基于温敏性 N， N-二甲基丙烯酰胺/ N-异丙基丙烯酰胺无规共聚物的毛细管无胶电泳筛分介质

江凤浩, 洪瀚, 姜伯玮, 苏朝晖

应用化学 2023, 40 (9): 1312-1321. DOI:10.19894/j.issn.1000-0518.230125

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本文合成了N，N-二甲基丙烯酰胺/N-异丙基丙烯酰胺无规共聚物（P（DMA-co-NIPAM））和聚N，N-二甲基丙烯酰胺（PDMA），并将二者共混制备毛细管无胶电泳筛分介质，旨在降低筛分介质粘度的同时增强其对DNA的分离性能。核磁共振氢谱（¹H NMR）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）证明了2种聚合物的成功合成。表征了P（DMA-co-NIPAM）/PDMA共混物溶液的流体力学直径（D_h）、低剪切粘度和吸光度，结果表明，P（DMA-co-NIPAM）聚合物具有温敏性，低临界溶解温度（LCST）为60~80 ℃。DNA筛分结果显示，PDMA中添加了10% P（DMA-co-NIPAM）的复合筛分介质性能最好，相比PDMA粘度降低19%以上，对大DNA片段的分辨率和理论塔板数均明显提高，分离时间缩短4%，显示了优良的分离性能。

对于共聚物P（DMA- co-NIPAM），DMAA和NIPAM这2种单体C C上氢原子对应的核磁共振峰反应后消失，在高场位置形成包峰（辅助材料图S3A），其红外光谱中分别位于1612和1621 cm－1处的C C伸缩振动峰在聚合物中也完全消失（辅助材料图S3B），证明聚合反应成功进行。GPC检测结果（辅助材料图S4）表明无规共聚物P（DMA- co-NIPAM）的相对分子质量为9.1×104，PDI=2.44。

图4是5种复合筛分介质在25 ℃下的粘度。大部分筛分介质的粘度在剪切速率为1~10 s－1之间达到平台期，粘度几乎不发生改变。当剪切速率为10 s－1时，PDMA筛分介质的剪切速率为91.9 mPa ·s，筛分介质I（ m（P（DMA- co-NIPAM））∶ m（PDMA）=1∶9，下同）的粘度则为74.5 mPa ·s，筛分介质Ⅱ（2∶8）粘度为59.8 mPa ·s，样品Ⅲ（5∶5）的粘度则为30.8 mPa ·s，P（DMA- co-NIPAM）样品的粘度为10.9 mPa ·s。显然随着P（DMA- co-NIPAM）质量分数的增加，粘度逐渐下降，其中筛分介质Ⅰ的粘度比PDMA筛分介质降低了19%。更低的粘度有利于实验操作以及仪器运行。在更换筛分介质以及电泳的实验操作过程中，含有P（DMA- co-NIPAM）的复合NGCE筛分介质在常温下更容易注胶和洗出，且几乎没有出现气泡。粘度越小，管路中出现气泡的概率越小，且气泡也更容易排出。向毛细管中注入和冲出筛分介质时使用压力泵，而减小介质粘度能降低压力泵的工作压力，有利于延长仪器的寿命。