毛細(xì)管電泳技術(shù).

1、毛細(xì)管電泳技術(shù)1.毛細(xì)管電泳概述2.毛細(xì)管電泳理論基礎(chǔ)電泳在電解質(zhì)溶液中，位于電場中的帶電離子在電場力的作用下，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。1808年，俄國物理學(xué)家Reuss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；第一臺電泳儀；1948年，獲諾貝爾化學(xué)獎。 利用電泳現(xiàn)象對某些化學(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、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

2、煩瑣，分離效率低，定量困難，無法與其他分析相比。 1981年，Jorgenson和Luckas，用75m內(nèi)徑石英毛細(xì)管進(jìn)行電泳分析，柱效高達(dá)40萬/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。經(jīng)典電泳高效毛細(xì)管電泳在技術(shù)上采取了兩項(xiàng)重要改進(jìn)：1.采用了25-100m內(nèi)徑的毛細(xì)管；2.采用了高達(dá)數(shù)千伏的電壓。毛細(xì)管的采用使產(chǎn)生的熱量能夠較快散發(fā)，大大減小了溫度效應(yīng)，使電場電壓可以很高。電壓升高，電場推動力大，又可進(jìn)一步使柱徑變小，柱長增加，毛細(xì)管電泳的柱效遠(yuǎn)高于HPLC，理論塔板數(shù)高達(dá)幾十萬塊/米，特殊柱子可以達(dá)到數(shù)百萬。毛細(xì)管

3、電泳（Capillary Electrophoresis, CECapillary Electrophoresis, CE）1.儀器簡單、易自動化 電源、毛細(xì)管、檢測器、溶液瓶2.分析速度快、分離效率高 在3.1min內(nèi)分離36種無機(jī)及有機(jī)陰離子，4.1min內(nèi)分離了24種陽離子；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； 毛細(xì)管電泳的特點(diǎn)毛細(xì)管電泳基礎(chǔ)理論1.CE基本原理2.電滲現(xiàn)象與電滲流3.影響電滲流的因素電泳是指帶電離子在電場中的定向移動，不同離子具有不同的遷移速度，

4、遷移速度與哪些因素有關(guān)？ 當(dāng)帶電離子以速度 在電場中移動時，受到大小相等、方向相反的電場推動力和平動摩擦阻力的作用。CE基本原理電場力：電場力：F FE E = = qEqE 阻阻 力：力：F F = = f f故：故： qEqE = = f fq離子所帶的有效電荷；E 電場強(qiáng)度；離子在電場中的遷移速度；f 平動摩擦系數(shù) ( 對于球形離子： f =6； 離子的表觀液態(tài)動力學(xué)半徑； 介質(zhì)的粘度； )所以，遷移速度：EqfqE 6 物質(zhì)離子在電場中差速遷移是電泳分離的基礎(chǔ)。淌度 ：單位電場強(qiáng)度下的平均電泳速度。 6qE q離子所帶的有效電荷； E 電場強(qiáng)度； 離子的表觀液態(tài)動力學(xué)半徑； 介質(zhì)的粘度

5、；電滲現(xiàn)象與電滲流電滲現(xiàn)象當(dāng)液體兩端施加電壓時，就會發(fā)生液體相對于固體表面的移動，這種液體相對于固體表面的移動的現(xiàn)象。電滲流（electroosmotic flow ，簡稱EOF）電滲現(xiàn)象中整體移動著的液體。 電滲流的大小用電滲流速度電滲流表示，取決于電滲淌度和電場強(qiáng)度E。即 電滲流 = E電滲淌度取決于電泳介質(zhì)及雙電層的Zeta電勢，即 = 00真空介電常數(shù)；介電常數(shù)；毛細(xì)管壁的Zeta電勢。 電滲流 = 0 E實(shí)際電泳分析，可在實(shí)驗(yàn)測定相應(yīng)參數(shù)后，按下式計(jì)算 電滲流 = Lef/teoLef 毛細(xì)管有效長度； teo電滲流標(biāo)記物（中性物質(zhì)）的遷移時間。CE中電滲流的大小與方向電滲流的方向取

6、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： （1）毛細(xì)管改性 表面鍵合陽離子基團(tuán)； （2）加電滲流反轉(zhuǎn)劑 內(nèi)充液中加入大量的陽離子表面活性劑，將使石英毛細(xì)管壁帶正電荷，溶液表面帶負(fù)電荷。電滲流流向正極。CE中電滲流的方向CE中電滲流的流形電荷均勻分布，整體移動，電滲流的流動為平流，塞式流動（譜帶展寬很?。?； 液相色譜中的溶液流動為層流，拋物線流型，管壁處流速為零，管中心處的速度為平均速度的2倍（引起譜帶展寬較大）。電滲流的速度約等于一般離子電泳速度的

7、57倍； 各種電性離子在毛細(xì)管柱中的遷移速度為：各種電性離子在毛細(xì)管柱中的遷移速度為： + =電滲流 + +ef 陽離子運(yùn)動方向與電滲流一致； - =電滲流 - -ef 陰離子運(yùn)動方向與電滲流相反； 0 =電滲流 中性粒子運(yùn)動方向與電滲流一致；（1）可一次完成陽離子、陰離子、中性粒子的分離；（2）改變電滲流的大小和方向可改變分離效率和選擇性，如同改變LC中的流速；（3）電滲流的微小變化影響結(jié)果的重現(xiàn)性；在在CECE中，控制電滲流非常重要。中，控制電滲流非常重要。CE中電滲流的作用1.電場強(qiáng)度的影響 電滲流速度和電場強(qiáng)度成正比，當(dāng)毛細(xì)管長度一定時，電滲流速度正比于工作電壓。2.毛細(xì)管材料的影響

8、不同材料毛細(xì)管的表面電荷特性不同，產(chǎn)生的電滲流大小不同；CE中影響電滲流的因素（1）溶液pH的影響 對于石英毛細(xì)管，溶液pH增高時，表面電離多，電荷密度增加，管壁zeta電勢增大，電滲流增大，pH=7，達(dá)到最大； pH3，完全被氫離子中和，表面電中性，電滲流為零。分析時，采用緩沖溶液來保持pH穩(wěn)定。（2）陰離子的影響 在其他條件相同，濃度相同而陰離子不同時，毛細(xì)管中的電流有較大差別，產(chǎn)生的焦耳熱不同。 緩沖溶液離子強(qiáng)度，影響雙電層的厚度、溶液黏度和工作電流，明顯影響電滲流大小。緩沖溶液離子強(qiáng)度增加，電滲流下降。3. 電解質(zhì)溶液性質(zhì)的影響 毛細(xì)管內(nèi)溫度的升高，使溶液的黏度下降，電滲流增大。溫度變化來自于“焦耳熱”； 焦耳熱：毛細(xì)管溶液中有電流通過時，產(chǎn)生的熱量； CE中的焦耳熱與背景電解質(zhì)的摩爾電導(dǎo)、濃度及電場強(qiáng)度成正比。溫度每變化1，將引起背景電解質(zhì)溶液黏度變化2%3%；溫度的影響（1）加入濃度較大的中性鹽，如K2SO4，溶液離子強(qiáng)度增大，使溶液的黏度增大，電滲流減小。 （2