毛细管电泳(CE)技术因其具有进样量小、快速高效等优点,在生物样品分析检测中发挥了越来越重要的作用,尤其是毛细管涂层技术和添加剂使用方面研究的不断发展,使得CE的选择性和灵敏度均有明显改善,更适合于复杂样品中痕量被分析物的分离检测。本学位论文首先围绕新型涂层毛细管的制备和应用,设计制备了多种空间结构不同的苯硼酸类涂层毛细管,探索了所制备的涂层毛细管与被分析物的作用机理,考察了涂层毛细管用于神经递质富集分离的可行性。此外,还考察了用所制备的涂层毛细管作为分离通道,利用毛细管电泳技术用于不同种类细胞分离的可行性。其次,考虑到添加剂可有效改善毛细管电泳的分离效率和氧化石墨烯的独特性能,考察了氧化石墨烯(GO)纳米材料作为添加剂的可行性和对毛细管电泳性能的影响。结合色谱相关理论,引入保留因子K’,首先就GO添加剂对毛细管电泳性能的影响从理论上进行了探索和预测,以此为理论指导,以氧化石墨烯为添加剂建立了分离牛血清白蛋白和卵清白蛋白及多种中性污染物的毛细管电泳新方法。此外,为了拓宽毛细管电泳技术在生物学中的应用,建立了用于高原苜蓿根部的痕量有机酸分离检测的壳聚糖(CS)捕集-十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)辅助样品堆积在线分离富集毛细管电泳新方法。论文共分五章：第一章：介绍了毛细管电泳方法在分析化学中的应用及近年来的发展趋势,重点综述了毛细管涂层技术和毛细管电泳添加剂对CE性能的改善及研究进展,总结了毛细管电泳技术在生物样品检测中的重要应用,展望了毛细管电泳的最新研究方向和应用领域。第二章：结合苯硼酸类物质结构的特殊性质,设计制备了新型的功能化苯硼酸涂层毛细管,以其作为分离通道分别考察了在混合磷酸盐和硼酸-硼砂混合缓冲体系中对神经递质物质的分离能力,并根据研究结果提出下述分离机理：由于苯硼酸类物质与顺式二醇可发生可逆的酯化反应,且所形成的环状酯类结构在pH降低时会发生分解,所制备的涂层毛细管通过涂层与反应物之间反应能力的不同是其可对结构不同的分析物进行分离的主要原因。分离完成后,利用稀盐酸冲洗使所生成的酯分解即可使涂层恢复原来的结构。(为叙述方便将此涂层毛细管称为“反应型”涂层毛细管)。在此基础上建立了以反应型涂层毛细管作为分离通道富集分离多巴胺、去甲基肾上腺素、肾上腺素和异丙基肾上腺素等神经递质的毛细管电泳新方法。结果表明,间位羧基苯硼酸涂层的毛细管(m-涂层毛细管)的性能最优良,能对上述神经递质实现基线分离。该方法已应用于人类尿液样品中痕量神经递质的分离测定,线性范围为5.0～100.0 ng/mL,检出限为1.34～2.42 ng/mL,回收率在92.6%-108.1%之间。此外,还考察了所制备的反应型毛细管用于分离细胞的可行性。结果表明,基于此毛细管建立的毛细管电泳方法可实现RAJI细胞和正常淋巴细胞的分离。第三章：结合色谱理论和高效毛细管电泳基础理论,讨论了氧化石墨烯纳米材料作添加剂时对毛细管电泳分离能力的影响。首先提出了保留因子K’,其定义为：其中tB为缓冲溶液中未加入氧化石墨烯时的分析物迁移时间,tB+GO为缓冲溶液中加入了氧化石墨烯后的分析物迁移时间。结合不同电泳条件K’表达式为：式中C为与体系相关的常数。此式表明,添加剂氧化石墨烯的量恒定时,不同电泳条件下K’趋势是一样的,这说明K’可有效的用于描述氧化石墨烯添加剂对毛细管电泳性能的影响。第四章：以K’作为理论指导,建立了以氧化石墨烯为添加剂分别分离苯、萘、吡啶、苯胺、二甲基苯胺和氨基酚同分异构体的毛细管区带电泳新方法。考察了分离电压、pH和氧化石墨烯添加量对分离的影响。结果表明,所建立的方法可在4 min内实现上述物质的分离。此外,还考察了氧化石墨烯添加剂对蛋白质分离及重现性的影响。第五章：结合壳聚糖(CS)捕集和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)辅助样品堆积技术,建立了一种在线富集分离检测高原苜蓿根部四种有机酸的毛细管电泳新方法。在最优条件下,该方法可在3 min内完成对乌头酸、没食子酸、柠檬酸和L-苹果酸的分离检测。四种有机酸的检测线性范围在5～4000 ng/mL之间,富集倍数可达3×102～1.5×104倍,检出限分别为2.41～53.9 ng/mL。该方法已成功应用于正常生长和胁迫条件下生长的高原苜蓿根部样品中痕量有机酸含量的测定,其结果和回收率均令人满意。