景,為建立最合適的檢測方法以幫助對抗COVID-19病毒造成的危害提供有價值的參考。Lyu等[42]綜述了捕獲指數(shù)富集的配體系統(tǒng)進化技術(shù)(capture-SELEX)的最新研究進展,針對無法固定的靶點(尤其是小分子靶點)篩選適配體,雖然可能存在誤報和缺乏多樣性,但仍具有巨大的潛力。Seyfinejad等[43]總結(jié)了測定游離藥物濃度及其與血漿蛋白結(jié)合的分析方法的最新進展,發(fā)現(xiàn)提供高通量分析的表面等離子共振法(SPR)生物傳感器適用于大藥物分子,高效親和色譜法(HPAC)和毛細管電泳-前沿分析(CE-FA)適用于極性不同的小型和大型藥物尤其是低親水性(疏水性)分子,預(yù)測具有高特異性和配備靈敏探測器的在線方法將成為該方面研究的大熱趨勢。

2.4 Food Chemistry

2.4.1CE的應(yīng)用

Galindo-Luján等[44]通過毛細管電泳-紫外檢測-二極管陣列檢測(CE-UV-DAD)對藜麥中的蛋白質(zhì)指紋識別分類,獲得不同藜麥品種的可溶性蛋白質(zhì)提取物的特征多波長電泳圖譜,應(yīng)用多變量曲線分辨率交替最小二乘法(MCR-ALS)、主成分分析(PCA)和偏最小二乘判別分析(PLS-DA)對電泳圖進行反卷積,用于含藜麥食品的質(zhì)量控制。Aredes等[45]通過CZE直接測定了麥汁和啤酒樣品的氨基酸含量,監(jiān)測了啤酒的糖化階段,分析了發(fā)酵的最終產(chǎn)物,結(jié)果均符合預(yù)期,表明CZE與PCA結(jié)合可有效評估精釀啤酒質(zhì)量。Seraglio等[46]通過CE獲得了不同年份花蜜和糙葉含羞草蜜露蜂蜜(BHH)中脂肪族有機酸(AOA)的重要數(shù)據(jù),得出葡萄糖酸是這兩種蜂蜜中的主要AOA, BHH通常比花蜜含有更高含量的AOA,與收獲年份無關(guān);可用于區(qū)分花蜜,以及純的和摻假的BHH,有助于識別可能與花蜜混合的BHH。此外,Sarkozy等[47]利用12通道毛細管凝膠電泳技術(shù)以常規(guī)的碳水化合物分離基質(zhì)和硼酸鹽交聯(lián)的葡聚糖凝膠,可同時分析12個樣品,20 min完成人乳寡糖(HMO)的分離和分析。

2.4.2CE-MS的應(yīng)用

Moreno-González等[48]通過在線分子印跡聚合物固相萃取-毛細管電泳耦合串聯(lián)質(zhì)譜法(MISPE-CZE-MS/MS)測定蘋果樣品中的棒曲霉素,LOQ為1 μg/kg,相關(guān)系數(shù)R2≥0.997,靈敏度、通量和自動化程度更高,且在測定蘋果飲料中棒曲霉素時不受主要干擾物5-羥甲基糠醛(5-HMF)干擾,具有應(yīng)用于蘋果產(chǎn)品常規(guī)分析的潛力。Perez等[49]首次利用CE-MS/MS測定炊具中19種初級芳香胺(PAA),運行時間低于6 min,R2≥0.99、LOD為0.2～1.3 μg/kg,回收率為85%～120%,可以用于炊具中PAA含量的測定。

3 IF<5.0的重要期刊

3.1 Journal of Chromatography A

3.1.1CE用于藥物研發(fā)和質(zhì)控

Song等[50]建立了CZE在線分離、定量口蹄疫病毒(FMDV)單價疫苗和二價疫苗抗原的方法,再現(xiàn)性RSD < 5%,R2=0.999。方法定量分析FMDV的各血清型,不受核酸雜質(zhì)干擾,具有進一步推廣到其他多價病毒和病毒疫苗質(zhì)量控制的潛力。Dadouch等[51]首次在分離毛細管中進行了多次在線反應(yīng)(同時還原和消化),用于中上層單克隆抗體質(zhì)量控制,證實了CZE在整合樣品制備和多個分離步驟方面的實用性,以及不同條件下分析的高度靈活性,所開發(fā)的條件符合質(zhì)譜分析要求,為無鞘CZE-MS進行完整的單克隆抗體表征奠定了基礎(chǔ)。Michalcová等[52]利用CE-FA技術(shù)在線測定血漿蛋白-藥物結(jié)合參數(shù),測定了模型藥物普萘洛爾(PRO)、利多卡因(LIDO)和苯丁氮酮(PHE)的BSA表觀結(jié)合參數(shù),與文獻[53-56]數(shù)據(jù)一致,具有較大的潛在價值。Lou等[57]利用非平衡毛細管電泳(NECEEM)篩選抑制泛素樣含PHD和環(huán)指域蛋白1(UHRF1)-甲基化DNA(mDNA)復合物形成的抑制劑,可在一次實驗中測量所有的平衡和動力學參數(shù),同時發(fā)現(xiàn)了天然的原花青素和黃芩素可以作為UHRF1-mDNA的新抑制劑。

3.1.2CE-MS用于臨床樣本研究

Piestansky等[58]利用二維毛細管異速電泳-CE-MS超靈敏定量真實人尿樣品中的血清素,檢出限為34 pg/mL,R2> 0.99,日內(nèi)精密度和日間精密度RSD為3.5%～12.2%,相對誤差為99%～109.4%,回收率為96%～102%,可成為常規(guī)臨床篩查或尿液樣本中血清素的目標代謝組學研究的有用工具。Igarashi等[59]利用多段注射毛細管電泳-三重四極桿質(zhì)譜(MSI-CE-MS/MS)高通量篩選唾液中的多胺,可區(qū)分結(jié)直腸癌患者和非癌癥對照者;40 min內(nèi)可分析唾液標本40份,速度快,選擇性強,靈敏度高,具有良好的重復性、線性和定量準確度,有望在實驗室檢測中應(yīng)用于直腸癌的篩查。Nam等[60]比較了CE-MS/MS和GC-MS/MS分析血清的磷酸化化合物,二者測定的甘油3-磷酸(G3P)在細胞提取物中的濃度表現(xiàn)出一定的差異,但前者的分析范圍更廣(加標血清樣品中所有15種磷酸化化合物),檢出限0.25～2 μmol/L高于后者0.05～0.5 μmol/L。

3.2 Electrophoresis

3.2.1手性CE和CE-C4D

3.2.2CE-MS與其他技術(shù)聯(lián)用

Wang等[65]通過流動的微孔界面將CE與MS聯(lián)用以提高ESI的穩(wěn)定性和檢測靈敏度,測量了9種氨基酸和5種肽的關(guān)鍵性能指標,與成熟的商用鞘流界面相比,具有較大的優(yōu)勢。Wang等[66]將ESI-MS、CE-FA和TDA聯(lián)用,研究人類癌基因c-KIT啟動子G4和天然黏合劑之間的相互作用,與傳統(tǒng)的結(jié)合方法相比,分析速度、準確性和特異性均有提升,有望在快速尋找新一代G4靶向黏合劑中發(fā)揮重要作用。Kumar等[67]利用LC-CE-MS/MS分析產(chǎn)生單克隆抗體的中國倉鼠卵巢(CHO)細胞系中的宿主細胞蛋白質(zhì)(HCPs),可在更大的尺寸、等電點(pI)和疏水性范圍內(nèi)鑒定肽,相對于傳統(tǒng)一維方法可識別更多HCPs,該法將成為HCPs分析和產(chǎn)生單克隆抗體的CHO細胞分泌組研究的有用補充。

十年來,CE技術(shù)在應(yīng)用方面更為廣泛和成熟(見表2)。

表 2 重要期刊發(fā)表毛細管電泳技術(shù)相關(guān)論文數(shù)量Table 2 Number of capillary electrophoresis-related papers published in important journals

4 國內(nèi)進展

4.1 《色譜》

王源豫等[68]制備了基于智能手機的便攜式毛細管電泳裝置,集成了C4D和藍牙通信功能,提供了手機界面軟件。通過手機界面軟件可以控制CE裝置的電泳運行,實時接收C4D發(fā)出的數(shù)據(jù)信息,顯示電泳圖譜并進行數(shù)據(jù)處理,檢測消毒劑中2種季銨鹽,線性關(guān)系良好、LOD低、重復性好、準確性高且便于攜帶,可用于消毒液中季銨鹽現(xiàn)場定量檢測。張丕旺等[69]采用多材料3D打印技術(shù)研制了用于毛細管電泳的電容耦合非接觸電導檢測-激光誘導熒光二合一檢測池(C4D-LIF),在實驗室內(nèi)實現(xiàn)復雜結(jié)構(gòu)的制作,降低了制作成本,且便于方法的改進和推廣。羅芳等[70]建立了CZE和離子淌度經(jīng)驗公式測定洛伐他汀的絕對淌度m0和酸度系數(shù)pKa值的新方法,適用于酸性和堿性分析物m0和pKa等理化參數(shù)的測定。韓詩邈等[71]利用CE結(jié)合同步競爭法和多輪篩選法篩選得到了8-氧代鳥嘌呤DNA糖基化酶的核酸適配體。

4.2 《分析化學》

浙江大學與北京大學醫(yī)學部[72]合作發(fā)表了“基于同軸鞘流的毛細管電泳-電噴霧質(zhì)譜接口的研究與應(yīng)用”,通過設(shè)計不同的電路連接方式,實現(xiàn)了自制接口與兩臺具有不同結(jié)構(gòu)ESI源的質(zhì)譜儀器的在線聯(lián)用,研制了基于雙毛細管的伸出型同軸鞘流毛細管電泳-電噴霧電離質(zhì)譜接口,制作簡單,死體積小(低至4 pL),易于操作(可在10 min內(nèi)完成接口的組裝和CE-MS系統(tǒng)的構(gòu)建)。適用于超微量樣品甚至單細胞樣品的分離分析,體現(xiàn)了我國在CE-MS接口的研究現(xiàn)狀,為實現(xiàn)CE-ESI-MS接口的商品化提供了有效途徑。

5 結(jié)論

縱觀全年,CE依舊在臨床研究、細菌、病原體、醫(yī)用蛋白質(zhì)和藥物分析方面發(fā)揮優(yōu)勢;CE-MS的新應(yīng)用、硬件開發(fā)和聯(lián)用仍是熱點。以新材料為核心的各種增敏技術(shù)、以3D打印-CE-MS為代表的可視化技術(shù),將是未來研究的“熱點”。

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