高效毛细管电泳法--原理

1、 高效毛细管电泳技术高效毛细管电泳技术 电泳，及其电泳技术 在电解质溶液中，位于电场中的带电离子在电场力的作用下，以不同的速度向其所带电荷相反的电极方向迁移的现象，称之为电泳。 由于不同离子所带电荷及性质的不同，迁移速率不同，可实现分离。利用电泳现象对某些化学或生物物质进行分离分析的方法和技术叫电泳法或电泳技术。实验原理： 指以高压电场为驱动力，以毛细管为分离通道，依据样品中各组分之间淌度和（或）分配行为上的差异而实现分离的一种液相分配技术。CE是经典电泳技术和现代微柱分离技术相结合的产物。淌度是单位场强下离子的平均电泳速度。因为电泳速度与外加电场强度有关，所以，在电泳中常用淌度而不用速度来描

2、述荷电离子的电泳行为和特性。基本装置 CE 的基本装置包括一个高压支流电源、一根毛细管、一个检测器及两个供毛细管两端插入而又可和电源相连的缓冲液贮瓶。高效毛细管电泳： 高效毛细管电泳相对于经典电泳在技术上采取了两项重要改进： 一是采用了0.05mm内径的毛细管, 二是采用了高达数千伏的电压。 毛细管的采用使产生的热量能够较快散发，大大减小了温度效应，使电场电压可以很高；电压升高，电场推动力大，又可进一步使柱径变小，柱长增加。 基本理论 在高电压作用下，双电层中的水合阳离子引起流体整体朝负极方向移动，该现象称为电渗流（electro-osmotic flow, EOF）。电渗流速度可表示为： 其

3、中Veo为电渗流速度， eo 为电渗淌度， 为双电层的Zeta电位， 为分离介质的介电常数 EVeo= eo E=电渗流的特点 其电渗驱动力沿毛细管均匀分布，电渗速度的径向分布几乎是均匀的，它使整个流体像一个“塞子”一样以均匀的速度向前运动，不会直接引起样品组分区带扩散。 但在HPLC中，采用的压力驱动方式使柱中流体呈抛物线型，其中心处速度是平均速度的两倍，导致溶质区带本身扩张，引起柱效下降，使其分离效果不如CE。分离原理 粒子在电解质溶液中的迁移速度等于电泳和电渗流两种速度的矢量和,即V=Vep+Veo=(ep + eo ) E E 正离子的运动方向和电渗流一致，故最先流出；中性粒子的电泳速

4、度为0，故其迁移速度相当于电渗流速度；负离子的运动方向和电渗流方向相反，但因电渗流速度一般都大于电泳流速度，故它将在中性粒子之后流出。这样，各种粒子因迁移速度不同而实现了分离。分离原理毛细管柱 毛细管柱是CE的核心部件，目前多为2575m之间，材料为聚四氟乙烯、玻璃和弹性石英，以石英居多。 选择细内径毛细管柱有利于最大散热，但比表面积大，会增加溶质的吸附作用。分离模式 毛细管电泳根据分离机理不同，具有多种分离模式，能够提供互不相关而又互相补充的信息。毛细管区带电泳（CZE）毛细管胶束电动色谱（MECC）毛细管凝胶电泳（CGE）毛细管等电聚焦（CIEF）毛细管等速电泳（CITP）毛细管电色谱（C

5、EC）毛细管电泳毛细管区带电泳（CZE） 将待分析溶液引入毛细管进样一端，施加直流电压后，各组分按各自的电泳流和电渗流的矢量和流向毛细管出口端，按阳离子、中性粒子和阴离子及其电荷大小的顺 序通过检测器。中性组分彼此不能分离。出峰时间称为迁移时间，相当于高效液相色谱和气相色谱中的保留时间。毛细管胶束电动色谱（MECC） 是在缓冲液中加入表面活性剂，当其浓度高于临界浓度时形成胶束。在电场力的作用下，毛细管水相可看作流动相，胶束相可看作“准固定相”，溶质由其在胶束相和水相中的分配系数不同而在不同时间流出。其他常用的胶束试剂还有阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵，胆酸 等。毛细管凝胶电泳 在毛细管中

6、装入单体和引发剂引发聚合反应生成凝胶，这种方法主要用于分析蛋白质、DNA等生物大分子。另外还可以利用聚合物溶液，如葡聚糖等的筛分作用进 行分析，称为毛细管无胶筛分。有时将它们统称为毛细管筛分电泳，下分为凝胶电泳和无胶筛分两类。 毛细管等电聚焦电泳 将毛细管内壁涂覆聚合物减小电渗流，再将样品和两性电解质混合进样，两个电极槽中分别加入酸液和碱液，施加电压后毛细管中的操作电解质溶液逐渐形成pH梯 度，各溶质在毛细管中迁移至各自等电点时变为中性形成聚焦的区带，而后用压力或改变检测器末端电极槽储液的pH值的办法使溶质通过检测器。仪器特点与HPLC相比，CE的特点是： （1）分析速度快，柱效高； （2）几乎不消耗溶剂，样品用量小； （3）前处理简单，甚至无需前处理； （4）可自由选择被分离物质的类型，使图谱清晰 （5）毛细管容易清洗，不容易产生柱污染当然CE也存在许多不足之处：（1）灵敏度和线性范围