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专利名称：用于三维色谱法的分离体的制作方法
用于三维色谱法的分离体
本发明涉及一种用于执行色谱方法的分离体。
用于色谱法的分离体根据现有技术是已知的。对于传统技术，包含待分离的特定成分的流动相例如穿过柱体。具有固定相的分析物的特定的相互作用导致从柱中显露出来的单独的成分在不同的时间分离。空间3D色谱法的性能大大超过了基于三柱策略的 LCXLCXLC的性能。
通常，作为所施加的压力差的结果，流动相移动通过分离体。另选地，可以产生电渗透流，以通过施加电压驱动流动相通过分离体。在这种情况下，在需要电渗透流的地方必须出现表面电荷。
三维色谱法的原理根据专利文献US 4，469，601是已知的。在该专利文献中，在表面或者在很薄的二维层中实现二维色谱法。板是有渗透性的，并且在变干时紧靠立方体形材料放置。然后，通过该板以及通过立方体对溶剂施加压力，以便于使用在第三方向上提供的保留机制。这种进行方式是麻烦的，并且体的结构是复杂的。
因此，本发明的目的是提供一种用于简单的三维色谱法的手段。
该目的由在权利要求1中限定的分离体实现。
本发明基于如下思想能够在三维分离体的内部实施不同的保留机制，从而能够更好地分离所寻找的成分。有利地，在三维色谱法的(多个)单独的相之间不需要组装或者拆卸体(第一分离处理在体的方向X上进行，然后第二分离处理在垂直于X的方向Y上进行，最后第三分离处理在与两个其它轴垂直的方向Z上进行)。相反，体在整个过程中基本保持了它的形状。根据本发明，为了更好地对该分离体(块)内部的成分进行分离，针对每个方向Χ、γ、ζ安装适合的保留机制。这样能够沿着一个体内部的三个正交方向实现三维色谱法。优选地，按照顺序，即，首先在方向X上、然后在方向Y上、最后在方向Z上，来实现该三维色谱法。然而，能够想到在同一时间在空间的两个方向或者三个方向上进行分离的方法。
例如，根据本发明的分离体的实际使用提出沿着第一维(优选地沿着立方体形状的体的边缘)将携带待分离的成分的流动相引入到分离体中。适当地，对于该第一步骤， 以可能的最佳方式将流动相的流限制于相关联的方向X，从而在X方向上获得根据针对流的该方向选择的或者预定义的保留机制而搜索到的成分分布。在随后的Y方向(该Y方向与一维分布正交地实现)上的色谱法的第二阶段中，基于在Y方向占优势的保留机制对之前分离的成分进行另一种分离。将经受另一种分离的成分施加到随后在Z方向上进行的第三步骤从而最后获得分离体内部的成分的三维分布(取代在色谱法的第三步骤中的在Z方向上的成分分布，这里还可以实现“在时间上”的分离，其意味着在Z方向以时延差在体的边界表面处从该体中显露出成分。在这种情况下，“在时间上”进行第三维上的分离，而“在空间上”进行在所有三个方向上的另外的分离)。
对于多维分离，本发明的本质方面是单个分离阶段应该尽可能地不同。理想地，保留机制是完全独立的，在这种情况下可以将分离阶段称为正交的。因此，本发明关注在分离体内针对三个方向χ、γ、ζ中的每一个方向提供单独的保留机制。利用预设的或可动态改变的保留机制，能够根据不同标准并且按照相应地不同的空间分布(或者时间分布，假设最后一次分离是“在时间上”实现的)在各个方向上从流动相中洗出所寻找的成分。
在现有技术中，分离体在单独的分离步骤的过程中被相继组装。具体地讲，在第二步分离(在平面X-Y中对成分进行分离)之后，用于该目的的板附于依次具有预定义的保留能力的三维块。在组装之后，允许流动相在与板垂直的方向上穿过整个体，从而在第三维 Z上实现分离。
与此相反，根据本发明的分离体从开始就完全组装。根据本发明的实施方式的变型，已经针对在该时间点的流的各方向单独地制定了有适当不同的保留机制。另选实施方式允许借助不同的物理或者化学效果动态地改变保留机制，如下面将要示出的。与现有技术相比，当实现三维色谱法时，根据本发明的这种分离体由于自动操作能够节省相当多的时间和精力。而且，也可以以小尺寸(例如，边缘长度明显小于50mm)制造和使用分离体， 这种小尺寸使得该分离体的处理相当方便。
本发明的一个特别简单的实施方式提出对具有不同保留能力的多个分离介质进行组装以形组分离体，从而定义的保留机制在各方向Χ、γ、ζ上工作。这里，只要各维由于适合的预处理而具有所需要的保留能力，基本上就还可以针对不同的方向使用相同种类的分离介质，所述所需要的保留能力应当与另两个保留能力适当不同。例如，能够想到具有支柱的槽，通过以适合的方式进行蚀刻或者涂有多孔层来对所述槽的表面进行预处理，并且在特定方向上将所述槽调节到需要的保留能力。另选地或者额外地，分离体可以具有微加工结构，例如为蚀刻有微支柱结构的硅晶片的形式。还可以在分离体中提供或者有意地布置凝胶，作为适合的分离介质，从而在所需要的空间方向上产生适合的保留能力。而且，可以只使用与填充床、单片固定相、自组装微米以及纳米结构或者单片嵌入式颗粒一样多的伪固定相(诸如胶束)。事实上，根据本发明的一个方面，在针对各方向x、Y、z动态地实施不同的保留机制的同时，可以以单片形式形成整个分离体。然而，根据本发明的一个方面，分离体可以由不同的元件或者块部分来组装，各元件或者块部分基本上是单片式的并且提供其自身的保留机制，其自身的保留机制可以另外取决于完整块内部的元件的空间定位。
通常，可以使用任何适合的分离机制在分离体内部(优选地在一个特定方向X、Y 或者Z中作用)实现所需要的保留机制。尽管分离是基于尺寸排他性的，但是像疏水性相互作用、离子交换、亲和力或者反相分离一样的其它分离机制也可以利用该块内部的适合的分离介质来调节。
如上所述，根据本发明的体也可以包括不同的分离介质，每个分离介质均具有特定的分离机制。然而，还可以在块内部提供相同种类的分离介质，并且这些分离介质针对空间的特定方向或者由于它们的内部结构的空间定向和/或由于物理或者化学处理而具有有目的性的以及单独的不同的保留机制。能够想到的例如是大体上在X方向上沿着分离体的窄边缘的一维分离。大体上二维的微加工结构可以在Y方向上横越整个长度X与一维分离相邻。邻近该平面Χ-Υ，另一种微加工结构或者前述分离介质的或其它本领域技术人员公知的分离介质的另外一种微加工结构可以在Z方向上布置，以由此在Z方向上实现所确定的保留机制。
根据本发明，分离体内部不同的分离介质的组合仅构成对该体的具体实施的变型。另选地，分离体还可以由单个分离介质大体上均勻地形成，然而，该单个分离介质在不同的空间方向上具有所需要的不同保留机制。例如，均勻介质根据空间的方向可以具有不同的渗透性，由此可实现相应不同的保留机制。
根据本发明，通过有意形成表面性质或者分离体内部的多孔性，将可以预定义在方向X、Y和Z上的不同的保留能力，所述保留能力能够以持久或者以动态可变的方式来实现。
本发明的特殊方面涉及分离体的特性，该分离体的特性能够动态改变表面性质或者体内部的分离介质的多孔性，而没有出于该目的交换分离介质自身。有利地，在特定方向 X、Y或Z上动态改变保留能力使得能够针对待检测的成分对分离体分别进行时间的调整或局部的调整，而没有必要出于该目的物理交换分离体或者其多孔性。相反地，保留能力受到作用于分离体上的物理或者化学作用的影响。例如，独立的保留机制能够通过动态地生成不同的静止表面(原位)而被实现。通过改变流动相或者能够进行热控制或者电控制的相，这类选择性调整方法包括C18相的疏水性和内在的阳离子交换能力、多孔列(按照相互作用模式或者尺寸排他模式)。这些方法允许在分离体内调节表面性质，从而改变保留机制。例如，该分离体内某些区域的表面性质可以由添加到流向相的试剂动态地改变，所述试剂在导致表面性质改变的区域中造成特定相互作用。作为后者的示例，C18相可以用于反相分离，但是，在将带正电荷的离子对试剂添加到流动相的情况下，还能够将它变成“动态阴离子交换剂”。另一个示例是通过改变流动相按照相互作用模式或者尺寸排他模式使用多孔列。
造成保留能力改变的另一种方式可以是将造成某些区域内的光诱导反应或者对体内部的某些区域进行热控制或者电控制。
这些措施中的每一种措施都能够分别改变有关的区域中或者方向上的表面性质或者分离体的保留能力。其具有以下特殊优点向外不变的分离体“可规划”为在不同的时间或者针对不同的方向流X、Y或者Z具有各自不同的保留能力。因而，针对三维色谱法的单独的阶段或者维，即使被配置成大体上均勻的或者单片式的、并且保留能力首先在各空间方向上相同的分离体也可以分别容纳特定的不同的保留能力，所述保留能力被认为对分离的特定效果是有利的。
这种“规划”不必须涉及整个分离体。例如，通过光诱导反应，在这种保留能力在该区域中看起来非常恰当的情况下，可以将在分离体(例如，立方体区域)内部定义的区域调节到特定的保留能力。这可能是以下情况例如，具有已经在平面X-Y中经历二维分离的特定成分针对在Z方向上的额外分离需要在前述区域中规划的保留能力的情形，但是也许不沿着整个Z轴。然而，针对平面X-Y内的其它成分，所述其它成分在Z方向上流经分离体时不穿过前述区域，存在于该区域外部的保留能力对于进一步分离而言是足够的。当然，也可以分别布置具有不同保留能力的不同区域，在分离体内部彼此挨着或者一个在另一个上。
最后，也可设想沿着分离体的方向Χ、Υ或Z来“规划”相应地具有不同保留能力的不同区域。因而，对于这种单方向，一种多维分离将会实现。如果分离在其它方向Y和Z上相应进行，则三维分离体内部的多种不同保留能力可以因而实现，从而能够更加具体地分析分别分离的成分。
其它有利的实施方式在(多个)从属权利要求中定义。
在下文中，将借助附

图1所示的示例更加详细地描述根据本发明的分离体的实施方式。
如图1所示，根据本发明的空间分离体1在彼此垂直的三个方向X、Y、Z上延伸。即使将体设计成是单片式的，该体也在方向X、Y、Z中的每一个方向上提供特定的保留机制。
为了执行三维色谱法，通过有限的上边缘区域2将流动相首先引入到体，该上边缘区域2在图1中以不成比例的、放大的方式来示出。优选地，流动相将沿着体的上边缘在该方法的第一步骤期间仅在第一方向X上穿透体1，而没有任何流动相向其它方向Y和Z移动。
在该第一步骤期间，沿着块的X轴对成分进行的分离将根据在该方向上预见的保留机制而发生。优选地，这些成分将沿着第一轴单独分布(“空间分离”)。
在该第一步骤之后，引入流动相，以在垂直于第一步骤的分布的Y方向上并且沿着通过窄带3整个长度X穿透体2的上边缘。相将在Y方向上流动(优选在没有到其它方向X或Z上的任何变化的情况下)，并且在在第一步骤之后位于特定的X位置处的这些成分的第二维中实现额外的分离。结果，在横越可以是图1的体1的上表面的X-Y区域的另一个“空间分离”操作中将对成分进行进一步分离。
第三分离步骤包括垂直于X-Y表面穿透已经经历了之前的步骤的体。在Z方向上通过该体对流动相施加压力，在三维色谱法的第二步骤之后造成位于特定的X-Y位置处的成分的另一次分离。
这种分离可能“在空间上”再次发生，沿着体的所有三个方向Χ、Υ和Z以明显的成分分布结束。当在针对该最后一个步骤通过该体整个驱动成分时，会发生另一种类型的分离(“在时间上”)，但是这种类型的分离由于在Z方向上所选择的保留机制在不同的时间点从体中显露出来。
权利要求
1.一种用于三维色谱法的分离体，所述分离体在空间中优选地彼此垂直的三个方向 (X、Y、Z)上延伸，针对在各自方向(Χ、Υ、Ζ)上以流动相传输的分析物，所述分离体在每个方向(Χ、Υ、Ζ)分别具有至少一种能够被预定义的单独的保留能力(Rx、Ry、Rz)，所述分离体的特征在于 所述分离体被形成为单片单元，所述分离体还被 i)设置有开口的槽或者经涂覆的槽；或者 )设置有单片式固定相；或者iii)设置有伪固定相，特别是设置有胶束；或者iv)设置为微加工结构；或者 ν)设置有填充床；或者vi)设置有自组装微米以及纳米结构。
2.根据权利要求1所述的分离体，所述分离体的特征在于通过在所述分离体内部预设的表面性质或者多孔性来设置所述保留机制(Rx、Ry、lO中的至少一个保留机制。
3.根据前述权利要求所述的分离体，所述分离体的特征在于通过改变孔径的特性能够动态地改变所述保留机制o x、Ry、！υ中的至少一个保留机制。
4.根据前述权利要求所述的分离体，所述分离体的特征在于例如能够针对硅石C18 材料的疏水性或内在的阳离子交换能力来动态地改变所述表面性质。
5.根据前述权利要求所述的分离体，所述分离体的特征在于所述表面性质能够通过以下方式而被动态地改变a)通过添加至所述流动相的试剂；或者b)通过在所述分离体的能够预定义的区域处的光诱导反应；或者c)通过所述体内能够进行热控制或电控制的区域；d)通过操纵表面电荷来生成电渗透流。
6.根据前述权利要求所述的分离体，项目d)的特征在于动态地生成所述表面电荷并且能够通过选择流动相组成来控制所述表面电荷。
全文摘要
一种用于三维色谱法的分离体，所述分离体针对在各个方向上以流动相传输的分析物在每个空间方向上均提供至少一个能够预定义的单独的保留能力。
文档编号G01N30/46GK102498394SQ201080039639
公开日2012年6月13日 申请日期2010年9月7日 优先权日2009年9月7日
发明者P·J·舒梅克斯, S·埃尔廷克 申请人:邦尼克本鲁克公司