6毛细管电泳仪

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1、第六章毛细管电泳仪*绪言1、概念：在极细的毛细管内所进行的各种形式的电泳，称为毛细管电泳(capillaryelectrophoresis，CE)。2、类型：有毛细管区带电泳，胶束电动力学毛细管色谱、毛细管筛分电泳、毛细管等电聚焦电泳、毛细管等速电泳等。3、毛细管电泳特点：(1)高效、快速、微量、可全部自动化。(2)与高效液相色谱(HPLC)相比，毛细管电泳(CE)成本低，选择性大，且几乎不消耗溶剂。(3)散热效率高，分离质量好。(4)灵敏度和分辨率高，操作简便，污染小，应用范围广。4、历史发展：1967年：最先在3mm直径毛细管中作自由溶液的区带电泳。1974年：用200

2、～500mm内径的毛细管作电泳分离。1981年：用75mm内径玻璃毛细管柱，加30kV电压实现电泳。1984年：引入了胶束毛细管电动力学色谱的方法。1987年：实现了毛细管等电聚焦及毛细管凝胶电泳。1988年：首次利用CE作微量物质提取。并把激光引入CE检测器，大大提高了检测灵敏度。第一节毛细管电泳的工作原理一、带电粒子的迁移(一)偶电层和Zeta势1、偶电层：固体与液体接触时，若固体表面由于某种原因带一种电荷，则因静电引力会使其周围液体带有相反电荷，即在液-固界面形成偶电层，两者之间存在电位差，叫Zeta势。*毛细管电泳中，带电粒子表面和毛细管壁表面都有偶电层。2、粒子的

3、Zeta势：电解质中的任何带电粒子被异性电荷的离子所包围，部分异性离子被吸附到粒子上，部分则游离在附近。被吸附的“固定”离子有一个切平面，和带电粒子间的电势差，称为粒子的Zeta势。3、管壁的偶电层和Zeta势：(1)偶电层：毛细管一般为石英管，内表面为硅胶表面并带负电(pH>3)。则管子中溶液的正离子因受静电引力就会聚集紧贴在表面附近，从而形成偶电层。(2)Stern层：偶电层中由于吸附而紧贴在表面的离子叫Stern层；其它可移动的游离离子为扩散层，游离离子的电荷密度随与表面距离增大而急剧减小。(3)管壁的Zeta势：Stem层和管壁表面间的电势差称为管壁的Zeta势。*

4、偶电层的厚度d：管壁的Zeta势随与管壁表面距离增大而按指数规律衰减，使其衰减一个指数单位所需的距离叫偶电层的厚度d。(二)恒定场强下带电粒子的迁移1、带电粒子移动速度vep：电泳时，vep为vep=mepE式中mep为带电粒子的迁移率，E为场强。2、粒子的迁移率mep：在充满自由溶液的开口管中，mep为mmep=exi/4phph式中e是流体的介电常量，h是介质的粘度。xi是粒子的zeta电势。3、影响xi的因素：(1)表面电荷越大，xi越大。(2)如果电荷给定，则质量越大，xi越小。(3)对非胶体粒子，xi近似正比于(Z/M)2/3。(M、Z分别是粒子的分子量和净电荷)

5、(三)电渗1、概念：指高电场下由偶电层中水合阳离子或质子所引起的流体朝负极方向运动的现象。电渗现象中整体移动着的液体叫电渗流（electroosmoticflow，简称EOF）。2、电渗的迁移率：mmeo=exw/4phh其中xxw为管壁的Zeta势。*电渗流的速度：veo=meoE=exwE/4ph上式与电泳的迁移率和电泳移动速度类似。3、影响电渗因素：管壁的Zeta势越大，偶电层越薄，介质粘度越小，电渗流速就越大。通常电渗流速是电泳流速的5～7倍。4、带电粒子运动速度v和迁移率mm：因毛细管内同时存在着电泳和电渗，不考虑它们的相互作用，则v=vep+veo=(mep+m

6、eo)E式中Ld是毛细管从进样口到检测器的距离，tr是粒子通过该距离所用的时间，Lt是毛细管柱的全长，U是电压，E=U/Lt。5、粒子移动特点：因电渗流从阳极流向阴极，所以正离子：运动方向和电渗一致，故它最先流出毛细管。中性粒子：其电泳速度为“零”，故它随电渗而移动。负离子：运动方向和电渗相反，故当电渗流速大于电泳流速时，它在中性粒子之后流出毛细管；电渗流速小于电泳流速时，则它将无法流出。6、控制电渗流的不同方法：(四)梯度场强下带电粒子的迁移*恒定场强下的毛细管电泳，某组分区带的移动速度：dx/dt=mE式中m为该组分在场强E下的迁移率，是指电渗和电泳两者移动速度的代数和

7、。*梯度场强下的毛细管电泳，因场强是时间的函数，即：E=E(t)故在一段时间内某一组分在管柱内移动的距离为：二、影响谱带展宽的因素(一)几个概念1、柱效和塔板高度因CE和色谱技术很相似，故电泳谱带展宽可直接沿用色谱的塔片高度和柱效的概念作为指标。*理论塔扳数N：指虚拟的塔板的数量。即把色谱柱近似看成精馏塔，以虚拟的塔板数的多少来衡量分离效率的高低。N可从分离结果的色谱图直接计算，即：N=5.54(tt/W)2式中tt称为保留时间，即流出曲线最高点所对应的时间；W叫半峰宽，即峰高一半处的宽度。*单位塔板的高度：H=L