毛细管电泳摘录总结

1、下面是对毛细管电泳的摘录总结，并非自己创作，非占有版权产品可广泛应用于遗传分析，疾病检测，以及食品鉴定等。可对多重PCR产物进行病原微生物检测，动植物SSR标记检测，转基因食品及动植物检测，SNP, Microsatellites, RFLP, STR 等。新型生物药物的质量保证/质量控制、环境分析、食品安全和生命科学等领域。白质、DNA、细胞、免疫等前沿领域的科学研究提供了一个新的多功能分析平台，也为一些重大疾病的早期诊断和医治提供了有力的支撑，是我国电分析化学领域。汇聚电分析化学、分离科学、电子工程、物理、自动化控制和机械加工等方面的专家及技术人员，历时三年多研制而成，广泛应用于生命科学、

2、医药科学、分子生物学、环境科学及单细胞、单分子分析等领域。可广泛用于无机离子、药物、生物、环境分析以及氨基酸、蛋白质、DNA分离分析。对映异构体的手性分子分离；中药成分鉴定及杂质测定等；糖及其缀和物的分析（单糖组成的测定等）；核酸及碎片分析（片段分离，DNA测定，基因分析）；蛋白质或核酸的分子的相互作用。与传统的电泳技术一样，CE的主要应用领域是生命科学，分离对象主要涉及氨基酸、多肽、蛋白质、核酸等生物分子。CE技术一开始就紧紧地结合这一重点应用领域，开展了消除管壁吸附、提高分离度等一系列的研究。至今，CE分离蛋白质有了很大的进展，分离效率达到了105 106理论塔板数。样品已从模型蛋白质转到

3、生物工程等实际样品。对蛋白质结构分析具有重要意义的“肽图”(Peptide mapping)，对人体基因工程有决定性作用的DNA测序等许多当代生命科学中的分离分析问题，CE都已涉足，而且将日益向深度和广度扩展。 由于HPCE具有高效、快速和样品用量少等特点，在应用于生命科学的同时，近年来迅速扩展到其它领域，包括食品化学、药物化学、环境化学、毒物学、医学和法医学等。用CE分离无机离子，可在1.8min内分离18种阳离子，3min内分离30种阴离子，它在无机离子分离方面无以伦比的能力，使已盛行十几年的离子色谱黯然失色。CE分离有机分子、药物分子，特别是手性分子和生物大分子方面的能力，也对HPLC地

4、位提出了严峻的挑战。核酸的分析 核酸是基本遗传物质。HPCE对DNA、RNA及其水解产物核苷酸等的分离研究是热门课题之一。用MECC在40min以内分离出14种核酸成分。采用动态pH梯度将CZE扩展到具有不同pK值混合物，分离出11种嘌呤和嘧啶混合物。从水解的RNA中用CZE在5min以内分离出4个核糖核苷酸异构体。对于DNA的研究涉及众多方面，如DNA测序、基因突变研究、DNA损伤分析、临床诊断等。下面介绍RNA水解产物的测定实例。原理 当被分离的电活性物质流经电极表面时，由于溶液与电极间有电势差，电活性物质就要得到或失去电子，被还原或氧化，因此，溶液和电极间发生电荷转移，形成电流，该电流符

5、合法拉第定律。记录电流随时间的变化，得到电泳谱图测定容易氧化和还原的物质(碳纤维电极) 采用金属电极可以测定乙醇、糖类化合物、硫化物、胺类和氨基酸等 可用间接电化学法测定没有电活性的物质 适用的毛细管电泳分离模式 毛细管区带电泳(CZE) 胶束电动毛细管色谱(MECC) 微乳液毛细管电动色谱(MEEKC) 毛细管离子分析(CIA)结构毛细管电泳系统的基本结构应该包括进样、毛细管/温度控制、填灌/清洗、电流回路、检测/记录/数据处理等部分。在组建CE装置时，需要考虑以下的问题：进样机构不应存在死体积，凡能使毛细管直接与进样溶液接触的进样方法都可以考虑采用；进样方法、电极材料、检测方法必须要有毛细

6、管的清洗机构，凡能使溶液在毛细管中顺畅流动的办法均可采用，如加压法、抽吸法、电渗法等，而采用注射器推或抽的方法比较简便；电极可用金、银、铂、镍丝等制作，而以铂丝最为常用，直径为0.51mm之间；高压直流电源的输出功率最少也应有200A 25KV，以单端高压电源（即有一端可接地）为好；检测器尽量安装在接地端，应优先考虑柱上紫外检测方式；要有良好的控温系统，这是进行精密分离分析的前提条件。温控范围要宽，至少应能在2040内恒温，其精度应在0.2之内。液冷恒温效果较好。毛细管结构 毛细管是CE分离的心脏。理想的毛细管必须是电绝缘、紫外/可见光透明且富有弹性的，目前可以使用的有玻璃、熔融石英或聚四氟乙

7、烯塑料等。其中弹性熔融石英毛细管已有大量商品出售，因而被普遍使用。由熔融石英拉制的毛细管很脆，易折断，而用一层保护性的聚酰亚胺薄膜包盖毛细管外壁，就可使其富有弹性，这就是商品毛细管。根据被分离的溶质及检测系统的需要选择毛细管的制作材料及内径。毛细管内径一般为10100m，其截面结构示意图如图17.23所示。图17.23 熔融石英毛细管横截面示意图 由于有些组分，特别如蛋白质等生物大分子，易被毛细管壁吸附，引起分离区带增宽和分离效率降低，为避免这个问题，可以对毛细管内壁进行适当的化学修饰，或者改变蛋白质和毛细管内壁所带电荷以防止静电吸附作用，也可以在低的pH值条件下操作，以减少管内壁的电荷，还可

8、以在缓冲溶液中加入适量的表面活性剂等。为了保持高效率，取样体积应控制在10L以内，进样体积对毛细管电泳效率有显著影响。设理论塔板数为N，管内溶液的体积为Va，而注入的样液体积为Vinj，那么，最大的塔板数为Nmax，则 Nmax=12(Va/Vinj)2 从式可见，减少注入管内的样液体积，将会增加分离效率。一般说来，样品组分带所占管长应少于总管长的1%2%。 至少有三种方法可以使样品直接进入毛细管，即电动法，压力法和扩散法。 电动进样 毛细管洗净以后，用微注射器注入缓冲液，然后将其两端分别浸入两个盛有缓冲液的储瓶。进行电迁移法注样时，将含样品液的储瓶代替一端的缓冲液储瓶，并通过样液瓶引入高压电

9、，电路按一定的时间周期接通，一般是几秒钟接通一次，以使得进入毛细管的样品区带变窄。然后断电，并将缓冲储瓶代替样液瓶，再通入高压电，使电泳过程开始。为使电压沿管线分布均匀，应使样液与缓冲液有相近的电导率。 当把毛细管的进样端插入样品溶液并加上电场E时，组分就会因电迁移和电渗作用而进入管内。设毛细管的横截面积为S，样品的浓度为C0，迁移速率为 vH =(vep+veo)= (ep+eo)E，那么在时间内样品进入毛细管的体积QV和进样量Qin便是： Qv=SvH Qin=C0Qv=C0S(ep+eo)E 对于半径为r的圆毛细管，有： Qin=r2C0(ep+eo)E 上两式表明，电动进样的控制参数是

10、电场强度E和进样时间，其中E是进样动力，取值多在110kV/60cm之间；是进样时间，取值通常在110s之间，有时可达1min或更大。 电动进样对毛细管内的填充介质没有特别限制，属普适性方法，可实现完全自动化操作，也是商品仪器必备的进样方法。不过电动进样对离子组分存在进样偏向，即vH大者多进，小者少进或不进，这会降低分析的准确性和可靠性。 压力进样 压力进样也叫流动进样，它要求毛细管中的填充介质具有流动性，比如溶液等。当将毛细管的两端置于不同的压力环境中时，管中溶液即能流动，将试样带入。设毛细管的长度为L、两端的压力差为P、管中溶液的粘度为，则有： 显然，P和是控制参数，其中P是进样动力，可用

11、三种方法产生：正压、负压(管尾抽吸)或重力(虹吸)，取值一般在3450Pa(o.5psi)附近。的取值在15s之间，有时可超过60s。利用重力进行虹吸进样时，因P正比于毛细管进、出口的液面落差H，所以进样量也可由H控制： P=gH 式中，为缓冲液的密度，g为重力加速率。H的取值通常在520cm之间， 多数取10cm，对应的多在510s间取值。H大进样快速，但毛细管上下移动幅度大，不利于精确控制，也不利于仪器的设计。 利用压缩空气如钢瓶气可以实现正压进样，并能和毛细管清洗系统共用，多为商品仪器采用。负压进样需要特别精密的控制设计，容易因泄露等原因出现不重复进样。正、负压进样都需要密封技术。 压力

12、进样没有偏向问题，但选择性差，样品及其背景都同时被引进管中，对后续分离可能产生影响。 扩散进样 利用浓度差扩散原理同样可将样品分子引入毛细管。当将毛细管插入一样品溶液时，样品分子因管口接口存在浓差而向管内扩散，扩散量由下式决定： 式中，D为样品分子的扩散系数，C0为浓度单位取mol/L，其它用M.S.kg单位。扩散进样动力属不可控制参数，进样量仅由扩散时间控制。在商品仪器上，利用电动或压力进样系统，取E0或P0，(如果允许)，就能实现扩散进样。扩散进样时间在1060s之间，用简单的定时器也可达到比较精密的控制。扩散进样对管内介质没有任何限制，属普适性进样方法。 扩散进样具有双向性：在样品分子进

13、入毛细管的同时，区带中的背景物质也向管外扩散。因此可以得到畸变程度较小(和背景差别不大)的初始区带，能抑制背景干扰，提高分离效率。扩散也与电迁移速率和方向无关，可抑制进样偏向，提高定性定量的可靠性。检测系统 CE有许多潜在的检测方法，比如光吸收法、电化学方法、电导法以及化学发光、磷光、荧光、质谱技术等，其中紫外吸收已经非常成熟，是绝大多数商品仪器的主要检测手段。有少数商品仪器(如Dionex公司的CE)采用荧光检测方法。荧光技术可以提高检测的灵敏度但属非普适性方法。如将普通荧光激发光源代之以激光，就成了激光诱导荧光(LIF)，能达到单分子检测水平。Beckman和Bio-Rad公司已先后推出商

14、品LIF检测器。质谱作为检测手段已渐趋成熟，但尚无CE专用的检测器，均以联用方式实现柱后检测。Agilent的HP3D和Beckm紫外吸收 一般采用柱上检测(on-column detection)方式，也可实现柱后检测。柱上检测简单 方便，仅需在毛细管的出口端适当位置上除去不透明的弹性保护层、让透明部位对准光路即可。自己组装CE系统时，可采用液相色谱紫外检测器，只需将流动池固定架加以改造，使之适合于毛细管穿过并固定即可(图17.24)。色谱用紫外检测器的灵敏度可能不够，在入射光方向加一高品质石英聚光球(图17.25)可以提高灵敏度一个数量级以上。增加(管轴方向)检测狭缝的长度(参见图17.2

15、4)也是一种值得考虑的简单方法。据计算，狭缝长度可在0.51.5mm之间调整。将毛细管检测部分折成“Z”字形、加热吹成泡状(如HP3D)或通过拼接换成大管等方法，也是增加检测灵敏度的有效措施，不过这些方法均会损失一些分辨率。 图17.24 毛细管检测窗口固定方法 图17.25 利用球镜聚焦增强紫外检测灵敏度 柱后检测适合于诸如CEC和CGE等采用填充管的分离模式以及需要进行柱后衍生才能检测的样品或特殊的检测器。柱后检测也有多种不同的方法，其中比较方便的方法是采用鞘流(sheath-flow)检测池。图17.26是一种鞘流池结构示 图17.26 利用鞘流池进行柱后紫外吸收检测 意图，其横截面为矩

16、形，液体流速由液面落差来调控。流速控制的目的是实现层流，对应的组成应与分离缓冲液相同。鞘流池可基本消除背景散射光，从而有效地提高了信噪比，但鞘流调控较难。适合于紫外检测用的鞘流池一般由石英制成。适合于荧光检测的可用普通光学玻璃制作。 an的P/ACE等机型都可以和质谱联用。激光诱导荧光 和紫外检测一样，LIF可采用柱上和柱后两种检测方式。LIF检测的光路结构与吸收型检测器有所不同，关键有两点：其一，为减少(四层)管壁的反射等干扰，要把激光准确聚焦到管中心，或采用小角衍射法即让入射光与毛细管夹角保持在30附近；其二，信号收集要有很好的背景滤波设计。如果采用矩形鞘流检测池(图17.26)，则可以很

17、好克服背景杂散问题，容易获得高灵敏的检测效果，但鞘流池在国内尚无商品，需自己设计加工。 LIF检测器主要由激光器、光路系统、检测池和光电转换器件等部分组成。按入射激光、毛细管和荧光采集方向的对应位置，CE的LIF系统可分为正交型和共线型两种。 1-激光器；2-干涉滤光器；3-聚焦透镜；4-毛细管；5-采光透镜；6-狭缝；7-光电倍增管；8-双色镜图17.27 正交型(a)和共线型(b)LIF监测器结构示意图 1.正交结构荧光采集透镜垂直于毛细管和入射激光所构成的平面图17.27(a)。2.共线结构光源、聚焦光和荧光共面，且入射光和发射荧光采用同一透镜聚焦图17.27(b)Agilent7100

18、毛细北京-安捷伦科技公司（NYSE：A）今日推出了新一代Agilent7100毛细我们认为电泳业务是我们的核心技术之一尺寸减小了25%，重量减小了30%，并且耗电量更低。新型检测器采用了一种扩展光程的专利毛细管光路设计和另一种高灵敏度池设计，从而带来了出色的灵敏度，使Agilent7100的灵敏度是其它毛细管电泳仪的10-20倍。减少了补给缓冲液的用量。通过设计提高了分离效率、可靠性和易用性。新型耐用的内部加压系统和改进的毛细管冷却系统能耐受更高的电流和/或更大孔径的毛细管，既可以提高分析通量，也使应用范围得到了扩展。另外，该电泳系统应用了新型化学工作站软件，其易于使用的图形用户界面以及改进的方法设置功能，电泳系统的模块化结构，便于快速接近电极、预穿孔器、电子元器件和管路等部件，有利于进行日常维护和保养。毛细管卡套具有自动对准功能，可以在几秒钟内得到快速毛细管更换，并能与所有商用毛细管兼容。在毛细管电泳检测技术和微流控芯片分析方法中 微型化、集成化是由多通道数据采集分析仪、多功能化学发光监测仪、数控电化学分析恒电位仪、数控毛细管/芯片电泳高压电源等控件所组成的专用系统；系统成功构建了基于WINDOWS操作系统的多窗口、多界面分析化学数据采集与处理平台，实现了多种控制部件的系统连接与控制；在硬件设计中，系统采用了分布式