毛细管电泳分离

前言蛋白质是生命活动的直接执行者，参与生命的几乎所有过程，包括遗传、发育、生殖、物质和能量的代谢、应激等，因此通过分析蛋白质结构和性质的异常就可以获得机体的受损或病变情况。但蛋白质分子结构与性质复杂多样，如何有效的分离和分析生物体中的各个蛋白质一直面临着严峻的技术挑战。毛细管电泳（ce）技术的出现，给解决这一挑战提供了新的途径，它能够从电荷、分子量等不同维度对蛋白分子进行高效的分离分析，因此得到了广泛的应用和发展。毛细管电泳技术的原理毛细管电泳法是以毛细管为分离通道，以高压直流电场为驱动力，依据样品中各组分之间淌度和分配行为上的差异而实现分离的电泳分离分析方法（图1）。图1 毛细管电泳技术的原理毛细管两端分别浸入在电泳缓冲液中，并且两端连接着高压电源。当高压电源施加稳定的高压时，毛细管内产生了电渗流，使得毛细管内液体整体向负极移动。同时由于进入到毛细管中样本所含组分的荷质比不同，不同物质在毛细管中的迁移速度则不同。不同片段依次经过检测窗时被光检测模块所检测，从而实现了不同组分的分离以及定性、定量检测的目的。毛细管电泳技术的优势相比于hplc等传统的分析分离手段，毛细管电泳技术拥有如下的主要优点（图2）：1.分离效率高，分析速度快：由于毛细管能抑制溶液对流，并具有良好的散热性，允许在很高的电场下(可达400v/cm以上)进行电泳，因此可在很短时间内完成高效分离。2.操作模式多，分析方法开发灵活：只要更换毛细管填充溶液的种类、浓度、酸度或添加剂等，就可以用同一台仪器实现多种分离模式。3.适合于微量样品的分析：毛细管内径极小（20-75um），进样为纳升级或纳克级，非常适合于稀少样品的检测分析。4.应用范围广：毛细管电泳在生命科学领域有广泛应用。在核酸检测方面，可用于一代测序或基因片段分析；而在蛋白质检测方面，可应用药物分析和临床诊断。图2 毛细管电泳的主要优势毛细管电泳在临床诊断中的应用作为一种高效的生物大分子分离分析技术，毛细管电泳在临床诊断领域的主要应用如下:1.多发性骨髓瘤：进行血清蛋白电泳、血清免疫分型的检测，是多发性骨髓瘤筛查和诊断的重要依据。2.地中海贫血：进行血红蛋白电泳检测，是地中海贫血筛查的重要手段。3.糖尿病：进行糖化血红蛋白检测，相比传统hplc等方法，能够排除异常血红蛋白的干扰。 聚拓生物聚拓生物为聚光科技集团成员企业，其自主研发的clincap 1000全自动毛细管电泳仪是专门为临床检验而设计的，具有全自动、高分辨的毛细管电泳仪可满足多种临床蛋白分析项目，为临床提供精准可靠的检测结果。系首款获得医疗器械认定的国产同类产品。

安捷伦科技公司推出灵敏度提高10倍的新一代毛细管电泳系统　　2009年4月28日，北京—安捷伦科技公司(NYSE：A)今日推出了新一代Agilent 7100毛细管电泳(CE)系统，其灵敏度比其他商品化的毛细管电泳仪提高10倍以上。　　“我们认为电泳业务是我们的核心技术之一，并且看到很多应用领域正在对毛细管电泳技术产生浓厚的兴趣，如新型生物药物的质量保证/质量控制、环境分析、食品安全和生命科学等领域。”安捷伦公司电泳业务全球总经理Nitin Sood 说，“无论是单独使用，还是作为CE/MS的分离部分，或是作为液相色谱的互补技术，安捷伦的新型7100毛细管电泳系统都提供了类似HPLC的出色高灵敏度，可以应对众多具有挑战性的分析任务。”　　毛细管电泳引人注意的另一个原因是因为该技术使用很少量的溶剂。新的7100毛细管电泳系统与其前一代产品相比，尺寸减小了25%，重量减小了30%，并且耗电量更低。　　新型检测器采用了一种扩展光程的专利毛细管光路设计和另一种高灵敏度池设计，从而带来了出色的灵敏度，使Agilent 7100的灵敏度是其它毛细管电泳仪的10-20倍。　　Agilent 7100提供了业界最广泛的检测器选择，具有高度的灵活性和灵敏度，并且这种新仪器能够与之前的Agilent毛细管电泳平台反向兼容，使现有的方法可以继续使用。该仪器能开展毛细管电泳分离的各项技术，包括对非常相似的相关化合物进行快速分离的毛细管电色谱技术。其标配的缓冲液补充系统能确保高通量自动运行，并且已经过改进，减少了补给缓冲液的用量。　　Agilent 7100 毛细管电泳系统通过设计提高了分离效率、可靠性和易用性。新型耐用的内部加压系统和改进的毛细管冷却系统能耐受更高的电流和/或更大孔径的毛细管，既可以提高分析通量，也使应用范围得到了扩展。另外，该电泳系统应用了新型化学工作站软件，其易于使用的图形用户界面以及改进的方法设置功能，极大地缩短了启用和培训时间。　　该电泳系统的模块化结构，便于快速接近电极、预穿孔器、电子元器件和管路等部件，有利于进行日常维护和保养。毛细管卡套具有自动对准功能，可以在几秒钟内得到快速毛细管更换，并能与所有商用毛细管兼容。　　即插即用型毛细管电泳/质谱联用仪(CE/MS)　　Agilent 7100毛细管电泳仪提供与Agilent质谱仪(MS)的即插即用式连接，将毛细管电泳的分析时间短，分离效能高的特点与质谱技术的分子量和结构信息相结合。适用的质谱仪包括单四极杆、飞行时间(TOF)、离子阱、三重四极杆(QQQ)、ICP和四极杆飞行时间质谱系统(Q-TOF)。安捷伦是唯一一家能提供完全集成化CE/MS解决方案的公司，所有系统组件均来自一个供应商。　　安捷伦毛细管电泳产品经理Tobias Preckel表示，“Agilent毛细管电泳系统不仅具有一流的性能，而且我们还大力继承以往的可靠性特点， 其口碑在过去的16年里已为众人所知。”　　 　　其他信息，请访问www.agilent.com/chem/ce.　　关于安捷伦科技公司　　安捷伦科技公司(NYSE：A)是全球领先的测量公司，也是通信、电子、生命科学和化学分析的技术领导者。公司的19,000名员工为遍及世界110多个国家的客户提供服务。安捷伦2008财年的净收入为58亿美元。 有关安捷伦的信息，请访问www.agilent.com。

p　　中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室汪海林课题组在高灵敏分析的基础研究方面取得重要进展。他们利用先进的单分子成像技术研究并揭示了独特的等速电泳聚焦和分离的机理，其有关“DNA单分子不连续运动成像揭示场强变化的等速电泳动力学”的研究发表在国际著名化学期刊《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 4644 - 4647)上。br//pp　　带电组分在均一和非均一电场中的运动是电泳应用于化学、物理学、生命科学以及新兴的纳米科技领域的基础。目前，人们对带电组分在均一电场中的运动已经有了充分的认识，而对其在非均一电场中运动的了解却有限。事实上，通过巧妙设计非均一电场，可实现其它技术难以分离的超大DNA分子(80 kb) 的分离和多种分析物的高倍浓缩(可达百万倍)。因而，认识非均一电场中带电组分的运动机制对发展高灵敏的生物分子分析技术和方法具有特殊意义。尽管非均一电场的使用已有百年历史，但对于其形成机理的认识由于存在技术瓶颈而踯躅不前。/pp　　为了解决这一学科难题，汪海林课题组通过改造全内反射荧光显微成像仪器，首先实现了毛细管电泳-单分子荧光成像分析。在此基础上，以毛细管等速电泳(cITP)作为非均一电场模型，对流经毛细管检测窗口处单个DNA分子实时成像。由于每一幅像记录了单个DNA分子在50 毫秒内的运动轨迹，因此可以计算出每一时间点DNA单分子的运动速度。而DNA运动速度的大小直接与电场强度相关，从而可获得毛细管中电场强度的动态分布信息。通过研究电场强度的实时变化，揭示了电渗流存在下等速电泳的动力学，并首次提出了三区带模型，突破了传统二区带模型的局限。利用这一研究成果，他们发展一种新颖的DNA单分子聚焦方法，实现对极低浓度下随机分布的、难以检测的单分子成像，可检测出4´ 10-17mol/L DNA分子。/pp　　在这项研究工作中，汪海林课题组创造性地利用单分子成像技术测定电场强度的分布，提供了一种全新的非均一电场研究方法，这对发展基于电泳分离的高灵敏生物分析技术和方法具有重要意义。/pp　　该工作得到了国家杰出青年基金、国家973计划、重点实验室等的支持。/ppbr//p