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二氧化锆包覆的二氧化硅核壳型填料的制备及在选择性吸附磷脂中的应用研究

发布时间 | 2017-11-22 点击量 | 197716

1  引  言

   磷脂( Phospholipids,PLs)是含有磷酸的脂类,它为两性分子,一端为亲水的含磷酸基团的极性头基,另一端为疏水的含有两条长脂肪酸链的非极性尾部。磷脂是生物体内细胞膜的重要组成部分,在细胞信号传导和细胞凋亡方面发挥着重要作用,它也与许多疾病的发生有关,可作为某些疾病的信号分子。磷脂分为两大类:甘油磷酯类和鞘脂类,甘油磷脂又分为卵磷脂、脑磷脂、磷脂酰丝氨酸和磷脂酰肌醇等,所以磷脂的种类繁多。

 基于磷脂结构的复杂性和多样性,磷脂分析是一个挑战。常用的有薄层色谱法( TLC)、核磁共振( NMR)、质谱(MS)、气相色谱.质谱联用(GC-MS)和液相色谱.质谱联用(LC-MS)等技术。TLC法灵敏度和分辩率都较低,且易引起磷脂的氧化和分解;CC-MS不适合于直接分析磷脂,因为磷脂没有挥发性,需要经水解、甲酯化等处理;3lp_NMR可利用磷原子3lp来分析各种磷脂,但NMR法的灵敏度较低,仅限于磷脂酰胆碱等组织中含量较高的磷脂样品的测定;MS法,特别是电喷雾质谱(ESI-MS)是目前磷脂分析中应用最多的软电离法,ESI-MS法前处理简单,分析时间短,不足之处在于难以分析丰度较低的磷脂。在此基础上,Han等又开发了基于源内分离的“鸟枪法”和多维质谱法测定磷脂和其他脂质分子。HPLC-ESI-MS具有高分辨率、高灵敏度和特异性强等优点,是磷脂分析的较好工具,但仪器价格昂贵。蒸发光散射检测器(Evaporative light scattering detector,ELSD)作为一种新型通用型检测器,它价格便宜,且无TLC和GC-MS分析磷脂的缺点,在分析过程中不易引起磷脂的氧化和分解,适合直接分析磷脂,在磷脂分析中具有很好的可行性。

   在生物样品中磷脂种类繁多,结构复杂,低丰度检测困难,且干扰较多。如果在应用上述方法分析前,先对磷脂进行选择性提取,对于体内的磷脂分析,特别是对发现一些微量的信号分子是很重要的。常用的磷脂提取方法有甲基叔丁基醚( Methyl tert-butyl ether,MTBE)液.液萃取法和固相萃取法(SPE)。SPE比较常用的是氨丙基、氨基或二醇基修饰的硅胶等正相材料,但这些方法选择性普遍不高。

   金属氧化物(如Zr02等)由于具有路易斯酸一碱的特性,在酸性条件下可以与带有磷酸基团的物质结合,达到与其它物质分离的目的,在碱性条件下洗脱则可达到富集的目的,故金属氧化物选择性富集磷脂是非常有前景的方法,但Zr02本身存在比表面积小,颗粒粒径小,不适合做SPE填料等缺点。本研究采用NH3/H2O内部水解法,将Zr02负载在球形硅胶微球之上,制成核壳型Zr02/Si02颗粒,并填充为SPE小柱,用于选择性富集磷脂,并采用RPLC-ELSD进行评价。结果表明,本研究获得的核壳型Zr02/Si02颗粒具有良好的富集效率,在生物样品分析中有很好的应用前景。

2实验部分

2.1仪器与试剂

   Shimadzu LC-20AB高效液相色谱仪(日本岛津公司);ELSD-UM3000蒸发光散射检测器(上海通微分析技术有限公司);XW-80A漩涡混合器(上海青浦沪西仪器厂);飞鸽牌TCL-16G高速离心机(上海安亭科学仪器厂);BrI224S电子天平(北京赛多利斯仪器有限公司);Molatom1805a摩尔原子型超纯水器(重庆摩尔水处理设备有限公司);S-4800场发射扫描电子显微镜(日本Hitachi公司),Lambda 950紫外可见近红外分光光度计(美国);C。反相高效液相色谱柱(250 mm x4.6 mm.5ym,苏州环球色谱有限公司);

   溶血磷脂酰胆碱(1 -Palmitoyl-2 -hydroxy-sn-glycero -phosphocholine,lyso-PC( 16:0)),溶血磷脂酰胆碱(1 -Stearoyl-2 -hydroxy-sn - glycero_3 -phosphocholine,lyso-PC( 18:0)),磷脂酰胆碱(1,2-Dimyristoyl-sn -glyce-ro-3 -phosphocholine,DMPC),磷脂酰乙醇胺(1-Palmitory-2 -oleoyl-sn-glycero-3 -phosphoethanolamine,POPE),磷脂酰胆碱(1-Palmitory-2 -oleoyl-sn-glycero-3 -phosphocholine,POPC)均购于美国Avanti PolarLipids公司;乙酸铵(国药集团化学试剂有限公司);20 um球形硅胶(苏州环球色谱公司);ZrOCl2.8H20(上海阿拉丁试剂有限公司);乙腈、甲醇(色谱纯,上海星可生化有限公司);异丙醇、正己烷(色谱纯,上海阿拉丁试剂有限公司);氯仿(分析纯,国药试剂有限公司);氨水(分析纯,平湖化学试剂厂)。

2.2实验方法

2.2.1    Zr02/sio2填料制备采用NH3/H20内部水解法,制备二氧化锆包覆的二氧化硅核壳结构填料。过程为:采用相当于3. 5%(Zr02/Si02,w/w)的ZrOC12.8H20水溶液多次浸润20 um球形硅胶,并在60℃不断搅拌直至干燥;在100℃下干燥6h,将ZrOCl2负载的Si02放置进14%氨水环境中,在60℃下水浴约4~6 h,然后在500℃马弗炉内煅烧数小时,即得到3. 5%(Zr02/Si02,w/w)包覆的Zr02/Si02核壳型材料。7% Zr02/Si02( w/w)核壳型材料制备方法与上相似。本实验中所用Zr02对照材料由ZrOCl2.8H20直接煅烧得到。

2. 2.2固相萃取步骤将30 mg Zr02/Si02颗粒装填在1 mL SPE小柱内,SPE小柱的顶部和底部分别放入聚丙烯筛板。取150 uL磷脂标准品或者血浆磷脂提取物,溶解在300 uL含1%甲酸的正己烷一异丙醇(2:8,v/v)溶液内,加入到Zr02/Si02填充的SPE小柱中,平衡后回收流出液,记为流出液(No bindingsolution);用300 uL正己烷一异丙醇(2:8,wv)溶液清洗SPE小柱,回收清洗液,记为清洗液(Washingsolution);分别用300 uL 7 mol/L氨水一甲醇溶液洗脱,共3次,合并洗脱液,记为洗脱液(Elution)。

   而对于Zr02,上样、清洗和洗脱步骤同上述SPE方法相同。只是采用离心的方法,涡旋4 min,静置4 min,10000 r/min离心5 min,取上清液。得到流出液、清洗液和洗脱液后,挥干,分别用150 uL甲醇复溶,备用。

2.3    HPLC-ELSD分析

   C8色谱柱(250 mm x4.6 mm,5um),流动相A:甲醇一水(80:20,V/V溶液含10 mmol/L乙酸铵,流动相B:甲醇含10 mmol/L乙酸铵。流速:l mUmin,梯度条件:0—15 min,500-/o~100%B;15 ~30 min,100%B。ELSD检测器条件:蒸发温度:45℃,雾化气体:空气,载气流量:2.5Umin,载气压力:322 kPa。

2.4血清样品的制备

   健康人血清样品来自瑞金医院志愿者。血清样品中脂质的提取方法为:取血清样品400 uL,加入3 mL甲醇,超声60 s,加入3 mL氯仿,超声60 s,在室温中静置30 min,加入1.5 mL水,使之分层,1500 r/min离心10 min,取下层有机层,在25℃挥干,并用4 mL含1%甲酸的正己烷一异丙醇(2:8v/v)混合溶液复溶,4℃保存至进样。

2.5 UPLC-Q-TOF分析

   采用2.2.2节的方法提取的血清中的脂质,经过SPE处理为流出液、清洗液和洗脱液,并分别进UPLC-Q-TOF分析。UPLC C8色谱柱(100 mm×2.Imm,1.7um,美国Thermo Fisher公司)及UPLC18保护柱(5 mm×2.1 mm,ASQUITY UPLC-TM,美国Waters公司),柱温为40℃,流速0.4mL/min,流动相同2.3节,梯度为:0-3 min,1% -50%B,3-7 min,50% -100%B,7-15 min,lOOqoB,正离子模式,进样量为2uL,以氮气作为雾化气,飞行管检测模式V型,毛细管电压(Capillary voltage)3 kV,锥孔电压(Sampling cone) 35 kV,离子源温度(Source temperature) 110℃,脱溶剂气温度(Desolvation temperature)300℃,反向锥空气流(Cone gas flow) 50 L/h,脱溶剂气(Desolvation gas flow) 600 L/h,萃取锥孔( Extraction cone)4 V.离子扫描时间(Scan time)0.03 s,扫描时间间隔(Inter scan time)0.02 s,数据采集范围为m/z 50—1500。

3结果与讨论

3.1 ZrOz/Sio2核壳型填料的制备和表征

   在本实验中采用NH3/H2O内部水解法,并用ZrOCl2·8H20替代Zr0( N03)2·2H20,制备了Zr02/Si02核壳型填料。从图可见,Zr02/Si02与Si02形态较为一致,但外表略感粗糙,初步说明在Si02上包覆了Zr02。采用紫外可见漫反射光谱( UV-visible diffuse reflectancespectra)进行固体样品颗粒扫描,包覆有3.5%和7%的Zr02/Si02核壳型填料的吸收光谱与核Si02的吸收光谱有所不同,核壳型填料在300—400 nm相比纯Si02有较强的吸收峰,且包覆比例越高,吸收峰增强越多;另外在2r02可以看到206和230 nm两个吸收峰,其中206 nm是处于四面体结构中的Zr4+_02-之间的电子转移跃迁峰,230 nm是Zr02八面体结构中Zr-O-Zr产生的吸收峰。但对于制备得到核壳型Zr02/Si02材料,只能看到206 nm的Zr4+ _O2-的电子转移跃迁吸收峰,没有230 nm的吸收峰。通过这个数据证明Zr02的确被包覆在Si02表面,且其包覆在Si02表面的Zr02呈高度不饱和的四面体结构。

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