毛细管电泳分离技术PPT
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毛细管等速电泳
食品安全
将毛细管等速电泳应用于食品安全检测，如食品添加剂、农药残 留和毒素检测等的分离机制，以提高毛细管等速电泳的分离效果和效 率。
联用技术
将毛细管等速电泳与其他分析技术联用，如质谱、光谱等，以提高 检测灵敏度和准确性。
微型化与便携化
研究开发微型化和便携化的毛细管等速电泳设备，以满足现场快速检 测的需求。
毛细管等速电泳
目录 CONTENT
• 毛细管等速电泳简介 • 毛细管等速电泳实验技术 • 毛细管等速电泳在生物医学中的
应用 • 毛细管等速电泳的优缺点 • 毛细管等速电泳的未来发展
01
毛细管等速电泳简介
定义与原理
定义
毛细管等速电泳是一种利用电场 对带电粒子进行分离的电泳技术 。
原理
在毛细管中施加直流电场，带电 粒子在电场的作用下以不同的速 度进行迁移，通过不同时间到达 检测器，从而实现分离。
标准品
用于校准和验证实验结果。
实验步骤
准备毛细管和电解质溶液。
01
打开电泳仪电源，设置实验参数，如电压 、电流和温度等。
03
02
将毛细管连接到电泳仪上，并确保密封良好 。
04
注入电解质溶液和标准品，开始电泳分离 。
通过检测器检测带电分子，记录数据。
05
06
分析数据，得出结论。
03
毛细管等速电泳在生物医 学中的应用
高效进样技术
优化进样技术，减少样品在毛细管内的扩散和稀 释，提高检测灵敏度和准确性。
自动化与智能化
实现毛细管等速电泳的自动化和智能化，提高分 析速度和降低人工操作误差。
应用拓展
环境监测
将毛细管等速电泳应用于环境监测领域，如水质分析、土壤重金 属检测等。
将毛细管等速电泳应用于食品安全检测，如食品添加剂、农药残 留和毒素检测等的分离机制，以提高毛细管等速电泳的分离效果和效 率。
联用技术
将毛细管等速电泳与其他分析技术联用，如质谱、光谱等，以提高 检测灵敏度和准确性。
微型化与便携化
研究开发微型化和便携化的毛细管等速电泳设备，以满足现场快速检 测的需求。
毛细管等速电泳
目录 CONTENT
• 毛细管等速电泳简介 • 毛细管等速电泳实验技术 • 毛细管等速电泳在生物医学中的
应用 • 毛细管等速电泳的优缺点 • 毛细管等速电泳的未来发展
01
毛细管等速电泳简介
定义与原理
定义
毛细管等速电泳是一种利用电场 对带电粒子进行分离的电泳技术 。
原理
在毛细管中施加直流电场，带电 粒子在电场的作用下以不同的速 度进行迁移，通过不同时间到达 检测器，从而实现分离。
标准品
用于校准和验证实验结果。
实验步骤
准备毛细管和电解质溶液。
01
打开电泳仪电源，设置实验参数，如电压 、电流和温度等。
03
02
将毛细管连接到电泳仪上，并确保密封良好 。
04
注入电解质溶液和标准品，开始电泳分离 。
通过检测器检测带电分子，记录数据。
05
06
分析数据，得出结论。
03
毛细管等速电泳在生物医 学中的应用
高效进样技术
优化进样技术，减少样品在毛细管内的扩散和稀 释，提高检测灵敏度和准确性。
自动化与智能化
实现毛细管等速电泳的自动化和智能化，提高分 析速度和降低人工操作误差。
应用拓展
环境监测
将毛细管等速电泳应用于环境监测领域，如水质分析、土壤重金 属检测等。
毛细管电泳法
原理
在毛细管中施加电场，带电粒子在电场的作用下产生迁移，由于迁移速度与粒 子所带电荷、半径、质量等因素有关，因此不同粒子在电场中产生不同的迁移 速度，从而实现分离。
发展历程
01
02
03
1980年代初期
毛细管电泳法由 Jorgenson和Lukacs首次 提出并实验验证。
1980年代中期
该技术逐渐成熟，被广泛 应用于生物、医药、环境 等领域。
饮用水安全
毛细管电泳法能够检测饮用水中 的消毒副产物、有机污染物等， 保障饮用水安全。
在食品检测领域的应用
食品添加剂分析
毛细管电泳法能够分离和检测食品中 的添加剂，如色素、防腐剂等，有助 于食品安全监管。
营养成分分析
毛细管电泳法能够快速分析食品中的 营养成分，如氨基酸、维生素等，有 助于食品质量控制和营养评价。
核酸分析
毛细管电泳法能够分离和检测核酸片段，用于基 因诊断、基因表达研究和法医学鉴定。
3
临床检验
毛细管电泳法可用于检测体液中的小分子代谢物， 如氨基酸、糖类等，辅助临床诊断。
在环境监测领域的应用
污染物分析
毛细管电泳法能够分离和检测水 体、土壤中的有害物质，如重金 属、农药残留等，有助于环境监 测和污染治理。
在化学分析领域的应用
有机物分析
毛细管电泳法能够分离和检测有机化合物，如药物、染料等 ，在药物研发、化工生产等领域有广泛应用。
金属离子分析
毛细管电泳法能够高灵敏度地检测金属离子，如铅、汞、镉 等，可用于地质、冶金和环境等领域的研究。
谢谢
THANKS
加样
将处理好的样品加入毛 细管中，注意控制加样
量。
施加电压
启动电源，施加适当的 电压，使带电粒子在电
在毛细管中施加电场，带电粒子在电场的作用下产生迁移，由于迁移速度与粒 子所带电荷、半径、质量等因素有关，因此不同粒子在电场中产生不同的迁移 速度，从而实现分离。
发展历程
01
02
03
1980年代初期
毛细管电泳法由 Jorgenson和Lukacs首次 提出并实验验证。
1980年代中期
该技术逐渐成熟，被广泛 应用于生物、医药、环境 等领域。
饮用水安全
毛细管电泳法能够检测饮用水中 的消毒副产物、有机污染物等， 保障饮用水安全。
在食品检测领域的应用
食品添加剂分析
毛细管电泳法能够分离和检测食品中 的添加剂，如色素、防腐剂等，有助 于食品安全监管。
营养成分分析
毛细管电泳法能够快速分析食品中的 营养成分，如氨基酸、维生素等，有 助于食品质量控制和营养评价。
核酸分析
毛细管电泳法能够分离和检测核酸片段，用于基 因诊断、基因表达研究和法医学鉴定。
3
临床检验
毛细管电泳法可用于检测体液中的小分子代谢物， 如氨基酸、糖类等，辅助临床诊断。
在环境监测领域的应用
污染物分析
毛细管电泳法能够分离和检测水 体、土壤中的有害物质，如重金 属、农药残留等，有助于环境监 测和污染治理。
在化学分析领域的应用
有机物分析
毛细管电泳法能够分离和检测有机化合物，如药物、染料等 ，在药物研发、化工生产等领域有广泛应用。
金属离子分析
毛细管电泳法能够高灵敏度地检测金属离子，如铅、汞、镉 等，可用于地质、冶金和环境等领域的研究。
谢谢
THANKS
加样
将处理好的样品加入毛 细管中，注意控制加样
量。
施加电压
启动电源，施加适当的 电压，使带电粒子在电
毛细管电泳技术及应用
蛋白质分离
毛细管电泳技术能够高效分离蛋白质 ，包括白蛋白、球蛋白、酶等，为生 物制药、蛋白质组学等领域提供有力 支持。
DNA和RNA分析
毛细管电泳可用于分析DNA和RNA片 段，在基因诊断、基因工程和生物信 息学等领域有广泛应用。
药物分析
药物成分分离
毛细管电泳能够分离和检测药物中的有效成分和杂质，有助于药物质量控制和研发。
仪器设备与操作
仪器设备
包括高压电源、进样系统、毛细管、检测器和数据采集系统等部分。
操作步骤
首先将样品注入毛细管一端，然后施加电压使带电粒子在电场中移动，同时通 过检测器对分离出的粒子进行检测，最后通过数据采集系统记录数据并进行分 析。
02
毛细管电泳的分离模式
区带电泳
总结词
区带电泳是毛细管电泳中最简单的一种形式，其原理是将样 品加在毛细管的一端，然后施加电压，使样品在电场的作用 下进行分离。
详细描述
在区带电泳中，样品在毛细管中形成一色带，由于不同组分 在电场中的迁移率不同，因此会以不同的速度向另一端移动 ，从而实现分离。这种分离模式适用于简单样品，如氨基酸 、肽和蛋白质等。
胶束电动色谱
总结词
胶束电动色谱是在毛细管电泳中加入一种称为表面活性剂的物质，使溶液的离子 强度和粘度发生变化，从而影响离子的迁移率。
要点二
血液中成分分析
通过毛细管电泳技术，可以分析血液中的离子、小分子和 蛋白质等成分，为临床诊断和治疗提供依据。
04
毛细管电泳技术的优缺点
优点
高分离效率
毛细管电泳技术利用电场对带电粒子的作用力，使其在毛 细管中分离，具有极高的分离效率，特别适合于复杂样品 的分离。
高灵敏度
毛细管电泳技术结合了多种检测手段，如紫外-可见光谱 、荧光光谱等，可以实现高灵敏度的检测，有利于痕量物 质的检测。
毛细管电泳技术能够高效分离蛋白质 ，包括白蛋白、球蛋白、酶等，为生 物制药、蛋白质组学等领域提供有力 支持。
DNA和RNA分析
毛细管电泳可用于分析DNA和RNA片 段，在基因诊断、基因工程和生物信 息学等领域有广泛应用。
药物分析
药物成分分离
毛细管电泳能够分离和检测药物中的有效成分和杂质，有助于药物质量控制和研发。
仪器设备与操作
仪器设备
包括高压电源、进样系统、毛细管、检测器和数据采集系统等部分。
操作步骤
首先将样品注入毛细管一端，然后施加电压使带电粒子在电场中移动，同时通 过检测器对分离出的粒子进行检测，最后通过数据采集系统记录数据并进行分 析。
02
毛细管电泳的分离模式
区带电泳
总结词
区带电泳是毛细管电泳中最简单的一种形式，其原理是将样 品加在毛细管的一端，然后施加电压，使样品在电场的作用 下进行分离。
详细描述
在区带电泳中，样品在毛细管中形成一色带，由于不同组分 在电场中的迁移率不同，因此会以不同的速度向另一端移动 ，从而实现分离。这种分离模式适用于简单样品，如氨基酸 、肽和蛋白质等。
胶束电动色谱
总结词
胶束电动色谱是在毛细管电泳中加入一种称为表面活性剂的物质，使溶液的离子 强度和粘度发生变化，从而影响离子的迁移率。
要点二
血液中成分分析
通过毛细管电泳技术，可以分析血液中的离子、小分子和 蛋白质等成分，为临床诊断和治疗提供依据。
04
毛细管电泳技术的优缺点
优点
高分离效率
毛细管电泳技术利用电场对带电粒子的作用力，使其在毛 细管中分离，具有极高的分离效率，特别适合于复杂样品 的分离。
高灵敏度
毛细管电泳技术结合了多种检测手段，如紫外-可见光谱 、荧光光谱等，可以实现高灵敏度的检测，有利于痕量物 质的检测。
第五章 高效毛细管电泳分离技术
第五章高效毛细管电泳分离技术第一节毛细管电泳技术发展简史及其特点电泳是指带电粒子在电场作用下向电性相反的方向迁移的现象。
据此对某些化学或生物化学组分进行分离的技术称为电泳技术。
从1930年瑞典科学家Arne Tiselius首次提出电泳法至今已有70年的历史。
电泳法的发展大致可分为三个阶段。
1950年以前属初创阶段，主要是界面移动自由电泳，一般在U型管内进行，无支持物。
50年代至80年代中期出现了各种有支持物的电泳方法，如纸电泳、醋酸纤维电泳、琼脂糖电泳、聚丙烯酰胺凝胶电泳等，70年代后实现了仪器的自动化。
80年代后期出现了毛细管电泳方法，实现了微型化、自动化、高效、快速分析，毛细管电泳技术已经成为同现代色谱技术相比的分析化学领域中的一个令人瞩目的分支。
毛细管电泳（Capillary Electrophoresis，CE）或高效毛细管电泳（High Performance Capillary Electrophoresis，HPCE）是指以毛细管为分离室、以高压电场为驱动力的一类新型现代电泳技术。
毛细管电泳仪的基本结构见图5-1。
HV（0-+30KV）图1 毛细管电泳仪的结构图C—毛细管；D—检测器；E—电极槽；HV—直流高压电源；Pt—铂电极；S—样品；DA—数据采集处理系统完善的毛细管电泳仪应具备（1）有多种施压模式；（2）恒温精度高，恒温范围宽；（3）精确的进样控制；（4）检测器的灵敏度高等条件。
毛细管电泳分离技术用的是内径为5-100μm，外径为370μm，长为10-100cm的弹性熔融石英毛细管，毛细管的特点是（1）体积小；（2）散热快，可承受高电场；（3）可使用自由溶液、凝胶等为支持电解质，在溶液介质下可产生平面形状的电渗流。
毛细管电泳分离技术与传统的平板电泳和现代液相色谱分离技术相比具有很多优点：（1）高效（105-107理论塔板/米）；（2）快速（几十秒至几十分钟）；（3）分离模式多，选择自由度大；（4）分析对象广，从无机离子到整个细胞；（5）高度自动化；（6）样品需量小，运行成本低，无环境污染。
毛细管电泳法
电极槽和毛细管内的溶液为缓冲液，可以加入有机溶剂作为改性剂，以及加入表面活性剂，称作运行缓冲液。 运行缓冲液使用前应脱气。电泳谱中各成分的出峰时间称迁移时间。胶束电动毛细管色谱中的胶束相当于液相色 谱的固定相，但它在毛细管内随电渗流迁移，故容量因子为无穷大的成分最终也随胶束流出。其他各种参数都与 液相色谱所用的相同。
此外，还有一类基于芯片的二维分离系统主要应用于蛋白质酶解物的分离分析。
除上述分离模式外，芯片自由流电泳也是芯片电泳分离蛋白质的重要方法。芯片自由流电泳是指在芯片中通 过外加电场使样品随缓冲液连续流动的同时沿电场方向进行电迁移，从而按照电泳淌度不同实现分离的电泳分离 模式。Raymond等采用芯片自由流电泳模式分离了人血清蛋白、缓激肽和核糖核酸酶A，其分离长度为3.1 cm，流 出时间为62 S。Kobayashi等采用自由流电泳的分离模式在一个体积为56.5 mm×35 mm×30 mm的微分离室 (60uL)中实现了持续的蛋白质分离，并用羟丙基甲基纤维素涂覆来抑制蛋白质吸附，在25 min内有效分离了细胞 色素C和肌红蛋白。最近，Kohl．heyer等H 3。制作了一种自由流等电聚焦分离蛋白质的玻璃芯片，成功地将人 血清白蛋白(pI=4.4)与等电聚焦标记物(pH 3和9)分离。
仪器要求
所用的仪器为毛细管电泳仪。正文中凡采用毛细管电泳法测定的品种，其所规定的测定参数，除分析模式、 检测方法(如紫外光吸收或荧光检测器的波长、电化学检测器的外加电位等)应按照该品种项下的规定外，其他参 数如毛细管内径、长度、缓冲液的pH值、浓度、改性剂添加量、运行电压或电流的大小、运行的时间长短、毛细 管的温度等，均可参考该品种项下规定的数据，根据所用仪器的条件和预试验的结果，进行必要的调整。
检测方法
毛细管电泳通常用到的检测方法有吸收光谱，荧光光谱，热镜，拉曼光谱，质谱和电化学方法。
此外，还有一类基于芯片的二维分离系统主要应用于蛋白质酶解物的分离分析。
除上述分离模式外，芯片自由流电泳也是芯片电泳分离蛋白质的重要方法。芯片自由流电泳是指在芯片中通 过外加电场使样品随缓冲液连续流动的同时沿电场方向进行电迁移，从而按照电泳淌度不同实现分离的电泳分离 模式。Raymond等采用芯片自由流电泳模式分离了人血清蛋白、缓激肽和核糖核酸酶A，其分离长度为3.1 cm，流 出时间为62 S。Kobayashi等采用自由流电泳的分离模式在一个体积为56.5 mm×35 mm×30 mm的微分离室 (60uL)中实现了持续的蛋白质分离，并用羟丙基甲基纤维素涂覆来抑制蛋白质吸附，在25 min内有效分离了细胞 色素C和肌红蛋白。最近，Kohl．heyer等H 3。制作了一种自由流等电聚焦分离蛋白质的玻璃芯片，成功地将人 血清白蛋白(pI=4.4)与等电聚焦标记物(pH 3和9)分离。
仪器要求
所用的仪器为毛细管电泳仪。正文中凡采用毛细管电泳法测定的品种，其所规定的测定参数，除分析模式、 检测方法(如紫外光吸收或荧光检测器的波长、电化学检测器的外加电位等)应按照该品种项下的规定外，其他参 数如毛细管内径、长度、缓冲液的pH值、浓度、改性剂添加量、运行电压或电流的大小、运行的时间长短、毛细 管的温度等，均可参考该品种项下规定的数据，根据所用仪器的条件和预试验的结果，进行必要的调整。
检测方法
毛细管电泳通常用到的检测方法有吸收光谱，荧光光谱，热镜，拉曼光谱，质谱和电化学方法。
第七章 毛细管电泳法
特
点
近似通用，常规应用 灵敏，但试样通常要衍生 高灵敏度，价格昂贵，要衍生化 通用性 选择性，灵敏度高，微量 仪器复杂，可获结构信息， 质量灵敏度高 灵敏度高，操作有特殊要求
放射
10-9－10-11
第七章 高效毛细管电泳 分析法
high performance capillary electrophoresis,HPCE
电场强度
第7章 毛细管电泳
7－1 毛细管电泳的原理
2 电泳和电渗
1. 2.
电渗流的意义
3.
电泳过程中，伴随着电渗现象 电渗流的速度比电泳速度快5－7倍 利用电渗流可将正、负离子或中性分子一起向同 一方向，产生差速迁移，在一次电泳操作中同时 完成正、负离子的分离分析
分情况而论
电渗流是毛细管电泳分离的重要参数 控制电渗流的大小和方向，可提高毛细管电 泳分离的效率、重现性、分离度。
第7章 毛细管电泳
7－2 分离模式
5 毛细管等电聚焦 CIEF: 建立在不同蛋白质或多肽之间等 电点（pI值）差异基础上的分离方 法。 蛋白质的等电点(pI): 指蛋白质分子的表观电荷数为零 时的pH值。
第7章 毛细管电泳
5 毛细管等电聚焦 方法:
1.
2.
3.
进样－等电聚焦－检测 先将脱盐的试样（蛋白质）以≥1％的浓度与两性电 解质溶液混合，用压力进样充入毛细管柱(阳极端)， 置于阳极电解质溶液如H3PO4中，检测端为阴极端，置 于阴极电解质如NaOH中。 施加电压，进行电泳实验。两性电解质离子形成pH的 位置梯度，而蛋白质在迁移时会在其等电点的pH区域 内停止移动。这样pI不同的蛋白质各组分会在毛细管 内很窄的不同pH区域内聚焦. 在阳、阴极电解液中加入盐如NaCI或NaOH,破坏pH梯 度，使各组分蛋白质重新带电，在电场力作用下发生 迁移、检测，使不同组分的蛋白质得到分离。
第三章 毛细管电泳分离技术-2015
一、毛细管电泳的进样技术
• （一）直接在线进样 • （二）近端进样及双向进样 • （三）流动注射与毛细管电泳联用(FI-CE) • （四）液相色谱与毛细管电泳联用 • （五）光学门进样 • （六）流动门进样
光学门进样装置示意图
流动门进样装置示意图
二、毛细管电泳检测器
• 由于样品区带在高压电场作用下，迁移速 度较快，因此，CE要求所用的检测器必须 具有很快的响应速度和很高的灵敏度。
• 例如，在一个电泳泳动期间，两个或更多 的蛋白质一起迁移而只形成一条区带。如 果我们在不同的pH值下进行分析，将导致 多余蛋白质带的出现，促使样品中其它蛋 白质的分离。
（4）操作电压
• 一个分子的迁移速率和媒介两边的场强是 成比例的。
• 但是，随着电压的增大对流也上升，导致 更强大功率的产生（功率以对流平方的方 式增加），这样一些功率以热量形式消散。
1.带电分子的本质
• 微粒的净电荷、大小、形状和相对质量对 它们的电泳淌度有相当大的影响。
• 分子的带电量与大小的比例是一个重要的 参数。
• 电量与大小的比例（e/r）越大，分子在给 定条件下，迁移得越快。
2.电泳系统的性质
• 电泳缓冲液的离子构成、温度、电泳缓冲 液的pH值、操作电压、载体介质的选择
• 固、液两相之间的相对运动发生在吸 附层与扩散层之间的滑动面上，此处 的电动势称为界面电动势，也称ζ电位。
• 由于处在扩散层中的正离子的溶剂化 作用，它在电场中发生迁移时，将带 动整个溶液向阴极移动，所以就形成 电渗流。
eo 4
veo
eoE
E 4
• 电渗流速度Veo与ζ电位、ε、E成正比，而 与介质的粘度η成反比。
• 高压电源可对毛细管施加5~50 kV电压，操作电 压一般控制在5~30 kV范围。
第五章毛细管电泳
对于熔硅或聚四氟乙烯材质的毛细管，管 壁上的zeta电势是毛细管电泳中的一个重要 参数，对控制电渗流、优化毛细管分离有重 要意义。
毛细管电泳中的zeta电势
第二种：荷电粒子表面上的zeta电势
在电介质中，任何带电粒子都可以被看成 是一个偶电层系统的一部分。在这个系统中， 粒子自身的电荷被异号的带电离子中和，这些 异号离子中有一些被不可逆地吸附到粒子上， 而另一些则游离在附近，并扩散到电介质中进 行离子交换。“固定”离子有一个切平面，它 和离得最近的游离离子间的电势称为粒子的 zeta电势。
各种电泳的主要应用方向
小型离子: CZE CITP 小分子: MECC CZE CITP 肽类 : CZE MECC CIEF CITP CGE 蛋白质: CZE CGE CIEF CITP 低聚核苷酸 : CGE MEKC DNA :CGE
毛 细 管 电 泳 仪
毛细管电泳仪的基本结构
毛细管电泳系统包括：进样、填灌/清洗、电流回 路、毛细管/温度控制、检测/记录/数据处理等部分
毛细管电泳是在散热效率极高的毛细管内进行， 它可以加上 0 ～ 30 KV 的高电压进行分离，达 到快速、高效
毛细管电泳的特点
毛细管的特点 容积小，以100㎝长、75μ m内径的毛细管计， 容积仅为4.4 μ l 侧面/截面积比大，使毛细管散热快，能承受 100 ～ 1000V/cm的高电场 能使用自由溶液、凝胶等作为支持介质 在溶液介质下能产生平面形状的电渗流
分析与微量制备
手性/异构体拆分
方法简单化 改善分辨率 快速 成本降低 方法开发过程简单
碱性药物分析—19种混合碱性药物的质量 控制分析
在其它药物分析中的应用
主成分的定量测定 痕量杂质检测 中药材成分分析/指纹图谱 中药复方制剂中化学成分测定 药物计量离子配比测定 药物代谢产物测定 药物与蛋白质的相互作用研究 滥用药物测定 药厂质控
毛细管电泳中的zeta电势
第二种：荷电粒子表面上的zeta电势
在电介质中，任何带电粒子都可以被看成 是一个偶电层系统的一部分。在这个系统中， 粒子自身的电荷被异号的带电离子中和，这些 异号离子中有一些被不可逆地吸附到粒子上， 而另一些则游离在附近，并扩散到电介质中进 行离子交换。“固定”离子有一个切平面，它 和离得最近的游离离子间的电势称为粒子的 zeta电势。
各种电泳的主要应用方向
小型离子: CZE CITP 小分子: MECC CZE CITP 肽类 : CZE MECC CIEF CITP CGE 蛋白质: CZE CGE CIEF CITP 低聚核苷酸 : CGE MEKC DNA :CGE
毛 细 管 电 泳 仪
毛细管电泳仪的基本结构
毛细管电泳系统包括：进样、填灌/清洗、电流回 路、毛细管/温度控制、检测/记录/数据处理等部分
毛细管电泳是在散热效率极高的毛细管内进行， 它可以加上 0 ～ 30 KV 的高电压进行分离，达 到快速、高效
毛细管电泳的特点
毛细管的特点 容积小，以100㎝长、75μ m内径的毛细管计， 容积仅为4.4 μ l 侧面/截面积比大，使毛细管散热快，能承受 100 ～ 1000V/cm的高电场 能使用自由溶液、凝胶等作为支持介质 在溶液介质下能产生平面形状的电渗流
分析与微量制备
手性/异构体拆分
方法简单化 改善分辨率 快速 成本降低 方法开发过程简单
碱性药物分析—19种混合碱性药物的质量 控制分析
在其它药物分析中的应用
主成分的定量测定 痕量杂质检测 中药材成分分析/指纹图谱 中药复方制剂中化学成分测定 药物计量离子配比测定 药物代谢产物测定 药物与蛋白质的相互作用研究 滥用药物测定 药厂质控
毛细管凝胶电泳
需要选择合适的缓冲液和凝胶介质以获得最佳分离效果。
02 毛细管凝胶电泳的基本原理
CHAPTER
电泳
电泳是指带电粒子在电场中的迁移行为，其迁移 速度与粒子的大小、电荷量以及电场强度有关。
电泳技术利用了带电粒子在电场中的迁移行为差 异来实现混合物中组分的分离。
在毛细管凝胶电泳中，电泳是实现组分分离的重 要手段之一。
凝胶电泳
凝胶电泳是一种利用凝胶网络 对带电粒子进行分离的技术。
凝胶网络可以减少粒子的扩散， 提高分辨率，并使不同大小的 粒子在电场中以不同的速度迁 移。
凝胶电泳常用于蛋白质、DNA 等生物大分子的分离。
毛细管凝胶电泳的分离原理
毛细管凝胶电泳是将凝胶电泳技 术应用于毛细管中，利用毛细管 的高效分离特性实现混合物中组
在核酸分离中的应用
DNA测序
毛细管凝胶电泳结合荧光标记技术，可以对DNA进行高通量测序，广泛应用于基因组学和生物信息学 研究。
RNA表达分析
通过毛细管凝胶电泳可以分离和检测不同表达水平的RNA分子，用于研究基因表达调控和疾病发生机 制。
在临床诊断中的应用
病原体检测
毛细管凝胶电泳可以用于检测病原体如病毒、细菌等的基因组，有助于快速诊断和鉴别 感染性疾病。
分的分离。
在毛细管凝胶电泳中，组分的分 离主要依赖于其在电场中的迁移 行为和与凝胶网络的相互作用。
通过调整毛细管凝胶电泳的条件， 如电场强度、凝胶类型和配方等，
可以实现不同组分的分离。
03 毛细管凝胶电泳的实验技术与操作
CHAPTER
实验准备
仪器设备
准备毛细管电泳仪、高压电源、 进样装置、检测器等必要设备， 确保仪器正常工作并按照操作规
加样与电泳
02 毛细管凝胶电泳的基本原理
CHAPTER
电泳
电泳是指带电粒子在电场中的迁移行为，其迁移 速度与粒子的大小、电荷量以及电场强度有关。
电泳技术利用了带电粒子在电场中的迁移行为差 异来实现混合物中组分的分离。
在毛细管凝胶电泳中，电泳是实现组分分离的重 要手段之一。
凝胶电泳
凝胶电泳是一种利用凝胶网络 对带电粒子进行分离的技术。
凝胶网络可以减少粒子的扩散， 提高分辨率，并使不同大小的 粒子在电场中以不同的速度迁 移。
凝胶电泳常用于蛋白质、DNA 等生物大分子的分离。
毛细管凝胶电泳的分离原理
毛细管凝胶电泳是将凝胶电泳技 术应用于毛细管中，利用毛细管 的高效分离特性实现混合物中组
在核酸分离中的应用
DNA测序
毛细管凝胶电泳结合荧光标记技术，可以对DNA进行高通量测序，广泛应用于基因组学和生物信息学 研究。
RNA表达分析
通过毛细管凝胶电泳可以分离和检测不同表达水平的RNA分子，用于研究基因表达调控和疾病发生机 制。
在临床诊断中的应用
病原体检测
毛细管凝胶电泳可以用于检测病原体如病毒、细菌等的基因组，有助于快速诊断和鉴别 感染性疾病。
分的分离。
在毛细管凝胶电泳中，组分的分 离主要依赖于其在电场中的迁移 行为和与凝胶网络的相互作用。
通过调整毛细管凝胶电泳的条件， 如电场强度、凝胶类型和配方等，
可以实现不同组分的分离。
03 毛细管凝胶电泳的实验技术与操作
CHAPTER
实验准备
仪器设备
准备毛细管电泳仪、高压电源、 进样装置、检测器等必要设备， 确保仪器正常工作并按照操作规
加样与电泳
色谱分析法第九章 毛细管电泳法简介26页PPT
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图9.13 CIEF分离机理示意图 4)聚焦区带的活动化 5)CIEF的应用 9.5.5毛细管等速电泳(CITP) 1)CITP的原理
CITP是一种置换色谱的电泳配对物。
16 页 退出
色谱分析法
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图9.14 CITP分离机理示意图 2)等速电泳图的外观
图9.15 等速电泳谱图
一恒定电场、恒定电流或恒定功率，并且有电场反向功能的模块。
9.2.7数据处理
9.3 毛细管电泳与其他分离技术的比较
高效液相色谱(HPLC)和气相色谱(GC)与毛细管电泳相似，在于
这三种方法中数据表示、数据处理和自动化基本相同。Jorgenson
曾经将毛细管电泳描述为“电泳的高效分离机理与色谱的设备和自
EOF)。在正常模式中，电渗流的方向是由正极向着负极，缓冲液从
入口池通过毛细管和检测器到达出口池。
图9.6 溶质通过毛细管的顺序
图9.7阳离子、中性分子、阴离子 的电泳谱图
8 页 退出
色谱分析法
1)电渗流的作用 2)电渗流的产生
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图9.8 电渗流的产生
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第九章 毛细管电泳法简介
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色谱分析法
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9.1.1简介 电泳(Electrophoresis)是指带电粒子或分子在电场的作用下
在导电液体通常是水介质中的运动。毛细管电泳(Capillary Electrophoresis，CE)是在毛细管中实现电泳分离的技术。如图 9.1所示，充满了电解质或缓冲液的水性介质的玻璃管的两端与装 有相同缓冲液的容器连接在一起，并在这两个容器中插入连有高压 电源的两个铂电极。假设有一个样品含有分子大小不同的中性分子 和带电离子，而且带电的离子带有不同的电荷。将样品放置在玻璃 管的正极端，在整个体系中加上电场，则样品中的离子就趋向于以 不同的速度沿不同的方向在管内迁移。迁移的速度和方向取决于离 子的尺寸和离子所带电荷的大小和符号。
毛细管电泳分析
1.纵向扩散的影响
在HPCE中，纵向扩散引起的峰展宽：σ 2=2Dt
由扩散系数和迁移时间决定。大分子的扩散系数小，可 获得更高的分离效率，大分子生物试样分离的依据。
ห้องสมุดไป่ตู้
2.进样的影响
当进样塞长度太大时，引起的峰展宽大于纵向扩散。分 离效率明显下降；理想情况下，进样塞长度： Winj= (24D t )1/2 实际操作时进样塞长度小于或等于毛细管总长度的1%～2%。
4.溶质与管壁间的相互作用
存在吸附与疏水作用，造成谱带展宽； 蛋白质、多肽带电荷数多，有较多的疏水基，吸附问题 特别严重，是目前分离分析该类物质的一大难题。 细内径毛细管柱，一方面有利于散热，另一方面比表面 积大，又增加了溶质吸附的机会。 减小吸附的方法和途径：加入两性离子代替强电解质，
改变电渗流方向的方法：
（1）毛细管改性 表面键合阳离子基团； （2）加电渗流反转剂 内充液中加入大量的阳离子表面活性剂，将使石英毛细 管壁带正电荷，溶液表面带负电荷。电渗流流向阳极。
4. HPCE中电渗流的流形
电荷均匀分布，整体移动，电渗流的流动为平流，塞式 流动（谱带展宽很小）；
液相色谱中的溶液流动为层流，抛物线流型，管壁处流 速为零，管中心处的速度为平均速度的2倍（引起谱带展宽 较大）。
第三讲 现代分离分析方法
毛细管电泳分析方法简介
第十一章 高效毛细管电泳分析
一、概述 generalization 二、经典电泳分析法 traditional electrophoresis 三、高效毛细管电泳分析 法 high performance capillary electrophoresis
电渗流。
3.HPCE中电渗流的大小与方向
毛细管电泳分离技术课件
电泳操作
01Leabharlann 准备毛细管电泳仪和样 品02
样品处理：稀释、离心、 过滤等
03
毛细管电泳仪设置：电 压、电流、温度等
04
毛细管电泳仪运行：样 品注入、电泳、检测等
05
数据分析：电泳图谱分 析、数据处理等
06
结果报告：电泳结果、 结论和建议等
数据分析
01
毛细管电泳分离技术 原理
03
毛细管电泳分离技术 数据分析方法
05
毛细管电泳分离技术 数据分析应用
02
毛细管电泳分离技术 操作步骤
04
毛细管电泳分离技术 数据分析结果分析
毛细管电泳分离技术的发展趋势
技术改进
1
2
提高分离效率： 通过优化毛细管 电泳参数和设计， 提高分离效率
降低成本：通过 改进毛细管电泳 设备，降低设备 成本和运行成本
3
4
提高灵敏度：通 过改进检测方法， 提高毛细管电泳 的灵敏度
毛细管电泳技术的特点
高效分离：毛细管电泳技术具有较高的分离效率， 能够快速分离复杂样品中的多种组分。
灵敏度高：毛细管电泳技术具有较高的灵敏度，能 够检测到样品中极低浓度的组分。
快速分析：毛细管电泳技术具有较快的分析速度， 能够在较短的时间内完成样品的分析。
应用广泛：毛细管电泳技术广泛应用于生物医学、 环境科学、食品科学等领域，具有广泛的应用前景。
演讲人
毛细管电泳分 离技术课件
2023-12-11
目录
01. 毛细管电泳分离技术的基本 原理
02. 毛细管电泳分离技术的应用 03. 毛细管电泳分离技术的操作
步骤
04. 毛细管电泳分离技术的发展 趋势
生化仪器分析之“毛细管电泳”
2012-4-19
25
（二）新进展 微型化
• 在硅片上光刻出矩形槽作为毛细管，理论塔板 在硅片上光刻出矩形槽作为毛细管， 数105/m； ；
联用仪器
• CE-MS
阵列毛细管凝胶电泳
• 应用于人类基因 应用于人类基因DNA测序 测序
• 高效毛细管电泳技术概述 • 高效毛细管电泳仪仪器系统 • 高效毛细管电泳理论基础 • 高效毛细管电泳分离模式 • 高效毛细管电泳应用及进展
（二）电渗流 • 毛细管内壁表面的电荷所引起的管内 液体的整体流动，源于外加电场对管 壁溶液双电层的作用
电渗流的作用特点
使液体沿毛细管 壁均匀移动；
使携带不同电性 的分子均向负极 移动，中性分子 也随着电渗流一 起移动
电渗流 方向
样品分子 泳动方向
电渗流的流型特点
电渗流
HPLC
塞流 层流
高效毛细管电泳
加入高于胶束临界浓度的 表面活性剂
胶束电动色谱
• 使毛细管电泳不仅能分离离子化合物，而 且还能分离中性化合物 • 比高效液相色谱更为高效 • 比高效液相色谱更为高速
毛细管凝胶电泳
• 用多孔性的凝胶或其它筛分剂作介质，网 状结构，按分子的大小分离 • 是毛细管自由溶液区带电泳派生出的一种 电泳方式
高效毛细管电泳分离模式
毛细管区带电泳 毛细管胶束电动色谱 毛细管凝胶电泳 毛细管等电聚焦 毛细管等速电泳 毛细管阵列电泳
毛细管区带电泳
• 也称为毛细管自由溶液区带电泳 • 毛细管电泳中最基本的操作模式，应用最 广泛，是其它各种操作模式的母体
胶束电动色谱
• 以胶束为假固定相的一种电动色谱，是电 泳技术和色谱技术的结合
经典电泳技术与现代 微柱分离相结合的产 物。
毛细管电泳和毛细管电色谱(ppt)
度量电渗流大小是单位电场下的电渗流速率即电渗淌度
(eo)或电渗速率(ueo)，可用Smoluchowski 方程表示：
eo
o w
ueoeoEowE
u eo
Ld t0
eouE eoL t0d
1Ld E to
Lt U
3.1.3． 电渗流
以电场力驱动产生的溶液EOF，与高效液相色谱中由高压 泵产生的液体流型不同：
3.1.5. 分离原理
电泳和电渗流并存，在不考虑相互作用的前提下，粒子在 毛细管内电介质中的迁移速率是两种速率的矢量和：
uuep ueo (epe)oE
令µapp=µep + µeo，称之为表观淌度，即从毛细管电泳测量 中得到的淌度为粒子自身的电泳淌度和由电渗引起的淌度之
和，并有
ap pepeou/EL trdU Lt
目前有三种方法可以让样品直接进入毛细管：
电动法、压力法和浓差扩散法。
3.2.3. 电源及其回路
电流回路系统包括高压电源、电极、电极槽、导线和电 解质缓冲溶液等。CE和CEC一般采用0 ~ ±30 kV连续可 调的直流高压电源。理想的电源应具备： 1.能输出单极直流高压(一端接地)； 2.电压、电流、功率输出模式任意可选； 3.能控制电压、电流或电功率的梯度； 4.电压输出精度应高于1%。 CE的电极通常由直径0.5~l mm的铂丝制成。 电极槽，即缓冲液瓶，通常是带螺口的小玻璃瓶或塑料 瓶(1~5mL不等)，要便于密封。缓冲液内含电解质，充于 电极槽和毛细管中，通过电极、导线与电源连通，一同 构成整个电流回路。
毛细管电色谱由于引入了色谱机制，其保留机理包括两个 方面:
其一，如同HPLC，基于溶质在固定相和流动间分配过程； 其二，如同CE，基于溶质电迁移过程。CEC容量因子可 用下式表示：
《capillary毛细管》课件
3
药物输送
毛细管技术被用于药物输送系统，例如靶向治疗和药物缓释等。
毛细管的运作原理
1 毛细力
毛细管在运作过程中依赖 于毛细力，这是由于液体 表面张力造成的。
2 毛细管压力
液体在毛细管中增加了压 力，使其能够向上升或向 下流动。
3 流体阻力
毛细管中的液体流动受到 流体阻力的限制，导致流 速较慢。
毛细管在分子生物学研究中的应用
3 血管透明化
毛细管具有透明的血管壁，使得显微镜下观 察血液循环成为可能。
4 细胞间隙
毛细管细胞之间存在微小的间隙，允许溶液 和离子通过。
毛细管在生物学中的作用
1
物质交换
毛细管在生物体中起到物质交换的关键作用，例如氧气和营养物质的运输。
2
植物灌溉
毛细管也被广泛应用于植物灌溉系统中，帮助植物获取足够的水分。
《capillary毛细管》PPT课 件
欢迎来到《capillary毛细管》PPT课件！本课件将带您深入了解毛细管的结构、 作用以及在生物学和分子生物学研究中的应用。让我们一起探索这个令人着 迷的主题吧！
什么是毛细管？
细而微小的管道
毛细管是一种细而微小的管 道，直径比人的头发还要细。
血管和植物组织中的存 在
毛细管气相色谱技术
1
成分分析
毛细管气相色谱技术可用于复杂混合物中成分的分析。
2
高分辨率
该技术提供了高分辨率的色谱峰，使成分分析更加精确。
3
快速分离
毛细管气相色谱技术具有快速分离样品中各种组分的能力。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
毛细管液相色谱技术
高效分离
毛细管液相色谱技术能够高效地 分离复杂混合物中的化学物质。
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高的电渗流也可提高柱效。
22
2、分离度
电泳中两峰的分离度，也称分辨率，它表明湍度相 近的组分分开的能力，可表达为（和哪些因素有关）：
R s(n1/2/4)( /平 )
柱效
相邻两区带的迁移速度差 两者的平均速度
/平 表示分离的选择性
23
分离度计算式（具体如何计算）:
R s2 (tm 2 tm 1)/W (1 W 2)
白质和核酸等离子型生物大分子的分离分析，加 入表面活性剂还可以扩大到中性粒子，甚至应用 到细胞和病毒等的分离。同时，在小分子化合物 的分离分析方面也取得了重大进展。
4
5
第二节 毛细管电泳基本原理
一、毛细管电泳的理论基础 毛细管电泳法：是指以弹性石英毛细管为分离通道，以高压
直流电场为驱动力，依据样品中各组分的淌度（单位电场 强度下的迁移速度）和/或分配行为的差异而实现分离的 一种分析方法。 在毛细管电泳中带电粒子所受的驱动力：
• 1909年，由Michaelis对此现象的描述中提出电 泳这个术语(elektron和pbore,分别代表电和搬运 者的意思 )
• 20世纪30年代，通过Tiselius的研究，电泳技术 才得到有实际意义的发展，Tiseluis也因此获得 了1948年度的诺贝尔奖。
• 到20世纪50年代，电泳已经是一种与纸和薄层的 平面色谱技术一样的实验室常用技术。
层。 ③ 具体方法有：
17
18
19
20
(二)分离效率和分离
电渗湍度
柱效可用理论塔板数n表示
毛细管电泳分离柱效方程式
两端电压
N l2
aV pp l eeV o l
2 Dt2 DL 2 D L
理论塔板高
毛细管总长度
溶质扩散系数
实验上可按下式求出理论塔板数
10
固、液两相之间的相对运动发生在吸附层 与扩散层之间的滑动面上，此处的电动势 称为界面电动势，也称ζ电位。
由于处在扩散层中的正离子的溶剂化作用， 它在电场中发生迁移时，将带动整个溶液 向阴极移动，所以就形成电渗流（Electro Osmotic Flow, EOF）。
11
介质的介电常数
界面电动势
9
电渗流的产生
毛细管内壁表面上的硅醇基在pH>3的水溶液中，可电离 而产生SiO-负离子，使毛细管内壁带上负电荷，因此，溶 液中的一部分正离子就靠静电作用而吸附于毛细管内壁上， 形成一个双电层(Electric double layer)。其中一层是带 负电的内壁，一层是带正电的溶液离子吸附层。但溶液中 的其余大部分正离子则是离内壁越远，越呈自由状态，于 是在吸附层之外又存在着一个扩散层 。
电泳力
电渗力
6
（一）电泳和电渗
电泳(Electrophoresis)是指溶液中带电粒子(离 子、胶团)在电场中定向移动的现象。电泳是驱动电 解质运动的第一种动力。
电泳迁移速度Ve : Ve= μeE = μeV/L
注：μe:电泳迁移率(电泳淌度); E:电场强度; V－毛细管柱两 端施加的电压；L－毛细管柱的长度。
电渗流迁移率
溶剂流迁移速度
eo 4
介质的粘度
veo eoE4E
电渗流速度Veo与ζ电位、ε、E成正比，而 与介质的粘度η成反比。
12
与HPLC柱不同，毛细管中的电渗流呈平面 流型，它不存在径向梯度。
13
电渗流的意义
1. 电泳过程中伴随着电渗现象 2. 电渗流的速度比电泳速度快5-7倍 3. 利用电渗流可将正、负离子或中性分子一起
第三章 毛细管电泳分离技术
1
第一节 概 述
电泳是基于两种或多种带电粒子或微粒，它 们所在的介质受到外加直流电场的作用下， 其迁移速率不同而得到分离的一类方法。 （electrophoresis ）
2
发展历程
• 1807年，Ferdinand Frederic Reuss就观察到了 荷电物质在电场力作用下会发生运动的现象。
➢ 正离子：νt =νeo + ν+ ➢ 中性分子：νt = νeo ➢ 负离子：νt =νeo - νˉ
注：电渗流的速度 为泳流的若5-7倍
16
电渗流是毛细管电泳分离的重要参数，控 制电渗流的大小和方向，可提高毛细管电 泳分离的效率、重现性、分离度
➢ 抑制毛细管中电渗流的办法：
① 消除固液界面间的ζ电位或提高溶液的粘度； ② 在毛细管的内壁涂上聚合物，如聚丙烯酰胺涂
电泳图上从起点至电泳峰 最大值之间的距离
电泳峰的半高峰宽
21
毛细管电泳分离柱效方程式
N l2
aV pp l eeV o l
2 Dt2 DL 2 D L
提高分离电压是增加分离效率的主要途径，在相 同的操作电压下，l/L =1，分离效率最高（短的毛 细管）。此外，N与溶质的扩散系数D成反比，所 以用毛细管电泳分离大分子时，可得到高的柱效。
向同一方向，产生差速迁移，在一次电泳操 作中同时完成正、负离子的分离分析。
14
电解质区带的移动速度(Vi)等于电解质区带的 电泳迁移速度(Ve)与溶剂流速度(Veo)之和。 Vi = Ve + Veo
15
当把样品从阳极端注入毛细管时，假设A物质为 负离子，B物质为正离子，则带不同电荷的离子 将按下面的速度迁移到阴极，到时间t时，A、B 物质已经分离了。
• 20世纪70年代在HPLC的推动下，电泳分离技术 成为了一种“灰姑娘”式的技术
3
• 1981年，Jorgenson等介绍了毛细管区带电泳技 术。
• 1984年Terabe等提出的胶束电动毛细管色谱。 • 1987年，Hjerten建立了毛细管等电聚焦。 • 1987年，由Chohen等提出了毛细管凝胶电泳。 • 1991年，Monnig等首次提出了高速毛细管电泳。 • 目前，毛细管电泳已广泛应用于氨基酸、肽、蛋
μe =νe/E= Q/f
7
ve
Q f VL
QV
6RsL
注： Q－离子所带的净电荷；f－Stokes阻力系数。η是缓冲 溶液的粘度(动力学的)，Rs是离子的有效半径(包括溶剂化层)
当毛细管长度一定时，带电离子的迁移速度 与溶质离子的电荷、施加的电压、缓冲溶液 的粘度及带电离子的大小有关。
8
电渗(Electro osmosis)是驱动电解质运动 的第二种作用力，它使毛细管中的溶剂在 直流电场作用下发生定向运动。
22
2、分离度
电泳中两峰的分离度，也称分辨率，它表明湍度相 近的组分分开的能力，可表达为（和哪些因素有关）：
R s(n1/2/4)( /平 )
柱效
相邻两区带的迁移速度差 两者的平均速度
/平 表示分离的选择性
23
分离度计算式（具体如何计算）:
R s2 (tm 2 tm 1)/W (1 W 2)
白质和核酸等离子型生物大分子的分离分析，加 入表面活性剂还可以扩大到中性粒子，甚至应用 到细胞和病毒等的分离。同时，在小分子化合物 的分离分析方面也取得了重大进展。
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5
第二节 毛细管电泳基本原理
一、毛细管电泳的理论基础 毛细管电泳法：是指以弹性石英毛细管为分离通道，以高压
直流电场为驱动力，依据样品中各组分的淌度（单位电场 强度下的迁移速度）和/或分配行为的差异而实现分离的 一种分析方法。 在毛细管电泳中带电粒子所受的驱动力：
• 1909年，由Michaelis对此现象的描述中提出电 泳这个术语(elektron和pbore,分别代表电和搬运 者的意思 )
• 20世纪30年代，通过Tiselius的研究，电泳技术 才得到有实际意义的发展，Tiseluis也因此获得 了1948年度的诺贝尔奖。
• 到20世纪50年代，电泳已经是一种与纸和薄层的 平面色谱技术一样的实验室常用技术。
层。 ③ 具体方法有：
17
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20
(二)分离效率和分离
电渗湍度
柱效可用理论塔板数n表示
毛细管电泳分离柱效方程式
两端电压
N l2
aV pp l eeV o l
2 Dt2 DL 2 D L
理论塔板高
毛细管总长度
溶质扩散系数
实验上可按下式求出理论塔板数
10
固、液两相之间的相对运动发生在吸附层 与扩散层之间的滑动面上，此处的电动势 称为界面电动势，也称ζ电位。
由于处在扩散层中的正离子的溶剂化作用， 它在电场中发生迁移时，将带动整个溶液 向阴极移动，所以就形成电渗流（Electro Osmotic Flow, EOF）。
11
介质的介电常数
界面电动势
9
电渗流的产生
毛细管内壁表面上的硅醇基在pH>3的水溶液中，可电离 而产生SiO-负离子，使毛细管内壁带上负电荷，因此，溶 液中的一部分正离子就靠静电作用而吸附于毛细管内壁上， 形成一个双电层(Electric double layer)。其中一层是带 负电的内壁，一层是带正电的溶液离子吸附层。但溶液中 的其余大部分正离子则是离内壁越远，越呈自由状态，于 是在吸附层之外又存在着一个扩散层 。
电泳力
电渗力
6
（一）电泳和电渗
电泳(Electrophoresis)是指溶液中带电粒子(离 子、胶团)在电场中定向移动的现象。电泳是驱动电 解质运动的第一种动力。
电泳迁移速度Ve : Ve= μeE = μeV/L
注：μe:电泳迁移率(电泳淌度); E:电场强度; V－毛细管柱两 端施加的电压；L－毛细管柱的长度。
电渗流迁移率
溶剂流迁移速度
eo 4
介质的粘度
veo eoE4E
电渗流速度Veo与ζ电位、ε、E成正比，而 与介质的粘度η成反比。
12
与HPLC柱不同，毛细管中的电渗流呈平面 流型，它不存在径向梯度。
13
电渗流的意义
1. 电泳过程中伴随着电渗现象 2. 电渗流的速度比电泳速度快5-7倍 3. 利用电渗流可将正、负离子或中性分子一起
第三章 毛细管电泳分离技术
1
第一节 概 述
电泳是基于两种或多种带电粒子或微粒，它 们所在的介质受到外加直流电场的作用下， 其迁移速率不同而得到分离的一类方法。 （electrophoresis ）
2
发展历程
• 1807年，Ferdinand Frederic Reuss就观察到了 荷电物质在电场力作用下会发生运动的现象。
➢ 正离子：νt =νeo + ν+ ➢ 中性分子：νt = νeo ➢ 负离子：νt =νeo - νˉ
注：电渗流的速度 为泳流的若5-7倍
16
电渗流是毛细管电泳分离的重要参数，控 制电渗流的大小和方向，可提高毛细管电 泳分离的效率、重现性、分离度
➢ 抑制毛细管中电渗流的办法：
① 消除固液界面间的ζ电位或提高溶液的粘度； ② 在毛细管的内壁涂上聚合物，如聚丙烯酰胺涂
电泳图上从起点至电泳峰 最大值之间的距离
电泳峰的半高峰宽
21
毛细管电泳分离柱效方程式
N l2
aV pp l eeV o l
2 Dt2 DL 2 D L
提高分离电压是增加分离效率的主要途径，在相 同的操作电压下，l/L =1，分离效率最高（短的毛 细管）。此外，N与溶质的扩散系数D成反比，所 以用毛细管电泳分离大分子时，可得到高的柱效。
向同一方向，产生差速迁移，在一次电泳操 作中同时完成正、负离子的分离分析。
14
电解质区带的移动速度(Vi)等于电解质区带的 电泳迁移速度(Ve)与溶剂流速度(Veo)之和。 Vi = Ve + Veo
15
当把样品从阳极端注入毛细管时，假设A物质为 负离子，B物质为正离子，则带不同电荷的离子 将按下面的速度迁移到阴极，到时间t时，A、B 物质已经分离了。
• 20世纪70年代在HPLC的推动下，电泳分离技术 成为了一种“灰姑娘”式的技术
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• 1981年，Jorgenson等介绍了毛细管区带电泳技 术。
• 1984年Terabe等提出的胶束电动毛细管色谱。 • 1987年，Hjerten建立了毛细管等电聚焦。 • 1987年，由Chohen等提出了毛细管凝胶电泳。 • 1991年，Monnig等首次提出了高速毛细管电泳。 • 目前，毛细管电泳已广泛应用于氨基酸、肽、蛋
μe =νe/E= Q/f
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ve
Q f VL
QV
6RsL
注： Q－离子所带的净电荷；f－Stokes阻力系数。η是缓冲 溶液的粘度(动力学的)，Rs是离子的有效半径(包括溶剂化层)
当毛细管长度一定时，带电离子的迁移速度 与溶质离子的电荷、施加的电压、缓冲溶液 的粘度及带电离子的大小有关。
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电渗(Electro osmosis)是驱动电解质运动 的第二种作用力，它使毛细管中的溶剂在 直流电场作用下发生定向运动。