分析化学 毛细管电泳法

Qin =400c0 r 2 2Dt
无电场，无压力 时间：10-60s
双向扩散，无偏向，抑制背景干扰，提高分离效率。
普适性进样方式
2.4 检测器
• 常用的检测方式是紫外-可见吸收。检测器位于距样品盘约毛
细管总长的2/3～4/5处,对毛细管壁内部分进行光聚焦；
2.4.1 紫外检测器
在毛细管出口端是的位置除去不 透明的保护涂层，让透明窗口对 准光路，可实现柱上检测
（3）电场强度程序控制系统； （4）电压稳定性：输出精度高于1%；
（5）电源极性易转换。
仪器接地，漏电保护，铂 丝电极（0.5-1mm）
2.2 毛细管柱 （1）材料：玻璃、聚四氟乙烯、熔融石英：化学、电惰性，透紫 外、可见光。 （2）规格：内径25～75μm，外径350～400μm；长度30-70cm。
内表面带负电荷，溶液带正电荷，电渗流流向阴极；
内表面带正电荷，溶液带负电荷，电渗流流向阳极；
在大多数水溶液中，石英毛细管带负电荷，电渗流流向阴极； 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 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。
阳离子型的表面活性剂 使电渗流发生反转
起谱带展宽较大。
这是毛细管电泳分离柱效高于HPLC的原因之一。
1.2 电泳和电泳淌度

电泳（electrophoresis）是指溶液中带电粒子（离子）在电
场中定向移动的现象。

电泳迁移速度 uep 为：
V uep ep E ep L
式中
ep －电泳迁移率（电泳淌度）
V－毛细管柱两端施加的电压,
的溶液整体向负极移动，形成电渗流（EOF）。
1.2 毛细管电泳原理
电渗速度uos以下式表示：
os uos os E E 4 os ：电渗率或电渗淌度 os ：管壁的Zeta电势 ：介质介电常数 ：介质黏度
E ：电场强度
1.3 CE中电渗流的方向
电渗流的方向取决于毛细管内表面电荷的性质：
2.4.2 激光诱导荧光（LIF）
采用激光为激发光,激发出强的荧光。
LIF能减小因毛细管壁的散射所引起的背景噪声。 1.激光器 2.高压电源 3.毛细管 4.单色器 5.光电倍增管 6.记录仪 8.激发光光纤 9.荧光收集光纤
第三节、毛细管电泳的分离模式
• 毛细管区带电泳(CZE);
• 毛细管胶束电动色谱(MEKC);
最基本、应用广的分离模式。
药物分析
检测体液或细胞中某 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； 采用毛细管区带电泳 方式，在11min内分离 17种药物；
3.2 胶束电动毛细管色谱（MEKC）
MEKC是在电泳缓冲溶液中加入表面活性剂，表面活性剂
分子之间的疏水基团聚集在一起形成胶束，成为准固定相，溶
由于电渗流速度大大高于电泳 速度，一般为电泳的5-7倍，所 以，不管正离子、负离子还是 中性分子，均随电渗流移动。
第二节、毛细管电泳仪
结构与流程
主要由高压电源、缓冲液及进样系统、毛细管柱、检测 器及数据处理等五部分组成 。
2.1 高压电源
（1）0～30 kV 稳定、连续可调的直流电源；
（2）具有恒压、恒流、恒功率输出；
第十九章：
毛细管电泳法
Capillary Electrophoresis
概述
电泳: 电解质溶液中，位于电场中的带电离子在电场力的作用
下，发生差速迁移，可实现分离。
毛细管电泳
经典电泳法散热差，难以克服高电压引起的焦耳热，限
制了高电压的使用，分离电压受到限制。 乔更森和鲁卡斯采用75μm内径的石英毛细管做为分离室， 紫外柱上检测的方法，在30kv的分离电压下分离丹酰化氨基 酸，柱效达到40万个理论塔板。
2.3 Βιβλιοθήκη Baidu样系统
毛细管柱内体积小，进样量为毛 细管长度的1%～2%；毛细管直接 与样品溶液接触，直接进样。 （1）进样端加压 （2）虹吸进样
（3）出口端抽真空
2.3.1 压力进样
c0 πr 4 Δ P 压差（2000-6000Pa) Qin t 8 L 进样时间（1-10s）
2.3.2 电动进样
课后习题： P427：3，4
Qin c0 π r (eff +os )Et
2
电场：1-10kv 时间：1-10s 特别适合黏度大的试样。
存在的问题：
进样不均：淌度大的离子比淌度小的进样量大。 离子丢失：淌度大且与电渗流方向相反的离子可能进不去。 偏向性，准确性可靠性差，重现性差
2.3.3 扩散进样 试样通过扩散作用进入分离柱端口处。
增大阳离子表面活性剂的浓度，
在毛细管柱表面形成双分子层， 使电渗流反转.
缓冲液pH对电渗流的影响
随着pH的增大，石英管壁表面的 硅羟基解离度增加，界面有效电
荷密度增大，EOF随之增大。
HPCE中电渗流的流形
CE电荷均匀分布，整体移动，电渗流的流动为平流，塞式流
动；HPLC中的溶液流动受压力驱动，为抛物线流型的层流，引
L－毛细管柱长
i 在空心毛细管中一个粒子的淌度可近似表示为：ep 4
三、表观淌度
uap uep uos (eff os ) E
正离子 中性分子 负离子
表观淌度 μeff+μos μos μeff-μos 表观迁移速度 ueff+ uos uos ueff - uos
为是机械泵被电渗泵取代，
使CEC同时具有CE与 HPLC的分离机理，对中 性物质和荷电物质都能达 到理想的分离效果。
反相CEC分离14种火药及其降解成分
本章小结
1、毛细管电泳基本原理 2、电渗和电渗率，电泳和电泳淌度 3、谱带宽度的影响因素 4、区带电泳、胶束电动毛细管色谱、毛细管电色谱
5、毛细管电泳仪结构
参考书目
1、《分析化学》第七版，李发美主编，人民卫生出版社， 2011年版
2、《毛细管电泳在药物分析中的应用》，刘春叶，西北工业
大学出版社，2013年版
3、Capillary Electrophoresis: Principles and Practice, Reinhard
Kuhn, Sabrina Hoffstter , Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. K, 1993
质基于在水相和胶束相之间的分配系数不同而得到分离。
采用MEKC模式，在25分钟内分离了23种丹酰化氨基酸； HPCE可取代传统的氨基酸分析仪；
采用MEKC模式，
鉴定违禁药物；效
果优于HPLG法
3.3 毛细管电色谱（CEC）
毛细管电色谱（CEC）是毛细管电泳与高效液相色谱的
有机结合，其基本理论、仪器装置与毛细管电泳大致类似。 可认为是毛细管柱引 入了色谱固定相，也可认
U2 Q .t I 2 Rt R
怎么减小焦耳热？
第一节、毛细管电泳基础理论
1.1 电渗和电渗率 石英毛细管柱内壁的硅羟基（等电点为1.5左右），在 pH>3的缓冲溶液中发生电离，表面电离成-SiO-,管内壁带负 电荷，形成双电层。
在高电场的作用下，带正电荷的溶液表面及扩散层向阴
极移动，由于这些阳离子实际上是溶剂化的，故将引起柱中
• 毛细管凝胶电泳(CGE);
• 毛细管等电聚焦(CIEF); • 毛细管等速电泳(CITP)； • 亲和毛细管电泳(ACE)； • 毛细管电色谱(CEC)；
• 非水相毛细管电泳（NACE）
3.1 毛细管区带电泳 capillary zone electrophoresis ，CZE
带电粒子的迁移速率 = 电泳和电渗流速率的矢量和。 正离子：两种效应的运动方向一致，在负极最先流出。 中性粒子：无电泳现象，受电渗流影响在阳离子后流出。 阴离子：两种效应的运动方向相反。 v电渗流 >v电泳时，阴离子在负极最后流 出,在这种情况下，不但可以按类分离， 同种类离子由于差速迁移被相互分离。