高效毛細管電泳

高效毛細管電泳

Highperformancecapillaryelectrophoresis

食品劉忠祥目錄1423高效毛細管電泳技術概述毛細管電泳技術的基本原理高效毛細管電泳儀基本組成高效毛細管電泳技術的分類及應用高效毛細管電泳技術的概述

高效毛細管電泳技術(HPCE)，也簡稱毛細管電泳技術（CE），是在普通電泳技術的基礎上，以毛細管為分離通道，以高壓直流電場為驅動力，根據樣品各組分之間遷移率和分配行為的差異，而實現分離的一種新型電詠技術。毛細管電泳技術的基本原理

在電解質溶液中，位于電場中的帶電離子在電場力的作用下，以不同的速度向其所帶電荷相反的電極方向遷移的現象，稱之為電泳。由于不同離子所帶電荷及性質的不同，遷移速率不同，可實現分離。

HPCE在傳統(tǒng)電泳基礎上，有了兩大改進：

0.05mm內徑的石英毛細管；高達數千伏的電壓分離過程電場作用下，毛細管柱中出現：電泳現象和電滲流現象。帶電粒子的遷移速度=電泳+電滲流；兩種速度的矢量和。正離子：兩種效應的運動方向一致，在負極最先流出；中性粒子無電泳現象，受電滲流影響，在陽離子后流出；陰離子：兩種效應的運動方向相反。ν電滲流>ν電泳時,陰離子在負極最后流出,在這種情況下,不但可以按類分離,除中性粒子外,同種類離子由于受到的電場力大小不一樣也同時被相互分離。分離示意圖高效毛細管電泳儀基本組成高效毛細管電泳儀實圖主要部件及流程

①電壓：0～30kV；

②分離柱不涂敷任何固定液；

③紫外或激光誘導熒光檢測器；（可檢測到：10-19～10-21mol/L）1.高壓電源（1）0～30kV穩(wěn)定、連續(xù)可調的直流電源；（2）具有恒壓、恒流、恒功率輸出；（3）電場強度程序控制系統(tǒng)；（4）電壓穩(wěn)定性：0.1%；（5）電源極性易轉換；2.毛細管柱（1）材料：石英：各項性能好；玻璃：光學、機械性能差；（2）規(guī)格：內徑20～75μm，外徑350～400μm；長度<=1m3.緩沖池化學惰性，機械穩(wěn)定性好。4.檢測器要求：具有極高靈敏度，可柱端檢測；檢測器、數據采集與計算機數據處理一體化；類型檢測限/mol特點紫外-可見10-13～10-15

加二極管陣列，光譜信息熒光10-15～10-17

靈敏度高，樣品需衍生激光誘導熒光10-18～10-20

靈敏度極高，樣品需衍生電導10-18～10-19

離子靈敏，需專用的裝置；毛細管電泳的幾種分離模式

帶電粒子的遷移速度=電泳和電滲流速度的矢量和。

正離子：兩種效應的運動方向一致，在負極最先流出；

中性粒子：無電泳現象，受電滲流影響，在陽離子后流出；

陰離子：兩種效應的運動方向相反；ν電滲流>ν電泳時,陰離子在負極最后流出,在這種情況下,不但可以按類分離,同種類離子由于差速遷移也能被相互分離。

CZE是CE中最基本，應用面最廣的分離模式，其條件選擇和控制也是其他分離模式的基礎毛細管區(qū)帶電泳（CZE）2.毛細管凝膠電泳（CGE）以起“分子篩”作用的凝膠作支持物在毛細管內進行的區(qū)帶電泳。當被分離分子的大小與凝膠孔徑相當時，其淌度與分子尺寸有關系。缺點：柱制備較困難，壽命較短。3.膠束電動力學毛細管色譜（MECC）

是唯一既能分離中性溶質又能同時分離帶電組分的CE模式。其分離原理涉及物質在兩相間的分配。4.毛細管等電聚焦（CIEF）

當向毛細管內充有的兩性電解質載體兩端施加直流電壓時，管內將建立一個由陽極到陰極逐步升高的pH梯度。而蛋白質屬于兩性電解質，當具有不同等電點的蛋白質在管內遷移至某些適當位置形成一窄聚焦區(qū)帶而得到分離。5.毛細管等速電泳（CITP）

是一種較早的模式,采用先導電解質和后繼電解質,使溶質按其電泳淌度不同得以分離,常用于分離離子型物質,目前應用不多。6.毛細管電滲色譜（CEC）

將HPLC中眾多的固定相微粒填充到毛細管中,以樣品與固定相之間的相互作用為分離機制,以電滲流為流動相驅動力的色譜過程,雖柱效有所下降,但增加了選擇性。毛細管電泳技術的優(yōu)缺點優(yōu)點：高分辨率：理論塔板數高達數百萬塊，甚至數千萬塊。高靈敏度：可檢測出低至10-20mol/L濃度的物質。高分析速度：可在3min內分離30種陰離子；1.7min分離19種陽離子；4min可分離10種蛋白質。試樣用量少：僅需幾nL（10-9L）的試樣。儀器簡單操作成本低：分析一個試樣僅需幾毫升流動液。不足之處：

進樣不夠方便。應用范圍相對較窄。分析陰離子時，由陰極進樣，在陽極檢測。但電滲流方向與陰離子受電場力作用移動方向相反，出峰時間較長。0.05mm內徑的石英毛細管高達數千伏的電壓毛細管的采用使產生的熱量能夠較快散發(fā)，大大減小了溫度效應，使電場電壓可以很高。電壓升高，電場推動力大，又可進一步使柱徑變小，柱長增加。高效毛細管電泳的柱效遠高于高效液相色譜，理論塔板數高達幾十萬塊/米，特殊柱子可以達到數百萬。經典電泳分離法的不足：所用分離柱的柱徑大，柱較短，分離效率不高（遠低于HPLC），溫度影響大。毛細管電泳相較于傳統(tǒng)電泳技術的改進優(yōu)勢高效毛細管電泳技術的應用離子分析體內藥物分析中藥分析手性拆分析蛋白質、多肽、氨基酸分析

DNA、RNA分析抗生素、維生素、糖類、單細胞分析陰離子的分析

陰離子電泳方向和電滲流方向相反、速度接近，分析時間長、效率低；質量小、電荷密度大的離子如：SO42-、Cl-、F-等，電泳速率大于電滲流，陽極端流出，在陰極端無法檢測；加入電滲流改性劑，十六烷基三甲基溴