高效毛细管电泳

高效毛细管电泳

Highperformancecapillaryelectrophoresis

食品刘忠祥目录1423高效毛细管电泳技术概述毛细管电泳技术的基本原理高效毛细管电泳仪基本组成高效毛细管电泳技术的分类及应用高效毛细管电泳技术的概述

高效毛细管电泳技术(HPCE)，也简称毛细管电泳技术（CE），是在普通电泳技术的基础上，以毛细管为分离通道，以高压直流电场为驱动力，根据样品各组分之间迁移率和分配行为的差异，而实现分离的一种新型电咏技术。毛细管电泳技术的基本原理

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。

HPCE在传统电泳基础上，有了两大改进：

0.05mm内径的石英毛细管；高达数千伏的电压分离过程电场作用下，毛细管柱中出现：电泳现象和电渗流现象。带电粒子的迁移速度=电泳+电渗流；两种速度的矢量和。正离子：两种效应的运动方向一致，在负极最先流出；中性粒子无电泳现象，受电渗流影响，在阳离子后流出；阴离子：两种效应的运动方向相反。ν电渗流>ν电泳时,阴离子在负极最后流出,在这种情况下,不但可以按类分离,除中性粒子外,同种类离子由于受到的电场力大小不一样也同时被相互分离。分离示意图高效毛细管电泳仪基本组成高效毛细管电泳仪实图主要部件及流程

①电压：0～30kV；

②分离柱不涂敷任何固定液；

③紫外或激光诱导荧光检测器；（可检测到：10-19～10-21mol/L）1.高压电源（1）0～30kV稳定、连续可调的直流电源；（2）具有恒压、恒流、恒功率输出；（3）电场强度程序控制系统；（4）电压稳定性：0.1%；（5）电源极性易转换；2.毛细管柱（1）材料：石英：各项性能好；玻璃：光学、机械性能差；（2）规格：内径20～75μm，外径350～400μm；长度<=1m3.缓冲池化学惰性，机械稳定性好。4.检测器要求：具有极高灵敏度，可柱端检测；检测器、数据采集与计算机数据处理一体化；类型检测限/mol特点紫外-可见10-13～10-15

加二极管阵列，光谱信息荧光10-15～10-17

灵敏度高，样品需衍生激光诱导荧光10-18～10-20

灵敏度极高，样品需衍生电导10-18～10-19

离子灵敏，需专用的装置；毛细管电泳的几种分离模式

带电粒子的迁移速度=电泳和电渗流速度的矢量和。

正离子：两种效应的运动方向一致，在负极最先流出；

中性粒子：无电泳现象，受电渗流影响，在阳离子后流出；

阴离子：两种效应的运动方向相反；ν电渗流>ν电泳时,阴离子在负极最后流出,在这种情况下,不但可以按类分离,同种类离子由于差速迁移也能被相互分离。

CZE是CE中最基本，应用面最广的分离模式，其条件选择和控制也是其他分离模式的基础毛细管区带电泳（CZE）2.毛细管凝胶电泳（CGE）以起“分子筛”作用的凝胶作支持物在毛细管内进行的区带电泳。当被分离分子的大小与凝胶孔径相当时，其淌度与分子尺寸有关系。缺点：柱制备较困难，寿命较短。3.胶束电动力学毛细管色谱（MECC）

是唯一既能分离中性溶质又能同时分离带电组分的CE模式。其分离原理涉及物质在两相间的分配。4.毛细管等电聚焦（CIEF）

当向毛细管内充有的两性电解质载体两端施加直流电压时，管内将建立一个由阳极到阴极逐步升高的pH梯度。而蛋白质属于两性电解质，当具有不同等电点的蛋白质在管内迁移至某些适当位置形成一窄聚焦区带而得到分离。5.毛细管等速电泳（CITP）

是一种较早的模式,采用先导电解质和后继电解质,使溶质按其电泳淌度不同得以分离,常用于分离离子型物质,目前应用不多。6.毛细管电渗色谱（CEC）

将HPLC中众多的固定相微粒填充到毛细管中,以样品与固定相之间的相互作用为分离机制,以电渗流为流动相驱动力的色谱过程,虽柱效有所下降,但增加了选择性。毛细管电泳技术的优缺点优点：高分辨率：理论塔板数高达数百万块，甚至数千万块。高灵敏度：可检测出低至10-20mol/L浓度的物质。高分析速度：可在3min内分离30种阴离子；1.7min分离19种阳离子；4min可分离10种蛋白质。试样用量少：仅需几nL（10-9L）的试样。仪器简单操作成本低：分析一个试样仅需几毫升流动液。不足之处：

进样不够方便。应用范围相对较窄。分析阴离子时，由阴极进样，在阳极检测。但电渗流方向与阴离子受电场力作用移动方向相反，出峰时间较长。0.05mm内径的石英毛细管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。高效毛细管电泳的柱效远高于高效液相色谱，理论塔板数高达几十万块/米，特殊柱子可以达到数百万。经典电泳分离法的不足：所用分离柱的柱径大，柱较短，分离效率不高（远低于HPLC），温度影响大。毛细管电泳相较于传统电泳技术的改进优势高效毛细管电泳技术的应用离子分析体内药物分析中药分析手性拆分析蛋白质、多肽、氨基酸分析

DNA、RNA分析抗生素、维生素、糖类、单细胞分析阴离子的分析

阴离子电泳方向和电渗流方向相反、速度接近，分析时间长、效率低；质量小、电荷密度大的离子如：SO42-、Cl-、F-等，电泳速率大于电渗流，阳极端流出，在阴极端无法检测；加入电渗流改性剂，十六烷基三甲基溴