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来自俄亥俄州立大学的研究人员为实现蛋白质高效分析，开发 DEAE - 纤维素 UTLC 板并结合 MS 技术，成果显著。
薄层色谱（TLC）是一种简单且低成本的方法，已在临床检测、制药行业、食品科学和环境科学等众多领域得到应用。2001 年，使用 10μm 整体硅胶板的超薄层色谱（UTLC）作为 TLC 的新型形式被报道。经典 TLC 使用的板厚度为 100 - 400μm，而 UTLC 板厚度为 5 - 25μm，且 UTLC 比 TLC 更高效。许多材料被用作 TLC 的吸附剂，如硅胶、有机基团改性硅胶、纤维素、氧化铝和离子交换树脂等。各种材料的使用提供了不同的表面特性，极大地扩展了 TLC 技术的应用范围。此前有研究报道，以聚合物构成的静电纺纳米纤维作为固定相的 UTLC 板，像聚丙烯腈、Nafion - 聚丙烯腈、玻璃碳、二氧化硅、聚乙烯醇和碳纳米管填充聚丙烯腈等聚合物，可用于分离小有机分子、氨基酸和蛋白质，与传统 TLC 或商用 UTLC 相比，这些 UTLC 板具有分离效率高、分析速度快和溶剂消耗少的优点。
纤维素是一种在 1838 年被发现的天然聚合物，来源丰富。由于其来源广泛、生物相容性好和非特异性结合低，在色谱和过滤领域应用广泛。纤维素上羟基的功能化大大拓宽了其应用范围。二乙氨基乙基（DEAE） - 纤维素是常用的纤维素衍生物之一，它是在碱性溶液中通过向纤维素添加 2 -（二乙氨基）乙基氯盐酸盐（DAECH）合成的。静电纺丝技术曾被用于制备 DEAE - 纤维素纳米纤维。首先通过静电纺丝制备醋酸纤维素（CA）纳米纤维。有研究表明，DEAE - 纤维素纳米纤维对牛血清白蛋白的结合能力比商业化的 DEAE 膜更高。基于这种高结合能力，静电纺纳米纤维有望作为蛋白质分离的离子交换介质。
质谱（MS）是一种灵敏且快速的技术，可用于表征从小有机 / 无机分子到蛋白质、碳水化合物、RNA 和 DNA 等大型生物分子等多种化合物。除了制备醋酸纤维素纳米纤维用于蛋白质分离外，这项工作还引入了一种新的 MS 方法，用于直接分析 UTLC 板上的蛋白质。通常，TLC 分离是通过紫外线或荧光观察的，但这些方法无法提供有意义的化学信息。MS 则可通过串联 MS 获得分子量和结构信息。例如，目前的 MS 方法可使用专用泵输送合适的溶剂提取单个 TLC 斑点，然后将 TLC 斑点的提取物转移到电喷雾电离（ESI）或大气压化学电离（APCI）源进行 MS 分析。最近，像解吸电喷雾电离（DESI）、实时直接分析（DART）和液体微连接表面采样探针（LMJ - SSP）等新型离子源已被用于直接对 TLC 斑点进行 MS 分析。这些常压电离方法无需事先提取步骤，将提取和电离整合为一个实验步骤。有趣的是，几乎所有已报道的 MS 用于 TLC 分析的应用都涉及小分子的检测。考虑到从表面解吸大分子通常具有挑战性，且需要像基质辅助激光解吸电离纸喷雾（PS）中那样的高能粒子，这并不奇怪。PS 是另一种常压电离方式，可使存在于纸张（或任何多孔材料）上的分析物直接从纸张基底进行 MS 分析。DEAE - 纤维素 UTLC 板的超薄特性使其难以直接用作纸喷雾源。因此，开发了一种印迹 PS 方法，将样品斑点从 UTLC 吸附剂层物理转移到疏水纸基底上。在植物组织的化学成分转移到特氟龙表面后，类似的印迹过程已被用于 DESI 成像。据了解，这项工作首次成功报道了用于分析 UTLC 板上样品的印迹过程，尤其是其在蛋白质分析中的应用。使用疏水纸可防止蛋白质分析物滞留在纸张基底的孔隙中，从而无需外部泵即可轻松在线提取并转移到附近的质谱仪中。
材料方面，醋酸纤维素（平均 Mw 为 30,000g/mol?1）、2 -（二乙氨基）乙基氯盐酸盐（DEACH，99%）、N，N - 二甲基乙酰胺（DMAc，99%）、醋酸铵（AA，99%）、碳酸氢铵（AB，99%）购自 Sigma Aldrich。氢氧化钠（99%）购自 Mallinckrodt Chemicals。醋酸三乙铵（TEAA，1M 溶液）购自 Calbiochem。丙酮（99.5%）和乙醇（≥99.5%）购自 Fisher Scientific。甲醇（99.9%，HPLC 级）。
在表征方面，扫描电子显微镜（SEM）用于表征 DEAE - 纤维素纳米纤维。结果显示，DEAE - 纤维素纳米纤维形态光滑，无珠子或孔隙，纳米纤维的平均直径为 347nm，标准偏差为 32.2nm。通过分别在醋酸纤维素纳米纤维垫和 DEAE - 纤维素纳米纤维垫上滴一滴水来进行接触角测量，以验证表面的水润湿性。
研究结论为，通过静电纺丝装置制备了醋酸纤维素纳米纤维。经过脱乙酰化和功能化后，成功制备出 DEAE - 纤维素纳米纤维，这通过 SEM、傅里叶变换红外光谱（FT - IR）和燃烧分析得到证实。在 UTLC 板上进行蛋白质分离，通过特殊设计的装置实现梯度洗脱，并生成了描述梯度形状的方程。测量了阻滞因子和分辨率，以此作为描述蛋白质分离效果的指标。
作者贡献声明：Anpu Wang 负责撰写初稿、方法学研究和调查；Taghi Sahraeian 负责撰写初稿、方法学研究和调查；Abraham K. Badu - Tawiah 负责撰写评审和编辑、项目管理、获取资金和概念构思；Susan V. Olesik 负责撰写评审和编辑、项目管理、调查、获取资金和概念构思。
利益冲突声明：Susan Olesik 报告称该研究得到了美国国立卫生研究院的资金支持；Abraham Badu - Tawiah 报告称该研究得到了美国能源部的资金支持。其他作者声明他们没有已知的可能影响本文所报道工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢：作者感谢俄亥俄州立大学对这项工作的支持。这项工作得到了美国国立卫生研究院国家普通医学科学研究所（资助号 #P41GM128577，Olesik）和美国能源部基础能源科学办公室凝聚相和界面分子科学项目（资助号 DE - SC0022097，Badu - Tawiah）的支持。
