Development of Novel Electrophoretic Analysis of Nanoparticles Based on Electrosprayionization Sample Pretreatments

基于电喷雾样品预处理的新型纳米粒子电泳分析方法的开发

基本信息

批准号：
22K05149
负责人：
北川文彦
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Hirosaki University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

ナノ微粒子（NP）に対するエレクトロスプレー（ES）試料前処理法の確立を目指し，シースレス型のES前処理装置を作製した。シリカNPに対し，ES前処理前後におけるゼータ電位を測定したところ，3mVほどから10-15mVほどに上昇した。ES処理によりNP表面に電荷を付与できたものの，オンライン試料濃縮の適用にはさらなる付与電荷量の向上が必要であると考え，シースガス型ES前処理装置の作製について検討を行った。ESスプレーとなるシリンジの先端にポンプに接続したチューブを固定して空気を送気したところ，シースガスの効果により試料が大きく広がりながら捕集電極側へとスプレーされる様子が観測された。そこで1L/minほどのガス流量でES処理を行ったところ，ゼータ電位が25-30 mVまでに上昇することがわかった。このようにES前処理したNPをオンライン試料濃縮することで高感度な電気泳動分析が実現できるものと期待される。一方， PA-LVSEP-FASI法の改良を目指し，過渡的等速電気泳動の原理も組み合わせたPA-LDIS-FASI法の実現について検討を行った。この目的にあたり，試料を満たしたチャネルの出口側からリーディング電解質を短く注入することでLDIS法と，圧力印加条件で試料リザーバーから目的成分を供給しながら濃縮を行うPA-FASI法を結合したところ，PA-LVSEP-FASI法と比較して細くて高いピークが観測され，過渡的等速電気泳動の効果によりピーク形状も向上した。濃縮率は通常のLVSEP法では2600倍，PA-LVSEP-FASI法では9500倍に留まったのに対し，PA-LDIS-FASI法では58500倍までに増加した。ゲル電気泳動条件下で非常に細いピークが観測されており，ナノ微粒子のサイズ分離への応用が期待される。

为了建立纳米粒子（NP）的电喷雾（ES）样品预处理方法，我们创建了无鞘ES预处理装置。当在ES预处理之前和之后测量二氧化硅纳米粒子的zeta电位时，它从约3mV增加到约10-15mV。虽然我们能够通过 ES 处理向 NP 表面赋予电荷，但我们认为，为了应用在线样品浓缩，有必要进一步提高赋予的电荷量，因此我们研究了鞘气型 ES 的创建预处理装置。当将连接到泵的管固定到ES喷雾注射器的尖端并供应空气时，观察到样品由于鞘气的作用而广泛扩散并朝收集电极喷雾。因此，当以约1L/min的气体流量进行ES处理时，发现zeta电位增加至25-30mV。通过这种方式对经ES预处理的NPs进行在线样品浓缩，有望实现高灵敏度的电泳分析。另一方面，为了改进PA-LVSEP-FASI方法，我们研究了PA-LDIS-FASI方法的实现，该方法也结合了瞬态等速电泳的原理。为此，我们结合了LDIS法和PA-FASI法，其中LDIS法是从充满样品的通道的出口侧短暂注入先导电解质，PA-FASI法是在从样品供给目标成分的同时进行浓缩。与PA-LVSEP-FASI方法相比，在施加压力的条件下，观察到更细更高的峰，并且由于瞬时等速电泳的作用，峰形也得到了改善。传统LVSEP法的浓缩倍数仅为2,600倍，PA-LVSEP-FASI法的浓缩倍数为9,500倍，而PA-LDIS-FASI法的浓缩倍数增加至58,500倍。在凝胶电泳条件下观察到非常窄的峰，有望将其应用于纳米颗粒的尺寸分离。