高效毛細(xì)管電泳

高效毛細(xì)管電泳

Highperformancecapillaryelectrophoresis

食品劉忠祥目錄1423高效毛細(xì)管電泳技術(shù)概述毛細(xì)管電泳技術(shù)的基本原理高效毛細(xì)管電泳儀基本組成高效毛細(xì)管電泳技術(shù)的分類及應(yīng)用高效毛細(xì)管電泳技術(shù)的概述

高效毛細(xì)管電泳技術(shù)(HPCE)，也簡(jiǎn)稱毛細(xì)管電泳技術(shù)（CE），是在普通電泳技術(shù)的基礎(chǔ)上，以毛細(xì)管為分離通道，以高壓直流電場(chǎng)為驅(qū)動(dòng)力，根據(jù)樣品各組分之間遷移率和分配行為的差異，而實(shí)現(xiàn)分離的一種新型電詠技術(shù)。毛細(xì)管電泳技術(shù)的基本原理

在電解質(zhì)溶液中，位于電場(chǎng)中的帶電離子在電場(chǎng)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(xiàn)象，稱之為電泳。由于不同離子所帶電荷及性質(zhì)的不同，遷移速率不同，可實(shí)現(xiàn)分離。

HPCE在傳統(tǒng)電泳基礎(chǔ)上，有了兩大改進(jìn)：

0.05mm內(nèi)徑的石英毛細(xì)管；高達(dá)數(shù)千伏的電壓分離過程電場(chǎng)作用下，毛細(xì)管柱中出現(xiàn)：電泳現(xiàn)象和電滲流現(xiàn)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(yīng)的運(yùn)動(dòng)方向一致，在負(fù)極最先流出；中性粒子無(wú)電泳現(xiàn)象，受電滲流影響，在陽(yáng)離子后流出；陰離子：兩種效應(yīng)的運(yùn)動(dòng)方向相反。ν電滲流>ν電泳時(shí),陰離子在負(fù)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(chǎng)力大小不一樣也同時(shí)被相互分離。分離示意圖高效毛細(xì)管電泳儀基本組成高效毛細(xì)管電泳儀實(shí)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(dǎo)熒光檢測(cè)器；（可檢測(cè)到：10-19～10-21mol/L）1.高壓電源（1）0～30kV穩(wěn)定、連續(xù)可調(diào)的直流電源；（2）具有恒壓、恒流、恒功率輸出；（3）電場(chǎng)強(qiáng)度程序控制系統(tǒng)；（4）電壓穩(wěn)定性：0.1%；（5）電源極性易轉(zhuǎn)換；2.毛細(xì)管柱（1）材料：石英：各項(xiàng)性能好；玻璃：光學(xué)、機(jī)械性能差；（2）規(guī)格：內(nèi)徑20～75μm，外徑350～400μm；長(zhǎng)度<=1m3.緩沖池化學(xué)惰性，機(jī)械穩(wěn)定性好。4.檢測(cè)器要求：具有極高靈敏度，可柱端檢測(cè)；檢測(cè)器、數(shù)據(jù)采集與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理一體化；類型檢測(cè)限/mol特點(diǎn)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(dǎo)熒光10-18～10-20

靈敏度極高，樣品需衍生電導(dǎo)10-18～10-19

離子靈敏，需專用的裝置；毛細(xì)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(yīng)的運(yùn)動(dòng)方向一致，在負(fù)極最先流出；

中性粒子：無(wú)電泳現(xiàn)象，受電滲流影響，在陽(yáng)離子后流出；

陰離子：兩種效應(yīng)的運(yùn)動(dòng)方向相反；ν電滲流>ν電泳時(shí),陰離子在負(fù)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(yīng)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(chǔ)毛細(xì)管區(qū)帶電泳（CZE）2.毛細(xì)管凝膠電泳（CGE）以起“分子篩”作用的凝膠作支持物在毛細(xì)管內(nèi)進(jìn)行的區(qū)帶電泳。當(dāng)被分離分子的大小與凝膠孔徑相當(dāng)時(shí)，其淌度與分子尺寸有關(guān)系。缺點(diǎn)：柱制備較困難，壽命較短。3.膠束電動(dòng)力學(xué)毛細(xì)管色譜（MECC）

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

當(dāng)向毛細(xì)管內(nèi)充有的兩性電解質(zhì)載體兩端施加直流電壓時(shí)，管內(nèi)將建立一個(gè)由陽(yáng)極到陰極逐步升高的pH梯度。而蛋白質(zhì)屬于兩性電解質(zhì)，當(dāng)具有不同等電點(diǎn)的蛋白質(zhì)在管內(nèi)遷移至某些適當(dāng)位置形成一窄聚焦區(qū)帶而得到分離。5.毛細(xì)管等速電泳（CITP）

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

將HPLC中眾多的固定相微粒填充到毛細(xì)管中,以樣品與固定相之間的相互作用為分離機(jī)制,以電滲流為流動(dòng)相驅(qū)動(dòng)力的色譜過程,雖柱效有所下降,但增加了選擇性。毛細(xì)管電泳技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：高分辨率：理論塔板數(shù)高達(dá)數(shù)百萬(wàn)塊，甚至數(shù)千萬(wàn)塊。高靈敏度：可檢測(cè)出低至10-20mol/L濃度的物質(zhì)。高分析速度：可在3min內(nèi)分離30種陰離子；1.7min分離19種陽(yáng)離子；4min可分離10種蛋白質(zhì)。試樣用量少：僅需幾nL（10-9L）的試樣。儀器簡(jiǎn)單操作成本低：分析一個(gè)試樣僅需幾毫升流動(dòng)液。不足之處：

進(jìn)樣不夠方便。應(yīng)用范圍相對(duì)較窄。分析陰離子時(shí)，由陰極進(jìn)樣，在陽(yáng)極檢測(cè)。但電滲流方向與陰離子受電場(chǎng)力作用移動(dòng)方向相反，出峰時(shí)間較長(zhǎng)。0.05mm內(nèi)徑的石英毛細(xì)管高達(dá)數(shù)千伏的電壓毛細(xì)管的采用使產(chǎn)生的熱量能夠較快散發(fā)，大大減小了溫度效應(yīng)，使電場(chǎng)電壓可以很高。電壓升高，電場(chǎng)推動(dòng)力大，又可進(jìn)一步使柱徑變小，柱長(zhǎng)增加。高效毛細(xì)管電泳的柱效遠(yuǎn)高于高效液相色譜，理論塔板數(shù)高達(dá)幾十萬(wàn)塊/米，特殊柱子可以達(dá)到數(shù)百萬(wàn)。經(jīng)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(yuǎn)低于HPLC），溫度影響大。毛細(xì)管電泳相較于傳統(tǒng)電泳技術(shù)的改進(jìn)優(yōu)勢(shì)高效毛細(xì)管電泳技術(shù)的應(yīng)用離子分析體內(nèi)藥物分析中藥分析手性拆分析蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸分析

DNA、RNA分析抗生素、維生素、糖類、單細(xì)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(shí)間長(zhǎng)、效率低；質(zhì)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(yáng)極端流出，在陰極端無(wú)法檢測(cè)；加入電滲流改性劑，十六烷基三甲基溴