（分析化学专业论文）间接毛细管电泳安培检测技术及其应用基础研究.pdf

s t u d e n t sn u m b e r ：5 1 0 8 0 6 0 6 0 3 8 已& s tch inanor m alu niv er si t y s t u d yo nt h ea p p l i c a t i o n o fi n d i r e c tc a p i l l a r y e l e c t r o p h o r e s i sw i t ha m p e r o m e t r i c d e t e c t i o n d e p a r t m e n t 塾旦坐i 墨! 型 s u b j e c t r e s e a r c hf i e l d 丛i ! = q 苎卫垒! 垒垡q 坠：l 至塾坠q ! q g y s u p e r v i s o r s t u d e n t sn a m e 至i 卫i 望g 竖垒堕g 2 0 1 1 4 s h a n 曲a i 华东师范大学学位论文原创性声明 郑重声明：本人呈交的学位论文间接毛细管电泳安培检测技术及其应用 基础研究，是在华东师范大学攻读屯彤博士( 请勾选) 学位期间，在导师的指 导下进行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个 人和集体，均己在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 弘、阵妒月。岁日 华东师范大学学位论文著作权使用声明 间接毛细管电泳安培检测技术及其应用基础研究系本人在华东师范大 学攻读学位期间在导师指导下完成的瓿壬博士( 请勾选) 学位论文，本论文的 研究成果归华东师范大学所有。本人同意华东师范大学根据相关规定保留和使用 此学位论文，并向主管部门和相关机构如国家图书馆、中信所和“知网”送交学位 论文的印刷版和电子版；允许学位论文进入华东师范大学图书馆及数据库被查 阅、借阅；同意学校将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进 行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理 复制学位论文。 本学位论文属于( 请勾选) () 1 经华东师范大学相关部门审查核定的“内部”或“涉密”学位论文， 于，年月 日解密，解密后适用上述授权。 ( 乃2 不保密，适用上述授权。 导师签名本人签名 宰“涉密”学位论文应是已经华东师范大学学位评定委员会办公室或保密委员会审定过 妒嶂。芏茂如 的学位论文( 需附获批的华东师范大学研究生申请学位论文“涉密”审批表方为有 效) ，未经上述部门审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认为公 开学位论文，均适用上述授权) 。 王宣莲硕士学位论文答辩委员会成员名单 姓名职称单位备注 徐通敏教授华东师范大学主席 王清江教授华东师范大学委员 楚清脆副教授华东师范大学委员 摘要 第一章绪论 毛细管电泳( c a p i l l a r ye l e c t r o p h o r e s i s ，c e ) 又称高效毛细管电泳( h i 曲 p e r f o 肌a n c ec a p i l l a we l e c 仃d p h o r e s i s ，h p c e ) ，具有分离效率高、快速、样品用样 量少等特点。c e 的分离对象包括无机离子、有机分子、d n a 、生物大分予以及 对映体等，在分析化学、生物化学、分子化学、药物化学、食品化学、环境化学 和临床化学等许多领域，有着广泛的应用前景。绪论中回顾了c e 技术的发展历 史，介绍了其原理、分离模式、仪器系统和技术特点；重点对毛细管电泳一安培 检测( c e a d ) 技术进行了详细的介绍；根据本论文的研究内容，侧重论述了 c e 技术在食品和临床分析中的应用。本论文采用间接c e a d 技术着重探讨了饮 料及调味品中四种电活性和两种非电活性防腐剂的同时检测；苯丙酮尿症患者两 种尿样标志物，即具有电活性的苯丙酮酸及非电活性苯乙酸的快速分析；以及运 动前后乳母体液中乳酸含量的变化，进一步拓展了c e a d 技术在食品分析和临 床分析中的应用。 第二章间接毛细管电泳安培检测法同时测定电活性和非电活性食品添加剂 本实验采用间接毛细管电泳一安培检测法( c e a d ) 同时测定了食品中的多 种电活性和非电活性防腐剂。实验以长度为7 5c m 的熔融石英毛细管( 内径2 5 “m ，外径3 6 0 “m ) 为分离通道，以直径3 0 0 岬的碳圆盘电极为工作电极，电 极电位为+ 1 1 0 0m v ( 坩s c e ) ，分离电压为1 6k v ，进样时间为8s 1 6k v ，运行 液为含有0 0 18i 姗。儿电活性物质3 ，4 一二羟基苄胺、1 21 1 1 n 1 0 1 l 表面活性剂s d s 、 浓度4 0m m o l l 的硼砂一硼酸缓冲液( p h8 2 ) 。在上述优化条件下，食品中的四 种电活性( 对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸丙酯和对羟基 苯甲酸丁酯) 和两种非电活性防腐剂( 山梨酸钾和乳酸钠) 达到了较好的分离， 最低检测限( s n = 3 ) 范围为1 0 6 l o 一2 7 3 1 0 西矾n l 。此法已被成功用于乳饮 料、酱油等食品中电活性和非电活性防腐剂的同时检测，结果令人满意。 第三章基于间接毛细管电泳安培检测的新生儿苯丙酮尿症早期无创诊断 首次采用间接毛细管电泳一安培检测法( c e - a d ) 同时测定了苯丙酮尿症患 者尿液中的两种疾病标志物：具有电活性的苯丙酮酸及非电活性的苯乙酸。考察 2 0 1 l 届华东师范大学申请硕士学位论文 摘要 了运行液添加剂、s d s 浓度、工作电极电位等因素对分离和检测的影响。优化实 验条件下，以直径3 0 0 岬碳圆盘电极作为工作电极，电极电位为+ 9 5 0m v ( 坩 s c e ) ，在运行液为0 。0 1 8r n m o l l3 ，4 一二羟基苄胺2 0m m o 儿s d s 6 0m m o l l 硼 砂一硼酸缓冲液( p h7 8 ) 中，两种标志物在1 5m i n 内可实现基线分离。苯丙酮酸 和苯乙酸的检测限分别为o 5 0 和0 9 2m l ( s n = 3 ) 。苯丙酮酸和苯乙酸的浓度与 峰高分别在3 0 1 o 1 0 3m 班、2 0 5 o x l 0 3m 班范围内呈良好线性，峰高与迁 移时间的相对标准偏差分别为4 4 、3 2 ( 苯丙酮酸) 和2 2 、4 3 ( 苯乙酸) 。 该方法已成功用于健康婴儿和苯丙酮尿症患儿尿液中两种标志物的分析测定，且 完全避免了尿液中主要司存物尿酸对标志物测定的干扰，有望用于苯丙酮尿症患 儿的早期无创诊断。 第四章间接毛细管电泳一安培检测方法研究中等运动强度对乳母体液中乳酸含 量的影响 本实验采用间接毛细管电泳一安培检测法( c e a d ) 测定了哺乳期妇女在运 动前后体液中乳酸含量的变化。考察了缓冲液添加剂浓度、工作电极电位、缓冲 溶液p h 和浓度、分离电压和进样时间等实验参数对c e a d 分离检测的影响。 在最佳实验条件下，以3 0 0 岬碳圆盘电极为工作电极，氧化电位为+ 1 1 0 0m v ( w s c e ) ，在毛细管长9 0c m ，运行液为4 0 1 0 南m l3 ，4 一二羟基苄胺4 0m m o 儿 硼砂一硼酸缓冲液( p h7 8 ) 中，乳酸与实际乳汁、尿液中的干扰物可实现基线 分离，其检测限为5 o 1 0 。7 咖l ( s n = 3 ) 。该法已成功用于哺乳期女性在中等运 动前后乳汁和尿液中乳酸含量的测定。实验结果表明，中等强度运动后，无论是 乳汁还是尿液中的乳酸含量都有明显增加( 4 6 倍) ，但乳汁和尿液中的乳酸含 量分别可在运动后休息6 0m i i l 和1 2 0m i n 后恢复剑正常水平。 关键词：毛细管电泳；间接安培检测；食品分析；疾病检测；体液分析 2 0 1 1 届华东师范大学申请硕士学位论文 a b s n a c t 1p r e f a c e a bs t r a c t c a p i l l a d re l e c n 0 p h o r e s i s ( c e ) i sak i n do f1 i q u i dp h a s es e p a r a t i o nt e c h n o l o g y w h i c hi sa l s oc a l l e da sh i 曲p e r f o n n a n c ec 印i l l a 叫e l e c 仃o p h o r e s i s ( h p c e ) nh a s t h ec h a r a c t e r i s t i c so fh i g he f | f i c i e n c y h i 曲s p e e d ，m i n i m a lc o n s u i n p t i o no fs o l v e n t ，e t c c eh a sb e e nu s e dt os e p 雒a t ei n o r g a n i ci o n s ，o 唱a n i ca c i d s ，d n a ，p r o t e i n s ，b i o l o g i c a l m a c r o m 0 1 e c u l e sa i l de n a n t i o m e r s ，e t c nh a sg r e a tp o t e n t i a lt ob ea p p l i e di n a n a l y t i c a lc h e m i s t b i 0 1 0 9 i c a lc h e m i s t 吼f o o dc h e m i s t e n v i r o n m e n t a lc h e m i s t i y ， c l i n i c a lc h e m i s 缸ya n ds oo n i i lt h i sp a n ，t h eh i s t o 哆o fc ed e v e l o p m e n th a sb e e n r e t r i e v e d ，a n dt h ep r i n c i p l e ，t h es 印a r a t i o nm o d e s ，t h ei n s t m m e n t a ls y s t e m ，t h e t e c h n o l o g i c a lc h 撇c t e r i s t i c s 0 fc e ，a n de s p e c i a n ym em e t h o do fc ew i t h a i n p e r o m e t r i cd e t e c t i o n ( c e a d ) h a v eb e e ni n t r o d u c e d a c c o r d i n gt ot h er e s e a r c h a r e ao ft h i st h e s i s ，t h e 印p l i c a t i o no fc ei nf o o da n dc l i n i c a la n a l y s i sh a sb e e n r e v i e w e d h lt h i st h e s i s i n d i r e c tc e a dh a sb e e nu s e df o rt h ed e t e r n l i n a t i o no f p r e s e r v a t i v e si nf o o d s ，t h em a 础c o m p o u n d so fp h e n y l k e t o n u r i a ( p k u ) i n 面n e s a n l p l e so fi n f a i l t s ，a sw e l la s1 a c t i ca c i dc o n t e n ti nb o d y f l u i d so fl a c t a t i n gp o s t p a n u m w n m e n 2s i m u l t a n e o u sd e t e r m i n a t i o no fe l e c t i o a c t i v ea n dn o n - e i e c t r o a c t i v e f b o d p r e s e r v a t i v e sb yi n d i r e c tc e - a d an o v e lc a p i l l a 碍e l e c t r o p h o r e s i sa n da n 叩e r o m e t r i cd e t e c t i o nm e t h o dw a s a c h i e v e db ya d d i n ga ne l e c t r o a c t i v ea d d i t i v e ( 3 ，4 一d i h y d m x y b e n z y l a m i n e ，3 ，4 - d h b a ) t om en l m i n gb u f f e r ， s ot h a tb o t he l e c t r o a c t i v ea n dn o n e l e c t r o a c t i v ef o o d p r e s e r v a t i v e sw e r es i m u l t a n e o u s l yd e t e m l i n e d t h ee n d c 印i l l a r y3 0 0p md i 锄e t e r c a r b o nd i s ce i e c t r o d eo f f 打sf a v o r a b l es i g n a l t o - n o i s ec h a r a c t e r i s t i c sa tp o t e n t i a lo f + 1 1 0 0 l v ( s c e ) u n d e rt h es e l e c t e do p t i m 啪c o n d i t i o n s ，f o u re l e c t r o a c t i v e p r e s e a t i v e s ( m e t h y l p a r a b e n ，e t h y l p a r a b e n ，p r o p y l p a r a b e na n db u t y l p a r a b e n ) a n d t w on o n e l e c 仃o a c t i v ep r e s e r v a t i v e s ( p o t a s s i u ms o r b a t ea n ds o d i u ml a c t a t e ) w e r ew e u s e p a r a t e di na7 5c ml e n g t ho f 2 5 m i d a n d3 6 0 “mo d m s e ds i l i c ac a p i l l a 巧a ta 2 0 “届华东师范大学申请硕士学位论文 a b s t r a c t s e p a r a t i o nv o l t a g eo f16 1 0 vi na4 0m m o l lb o r a t er u i m i n gb u 虢r ( p h8 2 ) c o n t a i n i n g 12m m o l ls d sa n do o18n m o 儿3 ，4 一d i h y d r o xy = b e n z y l a m i n e ( d h b a ) t h e d e t e c t i o nl i m i t s ( s n = 3 ) r a n g 矗o m1 0 6 x10 8t o2 7 3 l0 巧m l t h i sm e t h o dh a s b e e ns u c c e s s 向l l ye m p l o y e d f o r t h ed e t e h n i i l a t i o no fb o me l e c t r o a c t i v ea n d n o n e l e c 乜o a c t i v ep r e s e r v a t i v e si ns e v e r a lf o o dc o m m o d i t i e s 3e a r l yn o n i n v a s i v ed i a g n o s i so fp h e n y l k e t o n u r i ao fi n f a n t sb yi n d i r e c tc a p n l a r y e l e c t r o p h o r e s i sw i t ha m p e r o m e t r i cd e t e c t i o n a ni n d i r e c tc a p i l l a 叫e l e c 仃o p h o r e s i sw i 也a m p e r o m 嘶cd e t e c t i o n ( c b - a d ) h a s b e e nd e v e l o d e df o r t h es i m u l t a n e o u sd e t e m l i n a t i o no ft h em a r kc o m p o u n d so f p h e n y l k e t o n u r i a( p k u ) ， i n c l u d i n g e l e c n 0 a c t i v e p h e n y l p y n j v i c a c i da n d n o n e l e c r o a c t i v ep h e n y l a c e t i ca c i d ，i ni n f i a n t 嘶n es a n l p l e s s e v e r a li m p o r t a n t p a 陋m e t e r ss u c ha s l u n n i n g b u f r e ra d d i t i v e ，s o d i 啪 d o d e c y l s u l f a t e ( s d s ) c o n c e n t r a t i o na n dw o r k i n ge l e c t r o d ep o t e n t i a l w e r e i n v e s t i g a t e d u n d e r t h e o p t i m u mc o n d i t i o n s ，p h e n y l p y r u v i c a c i da n dp h e n y l a c e t i ca c i dc o u l db ew e u s 印a r a t e di n6 0m m o l lb o r a t er u r u l i n gb u 舵r ( p h7 8 ) c o n t a i n i n g2 0m m o l ls d s a n d0 018m m o 儿3 ，4 d i h y d r o x y b e n z y l a m i n e ( d h b a ) t h ed e t e c t i o nl i m i t s ( s n = 3 ) w e r eo 5 0a n do 9 2m l ，r e s p e c t i v e l y t h ec o n c e n t r a t i o n sa n dp e a _ k h e i g h t so f p h e n y l p y r u v i ca c i da n dp h e n y l a c e t i ca c i dw e r ei i lg o o dl i n e a r i t i e si nt h er a n g e o f3 o _ 1 o 1 0 3m g la n d2 o 一5 0 1 0 。3m l ，r e s p e c t i v e l y t h er s do ft h ep e a kh e i g h t s a n dm i 伊a t i o nt i m e sf o rt w om a r k e dc o i n p o u n d sw e r e4 4 ，3 2 ( p h e n y l p y m v i c a c i d ) a n d2 2 ，4 3 ( p h e n y l a c e t i ca c i d ) ，r e s p e c t i v e l y ；a n d m i sm e t h o di s i n t e r f e r e n c e 丘e ef r o mt h ec o e x i s t i n gc o m p o u n du r i ca c i di nu r i n es a m p l e s t h e p r o p o s e dm e t h o dh a sb e e ns u c c e s s 如l l ya p p l i e df o rm e s i m u l t a n e o u sd e t e r m i n a t i o no f t w op k um a 出c o l p o u n d si ni n f a n tu r i n es 锄叩l e sa r e rs i m p l ep r e p a r a t i o n ，w h i c h c o u l dp r o v i d e da i la l t e m a t i v ef o rt h ee a r l yn o n i n v a s i v ed i a 盟o s i so fp k u i n f a n t s 4s t u d yo nt h ee f f e c to fm o d e r a t ee x e r c i s eo nl a c t i ca c i dc o n t e n ti nb r e a s tm i i kb y i n d i r e c tc a p i l l a r ye l e c t r o p h o r e s i sw i t ha m p e r o m e t r i cd e t e c t i o n a ni n d i r e c t h i 曲- p e r f o n n a n c ec a p i l l a r ye l e c t r o p h o r e s i s w i t h a i i l p e r o m e t r i c d e t e c t i o n ( c e a d ) m e t h o dh a sb e e nd e v e l o p e df o rm ed e t e 彻i n a t i o no fl a c t i ca c i d 2 0 1 1 届华东师范大学申请硕士学位论文 a b s t r a c t ( l a ) i i lb o d yn u i d so fl a c t a t i n gp o s t p a n u mw o m e n s e v e r a li 婶o r t a n tf a c t o r ss u c h a st h en l i 1 i i l gb u 氐ra d d i t i v ea n dc o n c e n t m t i o n ，m ew o r k i n ge l e c t r o d ep o t e n t i a l ，t h e p hv a l u ea n dc o n c e n t r a t i o no fr 咖i n gb u 能r t h es e p a r a t i o nv o l t a g ea 1 1 di n j e c t i o n t i m ew e r ei n v e s t i g a t e d u n d e rt h eo p t i m 眦c o n d i t i o n s ，l ac o u l db ew e ns e p a r a t e d w i t hc o e x i s t i n gi n t e r f e r e n c e si n c l u d i n gu r i ca c i d ( u a ) i nr e a ls a m p l e si na9 0c m l e n 舢c a p i l l 叫 a ta s e p a r a t i o nv o l t a g e o f1 2k vi na4 o 1 0 6gm l - 1 3 ，4 d i h y d r o x y b e n z y l 锄i n e ( d h b a ) 4 0m m o l lh 3 8 0 3 - n a 2 8 4 0 7b u 彘r ( p h7 8 ) t h ei i n e 撕t yb e t w e e np e a kc u 盯e n ta 1 1 dc o n c e n t r a t i o no fl aw a so v e rt l l r e eo r d e r so f m a 盟i n l d ew i t hd e t e c t i o nl i m i to f5 o 1 0 。7gi n l 以( s n = 3 ) t h i sp r o p o s e dm e t h o d h a sb e e ns u c c e s s f h l l yu s e df o rt h es t u d yo nt h ee 行e c t so fm o d e r a t ee x e r c i s eo nl a c o n t e n ti nt h eb r e a s tm i l ka n d 嘶n es a m p l e so fl a c t a t i n gp o s t p a m mw o m e n ，a n dt h e a s s a yr e s u l ts h o w e dt h a t m el ac o n t e n ti nb r e a s tm i l ka n du r i n ec a nr e t u mt o p r e e x e r c i s el e v e lt h r o u 曲6 0m i na n d12 0m i nr e s t ，r e s p e c t i v e l y ，a l t h o u g hm el a l e v e l d o e si n c r e a s e( u s u a l l v4 6t i m e s )b o t hi nb r e a s tm i l ka n d 嘶n es a m p l e sa tl0m i n p o s t e x e r c i s e k e y w o r d s ：c a p i l l a 拶e l e c t r o p h o r e s i s ；i n d i r e c t 锄p e r o m 硎cd e t e c t i o n ；f o o da n a l y s i s ； d i a g n o s i so fd i s e a s e s ；b o d yf l u i da n a l y s i s 2 0 l l 届华东师范大学申请硕士学位论文 目录 目录 第一章绪论 第一节毛细管电泳概述l 第二节毛细管电泳一电化学检测技术1 3 第三节毛细管电泳在食品和临床检测中的应用1 6 第四节本论文的研究内容、目的及意义2 3 参考文献一2 5 第二章间接毛细管电泳安培检测法同时测定电活性和非电活性食品添加剂 l 引言”3 2 2 实验部分一3 3 3 结果与讨论3 4 4 结论4 0 参考文献”4 0 第三章基于间接毛细管电泳安培检测的新生儿苯丙酮尿症早期无创诊断 l 引言4 2 2 实验部分”4 3 3 结果与讨论4 4 4 结论4 9 参考文献4 9 第四章间接毛细管电泳安培检测方法研究中等运动强度对乳母体液中乳酸 含量的影响 1 引言5 l 2 实验部分一5 2 3 结果与讨论5 4 4 结论6 0 参考文献6 0 附录：硕士期间论文发表情况6 2 致谢6 3 2 0 1 1 届华东师范大学申请硕士学位论文 第一章绪论 第一章绪论 第一节毛细管电泳概述 毛细管电泳( c a p i l l 哪e l e c t r o p h o r e s i s ，c e ) 又称高效毛细管电泳( h i 曲 p e r f o r m a n c ec a p i l l a 巧e 1 e c 仃0 p h o r e s i s ，h p c e ) ，具有分离效率高、快速、样品用样 量少等特点。c e 的分离对象包括无机离子、有机分子、d n a 、生物大分予以及 对映体等，其在分析化学、生物化学、分子化学、药物化学、食品化学、环境化 学和临床化学等许多领域，有着广泛的应用前景，是分析科学中继高效液相色谱 之后的又一重大进展，也是近年来分析化学中发展最为迅速的领域之一。 1 毛细管电泳的兴起与发展 毛细管电泳方法是在电泳技术的基础上发展起来的一种分离技术，虽然是一 种新工艺，但发展历史却颇为悠久。1 9 3 7 年，t i s e l i u s n l 等首次使用电泳从人类血 清中分离出四种蛋白质。从此，电泳就做为一种新的分离技术得到了快速发展。 对高效毛细管电泳最有启发性的工作，是1 9 6 7 年瑞典科学家h j e r t e n 【2 】首先用内 径为3m m 的窄孔径管在高电场下进行自由溶液电泳分离，但操作麻烦。1 9 7 0 年， e v e a r e r t s 1 等报道了在等速电泳系统上得到了毛细管区带电泳的结果，操作简单， 但效率差。1 9 7 4 年，e t e n a n h l 用内径2 0 0 5 0 0 岬的毛细管进行电泳，因所用电 压较低( 3 情况下，其内表面的硅羟基因解离而带 负电，为了保持电荷平衡，阳离子会在靠近其表面出聚集，形成一双电层，在高 电压作用下，双电层中的水合阳离子层( 扩散层) 将被吸引到负极，从而引起溶 液在毛细管内整体向负极流动，形成电渗流( e o f ) 。由于毛细管的表面积与体 积比大，电渗流在毛细管电泳中具有两大特点：第一，缓冲溶液是沿着毛细管壁 2 0 l l 届华东师范大学申请硕士学位论文2 第一章绪论 均匀流动，且其前沿呈平面状；第二，电渗流携带不同电荷的分子朝一个方向移 动，中性分子也能随着电渗流一起移动而实现分离。 电渗流的大小与毛细管内缓冲溶液的p h 值有关，高p h 下硅羟基大量解离， 毛细管内壁所带负电荷也较大，电渗流也会就比低p h 下的电渗流大。此外，任 何影响毛细管内壁硅羟基解离的因素，如缓冲溶液的组成、粘度、温度和毛细管 洗涤过程等都会影响电渗流的大小。 2 3 带电离子总的迁移速度 总体来讲，带电粒子在毛细管内的表观迁移速度等于其电泳速度和电渗流 ( e o f ) 速度的矢量和。由于中性粒子的电泳速度为零，故其在毛细管内的迁移 速度就等于电渗流的速度。 2 4 分离过程 综上所述，溶质在毛细管内的迁移速度大小是由其所带电荷数和分子量大小 决定，此外还受缓冲溶液的组成、性质、p h 值等多种因素的影响。因此，带正 电荷粒子的表观迁移速度是电泳速度和电渗流速度之和，故最先流出；中性粒子 的电泳速度为“零”，故其迁移速度相当于e o f 速度；带负电荷粒子的电泳迁移 方向与e o f 迁移方向相反，但由于在石英毛细管电泳中，e o f 速度一般比电泳 速度大一个数量级，故带负电荷的粒子的迁移速度等于电渗流速度与电泳速度之 差，将在中性粒子之后流出；从而各种粒子因迁移速度不同而实现分离，这即是 毛细管区带电泳的分离原理。 3 毛细管电泳分离模式 随着毛细管电泳技术的发展，其分离模式也得到了不断地创新。迄今为止， 毛细管电泳已具有多种分离模式，各种分离模式的分离机理各不相同，给样品分 离提供了多样选择，这对复杂样品的分离分析是非常重要的。大体来讲，毛细管 分离模式主要分为经典分离模式和新型分离模式两大类。 3 1c e 经典分离模式 根据毛细管内分离介质和分离原理的不同，经典c e 分离模式主要有六种： 毛细管区带电泳( c z e ) 、毛细管凝胶电泳( c g e ) 、毛细管胶束电动色谱( m e c c ) 、 2 0 1 l 届华东师范大学申请硕士学位论文 第一章绪论 毛细管等电聚焦( c i e f ) 、毛细管等速电泳( c i t p ) 和毛细管电色谱( c e c ) 。 3 1 1 毛细管区带电泳( c a p i l l a r yz o n ee l e c t r o p h o r e s i s ，c z e ) c z e 分离机理是基于各被分离物质的净电荷与其质量比( 荷质比) 之间的 差异。c z e 分离对象是各种带电物质，常用介质为电解质水溶液，在毛细管中 各种溶质以不同的迁移速度随缓冲溶液流动，从而实现分离。c z e 常用于分离 各种离子。由于c z e 操作简单、多样化，迄今仍是应用最广的模式，应用范围 包括氨基酸、多肽、离子、对映体拆分和很多其它带电物质的分析。 3 1 2 毛细管凝胶电泳( c a p 珊a r yg e le l e c t r o p h o r e s i s ，c g e ) c g e 是将平板电泳的凝胶移到毛细管中做支持物进行电泳，不同体积的溶 质分子在起“分子筛”作用的凝胶中得以分离。在电场力推动下，当荷电物质在 聚合物网状结构( 凝胶) 内迁移时，其运动要受到一定程度的阻碍，大分子受到 的阻碍比小分子大，因此迁移时间长。在生物化学领域上，常用c g e 法分析蛋 白质、寡聚核苷酸、核糖核酸( 1 埘a ) 、d n a 片段分离测序及聚合酶链反应( p c r ) 产物等大分子物质。 3 1 3 毛细管胶束电动色谱( m i c e l l a re l e c t r o k i n e t i cc a p i i l a r yc h r o m a t o g r p h y m e c c ) m e c c 法是采用表面活性剂( 如十二烷基硫酸钠，s d s ) 在运行缓冲液内形 成以疏水内核、外部带负电的动态胶束相，利用溶质具有不同的疏水性，从而产 生在水相和胶束相( 准固定相) 间分配的差异进行分离，是唯一一种既能分离中 性溶质又能分离带电组分的c e 模式。常用表面活性剂有各种阴离子表面活性剂、 阳离子表面活性剂、非离子和两性表面活性剂。也有用混合胶束，如阴离子表面 活性剂和胆酸盐组合混合胶束。m e c c 拓展了毛细管电泳的应用范围，主要应用 于小分子、中性化合物、手性化合物、手性对映体和药物等。 3 1 4 毛细管等电聚焦( c a p i a r yi s o e l e c t r i cf o c u s i n g ，c i e f ) c 匝f 是一项根据等电点( p i ) 的不同，用两性电解质( 同时具有酸性基团 和碱性基团，且在c 正f 实验所需p h 范围内具有广泛p i 值的物质) 在毛细管内 建立p h 梯度，使各种具有不同等电点( p i ) 的多肽或蛋白质在电场作用下迁移 2 0 “届华东师范大学申请硕士学位论文 4 第一章绪论 到各自不同的等电点的位置，形成窄的聚焦区带，聚焦完成后移动溶质和两性电 解质使聚焦区带通过检测器。c 正f 已成功地用于测定蛋白质等电点( p i ) ，分离 异构体等。 3 1 5 毛细管等速电泳( c a p i l l a r yi s o t a c h o p h o r e s i s ，c i t p ) c i t p 技术是一种“移动界面”电泳技术，使用两种缓冲体系造成使所有被 分离的区带等速迁移的状态。c i t p 采用先导电解质和尾随电解质，使溶质按其 电泳淌度不同得以分离。在c p 中，必须选用比所有被分析离子有效淌度大的 前导电解质和比所有被分析离子有效淌度小的尾随电解质。由于前导电解质的淌 度最大、跑得最快，而被分析离子的淌度介于前导电解质和尾随电解质之间，因 此被分析离子的区带处于中间，最后是淌度最小的尾随电解质。c i t p 是一种较 老的在柱浓缩方式，现在常用柱前浓缩方法富集样品，以解决c e 测定中浓度的 灵敏度问题。 3 1 6 毛细管电色谱( c a p i l l a r ye l e c t r o c h r o m a t o g r a p h y c e c ) 将h l p c 中众多的固定相微粒填充到毛细管中( 或涂到管壁) ，以样品与固 定相之间的相互作用为分离机理，以电渗流为流动相驱动力的色谱过程称为毛细 管电色谱( c e c ) 。其分离机理同时包括电泳迁移和色谱固定相的保留机理，其 中，溶质与固定相间的相互作用一般起主导作用。c e c 将c e 的高效和h l p c 的 高选择性相结合，得到c e 研究者的青睐，近年来已成为毛细管电泳中最重要的 分离模式之一。 3 2 新型分离模式 毛细管电泳的分离模式一直在不断地创新，近年来也取得了不小的进展，建 立了如：芯片毛细管电泳( c c e ) 【l l - 13 1 、阵列毛细管电泳( c a e ) 【1 禾1 6 1 、非水毛 细管电泳( n a c e ) 1 7 1 8 1 、亲和毛细管电泳( a c e ) 【19 1 、单细胞凝胶电泳( s c g e ) 【2 0 1 等新的分离模式。 3 2 1 芯片毛细管电泳( c h i pc a p i l i a r ye l e c t r o p h o r e s i s ，c c e ) c c e 是微型化的毛细管电泳技术，其分离原理基本上与常规的毛细管电泳相 同，是一种将毛细管缩微移植到很小的芯片上，将样品进样、反应、分离、检测 2 0 1 l 届华东师范大学申请硕士学位论文 第一章绪论 等过程集成在一起的多功能快速、高效、低耗的缩微实验技术，是2 0 世纪9 0 年代 初发展起来的一种新的分离技术。微芯片上特殊的微通道结构使得c c e 可在高电 场强度条件下进行快速、高效的分离。与传统c e 技术相比，c c e 具有材料选择 多样、通道设计多变、通道尺寸相对较小、散热性能更好、样品用量更少、分析 速度更快的特点。目前，芯片毛细管电泳的发展还处于起步阶段，芯片微通道的 设计布局与芯片制作技术仍是该领域研究的重点。但是，其突出的优点，使其成 为分析化学中一个发展迅猛的领域，在生物医学、高通量药物合成与筛选、环境 监测和卫生检疫等领域有着广阔的应用前景。 3 2 2 毛细管阵列电泳( c a p i l l a r ya r r a ye i e c t r o p h o r e s i s ，c a e ) c a e 是在常规常规毛细管电泳原理和技术的基础上，结合微型制造技术设 计出来的一种检测技术，由微通道或反应池等构成通道型微阵列芯片，通过加载 生物样品，进行一种或连续多种反应，从而达到快速高效分析的目的，是一种新 型的生物芯片。为满足大批量样品的分离要求，特别是在人类基因组和蛋白组计 划中的应用，毛细管阵列电泳的分离模式已呈现出广阔的应用前景。与传统的 c e 相比，c a e 具有许多优点，如c e 芯片上的管道能更有效地散热，能以较高的 分离电压对样品进行快速分离；在设计和应用上体现出很大的灵活性，可采用多 种电泳模式，以适应不同的分析要求；多通道设计在芯片上更易实现，使得高通 量的检测成可能。 3 3 3 非水毛细管电泳( n o n a q u e o u sc a p i l l a r ye l e c t r o p h o r e s i s ，n a c e ) n a c e 是利用纯有机溶剂( 如甲酰胺及其衍生物、乙腈、醋酸、甲醇、二甲 亚砜等) 或混合试剂替代水介质作为缓冲溶液来完成样品的电泳分析。毛细管电 泳通常是在以