毛細(xì)管電泳基本原理和構(gòu)造

毛細(xì)管電泳泛指以高壓電場(chǎng)為驅(qū)動(dòng)力，以毛細(xì)管為分離通道，依據(jù)樣品中各組分之間淌度和分配行為上的差異而實(shí)現(xiàn)分離的一類液相分離技術(shù)。毛細(xì)管電泳儀的基本結(jié)構(gòu)包括一個(gè)高壓電源，一根毛細(xì)管，一個(gè)檢測(cè)器及兩個(gè)供毛細(xì)管兩端插入而又可和電源相連的緩沖液貯瓶。毛細(xì)管電泳的理論基礎(chǔ)

v—離子遷移速度

μe—電泳遷移率，單位電場(chǎng)下離子的移動(dòng)速度電泳

電泳分離是基于組分在電場(chǎng)下的遷移速度不同而進(jìn)行的。離子在電場(chǎng)下的移動(dòng)速度為：在穩(wěn)定的電泳狀態(tài)下電場(chǎng)力和摩擦力大小相等、方向相反，即：（2.6）方程（2.6）表明半徑小、電荷高的組分具有大的遷移率，而半徑大、電荷低的組分具有小的遷移率。在通常的物理參數(shù)表中查到的是無(wú)限稀釋完全電離條件下的電泳遷移率（絕對(duì)遷移率），實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的遷移率稱為有效遷移率，與緩沖溶液組成、pH值等有關(guān)?！?.2電滲及電滲控制

電滲是由于外加電場(chǎng)對(duì)管壁溶液雙電層的作用而產(chǎn)生的溶液的整體流動(dòng)，其大小與毛細(xì)管壁表面電荷有關(guān)。對(duì)石英毛細(xì)管，管壁表面帶負(fù)電，溶液中的對(duì)離子被吸附到表面附近，形成雙電層。當(dāng)在毛細(xì)管兩端加電壓時(shí)，雙電層中的陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，由于離子是溶劑化的，所以帶動(dòng)了毛細(xì)管中整體溶液向陰極移動(dòng)。在pH大于3時(shí)，電滲不可忽視。電滲在各種電泳模式中均存在，但在CE中由于采用了細(xì)內(nèi)徑的毛細(xì)管，毛細(xì)管的表面積比較大，且使用高電場(chǎng)，因此電滲顯得特別重要。電滲的大小用電滲速度或電滲遷移率表示：在毛細(xì)管中電滲流的一個(gè)重要特性是平流型的。電滲速度的徑向分布如圖：05101520

0.8

0.6

0.40.20X(nm)veo(X):離管壁距離為X(nm)時(shí)的電滲流電滲的另一個(gè)特點(diǎn)可以使幾乎所有的組分不管電荷大小，以同樣的方向移動(dòng)。組分在毛細(xì)管中流出時(shí)間取決于電滲速度和組分遷移速度的矢量和。一般情況下，電滲方向從陽(yáng)極到陰極,且電滲速度一般大于電泳速度，所以陰離子也在陰極流出。因此，陽(yáng)離子、陰離子、中性分子能夠同時(shí)分析。圖中：陽(yáng)離子移動(dòng)速度=電滲流速度+陽(yáng)離子電泳速率中性分子移動(dòng)速度=電滲流速度陰離子移動(dòng)速度=電滲流速度—陰離子電泳速率所以：移動(dòng)速率陽(yáng)離子>中性分子>陰離子但對(duì)于小離子（鈉、鉀、氯）分析，組分電泳速率一般大于電滲速率。另外，毛細(xì)管壁電荷的改性會(huì)使電滲發(fā)生變化，在這些情況下，陽(yáng)離子和陰離子可能向不同的方向移動(dòng)。電滲是溶液整體的流動(dòng)，它不能改變分離的選擇性。

電滲的控制

方法結(jié)果說(shuō)明電場(chǎng)強(qiáng)度正比于電滲.電場(chǎng)強(qiáng)度降低分離效率和分辨率的降低.電場(chǎng)強(qiáng)度增加，焦耳熱增加緩沖溶液pH值pH降低，電滲降低pH降低，電滲增加.改變電滲最方便有用的方法.可能會(huì)引起溶質(zhì)組分電荷和結(jié)構(gòu)的改變離子強(qiáng)度或緩沖溶液濃度離子強(qiáng)度增加，Zeta電位降低，電滲降低.離子強(qiáng)度增加，電流和焦耳熱增加.低離子強(qiáng)度可能存在樣品的吸附問(wèn)題.導(dǎo)電性與樣品不同可能引起峰形畸變.離子強(qiáng)度低，樣品裝載量小溫度溫度改變1℃，黏度變化約2%--3%.溫度由儀器自動(dòng)控制，常用方法有機(jī)改性劑改變Zeta電位和黏度（降低電滲）.變化復(fù)雜，其影響宜通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定.可能改變選擇性表面活性劑改變蔬水性或通過(guò)離子相互作用吸附在毛細(xì)管壁上.陰離子表面活性劑使電滲流增加.陽(yáng)離子表面活性劑使電滲降低或逆向會(huì)改變選擇性中性親水性聚合物通過(guò)蔬水性相互作用吸附在毛細(xì)管壁上.通過(guò)掩蓋表面電荷或增加黏度，降低電滲共價(jià)涂覆化學(xué)鍵和到毛細(xì)管壁上.可使用多種修飾劑.涂覆物的穩(wěn)定性存在問(wèn)題CE分離原理毛細(xì)管電泳是基于溶質(zhì)在電場(chǎng)力的作用下，在裝有電泳介質(zhì)的毛細(xì)管中的遷移速度不同而進(jìn)行分離的。電泳遷移：在高壓電場(chǎng)下，帶電離子向相反的方向移動(dòng)。電滲遷移：當(dāng)毛細(xì)管內(nèi)充滿緩沖溶液時(shí)，毛細(xì)管壁上的硅羥基發(fā)生解離，生成氫離子溶解在溶液中，這樣就使毛細(xì)管壁帶上負(fù)電荷與溶液形成雙電層，在毛細(xì)管的兩端加上直流電場(chǎng)后，帶正電的溶液就會(huì)整體的向負(fù)極端移動(dòng)，這就形成了電滲流。在操作緩沖溶液中，帶電粒子的運(yùn)動(dòng)速度等于電泳速度和電滲速度的矢量和，電滲速度一般大于電泳速度，因此即使是陰離子也會(huì)從陽(yáng)極端流向陰極端。根據(jù)分離原理不同，可分為五種分離模式：

毛細(xì)管電泳模式分離機(jī)理自由溶液毛細(xì)管電泳(FSCE)根據(jù)組分的電泳遷移率不同毛細(xì)管膠束電動(dòng)色譜(MECC)根據(jù)組分在膠束相和水相的分配系數(shù)不同毛細(xì)管凝膠電泳(CGE)根據(jù)組分體積和電荷不同毛細(xì)管等電聚焦(CIEF)根據(jù)組分的等電點(diǎn)不同毛細(xì)管等速電泳(CITP)根據(jù)組分的遷移率不同，與FSCE不同的是，它使用兩種不同電介質(zhì)毛細(xì)管區(qū)帶電泳將待分析溶液引入毛細(xì)管進(jìn)樣一端，施加直流電壓后，各組分按各自的電泳流和電滲流的矢量和流向毛細(xì)管出口端，按陽(yáng)離子、中性粒子和陰離子及其電荷大小的順序通過(guò)檢測(cè)器。中性組分彼此不能分離。出峰時(shí)間稱為遷移時(shí)間，相當(dāng)于高效液相色譜和氣相色譜中的保留時(shí)間。

前三種屬于區(qū)帶電泳，當(dāng)以緩沖溶液作為載體電解質(zhì)，即為FSCE;以膠束溶液作為載體電解質(zhì)，即為MECC;以凝膠作為載體電解質(zhì)，即為CGE.

二.遷移時(shí)間和遷移率組分從進(jìn)樣點(diǎn)遷移到檢測(cè)點(diǎn)所需要的時(shí)間稱為遷移時(shí)間，等于移動(dòng)的距離除以速度。在電滲存在時(shí)，測(cè)得為表觀遷移率。 V—施加電壓l—毛細(xì)管有效長(zhǎng)度L—毛細(xì)管總長(zhǎng)t—遷移時(shí)間E—電場(chǎng)強(qiáng)度柱效和分辨率一.擴(kuò)散與理論板數(shù)兩個(gè)電泳區(qū)帶的分辨率與區(qū)帶寬度有關(guān)，而區(qū)帶寬度在很大程度上取決于擴(kuò)散過(guò)程。溶質(zhì)組分的區(qū)帶擴(kuò)展，是由于溶質(zhì)在介質(zhì)中的擴(kuò)散速度不同而引起的。

在理想的條件下，在毛細(xì)管電泳中，溶質(zhì)區(qū)帶擴(kuò)展的唯一因素是縱向擴(kuò)展，因此，柱效只要與分子擴(kuò)散有關(guān)：D—溶質(zhì)的分子擴(kuò)散系數(shù)（2.14）

（2.16）式（2.16）表明：（1）高電場(chǎng)可使柱效增加（2）當(dāng)毛細(xì)管總長(zhǎng)與有效長(zhǎng)度接近時(shí)，柱效與柱長(zhǎng)幾乎 無(wú)關(guān)。（3）大分