高效毛細(xì)管電泳技術(shù)

《高效毛細(xì)管電泳技術(shù)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、高效毛細(xì)管電泳技術(shù)環(huán)境科學(xué)一、高效毛細(xì)管電泳技術(shù)概述二、高效毛細(xì)管電泳儀器流程和主要部件三、高效毛細(xì)管電泳理論基礎(chǔ)四、高效毛細(xì)管電泳分離模式五、高效毛細(xì)管電泳應(yīng)用1.1電泳及電泳技術(shù)在電解質(zhì)溶液中，位于電場(chǎng)中的帶電離子在電場(chǎng)力的作用下，以不同的速度向其所帶電荷相反的電極方向遷移的現(xiàn)象，稱之為電泳。由于不同離子所帶電荷及性質(zhì)的不同，遷移速率不同，可實(shí)現(xiàn)分離。利用電泳現(xiàn)象對(duì)某些化學(xué)或生物物質(zhì)進(jìn)行分離分析的方法和技術(shù)叫電泳法或電泳技術(shù)。1.2高效毛細(xì)管電泳（HighPerformanceCapillaryElectrophoresis，HPCE）簡(jiǎn)稱毛細(xì)管電泳（Capi

2、llaryElectrophoresis，CE），指以高壓電場(chǎng)為驅(qū)動(dòng)力，以毛細(xì)管為分離通道，依據(jù)樣品中各組分之間淌度和（或）分配行為上的差異而實(shí)現(xiàn)分離的一種液相分配技術(shù)。在形態(tài)分析中，對(duì)不同形態(tài)的同一元素，只要有結(jié)構(gòu)或電荷上的差別，即可用CE進(jìn)行分離和檢測(cè)。CE是經(jīng)典電泳技術(shù)和現(xiàn)代微柱分離技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。2.1毛細(xì)管電泳的工作流程圖CE設(shè)備的基本裝置包括一個(gè)高壓直流電源、一根毛細(xì)管、一個(gè)檢測(cè)器及兩個(gè)供毛細(xì)管兩端插入而又可和電源相連的緩沖液貯瓶。圖1高效毛細(xì)管電泳流程圖2.2主要部件1.高壓電源（1）0～30kV穩(wěn)定、連續(xù)可調(diào)的直流電源；（2）具有恒壓、恒流、恒功

3、率輸出；（3）電場(chǎng)強(qiáng)度程序控制系統(tǒng)；（4）電壓穩(wěn)定性；（5）電源極性易轉(zhuǎn)換；圖2高效毛細(xì)管電泳基本裝置2.毛細(xì)管柱（1）材料：石英：各項(xiàng)性能好；玻璃：光學(xué)、機(jī)械性能差；（2）規(guī)格：內(nèi)徑20～75μm，外徑350～400μm；長(zhǎng)度<=1m3.緩沖液池化學(xué)惰性，機(jī)械穩(wěn)定性好4.檢測(cè)器要求：具有極高靈敏度，可柱端檢測(cè)；3.1電泳現(xiàn)象在電解質(zhì)溶液中，帶電粒子在電場(chǎng)作用下，以不同的速度向其所帶電荷相反方向遷移。遷移速度為：試中：Vep為離子電泳遷移速度，μep為電泳淌度，E為電場(chǎng)強(qiáng)度,q為離子電荷量，η為介質(zhì)粘度，r為離子半徑。Vep=μep·E=q6πηr·E3.2電滲現(xiàn)

4、象與電滲流CE所用的石英毛細(xì)管柱，在pH>3時(shí)，石英毛細(xì)管壁上的硅醇基(—SiOH）在水溶液中發(fā)生電離，產(chǎn)生的SiOˉ負(fù)離子使毛細(xì)管壁內(nèi)表面帶負(fù)電，和溶液接觸時(shí)相應(yīng)的緩沖液帶正電，形成了雙電層。圖3毛細(xì)管電泳中形成雙電層現(xiàn)象在高電壓作用下，雙電層中的水合陽(yáng)離子引起流體整體朝負(fù)極方向移動(dòng)，該現(xiàn)象稱為電滲現(xiàn)象，并形成電滲流（electro-osmoticflow,EOF）電滲流速度可表示為：其中Veo為電滲流速度，μeo為電滲淌度，ξ為雙電層的Zeta電位，ε為分離介質(zhì)的介電常數(shù)Veo=μeo·Eεξη·E=圖4毛細(xì)管電泳的電滲現(xiàn)象和電滲流3.3電滲流的方向電滲流的方

5、向取決于毛細(xì)管內(nèi)表面電荷的性質(zhì)：（1）內(nèi)表面帶負(fù)電荷，溶液帶正電荷，電滲流流向陰極；（2）內(nèi)表面帶正負(fù)電荷，溶液帶負(fù)電荷，電滲流流向陽(yáng)極；（3）石英毛細(xì)管；帶負(fù)電荷，電滲流流向陰極。3.4HPCE中電滲流的流形電荷均勻分布，整體移動(dòng)，電滲流的流動(dòng)為平流，塞式流動(dòng)（譜帶展寬很?。灰合嗌V中的溶液流動(dòng)為層流，拋物線流型，管壁處流速為零，管中心處的速度為平均速度的2倍（引起譜帶展寬較大）。圖5毛細(xì)管電泳電滲流流形和液相色譜流形的比較。3.5分離原理粒子在電解質(zhì)溶液中的遷移速度等于電泳和電滲流兩種速度的矢量和,即V=Vep+Veo=(μep+μeo)·E1、正離子的運(yùn)動(dòng)

6、方向和電滲流一致，故最先流出；2、中性粒子的電泳速度為0，故其遷移速度相當(dāng)于電滲流速度；3、負(fù)離子的運(yùn)動(dòng)方向和電滲流方向相反，但因電滲流速度一般都大于電泳流速度，故它將在中性粒子之后流出。這樣，各種粒子因遷移速度不同而實(shí)現(xiàn)了分離。圖6各種離子的分離四、分離模式毛細(xì)管電泳毛細(xì)管區(qū)帶電泳（CZE）毛細(xì)管膠束電動(dòng)色譜（MECC）毛細(xì)管凝膠電泳（CGE）毛細(xì)管等電聚焦（CIEF）根據(jù)試樣的性質(zhì)不同，可采用不同的分離模式。4.1毛細(xì)管區(qū)帶電泳（CZE）CZE又稱毛細(xì)管自由電泳，是毛細(xì)管電泳中最基本、應(yīng)用最普遍的一種模式。它在毛細(xì)管中僅填充緩沖液，基于溶質(zhì)組分在電場(chǎng)中的遷移速

7、度不同而分離。前述的基本原理即是CZE的基本原理。圖7區(qū)帶毛細(xì)管電泳示意圖4.2毛細(xì)管膠束電動(dòng)色譜（MECC）MECC是在緩沖液中加入表面活性劑，當(dāng)其濃度高于臨界濃度時(shí)形成膠束。在電場(chǎng)力的作用下，毛細(xì)管水相可看作流動(dòng)相，膠束相可看作“準(zhǔn)固定相”，溶質(zhì)由其在膠束相和水相中的分配系數(shù)不同而在不同時(shí)間流出。可以用來(lái)分離中性物質(zhì)，擴(kuò)展了高效毛細(xì)管的應(yīng)用范圍，同時(shí)也能和色譜技術(shù)聯(lián)合起來(lái)。圖8毛細(xì)管膠束電動(dòng)色譜分離模式示意圖4.3毛細(xì)管凝膠電泳（CGE）將聚丙烯酰胺等在毛細(xì)管柱內(nèi)交聯(lián)生成凝膠。其具有多孔性，類似分子篩的作用，試樣分子按大小分離。能夠有效減小組分?jǐn)U散，分離效率高

8、。蛋白質(zhì)、