毛细管电泳的理论基础

药物分析
用于药物成分、代谢 产物等的分离和检测。
食品分析
用于食品中营养成分、 添加剂等的分离和检 测。
02 毛细管电泳的基本原理
CHAPTER
电泳
电泳是指在电场作用下，带电粒子在溶液中的定向移动现象 。在毛细管电泳中，带电粒子（如离子、分子或微粒）在电 场的作用下，根据其所带电荷的种类和数量，以不同的速度 在毛细管内移动，从而实现分离。
21世纪
随着纳米技术、芯片技术等新 兴技术的发展，毛细管电泳技 术不断创新，向微型化、集成
化方向发展。
应用领域
生物大分子分析
如蛋白质、DNA、 RNA等生物大分子 的分离和检测。
无机离子分析
如金属离子、非金属 离子、阴离子和阳离 子的分离和检测。
环境监测
用于水体、土壤、空 气等环境样品中污染 物的分离和检测。
电渗流的方向取决于管壁表面电荷的种类。在毛细管内壁 涂覆了带负电荷的聚合物时，由于负电荷的排斥作用，溶 液中的阳离子将向负电极方向移动，从而形成从正电极到 负电极的电渗流。
淌度与有效淌度
淌度是指单位电场强度下带电粒子在溶液中的移动速度，是表征粒子电泳性能的 重要参数。有效淌度则是指考虑了电渗流影响后的淌度值。
凝胶毛细管电泳
总结词
凝胶毛细管电泳是一种基于凝胶作为固定相的分离模式，通过溶质与凝胶之间的相互作 用实现分离。
详细描述
凝胶毛细管电泳利用了凝胶对溶质的吸附和筛分作用。在毛细管中，凝胶颗粒作为固定 相，带电粒子在电场中通过与凝胶的相互作用进行迁移。由于不同粒子与凝胶的相互作 用不同，它们在凝胶中的扩散系数和电荷状态也不同，因此它们在毛细管中的迁移速度
操作技术
操作参数如毛细管温度、运行电压和运行时间等需根据 不同实验条件进行优化，以获得最佳分离效果。
06 毛细管电泳的未来发展与挑战
CHAPTER
提高分离效率与灵敏度
分离效率
研究和发展新型分离介质和分离技术，以提 高毛细管电泳的分离效率。例如，使用新型 的涂层技术或填充技术，以改善电泳过程中 的电荷传递和样品分离。
通过施加压力使样品进入毛细管，适 用于大量样品的进样，但压力的稳定 性需要控制。
电迁移进样
利用电场力将样品离子引入毛细管中， 具有较高的灵敏度和分离效果。
动态pH界面进样
通过在毛细管入口处快速改变pH值， 使样品离子在特定位置形成界面，从 而实现分离和进样。
检测技术
紫外可见光谱检测
利用紫外可见光谱法对分离后的离子进行检 测，具有较高的灵敏度和通用性。
电泳的速度取决于带电粒子的电荷量、粒子大小、形状以及 电场强度等多个因素。毛细管电泳中，由于电场强度与毛细 管半径较小，因此对带电粒子的电泳行为产生显著影响。
电渗流
电渗流是指在电场作用下，由于管壁表面电荷产生的电场 对溶液中带电粒子的作用力与流体动力之间的平衡现象。 在毛细管电泳中，电渗流是维持样品在管内流动的主要驱 动力。
分离度是指相邻两组分在色谱图上的分离程度，是评价分离效果的重要指标。在毛细管电泳中，为了获得良好的分离效果， 需要优化实验条件，如毛细管材料、电解质浓度、pH值等。
03 毛细管电泳的进样与检测技术
CHAPTER
进样技术
注射器进样
将样品通过注射器注入到毛细管中， 这种方法简单易行，但进样量有限。
压力进样
确性。
多功能化
发展能够同时进行多种检测的检测 器，如同时进行紫外可见光谱、荧 光和电化学检测等，以提高分析效 率和降低成本。
微型化与集成化
将检测器微型化与集成化，能够减 小仪器体积、降低能耗和提高可靠 性，有利于毛细管电泳技术的便携 化和普及化。
04 毛细管电泳的分离模式
CHAPTER
自由溶液毛细管电泳
有助于提高分析通量和降低分析时间。
多维分离与联用技术
多维分离
结合不同分离模式的优点，实现多维分离以提高复杂 样品的分析效果。例如，将毛细管电泳与色谱法或质 谱法联用，以实现对复杂生物样品的高效分离和鉴定 。
联用技术
将毛细管电泳与其他检测技术联用，以提高检测灵敏度 和特异性。例如，将毛细管电泳与质谱或光谱技术联用 ，实现对痕量物质的定性和定量分析。
电化学检测
利用电化学方法对分离后的离子进行检测， 如安培、电导和电位等。
荧光检测
通过激发样品离子发出荧光进行检测，具有 高选择性、高灵敏度等特点。
质谱检测
将分离后的离子引入质谱仪中进行检测，可 提供离子的分子量和结构信息。
检测器的发展趋势
高灵敏度与低噪音
提高检测器的灵敏度和降低噪音 是未来的重要发展方向，有助于 提高毛细管电泳的检测下限和准
05 毛细管电泳的影响因素
CHAPTER
电场强度与电场分布
电场强度
电场强度是影响毛细管电泳分离效率 的重要因素，高电场强度可以缩短分 离时间，但也可能导致焦耳热增加和 样品扩散。
电场分布
电场分布的均匀性对分离效果也有影 响，不均匀的电场会导致电泳迁移率 不均一，降低分辨率。
毛细管壁的性质
材质
不同材质的毛细管壁对分离效果有显 著影响，例如石英毛细管和聚合物毛 细管的性能差异。
灵敏度
通过改进检测系统和技术，提高毛细管电泳 的检测灵敏度。例如，采用更高效的信号放 大技术和高灵敏度检测器，以实现对低浓度 样品的检测。
微型化与集成化
微型化
研究和发展微型化的毛细管电泳器件，以便 在更小的空间内实现高效的样品分离。这有 助于降低试剂消耗、提高分析速度和降低分 析成本。
集成化
将多个分离通道和检测系统集成在一个芯片 上，实现多组分样品的并行分离和检测。这
在毛细管电泳中，由于存在电渗流，带电粒子在移动过程中会受到电渗流的干扰 。因此，为了准确描述带电粒子在毛细管内的移动行为，需要引入有效淌度的概 念。有效淌度可以通过实验测定或利用数学模型进行计算。
分离效率与分离度
分离效率是指在一定时间内，某一组分从进样到检测器所需的时间与总分离时间的比值。分离效率越高，表明该组分在毛细 管内的迁移速度越快。
毛细管电泳的理论基础
目录
CONTENTS
• 毛细管电泳简介 • 毛细管电泳的基本原理 • 毛细管电泳的进样与检测技术 • 毛细管电泳的分离模式 • 毛细管电泳的影响因素 • 毛细管电泳的未来发展与挑战
01 毛细管电泳简介
CHAPTER
Hale Waihona Puke 义与特点定义毛细管电泳是一种以毛细管为分 离通道的液相分离技术，通过电 场对带电粒子的作用力实现分离 。
也不同，从而实现分离。
微流控芯片毛细管电泳
总结词
微流控芯片毛细管电泳是一种基于微流控技术的分离 模式，通过在微小通道中操纵流体实现分离。
详细描述
微流控芯片毛细管电泳利用了微流控芯片上的微通道 作为分离场所。在微通道中，带电粒子受到电场力的 作用，以不同的速度向电极方向迁移。通过控制流体 流速和通道结构，可以实现高效、快速的分离。微流 控芯片毛细管电泳具有高灵敏度、高分辨率和快速分 析等优点，广泛应用于生物分子、离子和离子的分离 分析。
新材料、新技术在毛细管电泳中的应用
新材料
研究和应用新型材料，如纳米材料、高分子材料等，以提高 毛细管电泳的性能和拓展其应用范围。例如，利用纳米材料 作为分离介质或电极修饰材料，以提高电泳过程中的电荷传 递效率和分离效果。
新技术
引入其他领域的新技术，如微流控技术、纳米技术等，以改 进毛细管电泳的设计和操作方式。例如，利用微流控技术制 造微芯片上的毛细管电泳器件，实现快速、高效的样品分离 和分析。
谢谢
THANKS
涂层
在毛细管内壁涂覆不同涂层可以改善 电泳性能，如改善分离选择性、抗污 染性和耐腐蚀性。
工作缓冲液的组成与性质
组成
工作缓冲液的组成如pH值、离子强度和 类型对分离效果有重要影响。
VS
性质
缓冲液的粘度、电导率和表面张力等物理 性质也会影响毛细管电泳的分离效果。
进样与操作技术
进样技术
进样方法、进样量以及进样时间都会影响样品的分离效 果和检测灵敏度。
非水毛细管电泳
要点一
总结词
非水毛细管电泳是一种在水以外的介质中进行的分离模式 ，通过改变介质的性质实现分离。
要点二
详细描述
非水毛细管电泳利用了非水介质（如有机溶剂、离子液体 等）的性质差异来实现分离。由于非水介质具有与水不同 的物理和化学性质，因此溶质在其中的迁移行为也会有所 不同。通过选择合适的非水介质和优化实验条件，可以实 现特定溶质的分离分析。非水毛细管电泳在药物分析、环 境监测等领域具有广泛的应用价值。
总结词
自由溶液毛细管电泳是一种基于电泳分离原理的分离模式，其中溶质在无固定相的自由溶液中迁移。
详细描述
自由溶液毛细管电泳利用了带电粒子在电场中的迁移速度差异实现分离。在毛细管中，带电粒子受到 电场力的作用，以不同的速度向电极方向迁移。由于不同粒子在溶液中的扩散系数和电荷状态不同， 因此它们在毛细管中的迁移速度也不同，从而实现分离。
特点
高分离效能、高分辨率、高灵敏 度、低成本、操作简便等。
发展历程
1980年代初期
第一篇关于毛细管电泳的论文 发表，标志着该技术的诞生。
1980年代中期
毛细管电泳技术得到初步发展 ，应用于生物大分子和无机离 子的分离。
1990年代
技术不断完善，应用范围不断 扩大，成为生物、医学、环境 等领域的重要分析工具。