毛细管等速电泳

1、毛细管等速电泳毛细管等速电泳capillary isotachophoresis ( citp ) 毛细管等速电泳也是根据样品的有效淌度毛细管等速电泳也是根据样品的有效淌度的差别进行分离的一项电泳技术的差别进行分离的一项电泳技术. 在等速电泳中在等速电泳中, 在电泳稳态时在电泳稳态时, 各组分区各组分区带具有相同的泳动速度带具有相同的泳动速度, 而且各区带相互而且各区带相互连接连接. 等速电泳所要求的条件等速电泳所要求的条件: 1. 特殊的电解质系统特殊的电解质系统: 在毛细管等速电泳中在毛细管等速电泳中, 用有效淌度比样品中任何离子的用有效淌度比样品中任何离子的有效淌度都大有效淌度都大, 并

2、具有一定缓冲能力的离子作为并具有一定缓冲能力的离子作为前导电前导电解质解质 ( leading electrolyte ), 加入到末端加入到末端 (检测端检测端) 电解电解槽和毛细管中槽和毛细管中, 用有效淌度比样品中任何离子的有效淌用有效淌度比样品中任何离子的有效淌度都小度都小, 并具有一定缓冲能力的离子作为并具有一定缓冲能力的离子作为尾随电解质尾随电解质 ( terminating electrolyte ) 加入起始端电解槽中加入起始端电解槽中. 样品加样品加在前导电解质和尾随电解质之间在前导电解质和尾随电解质之间. 系统中要加入对离子系统中要加入对离子, 以满足电中性的要求以满足电中

3、性的要求. 区带电泳和等速电泳使用的电解质溶液的不同区带电泳和等速电泳使用的电解质溶液的不同 在区带电泳中，整个系统都用同一种电解质充在区带电泳中，整个系统都用同一种电解质充满，这种电解质被称为背景电解质或支持电解满，这种电解质被称为背景电解质或支持电解质。它运载电流并有一定的缓冲能力。质。它运载电流并有一定的缓冲能力。 在等速电泳中，不加入这样的背景电解质。在等速电泳中，不加入这样的背景电解质。2. 背景电流要小到足以克服区带电泳效应背景电流要小到足以克服区带电泳效应在毛细管等速电泳中在毛细管等速电泳中, 由于没有一个背景由于没有一个背景电解质支持电流电解质支持电流 (毛细管等速电泳要求溶毛

4、细管等速电泳要求溶剂的自身电导可以忽略不计剂的自身电导可以忽略不计 ), 各区带互各区带互相连接相连接. 毛细管等速电泳一般用恒流操作模式毛细管等速电泳一般用恒流操作模式.分离开始后分离开始后, 在电压的作用下在电压的作用下, 各组分由于淌度的各组分由于淌度的不同被分离不同被分离. 系统通电后, 样品中迁移速度最大的离子运动最快, 但慢于前导电解质. 迁移速度最小的离子运动最慢, 但快于尾随电解质, 具有不同淌度的离子得到分离。 恒稳态时所有区带具有相同的移动速度恒稳态时所有区带具有相同的移动速度.假定有区带假定有区带 l， a， b， c， t， 则各则各区带的移动速度为区带的移动速度为：

5、v l = v a = v b = v c = v t 或或： l e l = a e a = b e b = c e c = t e t 式中，式中， ，有效淌度，有效淌度， e，电场强度，电场强度 l e l = a e a = b e b = c e c = t e t 由于由于 l a b c t ，所以有所以有: e l e a e b e c e t 各区带的电场强度不同。前导电解质区带的电场强度最小。 毛细管等速电泳的特点毛细管等速电泳的特点1. 自锐化效应自锐化效应 ：若某一区带的离子进入前一区带，若某一区带的离子进入前一区带， 由于由于电场强度变小而减速，由若进入到下区电场强

6、度变小而减速，由若进入到下区带，由于电场强度变大而加速，带，由于电场强度变大而加速， 都退回都退回到原区带到原区带, 结果导致各区带形成鲜明的界结果导致各区带形成鲜明的界面面.2. 浓度特征浓度特征对于含有阴离子对于含有阴离子a1的区带和含有阴离子的区带和含有阴离子b2的区带，假定区带的配对离子分别为的区带，假定区带的配对离子分别为q1和和q2. 根根据电中和原理，区带中的阳离子数和阴离子数必据电中和原理，区带中的阳离子数和阴离子数必须相等，因此，须相等，因此，ca, 1 = cq, 1和和 cb, 2 = cq, 2，在等速电泳中，在等速电泳中， i = 相同值相同值 （电流值在各处相同）（

7、电流值在各处相同）， 而两区带速度相等： v1= v2 或，或， a e1 = b e2可变为：可变为： e1 / e2= b / a根据欧姆定律，根据欧姆定律，i = e1 l l1 1= e2l l2(l 为电导)，电导取决与溶质有效淌度和浓度电导取决与溶质有效淌度和浓度:l l = ( ci i + cp p ) f 式中式中, l l - 电导电导; f 法拉第常数法拉第常数; ci 和和 cp 分别为样品和对离子浓度分别为样品和对离子浓度; i 和和 p 分别为样品和对离子淌度分别为样品和对离子淌度.每个区带的电导可写为：每个区带的电导可写为：l l1 1= ca, 1 af + c

8、q, 1 q f = ca, 1f ( a+ q )，l l2= c b, 2 b f + cq, 2 q f = c b, 2f ( b + q ), ca, 1 与与 cq, 1 相等，相等， c b2,与与 cq, 2相等相等在等速电泳中，在等速电泳中， i = 常数常数(不同区带电流相同），不同区带电流相同），i = e l l， 所以所以e1 l l1 1= e2l l2 ,e1 ca, 1f ( a+ q ) = e2 c b, 2f ( b + q ) 将上式变化，得到：) ( ) ( qb 2qa11 ,2 ,eec c ab因为，e1 / e2= b / a， 所以，) (

9、) ( qbaqab1 ,2 ,abc c 任意区带的组分浓度任意区带的组分浓度ci 与前导离子浓度与前导离子浓度cl 和有关和有关离子的有效淌度有关离子的有效淌度有关. 对特定分析对特定分析, 各区带浓度为一各区带浓度为一定值定值, 并和前导离子的浓度有关并和前导离子的浓度有关, 与样品原始浓度无与样品原始浓度无关关. 区带长度反映了进样量的大小区带长度反映了进样量的大小, 构成定量的根据构成定量的根据. ) ( ) ( qbaqab1 ,2 ,abc c 3. 电导电导, 电位梯度和温度特征电位梯度和温度特征 电导取决与有效淌度和浓度电导取决与有效淌度和浓度:l l = ( ci i + cp p ) f 式中式中, l l - 电导率电导率; f 法拉第常数法拉第常数; ci 和和 cp 分别为样分别为样品和对离子浓度品和对离子浓度; i 和和 p 分别为样品和对离子淌度分别为样品和对离子淌度. 由于各区带浓度基本相同由于各区带浓度基本相同, 而离子淌而离子淌度依次递减度依次递减, 所以电导呈阶梯递减所以电导呈阶梯递减, 电阻电阻呈阶梯上升呈阶梯上升. 电场强度和温度与区带电阻成正比电场强度和温度与区带电阻成正比 : e i r, t i 2 r, 在恒电流操作的毛细管等速电泳中在恒电流操作的毛细管等速电泳中,电电阻呈阶梯上升阻呈阶梯上升.