聚去甲腎上腺素功能化微流控芯片的制備方法及其手性分離應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種聚去甲腎上腺素功能化微流控芯片的制備方法及其在手性分離中的應用，屬于微流控芯片技術領域。
【背景技術】
[0002]手性是宇宙間的普遍特征，是自然界的本質屬性之一。許多生理或藥理化合物具有手性特性，它們在生物體內的生理活性和藥理作用往往存在很大差別，其中一種對映體療效高、毒副作用小，而另外一種對映體則一般不具有療效或者藥效弱，有的甚至抑制療效且毒副作用強，以致對生命體產生不良反應。如，19世紀50年代，薩立多胺作為一種孕婦使用的鎮定劑和安眠藥而被熟知，然而服用了一段時間該藥物的孕婦產下的嬰兒均患有嚴重的海豹畸形。研究發現，薩立多胺是具有R型和S型2種光學異構體構型的手性藥物，只有R- (+)-薩立多胺才能起到鎮定劑和安眠的作用，而S-(-)-薩立多胺則具有致畸形的作用。除此之外，還有很多藥物具有光學異構性，這些手性藥物對映體之間的藥效差別非常懸殊。慘痛的教訓使人們深刻認識到，手性藥物必須分別考察其異構體。因此，手性對映體拆分及組分鑒定在生物學和醫藥學領域具有重大而深遠的意義。
[0003]自1858年Louis Pasteur報道了首例對映體拆分以來，手性在生理系統中的作用引起了廣泛關注，各種對映體拆分方法也應運而生。近年來，手性化合物的色譜和毛細管電泳分離方法發展迅速，成為手性分離的常用手段。微流控芯片電泳技術具有尺寸小、分析速度快、試劑消耗少、易實現多通道分離分析以及能夠與其它操作單元進行整合等優點，成為手性分離以及不對稱合成反應的理想平臺。自從1999年Mathies等首次采用微流控芯片電泳技術實現了手性氨基酸的分離分析后，掀起了微流控芯片電泳技術分離手性物質的研究熱潮。熒光標記技術、納米技術、手性選擇劑固定化技術以及芯片涂層技術等在微流控芯片電泳手性分離中的應用越來越廣泛。常用的以聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片具有制作方便、快速且易于封合等優點，但其表面疏水性強、容易吸附被測物、電滲流不穩定，限制了PDMS芯片在手性物質分離方面的應用。采用合適的方法對芯片通道進行改性處理，可有效抑制非特異性吸附、提高分離效率及分離重現性。
[0004]去甲腎上腺素是一種類多巴胺的兒茶酚胺類小分子，在弱堿性條件下即可自聚合生成聚去甲腎上腺素(PNE)而粘附在幾乎所有材料的表面。去甲腎上腺素的化學結構中，在兒茶酚基團旁邊的脂肪碳原子上連接有羥基，使得PNE具有比聚多巴胺更穩定、形貌可控、生物相容性和親水性更好的表面成膜性。因此，本發明發展了一種基于PNE功能化微流控芯片的制備方法并用于多種手性物質的分離。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種聚去甲腎上腺素功能化微流控芯片的制備方法，通過去甲腎上腺素自聚合作用在聚二甲基硅氧烷(PDMS)微流控芯片通道內形成涂層，進而應用于對多種手性物質的分離，它具有簡單、綠色且分離效率高的特點。
[0006]本發明是這樣實現的，在弱堿性條件下，去甲腎上腺素發生氧化聚合反應，在PDMS微流控芯片分離通道內形成具有良好親水性和粘附性的PNE涂層，用于氨基酸對映體、藥物對映體以及二肽對映體的分離。去甲腎上腺素在兒茶酚基團旁邊的脂肪碳原子上連接有羥基，使得經PNE功能化的PDMS微流控芯片，不僅芯片通道的親水性、生物相容性和電滲流穩定性得到了極大改善，而且，在整個修飾過程中，無需額外添加任何如有機溶劑等其它化學試劑，具有綠色環保、成本低廉、操作簡單且快速等優點。測試結果表明，經PNE功能化的PDMS微流控芯片可成功用于對多種手性物質的分離分析。
[0007]本發明采用以下技術方案:
(1)聚去甲腎上腺素功能化微流控芯片的制備方法:稱取10 mg去甲腎上腺素溶解于2mL濃度50 mM pH 8.5的Tris_HCl緩沖溶液中超聲混勻，用微量注射器注入聚二甲基硅氧烷(PDMS)微流控芯片的緩沖池中，用真空栗將其抽入分離通道內，連續抽10 min使去甲腎上腺素溶液布滿整個分離通道，室溫下靜置反應24 h，再用真空栗將超純水抽入分離通道內，連續抽5 min沖洗通道，即制備成聚去甲腎上腺素(PNE)功能化的PDMS微流控芯片。
[0008](2)聚去甲腎上腺素功能化微流控芯片的的手性分離應用:苯丙氨酸對映體、氧氟沙星對映體以及二肽對映體在聚去甲腎上腺素功能化PDMS微流控芯片上都實現了基線分離，分離度分別為1.5,2.5和2.8，表明聚去甲腎上腺素功能化PDMS微芯片對氨基酸對映體、藥物對映體以及二肽對映體有良好的手性分離能力。
[0009]本發明的技術效果是:基于去甲腎上腺素在弱堿性條件下自聚合成膜特性的PDMS微流控芯片通道涂層，在PNE功能化PDMS微流控芯片上成功實現了苯丙氨酸對映體、氧氟沙星對映體以及二肽對映體的手性分離。在整個PNE涂層制備過程中，無需額外添加任何如有機溶劑等其它化學試劑，具有綠色環保、成本低廉、操作簡單、快速，且能高效分離氨基酸對映體、藥物對映體以及二肽對映體等優點。
【附圖說明】
[0010]圖1是NE自聚合過程的動態紫外光譜圖。
[0011]圖2是(a) PDMS芯片和(b) PNE修飾PDMS芯片的傅里葉變換紅外光譜圖。
[0012]圖3是⑷PDMS芯片和(B) PNE修飾PDMS芯片的接觸角圖。
[0013]圖4是運行緩沖溶液pH對(a) PDMS芯片和(b) PNE修飾PDMS芯片EOF的影響。
[0014]圖5是D-/L-苯丙氨酸在PNE修飾PDMS芯片上的分離條件優化:(A)檢測電位，(B)分離電壓，(C) NE聚合時間。
[0015]圖6是(A) D-/L-苯丙氨酸，⑶外消旋氧氟沙星，(C)甘氨酸-D-/L-苯丙氨酸在(a) PDMS芯片和(b) PNE修飾PDMS芯片上的電泳分離圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步闡述，本發明并不限于此；
實施例1
PDMS芯片的制作:以SU-8光刻膠(博奧生物有限公司)為模板，制作十字型PDMS微流控芯片通道。具體制作過程如下:將一定量的PDMS單體和固化劑按10:1(質量比)混合均勻、除氣，傾注于SU-8模板上，在70 °C固化2 ho冷卻后從模板上剝下含十字型通道的PDMS芯片，用刀片切割成所需形狀，用打孔器在緩沖液池、樣品池和樣品廢液池等三處打孔，形成直徑為3 _的小孔。同時，以平滑玻璃板為模板，按照同樣步驟制備不含微通道的PDMS蓋片。將含十字通道的PDMS芯片和不含通道的PDMS蓋片分別用二次水、甲醇、二次水超聲清洗10 min,在紅外燈下烘干，隨即將兩片PDMS封合，形成一塊可逆的PDMS芯片。PDMS分離通道長42 mm (有效分離長度37 mm)，進樣通道長10 mm。所制得的PDMS分離通道呈梯形，上底