夏之宁、付琦峰团队Anal Chem：纳米多级孔金属有机骨架固定相用于高效毛细管电色谱分离

开发新型色谱固定相对毛细管电色谱（CEC）的发展与应用具有重要意义。金属有机骨架（MOFs）作为一类新兴的有机-无机杂化多孔晶体材料，因其孔隙率高、比表面积大、稳定性好等特点，在CEC固定相领域具有广阔的应用前景。虽然已有多种MOFs被用作CEC固定相，但其孔径往往局限在微孔范围（d ＜2 nm），存在固定相传质阻力大、有效作用位点数量较少等瓶颈性问题，极大地限制了MOFs固定相CEC分离效能的提高。近期发展起来的多级孔MOFs（HP-MOFs）相较于微孔MOFs具有传质阻力小、有效作用位点多等优异特性，有望拓展MOFs在CEC固定相领域的应用潜力。

重庆大学药学院夏之宁教授（点击查看介绍）及西南医科大学药学院付琦峰副研究员（点击查看介绍）课题组基于以上构想，将纳米级的HP-MOFs（NHP-MOFs）引入到CEC中，成功研制出传质性能优异、有效作用位点丰富的NHP-UiO-66涂层CEC固定相，并用于高效CEC分离。

图1. NHP-UiO-66涂层开管毛细管柱的制备流程。图片来源：Anal. Chem.

为验证NHP-MOFs材料在CEC分离领域中的应用潜力，该团队以经典的微孔UiO-66为基础，采用调制剂诱导合成策略合成了NHP-UiO-66晶体，通过透射和扫描电镜、X射线衍射、氮气吸附-脱附分析等技术对NHP-UiO-66晶体的形貌、晶体结构、比表面积和孔径分布等性质进行了表征，确证了NHP-UiO-66晶体的成功合成（晶体尺寸约为50 nm，孔径分布0.6 nm ＜ d ＜ 20 nm）。利用硅酸钠辅助涂层方法将NHP-UiO-66及UiO-66晶体分别固定于毛细管内壁，制得NHP-UiO-66及UiO-66涂层OT-CEC柱，并将其应用于小分子化合物（如取代苯、多环芳烃、氯苯、核苷等）、中等分子量化合物（多肽）以及生物大分子（碱性蛋白质）的CE分离。与微孔UiO-66涂层柱相比，NHP-UiO-66涂层柱对这六类分析物的分离度、分离效率及柱容量均得到了显著提升。这是由于NHP-UiO-66能有效结合微孔UiO-66比表面积高以及纳米多级孔材料传质阻力小、有效作用位点丰富等优势，可显著改善CEC固定相分离效能。鉴于HP-MOFs材料的多样性及其在电色谱分离中的优异性能，HP-MOFs固定相材料不仅有望在CEC分离领域获得广泛应用，也有助于其他类型色谱固定相的发展。

图2. 六类分析物在UiO-66和NHP-UiO-66涂层柱上的电色谱图。A、取代苯；B、氯苯；C、多环芳烃；D、核苷；E、多肽；F、碱性蛋白。图片来源：Anal. Chem.

这一研究成果近期发表在Analytical Chemistry 上，文章的第一作者是西南医科大学硕士研究生纪柏安和易高圯，通讯作者是重庆大学药学院的夏之宁教授和西南医科大学药学院的付琦峰副研究员。该研究得到了国家自然科学基金（22074126，21804113，21974015）的资助。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Nanoscale Hierarchically Micro- and Mesoporous Metal-Organic Frameworks for High-Resolution and High-Efficiency Capillary Electrochromatographic Separation

Baian Ji#, Gaoyi Yi#, Kailian Zhang, Yuanhua Zhang, Yuanqi Gui, Die Gao, Jing Zeng, Lujun Wang, Zhining Xia*, Qifeng Fu*

Anal. Chem., 2020, DOI: 10.1021/acs.analchem.0c04074

导师介绍

夏之宁

https://www.x-mol.com/university/faculty/18633

http://sps.cqu.edu.cn/info/1051/1042.htm

付琦峰

http://yxy.swmu.edu.cn/info/1033/1592.htm

https://www.x-mol.com/groups/fu_qifeng