毛细管电泳基本原理和构造PPT学习教案

1、会计学1 毛细管电泳基本原理和构造毛细管电泳基本原理和构造 Euv e 电泳电泳 电泳分离是基于组分在电场下的迁移速度不同而 进行的。离子在电场下的移动速度为： 第1页/共18页 在稳定的电泳状态下电场力和摩擦力大小相等、方向相反，即： RvqE6 R q f q uE 6 （2.6） 方程（2.6）表明半径小、电荷高的组分具有大的迁移率，而半径大、电荷低的组分具有小的迁移率。 在通常的物理参数表中查到的是无限稀释完全电离条件下的电泳迁移率（绝对迁移率），实验中测得的迁移率称为有效迁移率，与缓冲溶液组成、pH值等有关。 离子半径 介质黏度 离子电荷 R q 第2页/共18页 第3页/共18页

2、在pH大于3时，电渗不可忽视。电渗在各种电泳模式中均存在， 但在CE中由于采用了细内径的毛细管，毛细管的表面积比较大 ，且使用高电场，因此电渗显得特别重要。 电渗的大小用电渗速度或电渗迁移率表示： 无关与电场强度注意： 介质的介电常数 电位双电层的 电渗迁移率 电渗速度 或 E Zeta v Ev eo eo eo eo eo )/( )/( 在毛细管中电渗流的一个重要特性是平流型的。电渗速度的径向分布如图： 第4页/共18页 0 5 10 15 20 0.8 0.6 0.4 0.2 0 X(nm) )(Xveo veo(X):离管壁距离为X(nm)时 的电渗流 电渗的另一个特点可以使几乎所有

3、的组分不管电荷大小，以同样的方向移动。组分在毛细管中流出时间 取决于电渗速度和组分迁移速度的矢量和。一般情况下，电渗方向从阳极到阴极,且电渗速度一般大于电泳速度，所以阴离子也在阴极流出。因此，阳离子、阴离子、中性分子能够同时分析。 第5页/共18页 图中： 阳离子移动速度 =电渗流速度+ 阳离子电泳速率 中性分子移动速度 =电渗流速度 阴离子移动速度 =电渗流速度阴离子电泳速率 所以：移动速率 阳离子中性分子阴离子 但对于小离子（钠、钾、氯）分析，组分电泳速率一般大于电渗速率。另外，毛细管壁电荷的改性会使电渗发生变化，在这些情况下，阳离子和阴离子可能向不同的方向移动。 电渗是溶液整体的流动，它

4、不能改变分离的选择性。 第6页/共18页 电渗的控制 方法结果说明 电场强度正比于电渗 .电场强度降低分离效率和分辨率的降低 .电场强度增加，焦耳热增加 缓冲溶液pH值pH降低，电渗降低 pH降低，电渗增加 .改变电渗最方便有用的方法 .可能会引起溶质组分电荷和结构的改变 离子强度或缓冲溶 液浓度 离子强度增加，Zeta电位 降低，电渗降低 .离子强度增加，电流和焦耳热增加 .低离子强度可能存在样品的吸附问题 .导电性与样品不同可能引起峰形畸变 .离子强度低，样品装载量小 温度温度改变1，黏度变化 约2%-3% .温度由仪器自动控制，常用方法 有机改性剂改变Zeta电位和黏度（降 低电渗） .

5、变化复杂，其影响宜通过实验测定 .可能改变选择性 第7页/共18页 表面活 性剂 改变蔬水性或通过离子 相互作用吸附在毛细管 壁上 .阴离子表面活性剂使电渗流 增加 .阳离子表面活性剂使电渗降 低或逆向 会改变选择性 中性亲 水性聚 合物 通过蔬水性相互作用吸 附在毛细管壁上 .通过掩盖表面电荷或增加黏 度，降低电渗 共价涂 覆 化学键和到毛细管壁上 .可使用多种修饰剂 .涂覆物的稳定性 存在问题 第8页/共18页 n在操作缓冲溶液中，带电粒子的运动速度 等于电泳速度和电渗速度的矢量和，电渗 速度一般大于电泳速度，因此即使是阴离 子也会从阳极端流向阴极端。 第9页/共18页 毛细管电泳模式分离

6、机理 自由溶液毛细管电泳(FSCE)根据组分的电泳迁移率不同 毛细管胶束电动色谱(MECC)根据组分在胶束相和水相的分配 系数不同 毛细管凝胶电泳(CGE)根据组分体积和电荷不同 毛细管等电聚焦(CIEF)根据组分的等电点不同 毛细管等速电泳(CITP)根据组分的迁移率不同，与 FSCE不同的是，它使用两种不 同电介质 第10页/共18页 第11页/共18页 前三种属于区带电泳，当以缓冲溶液作为载体电解质， 即为FSCE;以胶束溶液作为载体电解质，即为MECC;以凝胶作 为载体电解质，即为CGE. 二.迁移时间和迁移率 组分从进样点迁移到检测点所需要的时间称为迁移时间， 等于移动的距离除以速度

7、。在电渗存在时，测得为表观迁移率。 表观迁移率式中： a eoea V lL V lL t )( V施加电压 l毛细管有效长度 L毛细管总长 t迁移时间 E电场强度 第12页/共18页 柱效和分辨率 一.扩散与理论板数 两个电泳区带的分辨率与区带宽度有关，而区带 宽度在很大程度上取决于扩散过程。 溶质组分的区带扩展，是由于溶质在介质中的扩 散速度不同而引起的。 在理想的条件下，在毛细管电泳中，溶质区带扩展 的唯一因素是纵向扩展，因此，柱效只要与分子扩散 有关： V DlL Dt a 2 2 2 D溶质的分子扩散系数（2.14） 第13页/共18页 D V N lL D El DL Vl N a aa 2 22 时：当 （2.16） 式（2.16）表明： （1）高电场可使柱效增加 （2）当毛细管总长与有效长度接近时，柱效与柱长几乎无关 。 （3）大分子由于分子扩散系数小，在同样条件下其柱效比小分 子大。 实际理论板数可直接从电泳图测得： 半峰宽 迁移时间式中： 2/1 2 2/1 )(54. 5 W t W t N 第14页/共18页 分辨率：分辨率