色谱分析法第九章毛细管电泳法简介

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1、1第九章毛细管电泳法简介29.1.1简介电泳(Electrophoresis)是指带电粒子或分子在电场的作用下在导电液体通常是水介质中的运动。毛细管电泳(CapillaryElectrophoresis，CE)是在毛细管中实现电泳分离的技术。如图9.1所示，充满了电解质或缓冲液的水性介质的玻璃管的两端与装有相同缓冲液的容器连接在一起，并在这两个容器中插入连有高压电源的两个铂电极。假设有一个样品含有分子大小不同的中性分子和带电离子，而且带电的离子带有不同的电荷。将样品放置在玻璃管的正极端，在整个体系中加上电场，则样品中的离子就趋向于以不同的速度沿不同的方向在管内迁移。迁移的速度和方

2、向取决于离子的尺寸和离子所带电荷的大小和符号。3图9.1毛细管电泳示意图9.1.2区带电泳9.1.3引起区带扩散的因素9.1.4管的直径对对流扩散的影响9.1.5介质中的电泳9.1.6毛细管电泳49.2毛细管电泳体系9.2.1概述从概念上来讲，毛细管电泳体系比较简单。如图9.2所示，其主要组成有样品池、入口池、出口池、毛细管、检测器、高压电源、数字结果处理设备，如一台分析仪或一台计算机。图9.2毛细管电泳体系的系统描述5图9.3毛细管电泳图图9.4常见的毛细管电泳进样方法69.2.3源瓶与出口瓶源瓶有时也称为入口池或入口瓶，终点瓶有时称为出口瓶或出口池。通常情况下，源瓶、毛细管和

3、终点瓶装有同样的缓冲液。9.2.4毛细管图9.5毛细管检测窗口9.2.5检测器目前，多种检测器在毛细管电泳中已经得到了广泛的应用，包括：紫外/可见、荧光、激光诱导荧光、质谱、传导、放射和折射率。79.2.6动力供应所谓的动力供应是为了提供横穿毛细管的驱动力。大多数使用一恒定电场、恒定电流或恒定功率，并且有电场反向功能的模块。9.2.7数据处理9.3毛细管电泳与其他分离技术的比较高效液相色谱(HPLC)和气相色谱(GC)与毛细管电泳相似，在于这三种方法中数据表示、数据处理和自动化基本相同。Jorgenson曾经将毛细管电泳描述为“电泳的高效分离机理与色谱的设备和自动化概念的混合产物

4、”。9.3.1效率9.3.2样品种类9.3.3进样体积9.3.4灵敏度9.3.5试剂要求89.4毛细管电泳分离原理9.4.1电渗流在CE中，除了溶质，缓冲液在电场的作用下也沿着毛细管迁移。这种现象被称之为电渗或电渗流(electroosmoticflow，EOF)。在正常模式中，电渗流的方向是由正极向着负极，缓冲液从入口池通过毛细管和检测器到达出口池。图9.6溶质通过毛细管的顺序图9.7阳离子、中性分子、阴离子的电泳谱图91)电渗流的作用2)电渗流的产生图9.8电渗流的产生10图9.9不同驱动力的流型和相应的谱带峰形3)电渗流的速度和迁移率(1)电场强度(2)缓冲液的pH值(3)

5、缓冲液的浓度或离子强度11(4)温度(5)有机溶剂(6)毛细管壁的化学改性(7)在毛细管壁上施加径向电压(8)改变电渗流因素概括4)电渗流的测量5)电渗流的反向(1)为什么要使电渗流反向(2)怎样使电渗流反向6)电渗流对分辨率的影响9.4.2电泳迁移率1)电泳速度和迁移率的测量2)影响电泳迁移率的因素12(1)溶质的电荷(2)溶质大小9.4.3电泳参数对分离的影响影响电泳分离的参数主要有时间、效率、选择性和分辨率。每个分离参数都受一个或多个电泳参数的影响，包括电压、电泳迁移率、电渗流和毛细管长度。1)时间2)效率3)选择性4)分辨率9.5毛细管电泳的分离模式9.5.1毛细管区带电

6、泳(CZE)13图9.10CZE中不同组分的迁移示意图9.5.2胶束电动力毛细管电泳(MEKC)1)胶束电动毛细管色谱的原理图9.11MEKC的分离原理示意图14图9.12胶束电动色谱图2)MEKC中的保留参数3)MEKC中的分辨率4)用MEKC分离离子化溶质5)在MEKC中使用改性剂6)其他类型的电动色谱159.5.3毛细管凝胶电泳(CGE)1)毛细管凝胶电泳原理2)交联聚丙烯酰胺凝胶3)线性聚丙烯酰胺凝胶4)改变电场用CGE分析DNA片段5)CGE中使用改性剂9.5.4毛细管等电聚焦(CIEF)1)毛细管等电聚焦原理毛细管等电聚焦属于毛细管电泳中的一种聚焦技术类型，其溶质通常

7、是蛋白质，分离基于蛋白质等电点(PI)的差异。毛细管内充满两性电解质和蛋白质溶液，加上一个电场，在毛细管中产生一个pH梯度。各种蛋白质因为它们的等电点不同，而在毛细管内聚焦为许多狭小的区带。毛细管内的溶液在动力作用下通过检测器而产生电泳图。162)毛细管内形成pH梯度3)等电聚焦图9.13CIEF分离机理示意图4)聚焦区带的活动化5)CIEF的应用9.5.5毛细管等速电泳(CITP)1)CITP的原理CITP是一种置换色谱的电泳配对物。17图9.14CITP分离机理示意图2)等速