CE概述、原理

1、高效毛細管電泳技術(shù)概述高效毛細管電泳技術(shù)概述電泳的發(fā)展歷史電泳的發(fā)展歷史 電泳是一種帶電粒子在電場中泳動的現(xiàn)電泳是一種帶電粒子在電場中泳動的現(xiàn)象。電泳現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)得很早，但將這種現(xiàn)象用象。電泳現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)得很早，但將這種現(xiàn)象用于生物化學領(lǐng)域，尤其是臨床醫(yī)學和檢驗醫(yī)于生物化學領(lǐng)域，尤其是臨床醫(yī)學和檢驗醫(yī)學領(lǐng)域卻是近幾十年的事。學領(lǐng)域卻是近幾十年的事。20世紀世紀6070年年代，當濾紙、聚丙烯酰胺凝膠等介質(zhì)相繼引代，當濾紙、聚丙烯酰胺凝膠等介質(zhì)相繼引入電泳以來，電泳技術(shù)得以迅速發(fā)展。豐富入電泳以來，電泳技術(shù)得以迅速發(fā)展。豐富多彩的電泳形式使其應用十分廣泛。多彩的電泳形式使其應用十分廣泛。電泳的發(fā)展歷史電泳

2、的發(fā)展歷史 電泳技術(shù)除用于小分子物質(zhì)的分離分電泳技術(shù)除用于小分子物質(zhì)的分離分析外，最主要用于蛋白質(zhì)、核酸、酶、甚析外，最主要用于蛋白質(zhì)、核酸、酶、甚至病毒與細胞的研究。由于電泳技術(shù)具有至病毒與細胞的研究。由于電泳技術(shù)具有快速、簡便、高分辨率及選擇性等優(yōu)點，快速、簡便、高分辨率及選擇性等優(yōu)點，電泳技術(shù)的種類逐漸增加，手段與儀器日電泳技術(shù)的種類逐漸增加，手段與儀器日趨完善，以致現(xiàn)在己成為檢驗醫(yī)學常規(guī)分趨完善，以致現(xiàn)在己成為檢驗醫(yī)學常規(guī)分析、教學和科研中不可缺少的析、教學和科研中不可缺少的“常規(guī)武常規(guī)武器器”。電泳的發(fā)展歷史電泳的發(fā)展歷史 1809年，俄國物理學家年，俄國物理學家 reuss 進行了

3、世界進行了世界上第一次電泳實驗。他用兩根玻璃管插入一塊上第一次電泳實驗。他用兩根玻璃管插入一塊濕粘土中，容器灌滿水，管底放一層沙，然后濕粘土中，容器灌滿水，管底放一層沙，然后封閉起來并通電。其結(jié)果是連接陽極的管中的封閉起來并通電。其結(jié)果是連接陽極的管中的水由于膠體粘土顆粒通過沙層的電泳遷移而變水由于膠體粘土顆粒通過沙層的電泳遷移而變得混濁，而連接陰極的管中的水變得清澈，并得混濁，而連接陰極的管中的水變得清澈，并且增加了體積，顯示了電滲（且增加了體積，顯示了電滲（electro-osmosis）現(xiàn)象?，F(xiàn)象。1909年年michaelis把膠體離子在電場中的把膠體離子在電場中的遷移定名為遷移定名為

4、“電泳（電泳（electrophoresis）”。 電泳的發(fā)展歷史電泳的發(fā)展歷史 從從19世紀初到世紀初到 20世紀中的世紀中的 150年中，早期年中，早期電泳技術(shù)雖然得到了發(fā)展，但由于移界電泳裝電泳技術(shù)雖然得到了發(fā)展，但由于移界電泳裝置比較昂貴，而且分辨率有限，同時因為溶液置比較昂貴，而且分辨率有限，同時因為溶液受熱后發(fā)生密度變化，產(chǎn)生對流，使區(qū)帶擾亂，受熱后發(fā)生密度變化，產(chǎn)生對流，使區(qū)帶擾亂，故在故在 20 世紀世紀 50 年代以后又發(fā)展了支持物電泳，年代以后又發(fā)展了支持物電泳，如濾紙電泳、醋酸纖維素薄膜電泳、淀粉凝膠如濾紙電泳、醋酸纖維素薄膜電泳、淀粉凝膠電泳、免疫電泳、聚丙烯酰胺凝膠電

5、泳等技術(shù)。電泳、免疫電泳、聚丙烯酰胺凝膠電泳等技術(shù)。電泳的發(fā)展歷史電泳的發(fā)展歷史 這些方法，設(shè)備簡單、操作方便，有這些方法，設(shè)備簡單、操作方便，有很高的分辨率和選擇性，所分離成分的檢很高的分辨率和選擇性，所分離成分的檢出可利用染色、紫外吸收、放射性測定、出可利用染色、紫外吸收、放射性測定、生物活性測定等，有高的靈敏度，特別是生物活性測定等，有高的靈敏度，特別是20世紀世紀70年代后一些自動化儀器的相繼出年代后一些自動化儀器的相繼出現(xiàn)與應用，使得電泳技術(shù)在生化研究和臨現(xiàn)與應用，使得電泳技術(shù)在生化研究和臨床生化檢驗方面發(fā)揮了巨大作用。床生化檢驗方面發(fā)揮了巨大作用。電泳的發(fā)展歷史電泳的發(fā)展歷史 20

6、世紀世紀2030年代，電泳技術(shù)的理年代，電泳技術(shù)的理論與實踐有了很大發(fā)展。瑞典論與實踐有了很大發(fā)展。瑞典 uppsala 大學的物理化學教授大學的物理化學教授svedberg和他的同和他的同事利用在長波紫外光激發(fā)時蛋白質(zhì)發(fā)綠事利用在長波紫外光激發(fā)時蛋白質(zhì)發(fā)綠色熒光的現(xiàn)象，在電泳過程中對卵白蛋色熒光的現(xiàn)象，在電泳過程中對卵白蛋白進行照相。白進行照相。電泳的發(fā)展歷史電泳的發(fā)展歷史 1937年年tiselius教授建立了移界電泳法教授建立了移界電泳法（moving boundary electrophoresis），并），并利用其修改的利用其修改的u型電泳槽和電極裝置首先型電泳槽和電極裝置首先證明了

7、血清是由白蛋白、證明了血清是由白蛋白、 、 和和 球蛋白球蛋白組成的，為此他于組成的，為此他于1948年榮獲了諾貝爾獎。年榮獲了諾貝爾獎。移界電泳技術(shù)的應用改變了許多陳舊的觀移界電泳技術(shù)的應用改變了許多陳舊的觀念，使與蛋白質(zhì)有關(guān)的研究更加深入，極念，使與蛋白質(zhì)有關(guān)的研究更加深入，極大地促進了基礎(chǔ)醫(yī)學和臨床醫(yī)學的發(fā)展。大地促進了基礎(chǔ)醫(yī)學和臨床醫(yī)學的發(fā)展。 電泳的發(fā)展歷史電泳的發(fā)展歷史 以下列出電泳技術(shù)和裝置的發(fā)展簡以下列出電泳技術(shù)和裝置的發(fā)展簡史。不難看出電泳技術(shù)和裝置是物理學史。不難看出電泳技術(shù)和裝置是物理學家、化學家、物理化學家、生理學家和家、化學家、物理化學家、生理學家和生化學家們等經(jīng)過許

8、多代人的共同努力生化學家們等經(jīng)過許多代人的共同努力才得以不斷發(fā)展與成熟。才得以不斷發(fā)展與成熟。 電泳的發(fā)展歷史電泳的發(fā)展歷史1809年年reuss進行第一次電泳實驗進行第一次電泳實驗19231924年年svedberg在電泳時對帶熒光的白蛋白照相在電泳時對帶熒光的白蛋白照相1937年年tiselius建立移界電泳，并將血清分離成白蛋白和球蛋白，建立移界電泳，并將血清分離成白蛋白和球蛋白， 被稱為被稱為“電泳之父電泳之父”，并于，并于1948年獲諾貝爾獎年獲諾貝爾獎1939年年svensson使用圓柱形透鏡系統(tǒng)使用圓柱形透鏡系統(tǒng)1939年年konig報告了用濾紙作介質(zhì)電泳分離蛇毒黃色色素的方法報

9、告了用濾紙作介質(zhì)電泳分離蛇毒黃色色素的方法1948年年svensson提出了提出了ph梯度理論梯度理論1953年年grabar和和williams使用免疫電泳使用免疫電泳1959年年raymond和和weintraub使用聚丙烯酰胺凝胺作為電泳支持介質(zhì)使用聚丙烯酰胺凝胺作為電泳支持介質(zhì)1961年年svesson提出兩性電解質(zhì)理論基礎(chǔ)提出兩性電解質(zhì)理論基礎(chǔ) 1963年年hjerten進行不連續(xù)電泳進行不連續(xù)電泳1963年年fazekas將考馬斯亮藍用于紙、瓊脂等的染色將考馬斯亮藍用于紙、瓊脂等的染色1965年年meyer將考馬斯亮藍用于聚丙烯酰胺凝膠染色將考馬斯亮藍用于聚丙烯酰胺凝膠染色1966

10、年瑞典年瑞典lkb公司獲得公司獲得ampholine專利專利電泳的發(fā)展歷史電泳的發(fā)展歷史1967年年shapiro進行進行sds電泳電泳1970年年laemm1i進行不連續(xù)進行不連續(xù)sds電泳電泳1970年年helena公司設(shè)計推出快速掃描密度儀（公司設(shè)計推出快速掃描密度儀（quick scan densitometer）1972年年laurell進行火箭電泳進行火箭電泳1973年瑞典年瑞典lkb公司推出水平電泳槽公司推出水平電泳槽multiphor i1975年年southern提出提出southern blot （dna印跡法）印跡法）1975年年farell提出聚丙烯酰胺凝膠雙向電泳提出

11、聚丙烯酰胺凝膠雙向電泳1979年年towbin提出提出western blot（蛋白質(zhì)印跡法）（蛋白質(zhì)印跡法）1979年年merril、switzer應用銀染色法應用銀染色法1985年年mocremans應用金染色法應用金染色法1986年瑞典年瑞典pharmacia公司發(fā)明半干技術(shù)公司發(fā)明半干技術(shù)1989年年beckman公司公司p/ace高效毛細管電泳儀誕生高效毛細管電泳儀誕生1994年年beckman公司公司p/ace 5000高效毛細管電泳儀問世高效毛細管電泳儀問世1997年年beckman公司公司p/ace mdq系列產(chǎn)品出現(xiàn)系列產(chǎn)品出現(xiàn)高效毛細管電泳概述高效毛細管電泳概述 電泳分離是

12、依據(jù)電場中溶質(zhì)不同的遷移速電泳分離是依據(jù)電場中溶質(zhì)不同的遷移速率。在高效毛細管電泳（率。在高效毛細管電泳（hpce）中，電泳是）中，電泳是在細毛細管中進行，管內(nèi)徑一般在在細毛細管中進行，管內(nèi)徑一般在25到到75m之之間，管內(nèi)通常只充有緩沖液。使用毛細管有許間，管內(nèi)通常只充有緩沖液。使用毛細管有許多優(yōu)點，尤其是考慮到焦耳熱的不利影響。毛多優(yōu)點，尤其是考慮到焦耳熱的不利影響。毛細管的高電阻能夠在使用很高電場（細管的高電阻能夠在使用很高電場（100500v/cm）時只產(chǎn)生很少的熱量。而且毛細管）時只產(chǎn)生很少的熱量。而且毛細管很大的表面積很大的表面積/體積比能使產(chǎn)生的熱有效地擴散。體積比能使產(chǎn)生的熱有

13、效地擴散。高效毛細管電泳概述高效毛細管電泳概述 采用高電場導致了分析時間短、效率和分離采用高電場導致了分析時間短、效率和分離度高。柱效率常常超過度高。柱效率常常超過105理論塔板數(shù)，這部分理論塔板數(shù)，這部分是由于電滲流的塞狀流型。電滲流是電泳中的一是由于電滲流的塞狀流型。電滲流是電泳中的一個現(xiàn)象，它引起溶液在毛細管內(nèi)的整體流動。它個現(xiàn)象，它引起溶液在毛細管內(nèi)的整體流動。它也使所有溶質(zhì)也使所有溶質(zhì)不論其帶電情況不論其帶電情況的同時分的同時分析成為可能。此外析成為可能。此外hpce具有不同分離機制和選具有不同分離機制和選擇性的多種分離模式，很少的樣品需要量（擇性的多種分離模式，很少的樣品需要量（1

14、10 nl），柱上檢測，以及定量分析和自動化的），柱上檢測，以及定量分析和自動化的潛力，所有這些特點使得潛力，所有這些特點使得hpce正在迅速成為一正在迅速成為一種極為有力的分離技術(shù)。種極為有力的分離技術(shù)。高效毛細管電泳概述高效毛細管電泳概述 hpce的一個主要特點是儀器的整體結(jié)構(gòu)簡單。的一個主要特點是儀器的整體結(jié)構(gòu)簡單。簡言之，一根細內(nèi)徑彈性石英毛細管的兩端置于緩沖簡言之，一根細內(nèi)徑彈性石英毛細管的兩端置于緩沖液瓶中，瓶內(nèi)溶液與管內(nèi)溶液是相同的。兩個緩沖液液瓶中，瓶內(nèi)溶液與管內(nèi)溶液是相同的。兩個緩沖液瓶中都放置一個使高壓電源和毛細管之間產(chǎn)生電接觸瓶中都放置一個使高壓電源和毛細管之間產(chǎn)生電接觸

15、的電極。樣品引入到毛細管里是通過用一個樣品瓶替的電極。樣品引入到毛細管里是通過用一個樣品瓶替換一個緩沖液瓶，并施加電場或者外部壓力而實現(xiàn)的。換一個緩沖液瓶，并施加電場或者外部壓力而實現(xiàn)的。重新更換回緩沖液瓶后，施加電場，分離便開始進行。重新更換回緩沖液瓶后，施加電場，分離便開始進行。光學檢測可在毛細管的另一端直接通過管壁進行。本光學檢測可在毛細管的另一端直接通過管壁進行。本講義將詳細討論進樣，分離、檢測、定量分析、儀器講義將詳細討論進樣，分離、檢測、定量分析、儀器和自動化分析等等方面的理論和實踐。和自動化分析等等方面的理論和實踐。電泳與色譜電泳與色譜 毛細管電泳的基本原理就是電泳和色譜。電泳和

16、色譜以毛細管電泳的基本原理就是電泳和色譜。電泳和色譜以不同的原理實現(xiàn)分離，但卻有許多驚人的相似之處，比較不同的原理實現(xiàn)分離，但卻有許多驚人的相似之處，比較它們的相似性，不僅有趣，而且有助于對毛細管電泳的理它們的相似性，不僅有趣，而且有助于對毛細管電泳的理解。解。 （1）詞義的雙重性詞義的雙重性 電泳（電泳（electrophoresis）亦叫電遷移）亦叫電遷移（electromigration），其宏觀表現(xiàn)是介質(zhì)的導電。電泳一），其宏觀表現(xiàn)是介質(zhì)的導電。電泳一詞原指帶電粒子在一定介質(zhì)中因電場作用而發(fā)生定向運動詞原指帶電粒子在一定介質(zhì)中因電場作用而發(fā)生定向運動的物理化學現(xiàn)象，后來，電遷移現(xiàn)象被用

17、于物質(zhì)的分離，的物理化學現(xiàn)象，后來，電遷移現(xiàn)象被用于物質(zhì)的分離，隨之形成了一系列電泳技術(shù)或方法，這些方法通常也被簡隨之形成了一系列電泳技術(shù)或方法，這些方法通常也被簡稱為電泳。與此相仿，色譜（稱為電泳。與此相仿，色譜（chromatography）一詞不但）一詞不但指物質(zhì)因在兩相中分配（廣義）并運動而發(fā)生分離或?qū)游鲋肝镔|(zhì)因在兩相中分配（廣義）并運動而發(fā)生分離或?qū)游龅默F(xiàn)象，而且更經(jīng)常地指運用這一現(xiàn)象進行物質(zhì)分離分析的現(xiàn)象，而且更經(jīng)常地指運用這一現(xiàn)象進行物質(zhì)分離分析的技術(shù)手段。的技術(shù)手段。電泳與色譜電泳與色譜 （2）分離過程相類分離過程相類 電泳和色譜分離都是速差過程，可電泳和色譜分離都是速差過程，

18、可用相同的理論如物質(zhì)傳輸理論來描述。用相同的理論如物質(zhì)傳輸理論來描述。 （3）分離模式相象分離模式相象 以分離后的區(qū)帶特征為根據(jù)，電泳以分離后的區(qū)帶特征為根據(jù)，電泳和色譜可分成對應的四類和色譜可分成對應的四類 ，如表，如表1 ( p 2 ) 所示，其中第一所示，其中第一類是其他各類的基礎(chǔ)。類是其他各類的基礎(chǔ)。 （4）儀器構(gòu)成類同儀器構(gòu)成類同 包括進樣，分離，檢測和數(shù)據(jù)處理包括進樣，分離，檢測和數(shù)據(jù)處理等部分。等部分。 （5）分離通道的形狀相類分離通道的形狀相類 有薄層、柱子、毛細管等。有薄層、柱子、毛細管等。電泳與色譜電泳與色譜 正是因為如此，電泳特別是毛細管電正是因為如此，電泳特別是毛細管電

19、泳通常采用色譜中的一些概念或名詞，比泳通常采用色譜中的一些概念或名詞，比如分離效率（如分離效率（n），理論塔板，保留時間），理論塔板，保留時間（tr）等等。也正是因為如此，毛細管電）等等。也正是因為如此，毛細管電泳才能把電泳和色譜統(tǒng)一起來，變成一種泳才能把電泳和色譜統(tǒng)一起來，變成一種新的方法。新的方法。 毛細管電泳分離模式毛細管電泳分離模式 毛細管電泳可以分為許多種不同形式，毛細管電泳可以分為許多種不同形式，一般根據(jù)它們分離模式將其分為不同的類一般根據(jù)它們分離模式將其分為不同的類型，茲將它們列于表型，茲將它們列于表 2， p 2, 以供參考。以供參考。 毛細管電泳的特點毛細管電泳的特點 毛細管

20、電泳通常使用內(nèi)徑為毛細管電泳通常使用內(nèi)徑為25100m的彈性（聚酰亞的彈性（聚酰亞胺）涂層熔融石英管，標準毛細管的外徑為胺）涂層熔融石英管，標準毛細管的外徑為375m，有些管，有些管的外徑為的外徑為160m。毛細管的特點是：毛細管的特點是： 容積?。ㄒ桓莘e小（一根100cm75m管子的容積僅管子的容積僅4.4l）；）； 側(cè)面?zhèn)让?截面積比大因而散熱快、可承受高電場（截面積比大因而散熱快、可承受高電場（1001000v/cm）；）； 可使用自由溶液、凝膠等為支持介質(zhì)；可使用自由溶液、凝膠等為支持介質(zhì)； 在溶液介質(zhì)下能產(chǎn)生平面形狀的電滲流。在溶液介質(zhì)下能產(chǎn)生平面形狀的電滲流。毛細管電泳的特點毛細

21、管電泳的特點毛細管電泳具備如下優(yōu)點：毛細管電泳具備如下優(yōu)點：高效高效 效率在效率在105106片片/m間，間，cge效率可達效率可達107片片/m以上；以上；快速快速 幾十秒至十幾分鐘完成分離；幾十秒至十幾分鐘完成分離；微量微量 進樣所需的體積可小到進樣所需的體積可小到1l，消耗體積在，消耗體積在150nl間；間；多模式多模式 可根據(jù)需要選用不同的分離模式（表可根據(jù)需要選用不同的分離模式（表1-3）且僅）且僅 需一臺儀器；需一臺儀器；樣品對象廣樣品對象廣 從無機離子到整個細胞，具有從無機離子到整個細胞，具有“萬能萬能”分析分析 功能或潛力；功能或潛力；經(jīng)濟經(jīng)濟 實驗消耗不過幾毫升緩沖溶液，維持

22、費可用分人實驗消耗不過幾毫升緩沖溶液，維持費可用分人 民幣計算；民幣計算；自動自動 ce是目前自動化程度最高的分離方法；是目前自動化程度最高的分離方法；潔凈潔凈 通常使用水溶液，對人對環(huán)境無害。通常使用水溶液，對人對環(huán)境無害。毛細管電泳的特點毛細管電泳的特點毛細管的不足：毛細管的不足：制備能力差；制備能力差；光路太短，非高靈敏度的檢測器難以測出樣品峰；光路太短，非高靈敏度的檢測器難以測出樣品峰；凝膠、色譜填充管需要專門的灌制技術(shù)；凝膠、色譜填充管需要專門的灌制技術(shù)；大的側(cè)面大的側(cè)面/截面積比能截面積比能“放大放大”吸附的作用，導致蛋白質(zhì)等的分離吸附的作用，導致蛋白質(zhì)等的分離效率下降或無峰；效率

23、下降或無峰；吸附引起電滲變化，進而影響分離重現(xiàn)性等，目前尚難以定量控吸附引起電滲變化，進而影響分離重現(xiàn)性等，目前尚難以定量控制電滲。制電滲。 通過與雙向電泳（通過與雙向電泳（2-de）和高效液相色譜（）和高效液相色譜（hplc）等的比較，）等的比較，可以對可以對ce獲得更細致了解。獲得更細致了解。ce的分離效率、分析速度、消耗、應的分離效率、分析速度、消耗、應用范圍、定性定量功能等都遠遠超過用范圍、定性定量功能等都遠遠超過2-de，但峰容量和制備水平則，但峰容量和制備水平則差得多。和差得多。和hplc相比，相比，ce的應用面廣得多，效率、峰容量高得多，的應用面廣得多，效率、峰容量高得多，操作費

24、用和環(huán)境污染則低得多，但制備能力也差得多。操作費用和環(huán)境污染則低得多，但制備能力也差得多。目前的發(fā)展狀態(tài)目前的發(fā)展狀態(tài) hpce是一種迅速發(fā)展的分離技術(shù)，其最是一種迅速發(fā)展的分離技術(shù)，其最大的優(yōu)點之一是應用范圍廣泛。最初人們主要大的優(yōu)點之一是應用范圍廣泛。最初人們主要考慮它用在生物大分子的分析方面，現(xiàn)在已經(jīng)考慮它用在生物大分子的分析方面，現(xiàn)在已經(jīng)證明它能用于分離多種化合物，諸如氨基酸、證明它能用于分離多種化合物，諸如氨基酸、手性藥物、維生素、殺蟲劑、無機離子、有機手性藥物、維生素、殺蟲劑、無機離子、有機酸、染料、表面活性劑、肽和蛋白質(zhì)、糖類、酸、染料、表面活性劑、肽和蛋白質(zhì)、糖類、低聚核苷酸和

25、低聚核苷酸和dna限制性內(nèi)切片段，甚至整個限制性內(nèi)切片段，甚至整個細胞和病毒顆粒。細胞和病毒顆粒。 高效毛細管電泳理論高效毛細管電泳理論 hpce可以看作是電泳的一種儀器化方式?？梢钥醋魇请娪镜囊环N儀器化方式。通過利用毛細管代替平板凝膠所獲得的分離效通過利用毛細管代替平板凝膠所獲得的分離效率方面的提高在許多方面類似于使用柱代替板率方面的提高在許多方面類似于使用柱代替板床方式進行色譜分離所產(chǎn)生的效果。另外，床方式進行色譜分離所產(chǎn)生的效果。另外，hpce使得分離機制大大擴展，從而拓寬了電使得分離機制大大擴展，從而拓寬了電泳的應用范圍。如今電泳不再局限于分離大分泳的應用范圍。如今電泳不再局限于分離大

26、分子，它還可以在一次分析中實現(xiàn)陽離子，陰離子，它還可以在一次分析中實現(xiàn)陽離子，陰離子以及中性物質(zhì)的同時分離。子以及中性物質(zhì)的同時分離。高效毛細管電泳理論高效毛細管電泳理論 電泳的分離是以電場中溶質(zhì)的速度差異電泳的分離是以電場中溶質(zhì)的速度差異為基礎(chǔ)。一種離子的遷移速度可用下式表示：為基礎(chǔ)。一種離子的遷移速度可用下式表示： v=ee （1）其中：其中： v=離子遷移速度離子遷移速度 e=電泳淌度電泳淌度 e=電場強度電場強度 高效毛細管電泳理論高效毛細管電泳理論 電場強度是外加電壓和毛細管長度的簡單電場強度是外加電壓和毛細管長度的簡單函數(shù)（單位為函數(shù)（單位為v/cm）。對于給定的離子和介質(zhì)，）。對

27、于給定的離子和介質(zhì)，淌度是該離子的特征常數(shù)。淌度是該離子的特征常數(shù)。 何謂淌度？何謂淌度？淌度由分子所受的電場力與其淌度由分子所受的電場力與其通過介質(zhì)時所受的摩擦力的平衡所決定。即通過介質(zhì)時所受的摩擦力的平衡所決定。即 電場力（電場力（fe） e - （2） 摩擦力（摩擦力（ff）高效毛細管電泳概述高效毛細管電泳概述電場力可以寫成：電場力可以寫成： f = q e （3）而摩擦力（對于球形離子）為：而摩擦力（對于球形離子）為： f = 6rv （4）這里：這里： q = 離子電量離子電量 = 溶液粘度溶液粘度 r = 離子半徑離子半徑 v = 離子速度離子速度高效毛細管電泳概述高效毛細管電泳概

28、述 在電泳過程中，可以達到由上兩力的在電泳過程中，可以達到由上兩力的平衡所決定的穩(wěn)態(tài)。此時，兩種力大小相平衡所決定的穩(wěn)態(tài)。此時，兩種力大小相等而方向相反：等而方向相反： qe=6rv （5） 對速度求解并將公式（對速度求解并將公式（5）代入公式）代入公式（1）,可以得到一個以物理參數(shù)表示淌度可以得到一個以物理參數(shù)表示淌度的公式：的公式： 電場力（電場力（fe） e - （6） 摩擦力（摩擦力（ff） 高效毛細管電泳概述高效毛細管電泳概述 上式表明，帶電量大的物質(zhì)具有的淌度上式表明，帶電量大的物質(zhì)具有的淌度高，而帶電量小的物質(zhì)淌度低。高，而帶電量小的物質(zhì)淌度低。 通常從標準表中查到的電泳淌度是一

29、通常從標準表中查到的電泳淌度是一個物理常數(shù)，它是在溶質(zhì)帶最大電量時測個物理常數(shù)，它是在溶質(zhì)帶最大電量時測定并外推至無限稀釋條件下所得到的數(shù)值。定并外推至無限稀釋條件下所得到的數(shù)值。它往往不同于實驗測定值。因此后者被稱它往往不同于實驗測定值。因此后者被稱為有效淌度，一般依賴于操作緩沖溶液的為有效淌度，一般依賴于操作緩沖溶液的ph（即，溶質(zhì)（即，溶質(zhì)pka）和組成。）和組成。 高效毛細管電泳概述高效毛細管電泳概述 絕對淌度和有效淌度之間存在差異。絕對淌度和有效淌度之間存在差異。兩種假定的溶質(zhì)在完全離子化狀態(tài)下，具兩種假定的溶質(zhì)在完全離子化狀態(tài)下，具有相同的電泳淌度。在淌度表中，它們表有相同的電泳淌

30、度。在淌度表中，它們表現(xiàn)為因沒有差速遷移而不能得到分離。但現(xiàn)為因沒有差速遷移而不能得到分離。但是，它們具有不同的是，它們具有不同的pka值值,從而因其依賴從而因其依賴ph的電量不同而具有不同的淌度。的電量不同而具有不同的淌度。電電 滲滲 流（流（eofeof） hpce操作中一個基本的組成部分是電操作中一個基本的組成部分是電滲流（滲流（eof）。電滲流是毛細管內(nèi)壁表面電）。電滲流是毛細管內(nèi)壁表面電荷所引起的管內(nèi)液體的整體流動，來源于外荷所引起的管內(nèi)液體的整體流動，來源于外加電場對管壁溶液雙電層的作用。電滲流通加電場對管壁溶液雙電層的作用。電滲流通過對溶質(zhì)淌度疊加一個體相流速來控制溶質(zhì)過對溶質(zhì)淌

31、度疊加一個體相流速來控制溶質(zhì)在毛細管內(nèi)停留的時間。這可能影響必需的在毛細管內(nèi)停留的時間。這可能影響必需的毛細管長度，但不影響選擇性。毛細管長度，但不影響選擇性。 電電 滲滲 流（流（eofeof） 在水溶液中，多數(shù)固體表面帶有過剩的在水溶液中，多數(shù)固體表面帶有過剩的負電荷。它們的來源可以是表面的離子化負電荷。它們的來源可以是表面的離子化（即，酸堿平衡）和表面對離子物種的吸附。（即，酸堿平衡）和表面對離子物種的吸附。對于石英，盡管電滲流強烈地受可能以陰離對于石英，盡管電滲流強烈地受可能以陰離子方式存在（子方式存在（sio）的硅羥基（）的硅羥基（sioh）的控）的控制，但上述兩種過程都有可能存在。

32、雖然石制，但上述兩種過程都有可能存在。雖然石英的確切英的確切pi難以測定，但電滲流在難以測定，但電滲流在ph4以上以上確實變得非常顯著。非離子材料如聚四氟乙確實變得非常顯著。非離子材料如聚四氟乙烯也可以產(chǎn)生電滲流，可能是由于它們對陰烯也可以產(chǎn)生電滲流，可能是由于它們對陰離子的吸附。離子的吸附。 電電 滲滲 流（流（eofeof） 為了保持電荷平衡，對離子（多數(shù)情為了保持電荷平衡，對離子（多數(shù)情況下是陽離子）在靠近表面處積聚，使得況下是陽離子）在靠近表面處積聚，使得從雙電層到離壁很近的地方之間產(chǎn)生了一從雙電層到離壁很近的地方之間產(chǎn)生了一個電位差，稱為個電位差，稱為zeta電位。向毛細管兩端電位。

33、向毛細管兩端施加一個電壓，組成擴散層的陽離子將被施加一個電壓，組成擴散層的陽離子將被吸引到負極。由于這些離子是溶劑化的，吸引到負極。由于這些離子是溶劑化的，它們將拖著毛細管中的體相溶液向負極運它們將拖著毛細管中的體相溶液向負極運動。動。電電 滲滲 流（流（eofeof） 電滲流的大小可用速度或淌度來表示：電滲流的大小可用速度或淌度來表示：或或 veof=(/)e (7) eof =/ (8) 其中：其中：veof=速度速度 eof=電滲淌度電滲淌度 =zeta電位電位 =介電常數(shù)介電常數(shù)（注意：淌度與外加電場無關(guān)）（注意：淌度與外加電場無關(guān)）電電 滲滲 流（流（eofeof） zeta電位主要

34、是由毛細管表面電荷所決定電位主要是由毛細管表面電荷所決定的。由于電荷量受的。由于電荷量受 ph控制，電滲流的大小也控制，電滲流的大小也隨隨ph變化。在高變化。在高ph下，硅羥基大量解離，電下，硅羥基大量解離，電滲流將比低滲流將比低 ph下硅羥基質(zhì)子化時高得多。在下硅羥基質(zhì)子化時高得多。在特定的場合，特定的場合，ph 從從 2到到 12電滲流的大小變化電滲流的大小變化可能會超過一個數(shù)量級?？赡軙^一個數(shù)量級。 zeta電位還取決于緩沖溶液的離子強度。電位還取決于緩沖溶液的離子強度。雙電層理論表明，增加離子強度可使雙電層壓雙電層理論表明，增加離子強度可使雙電層壓縮，縮，zeta電位降低，從而減小

35、電滲流。電位降低，從而減小電滲流。 電電 滲滲 流（流（eofeof） 毛細管內(nèi)電滲流的一個獨特性質(zhì)是其毛細管內(nèi)電滲流的一個獨特性質(zhì)是其具有平面流型，由于引起流動的推動力沿具有平面流型，由于引起流動的推動力沿毛細管（在管壁處）均勻地分布，不會在毛細管（在管壁處）均勻地分布，不會在毛細管內(nèi)形成壓力差，所以流速到處接近毛細管內(nèi)形成壓力差，所以流速到處接近相同。平面流型的優(yōu)點是它對區(qū)帶的分散相同。平面流型的優(yōu)點是它對區(qū)帶的分散沒有直接的貢獻。這同由外部泵驅(qū)動的因沒有直接的貢獻。這同由外部泵驅(qū)動的因管壁處存在剪切力而產(chǎn)生的層流或拋物線管壁處存在剪切力而產(chǎn)生的層流或拋物線流型形成了對照。流型形成了對照。

36、電電 滲滲 流（流（eofeof） 流速在管壁附近迅速減小。這一靜止流速在管壁附近迅速減小。這一靜止的溶液層是由管壁表面對流動的摩擦阻力的溶液層是由管壁表面對流動的摩擦阻力所引起的。由于該層向溶液中延伸的距離所引起的。由于該層向溶液中延伸的距離很短，它對整個分離過程的影響并不得要很短，它對整個分離過程的影響并不得要（以其它分散過程為主）。另外，流速和（以其它分散過程為主）。另外，流速和流型一般與毛細管內(nèi)徑無關(guān)，但如果毛細流型一般與毛細管內(nèi)徑無關(guān)，但如果毛細管內(nèi)徑太粗（管內(nèi)徑太粗（200300微米），流型會微米），流型會被擾亂。流型對峰形的影響。被擾亂。流型對峰形的影響。 電電 滲滲 流（流（e

37、ofeof）電滲流的另一優(yōu)點是它可以使幾乎所有物種，電滲流的另一優(yōu)點是它可以使幾乎所有物種，不論其電荷性質(zhì)如何，向同一方向運動。在一不論其電荷性質(zhì)如何，向同一方向運動。在一般情況下（帶負電的毛細管表面），電滲流的般情況下（帶負電的毛細管表面），電滲流的方向是由正極到負極。由于電滲流可以比陰離方向是由正極到負極。由于電滲流可以比陰離子的淌度大一個數(shù)量級，它可以將陰離子推向子的淌度大一個數(shù)量級，它可以將陰離子推向陰極。所以，陰離子，中性物質(zhì)以及陽離子可陰極。所以，陰離子，中性物質(zhì)以及陽離子可以向同一方向以向同一方向“遷移遷移”而在一次分析中得到電而在一次分析中得到電泳分離。其中，陽離子遷移最快是因

38、為其遷移泳分離。其中，陽離子遷移最快是因為其遷移與電滲流同向，中性物質(zhì)也可以隨電滲流遷移與電滲流同向，中性物質(zhì)也可以隨電滲流遷移但彼此不能分離，而陰離子則因為其遷移與電但彼此不能分離，而陰離子則因為其遷移與電滲流反向而速度最慢。滲流反向而速度最慢。 電電 滲滲 流（流（eofeof） 對于小離子的分析（如對于小離子的分析（如k+，na+, cl-）,電滲流的大小往往不比溶質(zhì)的淌度電滲流的大小往往不比溶質(zhì)的淌度大。另外，對毛細管內(nèi)壁表面電荷進行大。另外，對毛細管內(nèi)壁表面電荷進行修飾可以減小電滲流，而溶質(zhì)的淌度則修飾可以減小電滲流，而溶質(zhì)的淌度則不受影響。在這些情況下，陰陽離子可不受影響。在這些情

39、況下，陰陽離子可以向不同的方向遷移。以向不同的方向遷移。電電 滲滲 流流 的的 控控 制制 電滲流通常是有利的因素，有必要對電滲流通常是有利的因素，有必要對它進行控制。例如，在高它進行控制。例如，在高 ph 下，電滲流下，電滲流可能太快，使溶質(zhì)在未得到分離之前就被可能太快，使溶質(zhì)在未得到分離之前就被推出毛細管。相反，在低推出毛細管。相反，在低 ph 或中等或中等 ph，負電表面可能會通過靜電作用吸附陽離子負電表面可能會通過靜電作用吸附陽離子溶質(zhì)。后一現(xiàn)象在堿性蛋白質(zhì)的分離中成溶質(zhì)。后一現(xiàn)象在堿性蛋白質(zhì)的分離中成為特別嚴重的問題。除此之外，在等電聚為特別嚴重的問題。除此之外，在等電聚焦，等速電泳

40、以及毛細管凝膠電泳中常常焦，等速電泳以及毛細管凝膠電泳中常常要求減小電滲流。要求減小電滲流。 電電 滲滲 流流 的的 控控 制制 一般來說，電滲流的控制要求對毛細一般來說，電滲流的控制要求對毛細管表面電荷或緩沖溶液粘度進行調(diào)節(jié)。表管表面電荷或緩沖溶液粘度進行調(diào)節(jié)。表4，p 9 所列和下面幾段中論述的幾種方法所列和下面幾段中論述的幾種方法可以達到這一目的。但請注意，影響表面可以達到這一目的。但請注意，影響表面電荷的因素往往也會影響溶質(zhì)（如緩沖溶電荷的因素往往也會影響溶質(zhì)（如緩沖溶液液 ph ）。在電滲流和溶質(zhì)淌度性質(zhì)得到）。在電滲流和溶質(zhì)淌度性質(zhì)得到優(yōu)化的條件下，可以實現(xiàn)成功的分離。優(yōu)化的條件下

41、，可以實現(xiàn)成功的分離。 電電 滲滲 流流 的的 控控 制制 公式（公式（7）表明，可以簡單地降低電場強）表明，可以簡單地降低電場強度來減小電滲流速度。但是這一方法存在度來減小電滲流速度。但是這一方法存在著分析時間、分離效率和分離度方面的缺著分析時間、分離效率和分離度方面的缺陷。從實用的觀點來看，通過調(diào)節(jié)緩沖溶陷。從實用的觀點來看，通過調(diào)節(jié)緩沖溶液的液的 ph也可以引起也可以引起 eof的急劇變化。然的急劇變化。然而，改變而，改變 ph 可能會影響到溶質(zhì)的電荷和可能會影響到溶質(zhì)的電荷和淌度。低淌度。低 ph 緩沖溶液會使毛細管表面和緩沖溶液會使毛細管表面和溶質(zhì)質(zhì)子化，而高溶質(zhì)質(zhì)子化，而高 ph

42、則促使它們解離。則促使它們解離。對于溶質(zhì)對于溶質(zhì)pi的了解將有助于選擇合適的操的了解將有助于選擇合適的操作緩沖溶液的作緩沖溶液的ph范圍。范圍。 電電 滲滲 流流 的的 控控 制制 通過調(diào)節(jié)緩沖溶液的濃度和離子強度通過調(diào)節(jié)緩沖溶液的濃度和離子強度也可以改變電滲流。高離子強度緩沖溶液也可以改變電滲流。高離子強度緩沖溶液可以通過減少管壁上的有效電荷來限制溶可以通過減少管壁上的有效電荷來限制溶質(zhì)與管壁的靜電相互作用。但高離子強度質(zhì)與管壁的靜電相互作用。但高離子強度緩沖溶液的使用將受到毛細管內(nèi)的熱效應緩沖溶液的使用將受到毛細管內(nèi)的熱效應的約束。盡管可以使用的約束。盡管可以使用100500mm甚至甚至更

43、高的濃度，但一般緩沖溶液的濃度為更高的濃度，但一般緩沖溶液的濃度為1050mm。 電電 滲滲 流流 的的 控控 制制 最后，還可以通過對毛細管壁以動態(tài)最后，還可以通過對毛細管壁以動態(tài)的涂漬（緩沖溶液添加劑）或共價鍵合的的涂漬（緩沖溶液添加劑）或共價鍵合的方式進行改性處理來控制電滲流。這些涂方式進行改性處理來控制電滲流。這些涂層，可以增加、減小或反轉(zhuǎn)表面電荷，從層，可以增加、減小或反轉(zhuǎn)表面電荷，從而改變電滲流。而改變電滲流。 分分 析析 參參 數(shù)數(shù) 毛細管電泳中的分析參數(shù)可以用色譜毛細管電泳中的分析參數(shù)可以用色譜中類似的術(shù)語加以描述。毛細管區(qū)帶電泳中類似的術(shù)語加以描述。毛細管區(qū)帶電泳是是hpce

44、中最簡單的方式，本節(jié)中所有后中最簡單的方式，本節(jié)中所有后續(xù)的討論都是關(guān)于續(xù)的討論都是關(guān)于cze方式的。下面將討方式的。下面將討論關(guān)于時間、淌度、樣品區(qū)帶分散、分離論關(guān)于時間、淌度、樣品區(qū)帶分散、分離效率和分離度的理論和實用方面。效率和分離度的理論和實用方面。 淌度和遷移時間淌度和遷移時間 一種溶質(zhì)遷移至檢測點所用的時間稱為一種溶質(zhì)遷移至檢測點所用的時間稱為“遷移時遷移時間間”，它等于遷移距離除以速度。遷移時間和其它，它等于遷移距離除以速度。遷移時間和其它實驗參數(shù)可用于計算溶質(zhì)的表觀淌度：實驗參數(shù)可用于計算溶質(zhì)的表觀淌度： a=1/te = 1l/tv （9）其中：其中： a=e+eofv=外加

45、電壓外加電壓i=毛細管有效長度（到檢測器）毛細管有效長度（到檢測器）l=毛細管總長度毛細管總長度t=遷移時間遷移時間e=電場強度電場強度淌度和遷移時間淌度和遷移時間 在電滲流存在的情況下，測得的淌度在電滲流存在的情況下，測得的淌度稱為表觀淌度，稱為表觀淌度，a?？梢酝ㄟ^用一種中性?？梢酝ㄟ^用一種中性標記物單獨測定電滲流的方式，自表觀淌標記物單獨測定電滲流的方式，自表觀淌度中扣除電滲淌度而求得溶質(zhì)的有效淌度。度中扣除電滲淌度而求得溶質(zhì)的有效淌度?？梢允褂玫闹行詷擞浳镉卸讈嗧靠梢允褂玫闹行詷擞浳镉卸讈嗧浚╠mso），異亞丙基丙酮），異亞丙基丙酮（mesityloxide）和丙酮等。）和丙酮等。

46、 淌度和遷移時間淌度和遷移時間 有效長度指的是從進樣點到檢測點之有效長度指的是從進樣點到檢測點之間的距離。對于柱上（間的距離。對于柱上（on-column）光度）光度檢測來說，毛細管有效長度一般比其總長檢測來說，毛細管有效長度一般比其總長度短度短5-10cm。而在柱后檢測方式下（如質(zhì)。而在柱后檢測方式下（如質(zhì)譜），兩個長度相等。由于遷移時間和淌譜），兩個長度相等。由于遷移時間和淌度是由有效長度確定的，而電場強度是由度是由有效長度確定的，而電場強度是由總長度確定的，對兩個不同長度的了解是總長度確定的，對兩個不同長度的了解是非常重要的。非常重要的。分分 散散 過過 程程 電泳分離以溶質(zhì)淌度的差異為

47、基礎(chǔ)。電泳分離以溶質(zhì)淌度的差異為基礎(chǔ)。分離兩個區(qū)帶所必需的淌度差異取決于區(qū)分離兩個區(qū)帶所必需的淌度差異取決于區(qū)帶的長度。而區(qū)帶長度則同作用于區(qū)帶上帶的長度。而區(qū)帶長度則同作用于區(qū)帶上的分散過程密切相關(guān)。由于分散過程增加的分散過程密切相關(guān)。由于分散過程增加區(qū)帶的長度和實現(xiàn)分離所必需的淌度差異，區(qū)帶的長度和實現(xiàn)分離所必需的淌度差異，有必要對分散過程進行控制。有必要對分散過程進行控制。 分分 散散 過過 程程 分散，即溶質(zhì)區(qū)帶的展寬，來源于該區(qū)帶分散，即溶質(zhì)區(qū)帶的展寬，來源于該區(qū)帶中溶質(zhì)的速度差異，可定義為峰底寬度，中溶質(zhì)的速度差異，可定義為峰底寬度，wb。對于一個高斯峰。對于一個高斯峰。 wb=4

48、 （10） 這里這里=峰的標準偏差（以時間，長度或體峰的標準偏差（以時間，長度或體積表示）積表示） 以理論塔板數(shù)表示的分離效率，以理論塔板數(shù)表示的分離效率，n，可從，可從下式求得：下式求得： n = ( 1/)2 （11）其中：其中： 1 =毛細管有效長度毛細管有效長度分分 散散 過過 程程 分離效率與理論等板高度（分離效率與理論等板高度（hetp），），h，之間的關(guān)系如下：，之間的關(guān)系如下： h = ( 1/ n) （12）分分 散散 過過 程程 在理想條件下（進樣塞較小，沒有溶在理想條件下（進樣塞較小，沒有溶質(zhì)質(zhì)管壁相互作用等等），可將縱向管壁相互作用等等），可將縱向（沿毛細管）擴散視為（

49、沿毛細管）擴散視為hpce中對樣品區(qū)中對樣品區(qū)帶展寬有貢獻的唯一因素。由于流型呈塞帶展寬有貢獻的唯一因素。由于流型呈塞狀，徑向擴散（橫穿毛細管）不太重要。狀，徑向擴散（橫穿毛細管）不太重要。同樣，由于毛細管的抗對流性質(zhì)，對流引同樣，由于毛細管的抗對流性質(zhì)，對流引起的區(qū)帶展寬也不明顯。起的區(qū)帶展寬也不明顯。 影響分離效率的因素影響分離效率的因素 在在hpce中，除了縱向擴散之外，其中，除了縱向擴散之外，其它因素也會引起區(qū)帶分散。這些因素中，它因素也會引起區(qū)帶分散。這些因素中，最重要的有焦耳熱引起的溫度梯度，進樣最重要的有焦耳熱引起的溫度梯度，進樣塞長度以及溶質(zhì)與毛細管壁的相互作用。塞長度以及溶質(zhì)

50、與毛細管壁的相互作用。值得慶幸的是，這幾種因素都是可以控制值得慶幸的是，這幾種因素都是可以控制的。它們與其它因素引起區(qū)帶擴展的機制的。它們與其它因素引起區(qū)帶擴展的機制列于表列于表6，p 6。 焦耳熱和溫度梯度焦耳熱和溫度梯度在細孔徑毛細管內(nèi)進行電泳的一個主要的在細孔徑毛細管內(nèi)進行電泳的一個主要的好處就是減小了曾限制傳統(tǒng)電泳技術(shù)的熱好處就是減小了曾限制傳統(tǒng)電泳技術(shù)的熱效應。熱效應可以導致不均勻的溫度梯度效應。熱效應可以導致不均勻的溫度梯度和局部的粘度變化從而引起區(qū)帶展寬。雖和局部的粘度變化從而引起區(qū)帶展寬。雖然分離效率和分離度的理論公式中提倡使然分離效率和分離度的理論公式中提倡使用盡可能高的電場

51、強度，但不論毛細管的用盡可能高的電場強度，但不論毛細管的尺寸和溫度控制措施如何，升高場強所帶尺寸和溫度控制措施如何，升高場強所帶來的收獲將最終受到焦耳熱的限制。來的收獲將最終受到焦耳熱的限制。 焦耳熱和溫度梯度焦耳熱和溫度梯度 因電流通過而產(chǎn)生的熱稱為焦耳熱。因電流通過而產(chǎn)生的熱稱為焦耳熱。溫度的上升與產(chǎn)生的功率（電壓與電流之溫度的上升與產(chǎn)生的功率（電壓與電流之積）有關(guān)，并由毛細管尺寸，溶液的電導積）有關(guān)，并由毛細管尺寸，溶液的電導和外加電壓所決定。當功率的產(chǎn)生超過散和外加電壓所決定。當功率的產(chǎn)生超過散逸時，溫度就會急劇升高。一般功率的產(chǎn)逸時，溫度就會急劇升高。一般功率的產(chǎn)生在生在0.5-5w

52、/m范圍之內(nèi)。溫度升高范圍之內(nèi)。溫度升高10是是很平常的，有時甚至可升高很平常的，有時甚至可升高70或更高?；蚋摺＝苟鸁岷蜏囟忍荻冉苟鸁岷蜏囟忍荻?雖然溫度的絕對升高并無妨礙（除非雖然溫度的絕對升高并無妨礙（除非可能引起樣品分解等），但溫度梯度卻是可能引起樣品分解等），但溫度梯度卻是有害的。毛細管壁的熱散逸會使毛細管中有害的。毛細管壁的熱散逸會使毛細管中心溫度高于管壁溫度。這一溫度梯度將引心溫度高于管壁溫度。這一溫度梯度將引起操作緩沖溶液的粘度變化從而導致區(qū)帶起操作緩沖溶液的粘度變化從而導致區(qū)帶變形。由于溫度每變化變形。由于溫度每變化1引起的粘度變引起的粘度變化為化為2-3%（淌度也變化（淌

53、度也變化2-3%），控制溫），控制溫度梯度是非常關(guān)鍵的。度梯度是非常關(guān)鍵的。焦耳熱和溫度梯度焦耳熱和溫度梯度 有許多方法可用于顯示過熱和溫度梯有許多方法可用于顯示過熱和溫度梯度的存在。比如可以利用升高電壓以后分度的存在。比如可以利用升高電壓以后分離效率的降低來說明過熱現(xiàn)象的產(chǎn)生。另離效率的降低來說明過熱現(xiàn)象的產(chǎn)生。另一種跡象是在高電壓下一種跡象是在高電壓下eof或溶質(zhì)淌度的或溶質(zhì)淌度的非線性增加。同樣，電流隨電壓的非比例非線性增加。同樣，電流隨電壓的非比例變化也可以表明溫度的升高（偏離歐姆定變化也可以表明溫度的升高（偏離歐姆定律）。律）。焦耳熱和溫度梯度焦耳熱和溫度梯度 表表8列出了可以限制焦

54、耳熱的各種方法。列出了可以限制焦耳熱的各種方法。公式（公式（17）表明溫度梯度將隨功率的減小而）表明溫度梯度將隨功率的減小而線性降低。這可以通過降低外加電壓或減小線性降低。這可以通過降低外加電壓或減小緩沖溶液電導（降低離子強度或緩沖離子淌緩沖溶液電導（降低離子強度或緩沖離子淌度）的方法來實現(xiàn)。后一方法雖然有效但有度）的方法來實現(xiàn)。后一方法雖然有效但有實用方面的限制。降低緩沖溶液濃度可能減實用方面的限制。降低緩沖溶液濃度可能減小緩沖容量并導致溶質(zhì)和管壁的相互作用。小緩沖容量并導致溶質(zhì)和管壁的相互作用。焦耳熱和溫度梯度焦耳熱和溫度梯度 另一種選擇是使用低淌度緩沖溶液，它另一種選擇是使用低淌度緩沖溶

55、液，它們具有較大的弱電解質(zhì)離子，如三（羥甲基）們具有較大的弱電解質(zhì)離子，如三（羥甲基）氨基甲烷（氨基甲烷（tris），硼酸鹽，組氨酸和），硼酸鹽，組氨酸和3-環(huán)環(huán)己氨基己氨基-1-丙磺酸（丙磺酸（caps）等。關(guān)于緩沖溶）等。關(guān)于緩沖溶液的選擇將在液的選擇將在3.1.1.1節(jié)討論。節(jié)討論。焦耳熱和溫度梯度焦耳熱和溫度梯度 還可以通過減小毛細管內(nèi)徑來實現(xiàn)溫差還可以通過減小毛細管內(nèi)徑來實現(xiàn)溫差的急劇降低，因為面積（電流）與半徑的平的急劇降低，因為面積（電流）與半徑的平方有關(guān)。內(nèi)徑細到方有關(guān)。內(nèi)徑細到5-10m的毛細管已經(jīng)得的毛細管已經(jīng)得到了應用，但在這種內(nèi)徑的毛細管中，檢測、到了應用，但在這種內(nèi)徑

56、的毛細管中，檢測、進樣以及毛細管的堵塞等問題的存在，使得進樣以及毛細管的堵塞等問題的存在，使得它們不能用于日常分析。更實用的是它們不能用于日常分析。更實用的是25-50m內(nèi)徑的毛細管。內(nèi)徑的毛細管。 焦耳熱和溫度梯度焦耳熱和溫度梯度 自毛細管外壁驅(qū)除熱量極端重要?？梢宰悦毠芡獗隍?qū)除熱量極端重要?？梢院唵蔚乩蔑L扇吹動毛細管周圍的室溫下的簡單地利用風扇吹動毛細管周圍的室溫下的空氣來達到這一目的。使用高速流動的空氣空氣來達到這一目的。使用高速流動的空氣或液體對毛細管恒溫的冷卻系統(tǒng)可以大大改或液體對毛細管恒溫的冷卻系統(tǒng)可以大大改善冷卻效果。從理論上使用液體更為有效善冷卻效果。從理論上使用液體更為有

57、效（k液液k空氣空氣），但在一般條件下，生熱低于），但在一般條件下，生熱低于5-7w/m時，高速空氣冷卻也同樣有效。時，高速空氣冷卻也同樣有效。beckman coulter公司毛細管電泳儀使用冷公司毛細管電泳儀使用冷凍劑。凍劑。焦耳熱和溫度梯度焦耳熱和溫度梯度 主動的溫度控制對散熱和保持毛細管溫主動的溫度控制對散熱和保持毛細管溫度恒定至關(guān)重要。即使在沒有焦耳熱效應的度恒定至關(guān)重要。即使在沒有焦耳熱效應的情況下，室溫的變化也會引起粘度變化（情況下，室溫的變化也會引起粘度變化（2-3%/）從而改變遷移時間。另外，由于進）從而改變遷移時間。另外，由于進樣過程也與溫度有關(guān)，較小的溫度變化可能樣過程也

58、與溫度有關(guān)，較小的溫度變化可能對進樣量造成明顯的影響。有關(guān)控溫和重現(xiàn)對進樣量造成明顯的影響。有關(guān)控溫和重現(xiàn)性的進一步討論見第性的進一步討論見第4章。章。 進進 樣樣 塞塞 長長 度度 在進樣過程中，減小樣品塞長度非常重在進樣過程中，減小樣品塞長度非常重要。如果其長度超過因擴散造成的區(qū)帶分散，要。如果其長度超過因擴散造成的區(qū)帶分散，分離效率和分離度將受損失。分離效率和分離度將受損失。 進樣塞長度與擴散系數(shù)之間的關(guān)系及其進樣塞長度與擴散系數(shù)之間的關(guān)系及其對分離效率的影響列于表對分離效率的影響列于表9，p 15。進進 樣樣 塞塞 長長 度度 對進樣長度的一個實用的限制是低于毛對進樣長度的一個實用的限

59、制是低于毛細管總長度的細管總長度的1-2%。對于。對于70cm長的毛細管，長的毛細管，1%長度相當于長度相當于7mm（或（或14nl,50m內(nèi)徑時）。內(nèi)徑時）。雖然目前使用儀器可以重現(xiàn)地將如此少量的雖然目前使用儀器可以重現(xiàn)地將如此少量的樣品引到毛細管中，但在一般情況下，檢測樣品引到毛細管中，但在一般情況下，檢測限方面的困難需要更長些的進樣長度。在不限方面的困難需要更長些的進樣長度。在不損失分離效率的情況下改善檢測限的措施將損失分離效率的情況下改善檢測限的措施將在第在第2章，章，4.1.3節(jié)，節(jié)，4.3節(jié)中討論。節(jié)中討論。溶質(zhì)與管壁相互作用溶質(zhì)與管壁相互作用 溶質(zhì)與毛細管之間的相互作用對溶質(zhì)與毛

60、細管之間的相互作用對hpce極其有害。在不同的相互作用程度下，可能極其有害。在不同的相互作用程度下，可能會出現(xiàn)拖尾峰甚至發(fā)生對溶質(zhì)的完全吸附。會出現(xiàn)拖尾峰甚至發(fā)生對溶質(zhì)的完全吸附。引起毛細管壁對溶質(zhì)吸附的主要原因是陽離引起毛細管壁對溶質(zhì)吸附的主要原因是陽離子溶質(zhì)與負電表面之間的離子相互作用和疏子溶質(zhì)與負電表面之間的離子相互作用和疏水相互作用。毛細管的高表面容積比對傳熱水相互作用。毛細管的高表面容積比對傳熱來說是有利的，但也增加了產(chǎn)生吸附的可能來說是有利的，但也增加了產(chǎn)生吸附的可能性。已經(jīng)注意到，對多肽和蛋白質(zhì)來說這種性。已經(jīng)注意到，對多肽和蛋白質(zhì)來說這種吸附作用特別嚴重，主要是因為這類分子具吸