毛细管电泳-化学发光联用技术应用研究进展

林华萍，代婷婷，徐向东，康维钧，王　玮

(河北医科大学公共卫生学院，河北 石家庄 050017)



毛细管电泳-化学发光联用技术应用研究进展

林华萍，代婷婷，徐向东，康维钧，王玮

(河北医科大学公共卫生学院，河北 石家庄 050017)

摘要：毛细管电泳-化学发光联用技术具有分离效率高、检测灵敏度高、操作简便、快速等优点，已被广泛运用于各研究领域。概述了毛细管电泳-化学发光联用技术的基本原理及应用特点，介绍了其用于金属离子、氨基酸、多肽和药物等分析方面的应用进展，并对其今后的发展趋势和应用前景进行了展望。

关键词：毛细管电泳；化学发光；金属离子；氨基酸；多肽；药物

毛细管电泳(capillaryelectrophoresis，CE)，又称高效毛细管电泳(highperformancecapillaryelectrophoresis，HPCE)，是从20世纪80年代开始迅速发展起来的一种高效分离方法。该方法以熔融石英毛细管为分离通道并采用高压直流电场为驱动力，利用待测组分在电场中淌度的不同而实现分离。与高效液相色谱法等相比，CE拥有更广泛的应用范围和更高的分离效率，每米理论塔板数可高达几十万至几百万，在分析结构相似物质或手性对映体时优势尤为明显。此外，CE具有分析速度快、进样量少、成本低等特点，已广泛应用于分析化学、生命科学、临床医学和环境科学等领域。

化学发光(chemiluminescence，CL)是公认最灵敏的检测技术之一，是通过被测物质在特定条件下的化学发光强度来进行定量分析的高灵敏的微量和痕量分析技术，应用广泛。相对于荧光法等其它光度法，化学发光不需要激发光，因此仪器结构更简单；由于避免了瑞利散射和拉曼散射等噪音，具有比光度法更高的信噪比、更低的检出限和更宽的线性范围(3～6个数量级)。针对一些复杂样品的紫外、荧光或电化学检测的灵敏度较低或需复杂衍生步骤的目标分析物，化学发光检测方法不失为一种可行的选择，其灵敏度可达皮克(pg)或飞克(fg)级，这也是该技术近年来成为分析化学领域研究热点的原因。

将分离效率高的毛细管电泳分离技术与灵敏准确的化学发光检测方法联用组成毛细管电泳-化学发光法(CE-CL)。CE-CL具有高效、灵敏、简单、快速、准确等优点，因此，自20世纪90年代问世以来，一直受到研究者的关注。作者在此就CE-CL用于金属离子、氨基酸与多肽、药物等分析方面的应用进展进行综述。

1CE-CL用于金属离子的分离分析

基于某些金属离子能增强或抑制化学发光，CE-CL最初应用于金属离子的分离分析。其中应用最多的是鲁米诺-H2O2发光体系。Yang等[1]将CE应用于金属离子的形态分析，结合鲁米诺-H2O2发光体系同时测定水中的Cr6+和Cr3+，检出限分别为8×10-12mol·L-1和6×10-13mol·L-1；随后通过改进检测器，大幅提高了测定Cr6+和Cr3+的灵敏度[2]。卫洪清等[3]通过CE结合鲁米诺-H2O2发光体系的方法，实现了Fe2+和Fe3+的分离，检出限分别为68amol(3.4×10-9mol·L-1)和460amol(2.3×10-8mol·L-1)。

基于某些金属离子对发光体系可以产生强烈的抑制，且其抑制程度与金属离子浓度呈正比，可实现定量分析，即间接化学发光分析。Ren等[4]发展了一种以鲁米诺-H2O2为发光体系、Co2+为离子探针的高效、高灵敏的毛细管电泳-间接化学发光检测方法，分析了18种金属离子(Cd2+、Mn2+、Ni2+、Pb2+、La3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Gd3+、Eu3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm3+、Yb3+、Lu3+)，其检出限在3.0×10-9～6.0×10-9mol·L-1之间。Liu等[5]采用微芯片CE结合鲁米诺-过氧化物发光体系的方法测定Co2+，检出限可达到0.493μmol·L-1。

2CE-CL用于氨基酸和多肽的分离分析

随着CE分离技术在生命科学领域的迅速发展，CE-CL在氨基酸和多肽的分离分析方面显现出一定优势。相比传统的色谱方法，CE-CL样品前处理更加简便、多数无需衍生、分离效率高。Jiang等[6]以鲁米诺-H2O2为发光体系、纳米金粒子为载体，检测了人体血清中的癌胚抗原，检出限为0.034ng·mL-1。Liu等[7]以鲁米诺-H2O2为发光体系，联合纳米金粒子检测人体血浆中的凝血酶，检出限为13.5fmol·L-1；而后以相同方法对人体血清中的免疫球蛋白(IgE)进行检测，检出限为7.6fmol·L-1[8]。Zhou等[9]以鲁米诺-H2O2为发光体系、氧化石墨烯为载体，对病人血清中的癌胚抗原进行检测，检出限为4.8pg·mL-1。

3CE-CL用于药物分析

CE-CL在制药与临床医学等研究领域有着广阔的发展空间，主要用于测定生物样品中药物的含量。随着新的化学发光体系不断被发现，继鲁米诺-H2O2发光体系之后，鲁米诺-K3Fe(CN)6等发光体系越来越多地被用于各种药物的分析，如表1所示。

表1

近年来CE-CL用于药物分析的情况

Tab.1

Status of applications of CE-CL in drug analysis in recent years

4CE-CL用于儿茶酚胺类神经递质的分离分析

儿茶酚胺类神经递质包括多巴胺、肾上腺素、去甲肾上腺素等物质，其分离分析因在临床医学和生命科学领域具有重要意义而受到广泛关注。由于其分子结构相近、在生物体内含量低、基体复杂，因此，发展高效灵敏的检测方法十分必要。在儿茶酚胺类神经递质检测方面，CE-CL具有独特的优势。Li等[19]以鲁米诺-K5[Cu(HIO6)2]为发光体系，对人体尿液中的肾上腺素进行检测，检出限为0.82 ng·mL-1。Zhang等[20]以鲁米诺-H2O2为发光体系，并首次用量子点增强CE-CL，对人体尿液中的5-羟色胺及其代谢产物5-羟基吲哚乙酸进行检测，检出限分别为6.0×10-9mol·L-1和7.0×10-9mol·L-1；以鲁米诺-KMnO4发光体系结合CE检测人血清中的甲状腺素，检出限为2.0×10-8mol·L-1[21]。Xu等[22]发现某些神经递质在碱性介质中对鲁米诺-Ag(Ⅲ)配合物发光新体系具有强烈增敏作用，由此建立了对嗜铬细胞瘤患者与正常人尿液中多巴胺、肾上腺素、去甲肾上腺素检测的新方法，检出限分别为6.9×10-8mol·L-1、7.9×10-8mol·L-1和1.0×10-7mol·L-1。

5CE-CL在其它方面的应用

酚类物质是最为常见的对人类、动物、环境具有极大影响的环境内分泌干扰物，这类物质最常用的检测方法是气相色谱-质谱联用法，但该方法预处理时间较长且较昂贵，比较而言，CE-CL更简便快捷。Lin等[23]基于苯二酚的3种同分异构体能够抑制鲁米诺-铁氰化钾发光体系，采用CE-CL测定尿液中3种同分异构苯二酚(邻苯二酚、间苯二酚和对苯二酚)，检出限(S/N=3)分别为3.7×10-8mol·L-1(125.8 amol)、3.2×10-8mol·L-1(108.4 amol)和2.8×10-8mol·L-1(68 amol)。Zhu等[24]以鲁米诺-KIO4-铁氰化钾为发光体系，建立了超快速的CE-CL测定β-环糊精、蔗糖、D-果糖和鼠李糖方法，检出限分别为1.1×10-5mol·L-1、1.8×10-5mol·L-1、1.8×10-5mol·L-1和1.9×10-5mol·L-1；此后又用间接CE-CL测定邻仲丁基苯酚、邻甲苯酚、间甲苯酚、2,4-二氯苯酚和苯酚等5种酚类化合物，检出限在4.8×10-8～7.1×10-8mol·L-1之间[25]。

6结语

近年来，毛细管电泳-化学发光联用法已发展为一种高效的分离检测技术，且多种可联用毛细管电泳的发光体系及多种可用的接口设计、操作模型均使得这一技术得以发展壮大，在生命科学、环境科学和临床医学领域广泛应用，该技术逐渐向自动化、微型化、集成化迈进，具有广阔的发展前景。

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Research Progress on Applications of Capillary Electrophoresis Coupled with Chemiluminescence Detection

LIN Hua-ping,DAI Ting-ting,XU Xiang-dong,KANG Wei-jun,WANG Wei

(SchoolofPublicHealth,HebeiMedicalUniversity,Shijiazhuang050017,China)

Abstract：Due to their advantages of high separation efficiency,high sensitivity,simplicity and speediness,capillary electrophoresis coupled with chemiluminescence detection has been widely used in various research fields.In this paper,the basic principle and characteristics of capillary electrophoresis coupled with chemiluminescence detection were summarized,the development and applications in analyzing metal ions,amino acids,polypeptides,drugs and other aspects were introduced,and the development trend and potential applications of capillary electrophoresis coupled with chemiluminescence detection were prospected.

Keywords：capillary electrophoresis；chemiluminescence；metal ion；amino acid；polypeptide；drug

中图分类号：O 657.8

文献标识码：A

文章编号：1672-5425(2016)04-0001-03

doi：10.3969/j.issn.1672-5425.2016.04.001

作者简介：林华萍(1989-)，男，福建厦门人，硕士研究生，研究方向：药物与毒品分析，E-mail:646336349@qq.com；通讯作者：王玮，助教，E-mail:wangwei201092@163.com。

收稿日期：2016-01-05

基金项目：国家自然科学基金资助项目(81402723)