电动逆流色谱新方法的建立及其应用研究

Counter-current chromatography (CCC) is a unique liquid-liquid partition chromatography without the aid of solid supporting matrix, thus it eliminats several complications such as sample loss and deactivation, tailing of solute peaks and contamination. There is an increasing interest in the use of CCC for the preparative isolation and purification of natural products especially from Traditional Chinese Medicines (TCMs). Recently, a series of high-performance, high-capacity, and high-throughput CCC methods and apparatus have been advanced. However, so far the separation efficiency and resolution of these CCC methods are still relatively low compared to high-performance liquid chromatography (HPLC) and capillary electrophoresis (CE). In this project, we aim to establish a novel electrokinetic counter-current chromatography (EKCCC) that combines the principles of a conventional electrophoresis with CCC partition and enables simutaneous utilization of both partition of two immiscible phases (K) and electric filed (E) to form the cross K×E field to push the solutes moving in the CCC column. We will investigate several parameters and operation modes of EKCCC as well as the hyphenation with other chromatographic techniques including LC and common CCC. We also applied the EKCCC to isolate and purify the some bioactive components of natural products for several TCMs. It will be useful to increase column efficiencies, save separation time and shorten column length. In general, this project will establish a novel and higher resolution EKCCC method and also apply it to natural product isolation. It will be one of key advancements of CCC and also be powefull tool for current TCMs research and developments.

发展高效的分离分析方法是当前有机分析的重要任务之一。逆流色谱作为一种重要的全液－液相分配色谱，以其良好的制备能力和无固相载体吸附的优点而赢得了较为广泛的应用。近年来，尽管有很多改进和发展，但其分辨率还是远不及高效液相色谱和毛细管电泳等技术。因此，如何提高分辨率，缩短分离时间成为逆流色谱发展中的关键问题。在前期研究基础上，本项目拟将电泳技术引入逆流色谱中，同时利用径向的逆流色谱分配(K)和轴向的电场(E)作用形成正交的K×E分离系统，构建一种新型的电动逆流色谱，通过考察其分离效率的影响因素、溶质的洗脱规律、分离模式及色谱联用等内容，建立一套较为完善的电动逆流色谱理论和应用体系，并将其应用于天然药物的分离分析中。此举不仅可有效地改善和提高现有的逆流色谱的分离效率和选择性，缩短逆流色谱的柱长，拓展其应用范围，而且将有助于丰富现有色谱的理论和应用，推动相关学科和产业的创新发展。

逆流色谱是一种全液－液分配色谱，由于其具有无固相载体吸附的优点和和良好的选择制备能力，近年来在天然产物分离中的应用越来越多。但是目前，逆流色谱的分离效率及分辨率仍不及高效液相色谱和毛细管电泳等技术。因此，如何提高分辨性能是逆流色谱发展中的关键问题。本项目在前期研究基础上，考察了电动逆流色谱分离效率的影响因素、溶质的洗脱规律及分离模式的选择和应用方法。但是研究也发现：不同于以往对逆流色谱的改进方法（包括仪器、方法和应用的改进），电场是极其特殊的作用力场，不仅对带电的粒子具有选择性作用，而且在水和电解质参与下，电场对一些物质还具有强的氧化还原作用，这限制了电动逆流色谱方法的应用。特别是在大制备量的分离中，课题组早期设计的直线管式加电场法难以改进大范围逆流色谱的分离制备效率。在此基础上，项目组重新设计改造了电动逆流色谱仪器，采用短距离的平面槽式加电法，突破了这一局限，初步建立和发展了一种稳定的同心圆型电动逆流色谱方法。同时，本项目围绕研究计划中的逆流色谱分离的影响因素、分离模式和联用技术三个内容做了较多的拓展，开发了多柱多维逆流色谱、多柱循环逆流色谱、定向逆流色谱以及与模式识别技术联用快速识别活性组分等方法。运用这些新发展的仪器和方法，我们获得了几种具有特殊抗癌活性的天然产物。这些研究为天然药物的创新发展提供了一种新的手段和平台，在一定程度上改善和提高了现有的逆流色谱的分离效率和选择性。