《高效毛细管电泳法》PPT课件

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1、第十三章高效毛细管电泳法电泳是溶液中带电粒子在电场力作用下，以不同的速度向电荷相反方向迁移的现象。利用这种现象对化学和生物化学组分进行分离分析的方法称之为电泳法。电泳法已有近百年历史，传统的电泳技术由于受到焦耳热的限制，只能在低电场强度下进行电泳操作，分离时间长，效率低。上世纪80年代初,细径毛细管被用于电泳，由此产生了一种新型的分析技术——毛细管电泳（CE）,也称为高效毛细管电泳（HPCE）。CE开始主要用于蛋白质，多肽的分析,以后逐渐被广泛应用于生物，化学，医药，环保等领域。它具有分离效率高，分析速度快，样品及试剂用量少,洁净无污染等特点,和高效液

2、相色谱法成为分析化学中互补的技术。随着生命科学的发展，毛细管电泳技术也有了广阔的发展空间。目前，不同分离模式的毛细管电泳技术正成为最重要的医学生物样品分离分析手段。1第一节毛细管电泳的特点和分类一、电泳和色谱毛细管电泳和色谱都是一种分离分析方法，两者比较如下：1.分离原理电泳是溶液中带电粒子在电场力作用下发生定向运动，因粒子所带电荷数、形状、大小等不同，导致不同的迁移速度而分离。色谱是不同组分在流动相的推动下，由于在固定相流动相中的分配系数不同，导致不同的迁移速度而分离。但某些毛细管电泳的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程

3、都是差速迁移过程，可用相同的理论来描述。色谱中所用的一些名词概念和基本理论，如保留值、塔板理论、速率理论等均可借用于毛细管电泳中。3.仪器流程2二、毛细管电泳的特点1.柱效高高效毛细管电泳的柱效远高于高效液相色谱，理论塔板数高达几十万块/米，特殊柱子可以达到数百万。色谱仪和电泳仪（HPLC和CE），都包括进样部分、分离柱、检测器和数据处理等。32.消耗低CE所需样品为nl级,流动相用量也只需几毫升,而HPLC所需样品为μl级,流动相则需几百毫升乃至更多。3.速度快一般几十秒至十几分，最多半小时，即可完成一个试样的分析。4.应用广泛可用于有机物、无机物、

4、生物大分子等的分离和分析，在药学、化学、环境保护、材料科学特别是在分子生物学、医学等领域有着广泛的应用。三、毛细管电泳的分类按分离模式分类，常用的ＣＥ技术有六种：毛细管区带电泳，胶束电动毛细管色谱，毛细管凝胶电泳，毛细管等电聚焦，毛细管等速电泳，毛细管电色谱4毛细管区带电泳是CE中最基本、应用最普遍的一种模式。第二节基本原理一、电泳和电泳淌度在一定电场强度作用下，溶质带电粒子在溶液中的定向移动（迁移），这种现象称为电泳。带电粒子在电场中迁移时，所受的电场力为q:溶质离子所带的有效电荷E:电场强度带电粒子在溶液中运动时受到的阻力即摩擦力为是电泳速度1.电

5、泳与电泳速度5f为摩擦系数，其大小与带电粒子的大小、形状以及介质粘度有关。对于球形离子，f=6πηγ；对于棒状离子，f=4πηγ。式中，γ是溶质离子的动力学半径，η是电泳介质的粘度。平衡时，电场力和摩擦力相等，即qE=fvep电泳速度为不同物质在同一电场中，由于它们的有效电荷、形状大小的差异，它们的电泳速度不同，所以可能实现分离6我们把溶质在给定溶液中和单位电场强度下的电泳速度称为电泳淌度，用μep表示。所以淌度不同是电泳分离的内因和前提。溶质粒子的电泳速度决定于粒子淌度和电场强度的乘积，vep＝μepE2．电泳淌度在一定条件下，不同粒子的形状、大小以

6、及所带电量都可能有差别，则电泳淌度也可能不同。73．有效淌度在实际溶液中，离子活度系数、溶质分子的离解程度和溶液的酸度等均对离子的淌度有影响，这时的淌度称为有效淌度，用μef表示。二、电渗和电渗流1．电渗现象当固体与液体相接触时，如果固体表面因某种原因带一种电荷，则因静电引力使其周围液体带相反电荷，当液体两端施加一定电压时，就会发生液体相对于固体表面的移动，我们把这种液体相对于带电固体表面移动的现象叫做电渗。8目前，高效毛细管电泳大多使用石英毛细管，在内充缓冲液PH>2时，管壁的硅醇基（－SiOH）开始部分离解成硅醇基阴离子（－SiO－），使管壁带负电

7、荷，并由此吸引溶液中的阳离子，在管壁和溶液之间形成双电层。毛细管内壁的双电层及其电势分布见下图。9在外电场的作用下，带正电荷的溶液表面及扩散层中的阳离子向阴极移动。由于这些阳离子实际上是溶剂化的，故将引起柱中的溶液整体向负极移动，这就是毛细管电泳中的电渗现象。2。电渗流（electroosmoticflow，EOF）电渗现象中整体移动着的液体叫电渗流。103.电渗流的大小和方向电渗流的大小用电渗流速度vos表示，其大小决定于电渗淌度μos和电场强度E。即式中，ε、η－分别是电泳介质的介电常数和粘度,ζ－毛细管壁的Zeta电位，它近似等于扩散层与吸附层界

8、面上的电位。一般来说，扩散层内净电荷数（正电荷数）越多、扩散层厚度越薄，Zeta电位越大。11