化学分离技术之高效毛细管电泳.doc

化学分离技术之高效毛细管电泳 马小军 （ 天水师范学院 2011级化学一班 学号：20112030123） 摘要：化学是一门实验学科，因此实验是化学学科的核心。在化学试验中尤其是有机化学试验中，化学反应仅仅是反应的开始，而对的反应的处理及反应产物的分离纯化才整个实验成功与否的关键性因素。根据实验的特性，所采取的分离技术也有所不同，例如色谱分离、萃取分离、重结晶、电泳分离等等。本文结合冯钰锜老师所讲的高效毛细管电泳的分离方法，对高效毛细管电泳进行一个回顾与总结。 关键词：高效毛细管电泳 电渗 柱效 引言： 化学分离技术对产物的产率、纯度等至关重要。如果没有选择合适的分离方法，甚至会得不到产品，导致实验的失败。因此，每个学习化学的人都应该对化学分离技术格外重视。高效毛细管电泳作为一门非常重要的行之有效的分离技术。 正文 : 高效毛细管电泳英文全称为High performance capillary electrophoresis，简称HPCE or CE。是指溶质以电场为推动力，在毛细管中按淌度差别而实现的高效、快速分离的新型电泳技术。 与传统电泳技术及现代色谱技术相比：高效毛细管电泳具有十分显著的特点。其一：仪器简单、操作方便、易自动化。其二：分离效率高(105 - 107 块/m) 、分析速度快。其三：操作模式多。其四：实验成本低，消耗少。由于上述特点，高效毛细管电泳发展迅速，得到了广泛的应用。尤其是在微量及痕量实验中应用广泛。近年来该技术发展迅速，在蛋白质、脱氧核糖核酸(DNA)等生物大分子的分离分析中表现出了显著的优越性。 高效毛细管电泳的发展： 1967年，人们最早证明可以把高电场用于细内径（3mm）的毛细管电泳。1974年又进一步阐明电渗流就像泵一样可驱动液体流过毛细管。同年论证了使用细内径(50—2000μm)的毛细管做毛细管电泳的优点。1979年使用细内径太氟隆毛细管，进行毛细管电泳，获得小于10μm理论塔板高度的柱效。1981年是格外重要的一年，这一年进一步使用细内径（750μm）的毛细管电泳，首次获得了很高的柱效，大大推动了毛细管电泳的发展。1984年又提出了胶束毛细管电动色谱，使毛细管电泳可以分离中性物质。1987年阐明了小内经毛细管可以进行毛细管凝胶电泳。1989年商品毛细管调用问世。至今毛细管电泳技术得到不断改进和更新，敏感度和分辨率均达到预期的高效分离效率。 高效毛细管电泳的基本知识点： 为了解高效毛细管电泳的原理，我们首先要了解如下几个概念。 1、电泳：溶液中带电粒子（离子）在电场中定向移动现象。 2、电渗：指在电场作用下，毛细管中或固相多孔物质内，液体沿固体表面移动的现象。 3、柱效：柱效率是指溶质通过色谱诸后其区域宽度增加了多少，它与溶质在两相中的扩散及传质情况有关，是所谓色谱的动力学过程，是针对一个组分而言的，常用理论塔板或有效塔板数表示。 4、分离度：又称分辨率，是把柱效率和容积效率结合在一起的参数，是表示在一定色谱条件下色谱柱对混合物的综合分离能力的指标 高效毛细管电泳的基本原理： 高效毛细管电泳的基本原理与经典电泳相同，但在技术上采取了两项重要改进，一是采用了0.05mm内径的毛细管，而是采用了高达数千伏的电压。采用管径很细的毛细管可以使产生的热量能够较快散发出去，大大减小了温度效应，使电场电压可以很高。电压升高，电场推动力大，又可以进一步使柱径变小，柱长增加。因而高效毛细管电泳的柱效远远高于高效液相色谱，理论塔板数可以高达几十万快/米，特殊柱子可以达到数百万①。 高效毛细管电泳的基本装置： 高效毛细管电泳(HPCE)统指以高压电场为驱动力,以毛细管为分离通道,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一类液相分离技术。仪器结构包括一个高压电源、一根毛细管、一个检测器和两个供毛细管两端插入而又可和电源相连的缓冲液贮瓶。在电解质溶液中,带电粒子在电场的作用下,以不同的速度向其所带电荷相反方向迁移的现象叫电泳。CE所用的石英毛细管,在pH3的情况下其硅胶表面带负电,和溶液接触时形成了一双电层,在高电压作用下,双电层中的水合阳离子引起溶液在毛细管内整体向负极方向流动,形成电渗流( EDF)。粒子在毛细管电解质溶液中的迁移速度,等于电泳和电渗流两种速度的矢量和。正离子电泳方向和电渗一致,故最先流出。中性粒子电泳速度为零,故其迁移速度相当于电渗流速度。负离子运动方向和电渗流方向相反,但因为电渗流速度大于电泳速度,故它将在中性粒子之后流出。这样因各种粒子迁移速度不同而实现分离。主要由毛细管、电解