[发明专利]可调谐电渗流聚合物涂覆的毛细管

说明书

开发了一种表面受限的水性可逆加成‑断裂链转移(SCARAFT)聚合方法，用以对用于毛细管区带电泳(CZE)的毛细管进行涂覆。这种涂层产生的电渗透性比商业线性聚丙烯酰胺(LPA)涂层的毛细管低一个数量级。使用CZE对涂覆的毛细管进行了自下而上的蛋白质组学分析。极低的电渗迁移率导致200分钟的分离并改善了单次分析通过简单地改变聚合混合物中的官能乙烯基单体，制备了各种类型的涂料。

相关申请

本申请，根据U.S.C.§119(e)的规定，要求下述在先申请的优先权：2017年4月24日提交的美国临时专利申请62/488,892，其在此通过引用纳入本文。

政府资助

本发明获得了由National Institutes of Health提供的项目编号为R01GM096767的政府资助。美国政府对于本发明拥有一定的权益。

背景技术

毛细管区带电泳(Capillary zone electrophoresis,CZE)，由于其灵敏度高以及与反相色谱法正交且成本低廉，越来越受到基于质谱的蛋白质组学的关注。虽然分离是基于CZE中分析物的电荷/尺寸比，但毛细管的特性在电泳性能中起着重要作用。分析物非特异性吸附到毛细管内表面的硅烷醇基上会导致样品损失，以及峰拖尾和重现性差等问题。硅烷醇基团产生的高电渗流(EOF)导致相对较短的分离窗口，这限制了在蛋白质组学分析过程中可以产生的串联质谱的数量，从而限制了肽鉴定的数量。

针对这些问题，已经开发有不同的毛细管涂层。目前被最广泛使用的涂覆方法是基于自由基聚合反应。在该方法中，通过使用双功能化合物(例如γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)对熔融毛细管的内壁进行预处理，其中一个基团与毛细管内壁上的硅烷醇基团发生特异性反应，而另一个基团与参与聚合过程的单体发生反应。然后，将经过预处理的毛细管充满经过脱气的聚合混合物，该混合物通常由丙烯酰胺、N,N,N’,N’-四甲基乙二胺和过硫酸钾组成。该过程形成非交联聚丙烯酰胺层，通常称为线性聚丙烯酰胺(linearpolyacrylamide，LPA)。

这种方法有几个缺点。自由基清除剂可能以痕量水平存在，从而导致涂层特性无法再现。此外，丙烯酰胺单体不仅会与毛细管内壁上的官能团反应，还会与溶液中的其他丙烯酰胺单体反应，而溶液中形成的聚合物会堵塞毛细管，导致涂覆工艺失败。而且，膜厚度不可预测。

为了克服这些问题，Huang及其同事(Anal.Chem.,1998,70,4023)开发了一种表面受限的原子转移自由基聚合(surface-confined atom transfer radicalpolymerization,SCATRP)方法，将线性和交联的聚合物薄膜共价键合到二氧化硅上。红外光谱显示膜的生长是可控的，原子力显微镜显示制备了光滑的膜。使用SCATRP涂层毛细管对强碱性蛋白质进行CZE可以提供聚丙烯酰胺所期望的高效率。然而，ATRP受过渡金属催化的活化和失活平衡的支配，传统的ATRP系统需要高催化剂浓度才能在整个聚合过程中保持活性。聚合反应后难以除去过渡金属离子。聚合物中金属催化剂残留量的存在经常引起生物医学应用的关注，ATRP吸附联吡啶会在低pH的CZE过程中导致阳极EOF。