毛細(xì)管電泳技術(shù)及應(yīng)用.ppt

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1、毛細(xì)管電泳技術(shù)及應(yīng)用電泳在電解質(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。1808年，Reuss（俄國(guó)）首次發(fā)現(xiàn)電泳現(xiàn)象。1937年，Tiselius（瑞典）用于人血清蛋白質(zhì)混合液的分離：發(fā)現(xiàn)樣品的遷移速度和方向由其電荷和淌度決定；第一次的自由溶液電泳；第一臺(tái)電泳儀；1948年，獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)；經(jīng)典電泳利用電泳現(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)。按形狀分類：U型管電泳、柱狀電泳

2、、板電泳；按載體分類：濾紙電泳、瓊脂電泳、聚丙烯酰胺電泳、自由電泳；傳統(tǒng)電泳分析：操作煩瑣，分離效率低，定量困難，無(wú)法與其他分析相比。1981年，Jorgenson和Luckas，用75μm內(nèi)徑石英毛細(xì)管進(jìn)行電泳分析，柱效高達(dá)40萬(wàn)/m，促進(jìn)電泳技術(shù)發(fā)生了根本變革，迅速發(fā)展成為可與GC、HPLC相媲美的嶄新的分離分析技術(shù)——毛細(xì)管電泳。毛細(xì)管電泳（CapillaryElectrophoresis,CE）高效毛細(xì)管電泳在技術(shù)上采取了兩項(xiàng)重要改進(jìn)：采用了25-100μm內(nèi)徑的毛細(xì)管；采用了高達(dá)數(shù)千伏的電壓。毛細(xì)管的采用使產(chǎn)生的熱量能夠較

3、快散發(fā)，大大減小了溫度效應(yīng)，使電場(chǎng)電壓可以很高。電壓升高，電場(chǎng)推動(dòng)力大，又可進(jìn)一步使柱徑變小，柱長(zhǎng)增加，毛細(xì)管電泳的柱效遠(yuǎn)高于HPLC，理論塔板數(shù)高達(dá)幾十萬(wàn)塊/米，特殊柱子可以達(dá)到數(shù)百萬(wàn)。分離過(guò)程電場(chǎng)作用下，毛細(xì)管柱中出現(xiàn)：電泳現(xiàn)象和電滲流現(xiàn)象。帶電粒子的遷移速度=電泳+電滲流；兩種速度的矢量和。陽(yáng)離子：兩種效應(yīng)的運(yùn)動(dòng)方向一致，在負(fù)極最先流出；中性粒子無(wú)電泳現(xiàn)象，受電滲流影響，在陽(yáng)離子后流出；陰離子：兩種效應(yīng)的運(yùn)動(dòng)方向相反。ν電滲流>ν電泳時(shí),陰離子在負(fù)極最后流出除中性粒子外,同種類離子由于受到的電場(chǎng)力大小不一樣也同時(shí)被相互分離。毛

4、細(xì)管電泳的特點(diǎn)1.儀器簡(jiǎn)單、易自動(dòng)化電源、毛細(xì)管、檢測(cè)器、溶液瓶2.分析速度快、分離效率高在3.1min內(nèi)分離36種無(wú)機(jī)及有機(jī)陰離子，4.1min內(nèi)分離了24種陽(yáng)離子；3.操作方便、消耗少進(jìn)樣量極少，水介質(zhì)中進(jìn)行；4.應(yīng)用范圍極廣有機(jī)物、無(wú)機(jī)物、生物、中性分子；生物大分子等；分子生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、化學(xué)、環(huán)境保護(hù)、材料等；一、CE基本原理二、電滲現(xiàn)象與電滲流electroosmoticflow三、影響電滲流的因素四、淌度mobility五、CE中的參數(shù)與關(guān)系式六、影響分離效率的因素毛細(xì)管電泳理論基礎(chǔ)毛細(xì)管電泳(CE)基本原理電泳是指

5、帶電離子在電場(chǎng)中的定向移動(dòng)，不同離子具有不同的遷移速度，遷移速度與哪些因素有關(guān)？當(dāng)帶電離子以速度ν在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)，受到大小相等、方向相反的電場(chǎng)推動(dòng)力和平動(dòng)摩擦阻力的作用。電場(chǎng)力：FE=qE阻力：F=fν故：qE=fνq—離子所帶的有效電荷；E—電場(chǎng)強(qiáng)度；ν—離子在電場(chǎng)中的遷移速度；f—平動(dòng)摩擦系數(shù)(對(duì)于球形離子：f=6πηγ；γ—離子的表觀液態(tài)動(dòng)力學(xué)半徑；η—介質(zhì)的粘度；)所以，遷移速度：（球形離子）物質(zhì)離子在電場(chǎng)中差速遷移是電泳分離的基礎(chǔ)。淌度μ：?jiǎn)挝浑妶?chǎng)強(qiáng)度下的平均電泳速度。q—離子所帶的有效電荷；E—電場(chǎng)強(qiáng)度；γ—離子的表觀液

6、態(tài)動(dòng)力學(xué)半徑η—介質(zhì)的粘度；電滲現(xiàn)象與電滲流electroosmosisandelectroosmoticflow1.電滲流現(xiàn)象當(dāng)固體與液體接觸時(shí)，固體表面由于某種原因帶一種電荷，則因靜電引力使其周圍液體帶有相反電荷，在液-固界面形成雙電層，二者之間存在電位差。當(dāng)液體兩端施加電壓時(shí)，就會(huì)發(fā)生液體相對(duì)于固體表面的移動(dòng)，這種液體相對(duì)于固體表面的移動(dòng)的現(xiàn)象叫電滲現(xiàn)象。電滲現(xiàn)象中整體移動(dòng)著的液體叫電滲流（electroosmoticflow，簡(jiǎn)稱EOF）。2.HPCE中的電滲現(xiàn)象與電滲流石英毛細(xì)管柱，內(nèi)充液pH>3時(shí)，表面電離成-SiO-,

7、管內(nèi)壁帶負(fù)電荷，形成雙電層。在高電場(chǎng)的作用下，帶正電荷的溶液表面及擴(kuò)散層向陰極移動(dòng)，由于這些陽(yáng)離子實(shí)際上是溶劑化的，故將引起柱中的溶液整體向負(fù)極移動(dòng)，速度ν電滲流。3.CE中電滲流的大小與方向電滲流的大小用電滲流速度ν電滲流表示，取決于電滲淌度μ和電場(chǎng)強(qiáng)度E。即ν電滲流=μE電滲淌度取決于電泳介質(zhì)及雙電層的Zeta電勢(shì)，即μ=ε0εξε0—真空介電常數(shù)；ε—介電常數(shù)；ξ—毛細(xì)管壁的Zeta電勢(shì)。ν電滲流=ε0εξE實(shí)際電泳分析，可在實(shí)驗(yàn)測(cè)定相應(yīng)參數(shù)后，按下式計(jì)算ν電滲流=Lef/teoLef—毛細(xì)管有效長(zhǎng)度；teo—電滲流標(biāo)記物（中

8、性物質(zhì)）的遷移時(shí)間。CE中電滲流的方向電滲流的方向取決于毛細(xì)管內(nèi)表面電荷的性質(zhì)：內(nèi)表面帶負(fù)電荷，溶液帶正電荷，電滲流流向負(fù)極；內(nèi)表面帶正負(fù)電荷，溶液帶負(fù)電荷，電滲流流向正極；石英毛細(xì)管；帶負(fù)電荷，電滲流流向陰極；改變電滲流方向的方法：