许多生物活性分子都是手性化合物,至少存在两种对映异构体,它们的药理活性往往存在显著差异[1]。在各种手性分离方法中,毛细管电泳(CE)因其分离效率高、样品消耗量低、灵活性强以及环保性而越来越受到青睐[2]、[3]。
在CE中,手性分离的基本策略是创造一个手性环境,最简单且应用最广泛的方法是将手性选择剂直接加入缓冲溶液中[4]。然而,这种方法高度依赖于手性选择剂的对映选择性,且其消耗量相对较高。尽管已经开发出了多种类型的手性选择剂,包括环糊精及其衍生物[5]、[6]、糖类[7]、[8]、蛋白质[9]、抗生素[10]、[11]、[12]、冠醚[13]和金属离子配合物[14]、[15],但仍无法完全满足日益增长的手性分离需求。羧甲基-β-环糊精(CM-β-CD)是一种优秀的手性选择剂,具有良好的水溶性、低紫外吸收、强对映选择性和适中价格,因此在CE手性分离中得到广泛应用。然而,在某些情况下,单独使用CM-β-CD并不能获得满意的分离效果。研究人员尝试了多种方法来提高系统的对映选择性,如使用双重选择剂[16]、离子液体[17]、深共晶溶剂(DESs)[18]、涂层柱[19]、整体柱[20]等。
深共晶溶剂(DESs)是通过在特定温度下按适当比例混合两种或更多成分形成的低熔点液体。这些成分通常包括氢键供体(HBDs)和氢键受体(HBAs)[22]。作为一种新兴的绿色溶剂,DESs因其独特的物理化学性质(如低熔点、可调性、高溶解性和环保性)而在CE手性分离中展现出广阔的应用前景。DESs可以影响缓冲液的粘度、极性和离子强度,以及手性选择剂与对映异构体之间的配位作用[23]。此外,DESs还具有一些离子液体的特性,例如改变电渗流、抑制对映异构体在毛细管壁上的吸附以及改善峰形[24]。目前,DESs对手性分离的增强效果已经得到了充分验证。然而,迄今为止报道的DESs主要是传统的小分子DESs[25]、[26],而关于聚合物DESs(PDESs)在CE中对映体分离中的应用研究尚未开展。
PDESs是一种新型DESs,其HBA或HBD中含有可聚合单元。由于聚合物材料具有良好的耐久性、强稳定性和高机械强度等优势,逐渐引起了研究人员的关注,PDESs也不例外[27]、[28]。带正电的PDESs可以通过静电相互作用吸附带负电的CM-β-CD,从而形成复合纳米颗粒(CM-β-CD@PDES)。这些纳米颗粒为手性选择剂与对映异构体之间的相互作用提供了理想平台。此外,由于PDES的吸附作用,CM-β-CD的局部浓度增加,不仅提高了对映选择性,还减少了手性选择剂的用量。我们的先前研究已经证实了这一现象[29]、[30]。无论是通过纳米胶束的自组装[29]还是碳纳米管的物理吸附[30],都可以提高相应手性选择剂的局部浓度,从而改善分离效果并减少试剂消耗。因此,我们提出使用由CM-β-CD改性的PDESs形成的复合纳米颗粒作为手性选择剂,这具有多种优势。
在本研究中,我们使用聚二烯基二甲基氯化铵(PDDA)作为HBA,D-木糖醇和甘油分别作为HBDs,制备了两种PDES。PDDA具有无毒、水溶性好、电荷传递稳定和凝聚力强的优点。这些材料进一步被用作CE中的手性选择剂,用于分离五种外消旋药物。我们还详细讨论了分离效果提升的潜在机制。本研究旨在扩展DESs和纳米颗粒在CE中对映体分离中的应用,并进一步开发新型手性识别材料。