微流控系统中毛细管电泳（ce）分离技术

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1、微流控系统中毛细管电泳(CE)分离技术刖§微流控芯片是以微管道为网络连接微泵、微阀、微储液器、微电极、微检测元件等既有光、电和流体输送功能的元件，最大限度地把采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等分析功能集成在芯片上的微全分析系统。微流控芯片(MicrofluidicAnalysis)是微分析系统的主要组成部分,它与生物芯片(Biochips)或微阵列芯片(Microarraychips)统属LOC系统。但是生物芯片与微流控芯片涉及的是两个完全不同的学科技术领域，并经历了各自独立的发展过程。因生物芯片的应用对象主要是DNA分析

2、，所以也称为DNA芯片，其发展要早于微流控芯片4・5年,始于80年代末。其发展主要来自与现代遗传学的一些重要发现，并直接受益于该领域的某些重要研究成果。微流控芯片则是90年代初、中期主要在分析化学领域发展起来的，它以分析化学为基础，以微机电加工技术为依托，以微管道网络为结构特征，以生命科学为目前主要应用对象，是当前微全分析系统领域发展的重点。它的目标是把整个化学实验室的功能集成在微芯片上，且可多次使用。两者之间是互补与互融合的关系。九十年代至今，国内外学者在微流控芯片上样品的分离方面上做了大量的研究，但多数研究主要集中在毛细管

3、电泳方面，其它分离技术涉及较少。微流控芯片上的毛细管电泳(CE)微分离技术已成为当今研究的热门。由于CE属于电场驱动的微管分离，且进样也能够通过电场实现，因此相应的技术和装置就比较轻易微型化，实验条件在微型化后变化也不大，轻易移植。所以从1991年至今，国际上在其制作工艺方面的进展与其在牛物和化学方面快速分析的应用也充分表明了毛细管电泳在微型化上的潜力和可行性。2.毛细管电泳(CE)分离技术电泳作为一种物理现象早在19世纪就被人们所熟悉，电泳作为分离技术始于本世纪初。1907年，Field和Teague利用琼脂糖凝胶管实现了白

4、喉毒素和抗毒素的分离。1923年Kendall在琼脂糖凝胶U型管内对同位素进行了分离。1937年Tiselius建立了蛋白质的移界电泳方法,将人血清分成几个成分，因此荣获了Noble化学奖。电泳是电介质中带电粒子在电场作用下以不同速度向电荷相反方向迁移的现象，利用这种现象对化学或生物组分进行分析分离的技术称之为电泳技术。毛细管电泳泛指在极细的毛细管内实现的一大类电泳技术。儿十年来毛细管电泳作为一种非常重要的分离技术C对生命科学的各个领域的发展起到了极其重要的作用。96根阵列毛细管电泳的实用化大大加快了举世瞩目的人类基因工程的进

5、程，使之由原定的2005年提前到2000年基本完成。CE是从70年代末发展起来的一项新的分析技术，首先在氨基酸、多肽、蛋白质及核酸等生物大分子的分离分析方面得到应用。由于CE具有进样体积小(lOum).样品分析范围宽、分离效率高(柱效可达100万塔板数)、分离速度快(<10-20min)>检出极限(<10-15-—1028mol/l)>易实现自动化、仪器价格低等特点,它的出现和发展受到广泛关注。2.1CE的装置CE的基本装置包括高压电源、毛细管、柱上检测器、供毛细管两端插进又和电源相连的两个储液瓶。2.2基木原理毛细管电泳是以

6、高压电场为驱动力，以毛细管为分离通道，根据样品中各组分之间淌度和分配行为上的差异来进行分离的一类液相分离技术。CE所用的石英毛细管在PH>3时，其内表而带负电，和溶液接触形成一双电层。在高压作用下，双电层中的水合阳离子层引起溶液在毛细管内整体向负极活动，形成电渗流。同时，带电离子在电场作用下，以不同的速度向其相反的方向迁移的现象称为电泳。带电粒子在毛细管内电解质溶液中的迁移速度即是电泳和电渗流的矢量和o按毛细管内分离介质和分离原理的不同，现可将其分为六种模式：(1)毛细管区带电泳(CZE)它是基于被分离物质的核质比间的差异来进

7、行的分离。即它只能分离带电物质，而不能分离中性分子。(1)毛细管凝胶电泳(CGE)它是用凝胶作为毛细管中的支持物，起到分子筛的作用，将不同体积的溶质分子分离开。该法是所有CE中柱效最高的一种分离方法。在DNA的解析分离中曾采用。(2)毛细管胶束电动色谱(MECC)采用表面活性剂在运动缓冲液中形成一疏水内核、外部带负电的动态胶束相，利用溶质具有不同的疏水性，在水相和胶束相间分配的差异进行分离。它即可分离中性组分也可分离带电组分。(3)毛细管等电聚焦(CIEF)根据两性电解质在毛细管内建立PH梯度，使各具有不同等电点的蛋白质在电场

8、作用下迁移到等电点的位置，形成窄的聚焦区带。该法以成功的测试了蛋口质、氨基酸、肽等电点，分离异构体。(4)毛细管等速电泳(CITP)该法采用先导电解质和尾随电解质，按待测组分的电泳淌度不同得以分离。(1)毛细管电色谱(CEC)该法是将HPLC中从多的固体微粒填充到毛细管中，以