毛细管电泳法

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1、毛细管电泳法电泳（electrophoresis）是电解质中带电粒子在电场作用下想电荷相反方向迁移的现象，利用种现象对物质进行分离分析的方法，称之为电泳法。电泳已有近百年历史，在生物和生物化学发展中有重要的意义，Tiselins等用电泳法从人血清中分离出清蛋白、α-、β-和γ-球蛋白，由于他们的杰出贡献，1948年荣获诺贝尔化学奖。经典电泳最大的局限性在于难以克服由高电压引起的电解质的自解，称为焦耳热（Jouleheating），这种影响随电场强度的增大而迅速加剧，因此限制了高压电的应用。毛细管电泳（Capillary

2、electrophoresis,CE）是在散热效率很高的毛细管内进行的电泳，可以应用高压电，极大地改善了分离效果。毛细管电泳的开创性工作一般认为是在1981年，Jorgenson和Lukacs使用内径75µm的毛细管柱，分离丹酰化氨基酸，获得了40万/米理论塔板数的高柱效，充分展现了细内经毛细管电泳的巨大潜力。他们还从理论上证明，毛细管电泳柱效与电场强度成正比，与分子扩散系数成反比，这样意味着外加高电压可以获高柱效，而且分离扩散系数小的分子，如生物大分子可以更有效。随着1988年商品仪器的迅速推出，毛细管电泳开始突飞猛

3、进的发展。近年来又建立了芯片式毛细管电泳（Chipcapillaryelectrophoresis；CCE）和阵列毛细管电泳（capillaryarrayelectrophoresis；CAE）。芯片式毛细管电泳利用刻制在载玻片上的毛细通道进行电泳，可以在秒级时间内完成上百的样品的同时分析。阵列式毛细管芯片有多条电泳通道，如Mathies实验室理由具有96条放射状分布的阵列毛细管芯片在25min内完成了四色M13标准DNA的测序工作。此外，还实现了样品预处理及柱后衍生化芯片式毛细管电泳。毛细管电泳对单细胞成分的分析、对

4、疾病的早期诊断和特定药物的研究开发都具有重大的意义。第一节毛细管电泳的特点和分类一、电泳与色谱毛细管电泳和色谱都是一种分离分析方法，但二者的原理不同，两者比较见下。1.分离原理电泳是指带电粒子在一定介质中因电场作用而发生定向运动，因粒子所带的电荷数、形状、离解度等不同，有不同的迁移速度而分离。色谱是不同组分在两相（固定相和流动相）中的分配系数的不同而分离。但毛细管电泳的一些分离模式也包含了色谱的分离机制。2.分离过程电泳和色谱的分离过成都是差速迁移过程，可用相同的理论来描述，如色谱中所用的一些名词概念和基本理论，如保留

5、值、塔板理论和速率理论等均可借用于毛细管电泳中。3.仪器流程色谱与电泳的仪器，都包括进洋部分、分离柱。检测器和数据处理等部分。二、毛细管电泳的特点毛细管电泳和高效液相色谱一样，同是液相分离技术，它们可以互为补充，但无论从效率、速度、样品用量和成本来说，毛细管电泳都显示了一定的优势。毛细管电泳柱效更高，可达105~106m-1，故也称为高效毛细管电泳（highperformancecapillaryelectrophoresis；HPCE），分离速度更快，几十秒至几十分钟内即可完成一个式样的分析；溶剂和试样的消耗极少，试

6、样用量仅为纳升级；毛细管电泳没有高压泵输液，因此仪器成本更低；通过改变操作模式和缓冲溶液的成分，毛细管电泳有很大的选择性，可以对性质不同的各种分离对象进行有效的分离。毛细管电泳的特点可以概括为“高效、低耗、快速、应用广泛”。三、毛细管电泳的分类按毛细管中填充物质的性状可分为自由溶液和非自有溶液毛细管电泳；按机制可分为电泳型、色谱型和电泳/色谱型三类。常用于药物分析的毛细管电泳的分离模式详见表21-1表21-1毛细管电泳主要分离模式名称缩写管内填充物说明毛细管区带电泳CZEpH缓冲的自由电解质溶液，可含有一定功能的添加剂

7、属自由溶液电泳型，但可通过加添加剂引入色谱机制胶束电动毛细管色谱MECCCZE载体+带电荷的胶束CEZ扩展的色谱型微乳液电动毛细管色谱MEECC由缓冲液、不溶于水的有机液体和乳化剂构成的微乳液CEZ扩展的色谱型毛细管凝胶电泳CGE各种电泳用凝胶或其他筛分介质属非自由溶液电泳，含有“分子筛”效应毛细管等电聚焦CIEF建立pH梯度的两性电解质按等电点分离，属电泳型，要求完全抑制电渗流毛细管电色谱CECCEC载体+液相色谱固定相属非自由溶液色谱型非水毛细管电泳NACE含电解质的非水体系属自由溶液电泳型第二节毛细管电泳理论一、

8、电泳和电泳淌度电泳是在电场作用下带电粒子在缓冲溶液中的定向移动，这种移动速度uep由下式决定：（21·1)式中E为电场强度，µep为电泳淌度（mobility），即溶质在给定缓冲溶液中中和单位场强下单位时间内移动的距离，即单位场强下的电泳速度（µep/E）。下标ep表示电泳（electrophoresis）。在空心毛细管中一个粒子