多维色谱法中的流控制

摘要

本发明提供一种实施三维色谱法的方法，其中，流动相经过分离主体，通过局部影响所述分离主体的化学和/或物理性质，而在空间和/或时间方面对所述流动相的流动进行控制。

说明书

本发明涉及如权利要求1的前序部分所述的实施三维色谱法的方法。

早已从现有技术中知道这样的色谱法的原理。这里，包含待分离的(特殊)成分 的流动经过例如柱。分析物与固定相的特定的相互作用导致从柱排出的各个成分以不 同时间延迟得到分离。对于分离高度复杂的样品/混合物，二维色谱法胜过一维色谱 法，三维色谱法又胜过二维色谱法。

从文献US4,469,601也可知三维色谱法的原理。其中，沿着板进行二维色谱法。 该板是渗透性的，在干燥时抵靠一立方体的材料放置。接着，迫使溶剂经过该板并经 过该立方体，以便利用第三个维度中提供的保留机制。虽然三维色谱法的这种进行方 式有点麻烦并且分离主体的结构较复杂，然而这样的方法显示了空间(3D)色谱法 的优点。

通常，流动相由于施加的压力差而迁移经过分离主体。另选地，在适当的条件下 还可以通过施加电压来实现(电渗)流。

根据该已知的现有技术，本发明的目的在于通过适当的手段改进三维色谱法的结 果，从而以更短时间实现更好且更可靠(精确、准确)的结果。

本目的使用根据权利要求1所述的方法实现。

本发明基于以下构思，即，所述三维色谱法的过程基本上受流动相移动经过分离 主体的方式影响，可以使用适当手段来影响所述流动相在所述三维分离主体内部的流 动特性。

根据本发明所述的方法从三维分离主体开始，该三维分离主体沿优选相互正交的 三个方向(X、Y和Z)在空间中延伸。所述三维色谱法优选地以三个连续步骤实施： 在每个步骤中，迫使流动相沿所述方向中的一个(X、Y或Z)经过所述分离主体。 所述分离主体对于通过所述流动相输送的样品成分的保留能力使得它们在该流动方 向(X、Y或Z)上分离。色谱法的每个后续步骤实现在前述步骤中已在与其垂直的 方向上分离的那些成分的进一步分离。第三和最后步骤实现成分在Z方向上的分配或 分离(空间分离)或者实现成分的暂时分离，结果是，成分在不同时间点在Z方向上 在边界面处从所述分离主体排出(时间分离)。

如已经提及的，通常通过施加压力差或电压来使所述流动相经过所述分离主体。

根据本发明，已知如此的该方法被进一步发展为，通过局部影响所述分离主体的 化学和/或物理性质，而在空间和/或时间方面对至少一个流动相在所述分离主体内部 的流动进行特意的控制。通过该方式，对所述流动相在所述分离主体内部的流动特意 地以局部相关的方式进行控制或限制，因此借助于更精确地预先确定的流动能够获得 色谱法的更精确的结果。具体而言，在该影响的帮助下，流动可最优地被精确地限制 于所述方向中的一个(X、Y或Z)，因此以可能最佳的方式防止所述流动相相对于该 特意引起的方向的流动横向铺展。从而，能够降低或者完全避免所获得的进展中的不 确定性。

而且，局部影响所述分离主体的物理性质或化学性质还使得可以控制沿所有方向 X、Y或Z的流动。于是，还将可以在色谱法的一个步骤内，即沿着所述方向中的一 个(X、Y或Z)，造成不同的流速，因此所述流动相在该特定方向而部分地流动较快， 部分地较慢。

通过从起始处在所述分离主体内部提供不同化学或物理性质的区域，能够促进本 发明的流控制，因此所述流动相自动受到局部流动条件的影响并且由此沿着其采取的 流路被引导。本发明的另一方面包括，借助于外部作用而在空间或时间方面特意地影 响所述分离主体内部的物理或化学性质，从而能够设计所述分离主体内部的流动条 件。

本发明的方法的一个实施方式提供：通过控制表面电荷，经由局部电迁移对所述 分离主体内部的流动方向和/或流量进行控制。

本发明的另一方面涉及洗脱剂分层和去湿现象。这里，通过将所述流动相限制于 所述分离主体的特定区域来实现流控制。

本发明的另一方面涉及化学试剂，该化学试剂可以仅在所述分离主体的某些区域 中进行利用，例如在限定的一段时间期间通过从所述主体外部发起的毛细作用使所述 试剂扩散到该主体中。另选地，可以将本专利中所述的流控制选项中的任何一个用来 将试剂输送到所述分离主体的特定部分。

控制所述分离主体内部的流动的另一方式在于，启动微米开关或纳米开关以打开 或关闭所述主体内部的孔隙或通道，从而允许或阻碍所述洗脱剂的流动。那些开关可 以通过施加电压或者与引入所述流动相中的试剂的化学反应而启动。另选地，这样的 开关可以由聚焦在所述主体的某些区域上的辐射启动。

通常，本发明的流控制可以有利地在限定的一段时间内或在所述分离主体的限定 区域内进行。因此，暂时流控制可以用来例如使所述流动相暂时仅沿X方向流动。 然后，决定流动方向的影响因素可以被取消或改变以使得所述流动相现在基本上沿Y 方向或沿Z方向流动。与外部条件(施加的压力差或者电压)无关或者与外部条件结 合，借助于来自外部的目标准确的影响可以由此将所述流动相在所述块内部的流动导 向特定方向X、Y或Z。特别是，取决于来自外部的影响类型，所述流动相的流动可 以在所述分离主体内部的特定位置处被导向空间的不同方向X、Y或Z，以便获得目 标准确的流动，尤其是避免所述流动相在该时间点流入不希望的不同方向。一方面， 这使得可以将所述三维色谱法加速到相当大的程度，另一方面，各个目标成分能够被 更清楚地相互分离，因为对于色谱法的每个步骤能够以可能最佳的方式将所述流动相 的流动限制于空间的仅仅一个方向。

其它有利的实施方式在从属权利要求中限定。

在下文中，将借助于附图所示的实例更详细地说明根据本发明的方法的基本原 理。图1是用于本发明的方法的分离主体的示意图。

如图1所示，本发明的空间分离主体1沿相互垂直的三个方向X、Y、Z延伸。 虽然主体可以是整体式的，但是它沿方向X、Y、Z中的每个提供特定的保留机制。

为了进行三维色谱法，首先经由限定的上边缘区域2将流动相引入主体，该上边 缘区域2在图1中以不成比例的放大方式示出。优选地，流动相将沿着主体的上边缘 在该方法的第一步骤期间仅沿第一方向X穿过主体1，而没有任何流动相向其它方向 Y和Z移动。

在该第一步骤期间，根据在块的X轴方向上提供的保留机制，成分会沿块的X 轴发生分离。优选地，成分将沿着该第一轴个别地分布(“空间分离”)。

在该第一步骤之后，将流动相引入，以沿与第一步骤的分布垂直的Y方向并且 沿着经过窄带3的整个长度X穿过主体2的上边缘。该相将沿Y方向流动，优选没 有进入到其它方向X或Z的任何变体，并且实现在第一步骤之后位于特定X位置处 的那些成分在该第二维度上的追加分离。结果，成分将横跨X-Y区域在另一“空间 分离”中被进一步分离，该X-Y区域可以是图1中的主体1的上表面。

第三分离步骤包括垂直于已经经历前述步骤的X-Y表面而穿过主体。迫使流动 相沿Z方向经过主体，从而导致在三维色谱法的第二步骤之后位于特定X-Y位置处 的成分的另一次分离。

该分离可以“在空间上”再次发生，以成分沿着主体的所有三个方向X、Y和Z 清楚分布而结束。当在该最后步骤中驱使成分完全经过主体但是由于在该Z方向中所 选择的保留机制所致而在不同时间点从主体排出时，发生另一类型的分离(“在时间 上”)。

根据本发明，通过局部影响分离主体的化学和/或物理性质，而在空间和/或时间 方面特意地控制流动相在分离主体内部的流动。