毛細管電泳技術的應用

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1、毛細管電泳技術及在微生物學中的應用摘要:毛細管電泳技術是一種新型高效液相分離技術，應用領域廣泛。本文分別從毛細管電泳技術的發(fā)展概況及在微生物學檢測中的應用加以綜述。關鍵詞:毛細管電泳；微生物；應用毛細管電泳迅速發(fā)展于80年代中后期,是分析科學中繼高效液相色譜技術之后的又一重大進展，使分析科學得以從微升水平進入納升水平，并使單細胞分析乃至單分子分析成為可能[1]。毛細管電泳(CE)是一類以毛細管為分離通道，以高壓直流電場為驅(qū)動力的新型液相分離技術。廣泛應用于核酸、蛋白質(zhì)、多肽、藥物等大分子物質(zhì)的分析，但是，不同于毛細管電泳在無機離子、有機小分子和生物大分子等方面取得的巨大成功，

2、毛細管電泳在微生物方面的應用在最近幾年才取得較大進展，并逐漸顯現(xiàn)出巨大的應用潛力。在微生物學領域，毛細管電泳除了在微生物基因測序方面得到廣泛應用外，在微生物學檢測方面應用的報道不多見。本文主要介紹了毛細管電泳的發(fā)展、原理、特點、分離模式及在微生物檢測中的應用。1、毛細管電泳技術1.1毛細管電泳發(fā)展歷史1937年瑞典化學家Tiselius[2]利用電泳技術第一次從人血清中分離出白蛋白和α、β、γ球蛋白，并研制成第一臺電泳儀，使電泳作為一種分離分析技術有了突破性的進展。經(jīng)典電泳法最大的局限性在于存在焦耳熱，只能在低電場強度下操作，直接影響了其分離效率和分析速度的提高，為了解決這一

3、問題，人們進行了多方探索。1981年，Jorgenson和Lukacs[3]使用內(nèi)徑75um的石英毛細管進行電泳，成功地對丹?；被徇M行了快速，高效分離獲得了40萬塊/m理論塔板的高效率。這一開創(chuàng)性工作成為電泳發(fā)展史上一個里程碑，使經(jīng)典的電泳技術發(fā)展為高效毛細管電泳（HPCE）。從此，毛細管電泳在理論研究，分離模式，商品儀器，應用領域等各方面獲得了迅猛發(fā)展。如今，HPCE可與GC、HPLC相媲美，成為現(xiàn)代分離科學的重要組成部分[4]。1.2毛細管電泳基本原理和分離模式按毛細管內(nèi)分離介質(zhì)和分離原理的不同，毛細管電泳有以下幾種分離模式[5]：(1)毛細管區(qū)帶電泳毛細管區(qū)帶電泳(

4、CZE)的分離原理是基于各個分離物質(zhì)的凈電荷與其質(zhì)量比(比荷)間的差異而進行物質(zhì)的分離。迄今CZE仍是應用最多的模式，應用范圍包括氨基酸、肽、蛋白、離子等的分離。（2）毛細管凝膠電泳毛細管凝膠電泳(CGE)是將平板電泳的凝膠移到毛細管中作支持物進行電泳，不同體積的溶質(zhì)分子在其分子篩作用的凝膠中得以分離。常用于蛋白質(zhì)、寡聚核苷酸、核糖核酸、DNA片段分離和測序及聚合酶鏈反應(PCR)產(chǎn)物的分析。（3）毛細管膠束電動色譜毛細管膠束電動色譜(MECC)是采用表面活性劑在運動緩沖液內(nèi)形成一疏水內(nèi)核，外部帶負電的動態(tài)膠束相，利用溶質(zhì)具有不同的疏水性，在水相和膠束相間分配的差異進行分離。

5、主要用于小分子、中性化合物和藥物等的分離。（4）毛細管等電聚焦毛細管等電聚焦(CIEF)是用兩性電解質(zhì)在毛細管內(nèi)建立pH梯度，使各種具有不同等電點的蛋白質(zhì)在電場作用下遷移到等電點的位置，形成窄的聚焦區(qū)帶。已成功用于測定蛋白質(zhì)的等電點、分離異構體等。（5）毛細管等速聚焦毛細管等速聚焦(CITP)利用先導電解質(zhì)和尾隨電解質(zhì)，使溶質(zhì)按其電泳淌度不同得以分離。現(xiàn)常用于富集樣品。（6）毛細管電色譜將高效液相色譜(I-IPLC)中眾多的固定相微粒填充到毛細管中，以樣品與固定相之間的相互作用為分離機制，以電滲流為流動相驅(qū)動力的色譜過程稱毛細管電色譜(CEC)。以上6種模式為毛細管電泳基本模

6、式，此外，如親和、免疫毛細管電泳發(fā)展趨勢也很好。1.3毛細管電泳特點毛細管電泳與高效液相色譜一樣同是液相分離技術，但無論從效率、速度、樣品用量和成本來說，毛細管電泳顯示了一定的優(yōu)勢，與高效液相色譜相比，毛細管電泳柱效更高，可達105-106理論塔板數(shù)/m，分離速度更快，幾十秒至幾十分鐘間完成，同時，它幾乎不消耗溶劑，而樣品用量僅為高效液相色譜幾百分之一，僅為幾十納升，毛細管電泳沒有高壓泵輸液，因此儀器成本更低，可以通過改變操作模式和緩沖液的成分，毛細管電泳有很大的選擇性，可以根據(jù)不同的分子性質(zhì)對生物大分子，藥物等極廣泛的分離對象進行有效的分離，而高效液相色譜要消耗許多價格昂貴

7、的色譜柱和流動相[6]。當然，毛細管電泳也存在一些不盡人意的地方，比如毛細管的填充需要專門的灌注技術且制備能力差，毛細管對樣本的吸附難于克服從而使其分離效率下降，電泳的高靈敏度依賴于高靈敏度的檢測儀等，這些都有賴于進一步完善。1.4毛細管電泳---質(zhì)譜聯(lián)用毛細管電泳---質(zhì)譜聯(lián)用綜合了二者的優(yōu)點，成為分析生物大分子的有力工具，是近年來發(fā)展迅速的聯(lián)用技術。毛細管電泳---質(zhì)譜聯(lián)用的應用與LC-MS的應用在方法和分析對象上有許多相似之處，如都適用于小分子和大分子的分析，熱不穩(wěn)定，強極性分子及至離子型化合物的