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毛细管电泳原理及分析策略一、毛细管电泳的基本原理电泳是指电解质中带电粒子在电场力作用下,以不同的速度向电荷相反方向迁移的现象。高效毛细管电泳(HPCE),是指离子或带电粒子以毛细管为分离室,以高压直流电场为驱动力,依据样品中各组分之间迁移速度和分配行为上的差异而实现分离的液相分离分析技术。由于毛细管内径小,表面积和体积的比值大,易于散热,因此毛细管电泳可以减少焦耳热的产生,这是与传统电泳技术的根本区别。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/05/201205142034_366964_2019107_3.jpgHPCE实际上包含电泳、色谱及其相互交叉的内容,是分析科学中继高效液相色谱之后的又一重大进展,它使得分离分析科学从微升级水平进入到纳升级水平,并使得细胞的分析,乃至单分子的分析成为可能。尤其是对样品珍贵,取样极少的生物大分子,毛细管电泳具有绝对的优势。其突出特点是:(1)所需样品量少;(2)分析速度快,分离效率高,分辨率高,灵敏度高;(3)分离模式多,开发分析方法容易;(4)溶剂用量少,经济、环保;(5)应用范围极广。毛细管电泳技术可用于分离分析多种组分,如核酸/核苷酸、蛋白质/多肽/氨基酸、糖类/糖蛋白、酶、碱氨基酸、微量元素、小的生物活性分子等的快速分析,以及DNA序列分析和DNA合成中产物纯度测定等,还可用于碱性药物分子及其代谢产物、无机及有机离子/有机酸、手性化合物、单细胞分析、药物与细胞的相互作用和病毒的分析。毛细管电泳依分离模式不同,可分为:毛细管区带电泳(CZE)、毛细管胶束电动色谱(MECC/MCKC)、毛细管凝胶电泳(CGE)、毛细管等电聚焦(cIEF)、亲和毛细管电泳(ACE)、毛细管电色谱(CEC)。下面以最常用的毛细管区带电泳(CZE)为例,探讨毛细管电泳原理及分析策略。
高效毛细管电泳的基本原理 高效毛细管电泳(high performance capillary electrophoresis,HPCE)是近年来发展起来的分离、分析技术,它是凝胶电泳技术的发展,是高效液相色谱分析的补充。该技术可分析的成分小至有机离子、大至生物大分子如蛋白质、核酸等。可用于分析多种体液样本如血清或血浆、尿、脑脊液及唾液等,HPLC分析高效、快速、微量。 电泳迁移不同分子所带电荷性质、多少不同,形状、大小各异。一定电解质及PH的缓冲液或其它溶液内,受电场作用,样本中各组分按一定速度迁移,从而形成电泳。电泳迁移速度(v)可用下式表示: 其中E为电场强度(E=V/L,V为电压,L为毛细管总长度)。u为电泳淌度。 电渗迁移电渗迁移指在电场作用下溶液相对于带电管壁移动的现象。特殊结构的熔合硅毛细管管壁通常在水溶液中带负电荷,在电压作用下溶液整体向负极移动,形成电渗流。带电微粒在毛细管内实际移动的速度为电泳流和电渗流的矢量和。分析化学博客-jl2~d d&6}8eE4B3q5T I5U0 分离分析类型B[D hv,m cF2Z0 根据其分离样本的原理设计不同主要分为以下几种类型:b[ _0]&uL+\$C0①毛细管区带电泳(capillaryzoneelectrophoresis,CZE);②毛细管等速电泳(capillary chromatography,CITP);③毛细管胶速电动色谱(miceller electrokinetic capillary chromatography,MECC);④毛细管凝胶电泳(capillary gelelectrophoresis,CGE);⑤毛细管等电聚焦(capillary isoelectric focusing ,CIEF)。毛细管区带电泳(CZE)为HPCE的基本操作模式,一般采用磷酸盐或硼酸盐缓冲液,实验条件包括缓冲液浓度、pH值、电压、温度、改性剂(乙腈、甲醇等),用于对带电物质(药物、蛋白质、肽类等)分离分析,对于中性物质无法实现分离。毛细管胶束电动色谱(MECC)为一种基于胶束增溶和电动迁移的新型液体色谱,在缓冲液中加入离子型表面活性剂作为胶束剂,利用溶质分子在水相和胶束相分配的差异进行分离,拓宽了CZE的应用范围,适合于中性物质的分离,亦可区别手性化合物,可用于氨基酸、肽类、小分子物质、手性物质、药物样品及体液样品的分析。毛细管等速电泳(CITP)采用先导电解质和后继电解质,构成不连续缓冲体系,基于溶质的电泳淌度差异进行分离,常用于离子型物质(如有机酸),并因适用较大内径的毛细管而可用于微制备,但本法空间分辨率较差。毛细管等电聚焦电泳(CIEF)用于具兼性离子的样品(蛋白质、肽类),等电点仅差0.001可分离的物质。毛细管凝胶电泳(CGE)依据大分子物质的分子量大小进行分离,主要用于蛋白质、核苷酸片段的分离。此外,还有毛细管电色谱(CEC)及非水毛细管电泳(CNACE),用于水溶性差的物质和水中难进行反应的分析研究。CZE和MECC用得较多,本文以两种方法为例来说明HPLC的原理。
【专家讲座】:第一讲:神奇的毛细管电泳【讲座时间】:2016年09月08日 10:00【主讲人】:屈锋,北京理工大学生命学院教授/博士生导师。1985年西南大学本科毕业;1994年中国科学院生态环境研究中心硕士毕业;1997年北京大学博士毕业;1998至2000香港中文大学化学系和美国Southern Methodist University(SMU)生命科学系博士后。屈锋教授2001年开始毛细管电泳的应用基础研究、技术方法开发及在生物医药领域的分析应用。研究方向: 生物医学分析检测 1)毛细管电泳的生物分析方法学;2)核酸适配体筛选机理; 3)蛋白质分析检测新技术与新方法;4)核酸与蛋白质的相互作用研究近5年,发表科研论文40余篇,授权发明专利8项。出版《生物分析中的核酸适配体》、《核酸适配体手册》译著。【会议简介】毛细管电泳是微量、高效分析技术,其分析模式多样,分析成本低,应用领域广泛。近年来,毛细管电泳在生物、医药、食品、环境、材料、农残等领域的生物大分子、药物分子,手性分子及细胞、微生物和纳米材料分析的应用越来越多,受到广泛关注。本讲将介绍毛细管电泳的发展背景,技术原理,分析仪器;影响毛细管电泳的关键因素;毛细管电泳的特点和优势;毛细管电泳的生物分析研究应用。-------------------------------------------------------------------------------1、报名条件:只要您是仪器网注册用户均可报名参加。2、报名截止时间:2016年09月08日 9:304、报名参会:http://www.instrument.com.cn/webinar/meeting/meetingInsidePage/21135、报名及参会咨询:QQ群—290101720,扫码入群“色谱”http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/01/201701191701_669030_2507958_3.gif