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随着生命科学和药物科学等热门领域的快速发展，对复杂生物样品中高亲水性和离子型成分的定性和定量分析需求与日俱增。传统的反相色谱（RPLC）对强极性化合物保留和分离能力较弱，亲水相互作用色谱(HILIC)作为RPLC的重要补充，在极性化合物（多肽、碳水化合物、核苷酸等）的分离分析中发挥着越来越重要的作用，是目前色谱领域的研究热点。对于复杂且微量的生物样品的分析方法，不仅需要足够的分离选择性，还需较高的检测灵敏度，这也带动了色谱微分离技术的发展。 有机聚合物整体柱是由功能单体、交联剂、致孔剂和引发剂等原位聚合得到的连续棒状聚合物，具有制备过程简单，传质阻力小，pH耐受范围广以及生物兼容性好等特点。许多极性的甲基丙烯酸酯类整体固定相已经成功开发并应用于HILIC和HI-CEC分离。其中，两性离子型整体材料由于其出色的亲水性能和独特的分离选择性，已成为广泛使用的HILIC固定相。目前，HILIC固定相的研究集中在两个方面，一方面，制备新型的极性固定相用于极性化合物的高选择性分离;另一方面，充分利用现有的极性固定相，针对性解决极性物质难分离的实际问题。本论文的研究是基于以上两个方面展开。 第一章中，对近年来HILIC色谱技术和有机聚合物整体柱技术的发展做了全面的评述。 第二章中，发展了一种磷酸胆碱型两性离子亲水相互作用电色谱整体柱。对该色谱柱的保留机理进行了评价，并应用于多种极性化合物的分离，包括中性小分子酰胺类、苯甲酸类、核苷酸类、核苷类化合物以及中药丹参粗提物中水溶性活性成分，获得了满意的分离选择性和柱效。在HI-CEC模式下，将这一整体柱应用于极性药物盐酸普拉克索及其相关杂质的分析。盐酸普拉克索及其相关化合物5min内实现基线分离，平均柱效3.0×104plates/m。该方法还具有较高的检测灵敏度，检测限(S/N=3)低至50ng/mL，完成了实际样品中相关杂质的含量测定。我们的实验证明HI-CEC是极性药物杂质分析的一种有效手段。 第三章中，分别采用两性离子功能单体，N,N-二甲基（甲基丙烯酰氧乙基）氨基丙磺酸内盐(SPE)和N，N-二甲基-N-甲基丙烯酰胺基丙基-N-丙烷磺酸内盐(SPP)，在相同的聚合条件下制备了两款高亲水性poly(SPE-co-PETA)和poly(SPP-co-PETA)整体柱。Poly(SPE-co-PETA)整体柱具有更佳的亲水性能，当流动相中ACN含量低至10％时，仍呈现亲水相互作用保留模式。在HI-CEC和nano-LC模式下比较了这两款亲水整体柱对多种极性化合物的分离选择性。基于SPE的整体柱在苯甲酸类化合物的分离中表现出更好的分离选择性。基于SPP的整体柱对强电离的酸性核苷酸类化合物具有出色的分离选择性，峰型对称，平均柱效7.0×104plates/m。我们将poly(SPP-co-PETA)整体柱用于12种神经递质的分离，显现出非常独特的分离能力，分离柱效高达9.3×104plates/m。 第四章中，发展了一种新型的中性HILIC固定相。以N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)为功能单体，PETA为交联剂，甲醇和水为二元致孔剂体系，在100μm毛细管内原位聚合生成poly(NVP-co-PETA)中性整体柱。优化聚合溶液中单体和致孔剂组成比例，制备的整体柱具有均匀的孔径分布，良好的机械性能，较好亲水保留能力和分离柱效。整体固定相表面含有极性的羟基和内酰胺功能基团，提供与溶质的亲水相互作用。流动相中ACN含量大于70％时，呈现典型的HILIC保留机理。固定相具有盐浓度不依赖型的HILIC保留特点。仅以水和乙腈为流动相，对极性的中性小分子、苯酚类化合物和离子型的苯甲酸类、核苷类化合物获得满意的分离，峰型对称，柱效高达1.1×105plates/m。 第五章中，将该中性的poly(NVP-co-PETA)整体柱，用于HI-CEC的分离研究。Poly(NVP-co-PETA)整体柱用于CEC分离具有以下特点与优势:虽然固定相自身不含有可解离的官能团，但可以吸附流动相中的离子从而产生zeta电势，提供向阳极的电渗流;由于固定相表面没有净电荷，避免了与带电分析物的静电相互作用;不使用含缓冲盐溶液的背景电解质，对极性化合物仍然有较好的分离效率。使用非常简单的流动相条件，完成了一系列中性、碱性和酸性溶质的良好分离，部分溶质的柱效高达5.0×105plates/m。 第六章中，采用纳升液相结合紫外检测的方法，完成全基因组DNA甲基化和羟甲基化水平的同时测定。高亲水性的poly(SPE-co-PETA)整体柱，对组成DNA和RNA的5个脱氧核糖核苷和5个核糖核苷实现高效分离，柱效高达1.9×105plates/m。通过测定5-甲基脱氧胞昔(5mdC)、5-羟甲基脱氧胞苷(5hmdC)和脱氧鸟苷(dG)的浓度，计算出生物样品中全基因组DNA甲基化和羟甲基化水平。该分析方法灵敏度高，5mdC和5hmdC的检测限(LOD，S/N=3)低至4nM和3nM，定量限(LOQ，S/N=10)低至12nM和10nM，该方法可同时测定全基因组DNA甲基化和羟甲基化水平。通过分析鼠脑样品中全基因组DNA甲基化率和羟甲基化率验证了该分析方法有良好的重现性、灵敏度和稳定性。NanoLC-UV分析方法为DNA甲基化和羟甲基化水平的测定提供了新的思路。