毛细管电泳与超临界流体色谱

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1、第四部分毛细管电泳与超临界流体色谱第一章毛细管电泳第一节概述一、毛细管电泳（capillaryelectrophoresis，CE）又称高效毛细管电泳（highperformancecapillaryelectrophoresis，HPCE），是以高压电场为驱动力，以毛细管为分离通道，依据样品中各组分之间淌度和（或）分配系数的不同而进行分离的一类新型液相分离技术。二、毛细管电泳的发展史及新动向瑞典科学家Tiselius在1937年首先提出电泳，创造了Tiselius电泳仪，并建立了移动界面电泳方法。1948年他获得了诺贝尔化学奖。1988年美国Bio-Rad公司研制出第一台毛细管电泳仪HPE-

2、100型。1989年在Boston召开首届HPCE专题会议。1981年，Jorgenson创立了毛细管电泳技术。三、电泳与色谱1.作用原理2.分离过程3.仪器构成4.分离通道的形状四、毛细管电泳的特点1.高灵敏度紫外检测器的检测限可达10-13～10-15mol，激光诱导检测器可达10-19～10-21mol；三高二少一广2.高分离效能每米理论塔板数可达几百万甚至几千万；3.高速度通常的分析时间不超过30min。有1.7min内分离19种阳离子及3min内分离30种阴离子的报道；4.样品用量少只需纳升级的进样量；5.分析成本低（消耗少）只需少量（几毫升）流动相，分析过程是在价格低廉的毛细管柱中

3、进行行；6.应用范围广可分离小分子（氨基酸、药物等）、离子（无机及有机离子）、生物大分子（蛋白质等）、甚至各种颗粒（如细胞、硅胶颗粒等），具有“万能”分析功能或潜力。五、毛细管电泳的分类1.毛细管区带电泳（CZE）又称自由溶液毛细管电泳2.毛细管凝胶电泳（CGE）属非自由溶液电泳，含有“分子筛”效应。3.毛细管等速电泳（CITP）电泳型4.毛细管等电聚焦（CIEF）按等电点分离，属电泳型，要求完全抑制电渗流动。5.胶束电动毛细管色谱（MECC）又称电动色谱（EKC），是电泳技术和色谱技术巧妙结合的分离新技术，为CZE扩展的色谱型。6.毛细管电色谱（CEC）又称毛细管电动色谱，属非自由溶液色谱型

4、。7.微乳液电动毛细管色谱（MEEKC）为CZE扩展的色谱型8.非水毛细管电泳（NACE）属自由溶液电泳型。第二节毛细管电泳理论一、电泳和电泳淌度电泳是带电粒子在直流电场作用下于一定介质（溶剂）中所发生的定向移动。在电场作用下，带电粒子定向迁移的速度（电泳速度）可用下式表示：电泳速度淌度电场强度电场强度是指单位距离的电压降（V/cm）。淌度（mobility）是指溶质在单位电场下的迁移速度，即单位电场下的电泳速度。在无限稀释溶液中（稀溶液数据外推）测得的淌度称为绝对淌度（absolutemobility）。绝对淌度是在无限稀释时单位电场强度下带电粒子的平均迁移速度，是该离子在一定溶液中的特征物

5、理常数。电场力：根据流体力学知道，（球型）离子的流动阻力Ff：离子电荷溶剂粘度离子有效半径一定时间后，两种力的作用达到平衡，即FE=Ff，此时离子作匀速运动，电泳进入稳态。溶液的介电常数粒子的Zeta电势棒状粒子：显然，分子半径小，电荷大的离子具有较大的电泳淌度，而分子半径大，电荷小的离子具有较小的电泳淌度。有效淌度（effectivemobility）是实际测出的离子淌度，可表示为：样品分子中的第i级解离度活度系数它与带电粒子的电荷、形状、大小、离解度、溶剂化作用，溶剂的介电常数、粘度、pH值和温度有关。电泳分离的基础是建立在各分离组分有效淌度的差异上。二、电渗电渗流（electroosmo

6、ticflow，EOF），简称电渗，是指管内溶液在外力电场作用下整体向一个方向运动的现象。HPCE通常采用的是石英毛细管柱，一般情况下（pH＞3），硅醇基（—SiOH）电离为硅氧基负离子（—SiO），使管壁表面带负电，为了保持电荷平衡，溶液中水合离子（一般为阳离子）被吸附到表面附近，形成双电层。当在毛细管两端加高电压时，双电层中的阳离子向阴极移动，由于离子是溶剂化的，所以带动了毛细管中溶液整体向阴极移动，产生电渗流。电渗流的大小可用电渗速度和电渗淌度µos表示。一般情况下，电渗流的速度是电泳速度的5～7倍。电渗速度电渗淌度管壁的Zeta电势三、表观淌度和权均淌度在毛细管电泳中，同时存在电泳和

7、电渗，若不考虑它们之间的相互作用，粒子在毛细管内的迁移速度应当是电泳速度和电渗速度的矢量和，即：表观迁移速度电渗速度电泳速度表观淌度组分表观淌度表观迁移速度正离子中性分子负离子分离后出峰次序为：正离子＞中性分子＞负离子+图毛细管分离示意图四、两相分配与权均淌度如果特意在毛细管中引入另一相，称为P相，样品在电迁移过程中同时会发生相间分配，其迁移速度或淌度将发生变化，这样改变了的粒子迁移速度和淌度，