毛细管电泳分离技术资料
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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
高效毛细管电泳技术
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，大大减小了温度效应； ○ 二是采用了高达数千伏的电压，又可进一步使柱径变小， 柱长增加，柱效远高于高效液相色谱；
2.1 电渗现象
当固体与液体接触时，固体表面带一种电荷，则 因静电引力使其周围液体带有相反电荷，在液-固界 面形成双电层，二者之间存在电位差。
202X 添加副标题
毛细管电泳
目录
一、概述-毛细管和电泳技术
+
毛细管柱是毛细管电泳（CE）的核心部件，目前多为2575μm之间，材料为聚四氟乙烯、玻璃和弹性石英，以石英 居多。 电泳：在电解质溶液中，带电离子在电场力的作用下，以不 同的速度向与其所带电荷相反的电极迁移的现象。由于不同 离子所带电荷及性质的不同，迁移速率不同，可实现分离。
3.2 DNA分析
DNA分析包括碱基、核苷、核苷酸、寡核苷酸、引物、探针、单链 DNA、双链DNA分析。用CE测DNA序列的应用很多, 如用短寡核苷酸
引物库测DNA 序列、高速DNA 序列、毛细管阵列、毛细板阵列。
3.3 环境分析
01
水源是人类生存最重要的环境 资源，对水质的分析是CE 最 广泛的应用领域之一。CE 的 工作环境是水介质，这一特点 为环境分析带来极大方便。目 前，CE已经可以准确测量出 水环境中的多种多环芳烃、多 氯联苯等。
1. 邓光辉用毛细管电泳安培检测法检出了辣椒粉样品中的苏丹红 I 号。 2. 张辰凌等以 20 mmol/L 乳酸溶液为背景电解质，用毛细管电泳-电容耦合非接触
电导法检测了牛奶中的三聚氰胺的含量。 3. 管月清等采用毛细管电泳-电化学检测法同时测定了肉制品中盐酸克伦特罗与沙丁
胺醇的含量。
四、毛细管电泳的特点
2.1 电渗现象
当固体与液体接触时，固体表面带一种电荷，则 因静电引力使其周围液体带有相反电荷，在液-固界 面形成双电层，二者之间存在电位差。
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毛细管电泳
目录
一、概述-毛细管和电泳技术
+
毛细管柱是毛细管电泳（CE）的核心部件，目前多为2575μm之间，材料为聚四氟乙烯、玻璃和弹性石英，以石英 居多。 电泳：在电解质溶液中，带电离子在电场力的作用下，以不 同的速度向与其所带电荷相反的电极迁移的现象。由于不同 离子所带电荷及性质的不同，迁移速率不同，可实现分离。
3.2 DNA分析
DNA分析包括碱基、核苷、核苷酸、寡核苷酸、引物、探针、单链 DNA、双链DNA分析。用CE测DNA序列的应用很多, 如用短寡核苷酸
引物库测DNA 序列、高速DNA 序列、毛细管阵列、毛细板阵列。
3.3 环境分析
01
水源是人类生存最重要的环境 资源，对水质的分析是CE 最 广泛的应用领域之一。CE 的 工作环境是水介质，这一特点 为环境分析带来极大方便。目 前，CE已经可以准确测量出 水环境中的多种多环芳烃、多 氯联苯等。
1. 邓光辉用毛细管电泳安培检测法检出了辣椒粉样品中的苏丹红 I 号。 2. 张辰凌等以 20 mmol/L 乳酸溶液为背景电解质，用毛细管电泳-电容耦合非接触
电导法检测了牛奶中的三聚氰胺的含量。 3. 管月清等采用毛细管电泳-电化学检测法同时测定了肉制品中盐酸克伦特罗与沙丁
胺醇的含量。
四、毛细管电泳的特点
色谱分析法第九章 毛细管电泳法简介
出版社 社文分社
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色谱分析法
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(1)溶质的电荷 (2)溶质大小 9.4.3电泳参数对分离的影响
影响电泳分离的参数主要有时间、效率、选择性和分辨率。每 个分离参数都受一个或多个电泳参数的影响，包括电压、电泳迁移 率、电渗流和毛细管长度。 1)时间 2)效率 3)选择性 4)分辨率 9.5毛细管电泳的分离模式 9.5.1毛细管区带电泳(CZE)
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色谱分析法
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图9.1 毛细管电泳示意图 9.1.2区带电泳 9.1.3引起区带扩散的因素 9.1.4管的直径对对流扩散的影响 9.1.5介质中的电泳 9.1.6毛细管电泳
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色谱分析法
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9.2毛细管电泳体系
9.2.1概述
从概念上来讲，毛细管电泳体系比较简单。如图9.2所示，其
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色谱分析法
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图9.10 CZE中不同组分的迁移示意图 9.5.2胶束电动力毛细管电泳(MEKC) 1)胶束电动毛细管色谱的原理
图9.11 MEKC的分离原理示意图
13 页 退出
色谱分析法
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图9.12 胶束电动色谱图 2)MEKC中的保留参数 3)MEKC中的分辨率 4)用MEKC分离离子化溶质 5)在MEKC中使用改性剂 6)其他类型的电动色谱
质通常是蛋白质，分离基于蛋白质等电点(PI)的差异。毛细管内充
满两性电解质和蛋白质溶液，加上一个电场，在毛细管中产生一个
pH梯度。各种蛋白质因为它们的等电点不同，而在毛细管内聚焦为
许多狭小的区带。毛细管内的溶液在动力作用下通过检测器而产生
电泳图。
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。
简述毛细管电泳分离原理及分离模式
简述毛细管电泳分离原理及分离模式.
答：毛细管电泳的分离原理：带电粒子在电场力的驱动下，在毛细管中按其淌度或和分配系数不同进行高效、快速分离的电泳新技术，也称为高效毛细管电泳。
毛细管电泳分离模式：1、毛细管区带电泳:利用被分离离子在电场作用下移动速度不同而实现分离。
电解质的移动就是由电渗引起的。
2、胶束电动毛细管色谱:胶束存在假固定相,使得溶质不仅可以由于淌度差异而分离,同时可基于水相与胶束相之间的分配系数不同而得到分离。
3、毛细管电色谱:被测组分根据她们在流动相与固定相中的分配系数不同与自身电泳淌度差异而得以分离。
毛细管电泳的分离原理
毛细管电泳的分离原理
毛细管电泳（CE）是一种基于电动力和色谱分离原理的分析技术。
它利用毛细管中载带电荷的离子在电场作用下的迁移速率的差异来实现分离。
在毛细管电泳中，首先将样品注入到一条非常细的毛细管内，然后通过使毛细管两端施加电场来产生电动力。
当电场施加到毛细管上时，带电的分析物会受到电场力的作用而在毛细管内迁移。
不同的物质由于自身的特性，比如大小、电荷等，会以不同的速率迁移。
具体来说，有两种常用的毛细管电泳模式：
1. 毛细管凝胶电泳（CGE）：在该模式下，毛细管内填充了哑离子聚合物凝胶，通过凝胶的孔道来实现分离。
样品中的离子在电场作用下，根据尺寸的不同，在凝胶中迁移速度也不同，从而实现分离。
2. 毛细管毛细管区带电泳（CZE）：在该模式下，毛细管内不填充任何分离介质。
样品中的离子自行在毛细管中迁移，根据大小和电荷的不同，迁移速度也不同，从而实现分离。
总的来说，毛细管电泳的分离原理是利用样品中离子在电场作用下的迁移速率差异，根据大小和电荷特性，在毛细管中实现分离。
毛细管电泳
带电粒子在直流电场作用下于一定介质（溶剂）中所发生的定向运动称为电泳。单位电场下的电泳速度称为 淌度。在无限稀释溶液中（稀溶液数据外推）测得的淌度称为绝对淌度。
电场中带电离子运动除了受到电场力的作用外，还会受到溶剂阻力的作用。一定时间后，两种力的作用就会 达到平衡，此时离子作匀速运动，电泳进入稳态。实际溶液的活度不同，特别是酸碱度的不同，所以样品分子的 离解度不同，电荷也将发生变化，这时的淌度可称为有效电泳淌度。一般来说，离子所带电荷越多、离解度越大、 体积越小，电泳速度就越快。
基础理论
Zeta电势
双电层
淌度
双电层是指两相之间的分离表面由相对固定和游离的两部分离子组成的。
双电层是与表面异号的离子层，凡是浸没在液体中的界面都会产生双电层。在毛细管电泳中，无论是带电粒 子的表面还是毛细管管壁的表面都有双电层。
电介质溶液中，任何带电粒子都可被看成是一个双电层系统的一部分，离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的吸附到离子上，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，它和离得最近的离子之间的电势则被称之为离子的Zeta电势。
电渗、电渗流和表观淌度电渗是推动样品迁移的另一种重要动力。所谓电渗是指毛细管中的溶剂因轴向直流 电场作用而发生的定向流动。电渗是由定域电荷引起。定域电荷是指牢固结合在管壁上、在电场作用下不能迁移 的离子或带电基团。在定域电荷吸引溶液中的反号离子并与其构成的双电层，致使溶剂在电场作用（以及碰撞作 用）下整体定向移动而形成电渗流（毛细管中的电渗流为平头塞状）。
毛细管电泳仪度随pH的升高而升高，电渗流也随之升高。因此，pH为分离条件优化时不可忽视的因素。
在CE中，分离电压也是控制电渗的一个重要参数。高电压是实现CE快速、高效的前提，电压升高，样品的迁 移加大，分析时间缩短，但毛细管中焦耳热增大，基线稳定性降低，灵敏度降低；分离电压越低，分离效果越好， 分析时间延长，峰形变宽，导致分离效率降低。因此，相对较高的分离电压会提高分离度和缩短分析时间，但电 压过高又会使谱带变宽而降低分离效率。电解质浓度相同时，非水介质中的电流值和焦耳热均比水相介质中小得 多，因而在非水介质中允许使用更高的分离电压。
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
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
色谱毛细管电泳法
33
第33页，共61页。
•测定方法
• 取约1.5g的内容物，精密称定，置于10ml量瓶中，用水 冲洗瓶内壁，洗液与样品合并，加水溶解并稀释至刻度， 混匀。用0.22m微孔滤膜过滤后，在上述电泳条件下进样， 记录维生素B12和D-生物素的峰面积
• 另精密量取上述样品溶液1.0ml,置于100 ml量瓶中，加 水稀释至刻度、摇匀，同法测定，记录VB1,VB6,VC、烟 酰氨、叶酸、核黄素磷酸钠、泛酸钠的峰面积，按外 标法计算样品含量
迁移速度（）可用下式表示：
= eE
（1）
–e为电泳淌度
–E为电场强度（V/L）——是外加电压和毛细
管长度的函数
4
第4页，共61页。
•电泳迁移原理
• 对于给定的离子和介质，淌度e为离子的特征 常数，其大小取决于分子所受的电场力FE和其 通过介质时的摩擦力FF的平衡：
FE = qE
（q为离子电量）
FF= －6r
的选择性 • 在分离中性物质时，所有溶质都在t0与tm之间流出。亲
水性溶质随EOF流出，被胶束完全保留的溶质随胶束流 出。控制条件，采用中等程度的EOF和高迁移率的胶束， 以扩大时间窗口，提高分离度
29
第29页，共61页。
•中性溶质的流出时间窗口示意图
时间窗口
溶质
EOF
胶束
t0
t0
tR1
tR2
tR3
色谱毛细管电泳法
1
第1页，共61页。
概述
• 毛细管电泳又叫高效毛细管电泳 (HPCE)，是80年代初 发展起来的一种新型分离分析技术，它是电泳技术与层 析技术相结合的产物
• 广泛用于生物大分子，手性药物，生物体内的药物及 代谢物，中西药物及其制剂等的分析，在选择性上与 高效液相法有很大的互补性
第33页，共61页。
•测定方法
• 取约1.5g的内容物，精密称定，置于10ml量瓶中，用水 冲洗瓶内壁，洗液与样品合并，加水溶解并稀释至刻度， 混匀。用0.22m微孔滤膜过滤后，在上述电泳条件下进样， 记录维生素B12和D-生物素的峰面积
• 另精密量取上述样品溶液1.0ml,置于100 ml量瓶中，加 水稀释至刻度、摇匀，同法测定，记录VB1,VB6,VC、烟 酰氨、叶酸、核黄素磷酸钠、泛酸钠的峰面积，按外 标法计算样品含量
迁移速度（）可用下式表示：
= eE
（1）
–e为电泳淌度
–E为电场强度（V/L）——是外加电压和毛细
管长度的函数
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第4页，共61页。
•电泳迁移原理
• 对于给定的离子和介质，淌度e为离子的特征 常数，其大小取决于分子所受的电场力FE和其 通过介质时的摩擦力FF的平衡：
FE = qE
（q为离子电量）
FF= －6r
的选择性 • 在分离中性物质时，所有溶质都在t0与tm之间流出。亲
水性溶质随EOF流出，被胶束完全保留的溶质随胶束流 出。控制条件，采用中等程度的EOF和高迁移率的胶束， 以扩大时间窗口，提高分离度
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第29页，共61页。
•中性溶质的流出时间窗口示意图
时间窗口
溶质
EOF
胶束
t0
t0
tR1
tR2
tR3
色谱毛细管电泳法
1
第1页，共61页。
概述
• 毛细管电泳又叫高效毛细管电泳 (HPCE)，是80年代初 发展起来的一种新型分离分析技术，它是电泳技术与层 析技术相结合的产物
• 广泛用于生物大分子，手性药物，生物体内的药物及 代谢物，中西药物及其制剂等的分析，在选择性上与 高效液相法有很大的互补性
毛细管电泳分离技术
3、毛细管凝胶电泳 capillary gel electrophoresis ，CGE 将聚丙烯酰胺等在毛细管柱内交联生成凝胶。 将聚丙烯酰胺等在毛细管柱内交联生成凝胶。 其具有多孔性，类似分子筛的作用， 其具有多孔性，类似分子筛的作用，试样分子按大小分 离。能够有效减小组分扩散，所得峰型尖锐，分离效率高。 能够有效减小组分扩散，所得峰型尖锐，分离效率高。 蛋白质、DNA等的电荷/质量比与分子大小无关，CZE模 蛋白质、DNA等的电荷/质量比与分子大小无关，CZE模 等的电荷 式很难分离，采用CGE能获得良好分离，DNA排序的重要手段。 式很难分离，采用CGE能获得良好分离，DNA排序的重要手段。 CGE能获得良好分离 排序的重要手段 特点：抗对流性好，散热性好，分离度极高。 特点：抗对流性好，散热性好，分离度极高。
1、毛细管区带电泳 capillary zone electrophoresis ，CZE
样品在电解液中泳动,根据物质的荷/质比差异来进行分离,比值愈大, 样品在电解液中泳动,根据物质的荷/质比差异来进行分离,比值愈大, 跑得愈快. 跑得愈快. 带电粒子的迁移速度=电泳和电渗流速度的矢量和。 带电粒子的迁移速度=电泳和电渗流速度的矢量和。
2、 胶束电动毛细管色谱（MECC ，MEKC） micellar electrokinetic capillary chromatography，MEKC 1.缓冲溶液中加入离子型表面活性剂， 1.缓冲溶液中加入离子型表面活性剂，其浓度达到临界 缓冲溶液中加入离子型表面活性剂 浓度，形成一疏水内核、外部带负电的胶束。 浓度，形成一疏水内核、外部带负电的胶束。 在电场力的作 用下， 用下，胶束在柱中 移动。 移动。
2.药物分析 2.药物分析
检测体液或细胞中某 些代谢产物的分析； 些代谢产物的分析； 尿液中的氨基酸含量 作为临床诊断糖尿病的辅 助手段； 助手段； 采用毛细管区带电泳 方式， 11min内分离17 min内分离17种 方式，在11min内分离17种 药物； 药物；
高校毛细管电泳资料
Applicatio of HPCE
S0710123 范 逗 逗 导 师: 丁黎 教授
七、毛细管电泳法的优缺点与展望
Advantage and development of HPCE
07:54:33
一.概述
CE是近年来发展较快的一种高效﹑ 快速的分离技术，在体内药物分析中得 到广泛应用。CE具有分离模式多﹑样品 用量少﹑适用范围广﹑成本低等特点， 是经典电泳技术和现代微柱分离相结合 的产物。
• CZE又称毛细管自由电泳，是CE中最基 本﹑应用最普遍的一种模式。前述CE的 基本原理即是CZE的基本原理。CZE是 根据在电场E中有不同的迁移速度来分离 的。
07:54:33
二.胶束电动毛细管色谱（MECC）
在胶束动电毛细管色谱法的体系中, 存在着 以胶束形式存在的准固定相和作为载体的液体 流动相, 溶质在两相之间分配, 并且由于其在准 固定相和流动相中的分配系数不同差异而在不 同的时间流出, 从而使得不同性质的物质产生 分离。因此，这相当于构成一种不需要的固体 支持物来固定液体固定相的液-液分配色谱。 它的作用力是在电场作用下的电渗流和电泳。
07:54:33
所以，迁移速度：
qE q E f 6π
（球形离子）
物质离子在电场中差速迁移 是电泳分离的基础。
溶质在单位时间间隔内和单位电场下移动的距离为电泳 淌度，也称电泳迁移率（electrophoresis mobility）。淌度μ ：
q E 6π
07:54:33
（1）毛细管改性 表面键合阳离子基团； （2）加电渗流反转剂 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。
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S0710123 范 逗 逗 导 师: 丁黎 教授
七、毛细管电泳法的优缺点与展望
Advantage and development of HPCE
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一.概述
CE是近年来发展较快的一种高效﹑ 快速的分离技术，在体内药物分析中得 到广泛应用。CE具有分离模式多﹑样品 用量少﹑适用范围广﹑成本低等特点， 是经典电泳技术和现代微柱分离相结合 的产物。
• CZE又称毛细管自由电泳，是CE中最基 本﹑应用最普遍的一种模式。前述CE的 基本原理即是CZE的基本原理。CZE是 根据在电场E中有不同的迁移速度来分离 的。
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二.胶束电动毛细管色谱（MECC）
在胶束动电毛细管色谱法的体系中, 存在着 以胶束形式存在的准固定相和作为载体的液体 流动相, 溶质在两相之间分配, 并且由于其在准 固定相和流动相中的分配系数不同差异而在不 同的时间流出, 从而使得不同性质的物质产生 分离。因此，这相当于构成一种不需要的固体 支持物来固定液体固定相的液-液分配色谱。 它的作用力是在电场作用下的电渗流和电泳。
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所以，迁移速度：
qE q E f 6π
（球形离子）
物质离子在电场中差速迁移 是电泳分离的基础。
溶质在单位时间间隔内和单位电场下移动的距离为电泳 淌度，也称电泳迁移率（electrophoresis mobility）。淌度μ ：
q E 6π
07:54:33
（1）毛细管改性 表面键合阳离子基团； （2）加电渗流反转剂 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。
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第三章毛细管电泳分离技术
电泳峰的半高峰宽
毛细管电泳分离柱效方程式
N l2
appV l
e eo V l
2Dt
2D L
2D
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。
• 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 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。
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
毛细管凝胶电泳优缺点
优点：1、毛细管凝胶电泳分离度极高。电泳技术 和平板凝胶电泳的结合。 2、电泳峰尖锐，柱效极高。凝胶黏度大， 抗对流，溶质扩散减少，限制了谱带展宽。 3、组分在短柱上能有极好的分离。溶质与 凝胶可形成络合物，增加了分离度，防止了 溶质在毛细管壁的吸附，减少了电渗流。
缺点: 制备柱较困难，寿命较短。
层。 具体方法有：
(二)分离效率和分离度
1、分离效率
电泳湍度
毛细管有效长度
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
appV l
e eo V l
2Dt
2D L
2D
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
电泳图上从起点至电泳峰 最大值之间的距离
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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。 常用的检测器有：
❖ 光学检测器（紫外检测器和荧光检测器） ❖ 电化学检测器 ❖ 质谱检测器 ❖ 核磁共振检测器
紫外检测器
根据比耳定律，光度测量值A与吸收光呈成正比。 一般检测中，检测最大光程是用毛细管内径，而毛
汇报结束
谢谢大家! 请各位批评指正
介质条件
介质条件除缓冲溶液及pH值等条件外，为了提 高分离的选择性，常常在缓冲液中添加适量的表面 活性剂，或者使用非水溶剂。
基于环糊精(CD)的分子结构具有圆锥形的空腔、 可以形成“包络物”的特性，在胶束电动毛细管色 谱分离法(MECC)中，常在含有十二烷基硫酸钠 (SDS)胶束的电泳缓冲液中，加入一定浓度的环糊 精，使待分离的组分在水相、SDS胶束相和环糊精 中进行分配。由于不同溶质分子或荷电质点的分配 不同，在电泳力和电渗力的驱动下，将以不同的速 度在毛细管中迁移，以获得更好的分离效果。
二、毛细管电泳基本原理
CE是以高压电场为驱动力。以毛细管为分离通 道，依据样品中各组成之间淌度和分配行为上的差 异，而实现分离的一类液相分离技术。
仪器装置包括高压电源、毛细管、柱上检测器 和供毛细管两端插入又和电源相连的两个缓冲液贮 瓶，在电解质溶液中，带电粒子在电场作用下，以 不同的速度向其所带电荷相反方向迁移的现象称电 泳。
❖ 然后再将试样溶液换成缓冲液，电泳即可进行。改 变进样电压和进样时间，便可改变进样量。
（二）流体动力学进样
流体动力学进样：也称虹吸进样、重力进样和压差 进样。
➢ 将毛细管插入试样溶液容器，通过进样端加压，或 调节进样端试样溶液液面高于出口端缓冲液液面高 度，利用虹吸现象，试样在压力差作用下进入毛细 管进样端，再把进样端放回缓冲液液槽中，进行电 泳。
毛细管电泳分离技术
❖ 概述 ❖ 毛细管电泳基本原理 ❖ 毛细管电泳的分离模式 ❖ 影响毛细管电泳分离效率的因素 ❖ 毛细管电泳技术的应用 ❖ 21世纪毛细管电泳发展趋势
一、概 述
毛细管电泳（capillaryelectrophoresis， CE），又称高效毛细管电泳（HPCE）是 近年来发展最快的分析化学研究领域之一。 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。
电渗流的控制
管壁的Zeta电位(ζ)是产生电渗流的主要因素。电渗流的 大小，可采用以下措施加以控制：
▲对毛细管内壁进行适当的化学修饰，在管内壁键合上一层 中性材料可减少电渗流，同时也可减少溶质与管壁的相互作 用，减少溶质吸附于管壁上。这对于蛋白质类的生物大分子 的分离尤为重要。 ▲调节缓冲液的pH值及缓冲液的浓度。降低缓冲液的浓度， 可降低电流强度，减少管内壁溶液的温度差。 ▲加入表面活性剂(如环糊精)或手性试剂。 ▲加入适量的有机溶剂也可以降低电渗流。
五、毛细管电泳技术的应用
（一）糖类的分离与分析 （二）在天然中草药分析领域中的应用 （三）在基因工程研究方面的应用 （四）单细胞分析 （五）手性分离 （六）小分子离子分析
毛细管电于几分钟内完成复杂成分的分离
分辨率
带展宽有限，分辨率高
灵敏性
检测下限低，灵敏性高
进样体积 进样体积小，毫微升
毛细管电泳装置
❖ 直流高压电源、毛细管、进样装置、检测 器和记录仪等
➢ 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。
➢ CE通常使用内径10~100 μm、长12~120 cm (内 涂聚酰亚胺) 弹性融凝石英毛细管，毛细管的两 端分别浸泡在含有缓冲溶液的贮液槽中，毛细管 内也充满同样的缓冲溶液。
细管内径增大受焦耳热影响的制约，因此采用细内 径毛细管柱时，测量灵敏度受到限制。
三、毛细管电泳的分离模式
❖ 毛细管区带电泳(CZE) ❖ 胶束电动毛细管电泳(MECC) ❖ 毛细管凝胶电泳(CGE) ❖ 毛细管等电聚焦(CIEF) ❖ 毛细管等速电泳(CITP) 毛细管离子电泳(CIE) ❖ 毛细管电色谱
检测方式 可使用多种检测器
自动化方面 自动化程度高，进样、分析及数据处理自动化
六、21世纪毛细管电泳发展趋势
对于已经发展了近20年的毛细管电泳技术来说， 在新的世纪中，仍然面l临着极大的机遇和挑战。仪 器的发展需要进一步成熟和完善．在重现性、速度 和检测灵敏度等方面还期待着重大突破。多种检测 手段的可供选择，在众多革新应用中。MS会在多 种应用领域中成为更重要和更标准的检测方法。微 全分析(p—TAS)的提出，使得集成毛细管电泳技术 (ICEC)延伸了毛细管电泳的潜力和可行性。随着人 类基因计划的重大进展．基因组学的出现和发展以 及大规模测序的需求，毛细管阵列电泳(cAE)一跃 成为承担这些任务的最佳选择之一。另外，利用离 子液体非水介质的毛细管电泳的研究也正在渐渐崛 起，同样引起了毛细管电泳工作者的极大关注。
四、影响毛细管电泳分离效率的因素
从毛细管电泳的效能（塔板数、塔板高度）及分辨率 的关系式可以看出，影响毛细管电泳与分离效率的因素很 多，下面就几个主要方面加以简要分析： ★ 峰拓宽 ★ 电渗流的控制 ★ 介质条件
峰拓宽
用σ2表示峰宽总方差，如半峰宽仅由溶质的扩散所引 的，则σ2=2DL。因此任何影响扩散系数D的因素，都会 影响峰宽。但实际上，其它因素如进样、焦耳热产生的温 度分布、电渗等都会对带宽产生明显的影响。进样会产生 自然宽度，它与进样“塞”的长度及初始形状有关，为了 减少进样增宽，导入的样品“塞”应为矩形，进样长度一 般小于毛细管分离长度的1%；电流通过毛细管内缓冲溶 液时，产生焦耳热，使温度发生变化，将引起溶液粘度的 变化及电泳、电渗性能的变化。引起温度变化的原因是电 流强度，电流增大时，管内溶液温度升高，管中心与管壁 的温差ΔT可达几十度，在毛细管内形成径向的温度梯度， 溶质在电场中的迁移速度也在管径内形成梯度，严重影响 分离效果。为了消除其影响，须将I控制在200μA以下，使 用薄壁及内径小的毛细管，并在恒温下进行电泳。
➢ 被分离试样可以采用流体动力学进样和电动进样 方式由毛细管一端进入。
毛细管电泳的进样技术
毛细管内径小于100μm时，注射器进样比较 困难。
（一）电动进样
（二）流体动力学进样
（一）电动进样
三 步：
❖ 毛细管的进样端插入装有试样溶液的试样管中，试 样管中插入电极，
❖ 与检测段的缓冲液间施加进样电压，并维持一定时 间，试样溶液在电泳和电渗流作用下进入毛细管，