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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。

Sample	PDMA	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
Linear regression coefficient（R²）	0.997 0	0.996 2	0.994 8	0.989 0

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表2 DNA片段迁移时间与核苷酸数的曲线线性回归系数

正文中引用本图/表的段落

表征上述2个产物，以重水为溶剂（10 mg/mL）采集1H NMR谱；红外光谱采用ATR模式，扫描次数16次，扫描波数为400~4000 cm-1；采用GPC表征相对分子质量及分布，以聚苯乙烯标样校正，流动相为DMF，柱温80℃，流速1 mL/min。

式（1）中， t ₁、 t ₂分别是2峰的分离时间（s），即从进样到被检测器检测到所经历的时间， W ₁， W ₂分别代表两峰的半高宽。公式（2）中 t与 W同样如此。当 R＞0.58时视为有效分离， N越大则表示分离效率越高，以二者综合评价筛分介质的筛分性能。

从核磁共振氢谱（辅助材料图S1A）清晰地看到DMAA聚合反应后代表单体的C C氢原子峰（6.62、6.06和5.71）消失，在2.30~2.73和1.16~1.77处出现了代表聚合物的经典包峰，且FT-IR光谱（辅助材料图S1B）中DMAA单体在1612 cm－1处的C C伸缩振动峰在反应产物中消失，证明PDMA聚合物的成功合成。GPC表征结果（辅助材料图S2）显示PDMA的数均相对分子质量（ M _n）为3.58×105，PDI=3.15。

不同尺寸的DNA片段在毛细管内迁移时，出峰时间与DNA的核苷酸数目呈正相关，核苷酸越多，迁移时间越长。然而，迁移时间与核苷酸数目并非是严格的线性关系，存在一定程度的偏移。DNA相对分子质量增大到一定程度，高分子筛分网络对其分离能力减弱，DNA出峰时间间隔就会变短。然而良好的线性关系有助于对DNA样品进行精确的分析，因此实际应用中希望筛分介质对DNA片段的迁移时间与核苷酸数目之间具有较好的线性关系。图6D是几种介质筛分DNA样品的迁移时间与核苷酸数目之间的关系，其线性拟合的相关系数列于表2。从图6D和表2可以看出，纯PDMA筛分介质与复合筛分介质Ⅰ、Ⅱ均具有良好的线性关系；随着P（DMA- co-NIPAM）的比例增大，筛分介质对DNA片段的迁移时间与核苷酸数目的关系逐渐偏离线性，筛分介质III的偏移较为严重，已不适宜用来分离大尺寸DNA样品。

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