毛细管电泳和毛细管电色谱

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1、毛细管电泳和毛细管电色谱capillaryelectrophoresis七个实验中选取一个实验，认真写一个完整的实验报告（包括实验目的、实验原理、实验结果及相关结论等），在5月31日前交到206（曾力希）或824（蔡波太）办公室。电泳electrophoresis是指溶液中带电粒子在电场作用下发生迁移的电动现象。毛细管电泳capillaryelectrophoresis是利用被分析离子在电场作用下移动的速率不同而达到分离的目的，这种技术主要用来分析在毛细管缓冲溶液中能离解为离子的物质。概念毛细管电泳是一

2、类以高压直流电场为驱动力，毛细管为分离通道，依据样品中各组分之间淌度和分配行为的差异而实现分离的新型液相分离分析技术。毛细管电泳是分析科学中继高效液相色谱之后的又一重大进展，它使分析科学从微升水平得以进入纳升水平，并使单细胞分析成为可能。毛细管电色谱（capillaryelectrochromatography;CEC）是毛细管电泳与液相色谱相结合形成的一种高效、快速微分离分析技术。优点:操作简单，试样量少，分离效率高，成本低等。在迁移时间上的重现性，进样的准确性和检测灵敏度方面比高效液相色谱法稍逊。毛细管电色

3、谱可以分离离子和中性分子。它是利用缓冲溶液的电渗流作为泵，使被分析的分子通过对其具有不同保留程度的第二相，达到分离的目的。21.1．毛细管电泳和毛细管电色谱的基本理论21.1.1．双电层和Zeta电势21.1.2．电泳在电解质溶液中，带电粒子在电场作用下，以不同的速度或速率向其所带电荷相反电场方向迁移的现象叫作电泳。阴离子向正极方向迁移，阳离子向负极方向迁移，中性化合物不带电荷，不发生电泳运动。在充满自由溶液开口管中球形粒子的电泳速率公式为：电泳淌度（μep)定义为单位场强下离子的平均电泳速率，即在电泳过程中还

4、存在另一种电动现象，即电渗。当高电压通过含有缓冲溶液的毛细管柱时，体相溶液整体朝向一个方向运动，产生电渗流。在柱内层氧化硅与溶质的界面上形成双电层是电渗流产生的原因。。在典型的毛细管电泳分离中，若有电渗存在，离子的洗脱顺序是:首先是最快的阳离子，紧接着是依次减慢的阳离子，然后是全部的中性分子在一个区域出现，最后是最慢的阴离子，紧接着的是依次加快的阴离子。21.1.3．电渗流21.1.3．电渗流以电场力驱动产生的溶液电渗流，与高效液相色谱中由高压泵产生的液体流型不同：电渗是CE的基本现象之一，它可以控制组分的迁移

5、速率和方向，进而影响CE的分离效率和重现性，所以电渗流控制是CE中的关键问题或技术之一。21.1.4.电渗流的控制影响电渗流的因素很多，直接影响因素有：1.电场强度2.温度3.pH值4.缓冲液溶剂5.离子强度6.添加剂7.管壁涂层21.1.5.分离原理电泳和电渗流并存，在不考虑相互作用的前提下，粒子在毛细管内电介质中的迁移速率是两种速率的矢量和：在典型的毛细管电泳分离中，溶质的分离基于溶质间电泳速率的差异。电渗流的速率绝对值一般大于粒子的电泳速率，并有效地成为毛细管电泳的驱动力。溶质从毛细管的正极端进样，带正电

6、的粒子最先流出，中性粒子次之，带负电的粒子在中性粒子之后流出。溶质依次通过检测器，得到与色谱图极为相似的电泳分离图谱。21.1.5.分离原理毛细管电色谱由于引入了色谱机制，其保留机理包括两个方面:其一，如同HPLC，基于溶质在固定相和流动间分配过程；其二，如同CE，基于溶质电迁移过程。由于CEC既能分离电中性溶质，又能分离带电溶质，对复杂的混合样品显示出强大的分离潜力。21.2.毛细管电泳和电色谱仪器装置21.2.1.仪器基本结构一般在一根长40~100cm,内径10~100m的毛细管柱中充入缓冲溶液，柱的两

7、端置于两个缓冲池中。在两个缓冲池之间的毛细管接有两个铂电极。试样从一端进入，而检测器则在另一端。使用的高电压可以反相，以能分析阴离子。21.2.2.进样系统毛细管分离通道十分细小，整个柱体积一般只有4~5μL，所需的样品区带只有几纳升。毛细管电泳的进样方式一般是将毛细管的一端从缓冲液移出，放入试样瓶中，使毛细管直接与样品接触，然后由重力、电场力或其他动力来驱动样品流入管中。进样量可以通过控制驱动力的大小或时间长短来控制。CE进样技术均适用于CEC。一般的进样方式是电动进样和压力进样。电动进样是将毛细管柱的一端及

8、其相应端的电极从缓冲池中移出，放入试样杯中，然后在一准确时间范围内施加压力，使试样因离子移动和电渗流进入毛细管柱。压力进样是用压差使试样溶液进入毛细管。产生压差的办法可以采用在检测器端抽真空，或者通过提高试样端液面。21.2.3.电源及其回路电流回路系统包括高压电源、电极、电极槽、导线和电解质缓冲溶液等。CE和CEC一般采用0~±30kV连续可调的直流高压电源。理想的电源应具备：1.能