毛细管电泳（CapillaryElectrophoresisCE）.ppt

第十三章 毛细管电泳 （ Capillary Electrophoresis， CE ） 第一节 概述 早在一百多年以前，较原始的电泳实验，是在一个U形一管中进行的，管中盛有溶液，两端置有电极，加上几百伏电压后，首次实验了对毒素和抗毒素的分离。1909年，L.Michaelis提出“电泳”这一术语，他的实验是用于测定蛋白质的等电点。 此后，许多的研究报告涉及氨基酸、肽类、蛋白质的分离。为了防止电泳完成了的溶液中，再次发生对流混合，曾使用了各种稳定介质，如琼脂、纤维粉、玻璃丝、硅胶及丙烯酸胺； 为了防止热扩散而使用了一种内径小的管道，管道内径由3mm缩小至75μm。1981年，Jorgenson．和Lukacs 使用75μm内径的熔融石英毛细管，电泳分离氨基酸和肽。至此，出现了毛细管电泳（capillary electrophoresis，CE）技术。 毛细管电泳，又称高效毛细管电泳（High Performance capillary electrophoresis，HPCE），它不同于经典的区带电泳，有如下特点： （1）它是在内径（10～200）μm的石英毛细管中进行的，在毛细管中的散热较好，沿着管截面的温度梯度很小，因此，可以提高加在毛细管两端的电压，所加电压可高达几十千伏。 （2）它不需要阻流介质，但可使用凝胶作分子筛介质。 （3）可使用在柱检测法，缩短分析时间，结合计算机处理数据，可实现自动化操作。 （4）灵敏度高，检测限可达（10-13～10-15）mol，使用激光诱导的荧光检测限可达（10-19～10-21）mol。 （5）分辨率高，理论塔板数为几十万至几百万／米。 （6）取样量少，有时只需几个纳升（nL，10-9L），流动相只需几毫升。 第二节 高效毛细管电泳的基本原理 溶质在毛细管区带电泳过程中的传递 含离子的溶液，在电场中所发生的物理过程服从欧姆定律，当有直流电通过溶液时，阴离子向阳极迁极，阳离子向阴极迁移，溶液的导电率取决于离于浓度和其迁移率(又称淌度，即指溶质在单位时间和单位电场强度下移动的距离)。离子迁移率以μ表示，其大小受溶质的电荷／离子大小比例所控制。 在电场的影响下，带电荷的质点受到的力Fe，等于其净电荷q与电场强度E的乘积，即Fe = q×E。电场强度E以每单位长度所加的电压U来表示，即E=U/L，其中L是毛细管长度。Fe对正电荷为正值，对负电行为负值。 电场力促使带电质点向两极移动，质点在移动过程中，也受到一种与电场力方向相反的阻滞力Fd，阻止其移动，此阻滞力与质点的电泳速度υ成正比，由下式结出 Fd =f×υ 式中，f是质点平移动所受的摩擦阻力，对小的球状物质点，可用斯托克斯（Stokes）定律表示，即： f=6πηr 式中，η是溶液的粘度，r是离子半径。即摩擦阻力正比于溶液的粘度、质点大小和其电泳速度。由于存在摩擦阻力，一种带电质点在电场中运动，被加速到一有限速度，此速度取决于Fe和Fd，这一有限速度称为电泳速度，υep 。当促进力与阻滞力达到平衡时，则 υep ＝q·E／f 将上述表达式合并，作为电泳迁移率（或电泳 淌度）μep 。表示式，则 μep＝υep／E＝q士／6πηr 电泳迁移率定义为：一种质点在每单位电场强 度下的稳态速度。 μep 值的大小，取决于分子的净电荷数及其摩擦性质，（分子大小和形状）以及所用介质的介电常数ε和粘度η。因而，对于每一种质点，在电场作用下的迁移均具有特定的速度。 对于大分子或胶体，其关系可表示为 HPCE分离，几乎都是在熔融石英毛细管中完成的，熔融石英是一种高度交联的SiO2聚合物，具有很好的抗拉强度。石英毛细管表面含有许多硅酸基（Si—OH），在一定的条件下可离解。使表面带有负电荷。 由于表面带负电，因此，带负电荷的离子被表面排斥，而带正电均离子则被毛细管壁