毛细管电泳PPT优秀课件
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《毛细管电泳》PPT课件
毛细管等电聚焦
基于不同蛋白质或多肽之间等电点pH的差异进行 分离。毛细管内充有两性电解质（合成的具有不同 等电点范围的脂肪族多胺基多羧酸混合物），当施 加直流电压（6～8V）时，管内将建立一个由阳极 到阴极逐步升高的pH梯度。具有不同等电点的生物 试样在电场力的作用下迁移，分别到达满足其等电 点pH的位置时，呈电中性，停止移动，形成窄溶质 带而相互分离。分辨率极高。
qE q E E f 6π
q —离子所带的有效电荷；E —电场强度；f —平动摩擦系数； ( 对于球形离子： f =6πηγ；γ —离子的表观液态动力学半径； η —介质的粘度 )；为淌度
2. 电渗流
在毛细管电泳过程中还存在另一种电动现象，即电渗。 当高电压通过含有缓冲溶液的毛细管柱时，管内的溶液 向阴极或阳极移动，产生电渗流。在柱内层氧化硅与溶 质的界面上形成双电层是电渗流产生的原因。
第六章 毛细管电泳 (CE) （Capillary Electrophoresis）
参考书
1. 林炳承，《毛细管电泳导论》，科学出版社，1996 2. 陈义，《毛细管电泳方法及应用》，化学工业出版社，2000
7.1 分离原理
1. 电泳
电介质中带电粒子在 电场作用下以不同的速度向 电荷相反方向迁移的现象。 离子在电场中的迁移速度为：
在多孔的凝胶基质上进行分离，凝胶的孔穴中含有 缓冲混合物。最常用的凝胶是在交联剂的存在下聚 合丙烯酸酰胺。聚合物的孔穴大小取决于单体与交 联剂的比例。扩散小，柱效极高。
是将生物大分子如蛋白质、DNA片断等，按相对分子 质量大小进行分离的一种分离方法。 如DNA测序
毛细管等速电泳
试样引入在两种不同的电解质之间，其中一种是迁移率较高的前 导离子溶液另一种是迁移率较低的尾随离子溶液。当施加电场 后，由于各种离子迁移率不同，向正极迁移的速度不同，故电解 质溶液将形成由负极到正极增加的离子浓度梯度，而电位梯度与 电导率呈反比，故低浓度离子区即低电导区有较高的电位梯度。 因此泳池内电解质溶液的电位梯度由正极向负极增加。由于离子 的迁移速度与电场强度呈正比，随着电泳的进行，离子进入等速 状态，形成紧紧相邻而又彼此完全分离的单组分区带。
《毛细管电泳原理》课件
过程
将样品溶液注入毛细管一端，施加电 场后，带电粒子在电场作用下开始电 泳迁移，经过一定时间后，到达毛细 管的另一端，经过检测器检测。
毛细管电泳的应用
环境监测
用于检测水体、土壤等环境样 品中的污染物，如重金属离子
、有机物等。
生物分析
用于蛋白质、DNA、RNA等生 物分子的分离和检测，可应用 于生物医学研究、临床诊断等 领域。
标准化处理
将数据转换为统一标准，便 于比较和分析。
统计分析
运用统计学方法对实验数据 进行处理，提取有意义的信 息。
结果分析与解读
趋势分析
分析实验数据的变化趋势，揭示潜在规律。
差异分析
比较不同样本或条件下的数据差异，找出关键影响因 素。
相关性分析
探究实验数据之间的关联性，揭示变量之间的相互作 用。
误差来源与控制
06
毛细管电泳的未来发展 与展望
技术创新与改进
高效分离技术的研发
01
通过改进分离介质、优化分离条件等手段，提高毛细管电泳的
分离效率。
检测技术的升级
02
研究新型检测方法，提高检测灵敏度和特异性，满足更多样品
的检测需求。
微型化与集成化
03
将毛细管电泳技术集成到微流控芯片中，实现微型化、便携式
分析。
应用领域的拓展
毛细管清洗
实验结束后，对毛细管进行必要的清洗，以 便下次使用。
数据整理与保存
将实验数据整理并保存，以便后续分析。
仪器清洁与保养
对仪器进行必要的清洁与保养，延长其使用 寿命。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
05
将样品溶液注入毛细管一端，施加电 场后，带电粒子在电场作用下开始电 泳迁移，经过一定时间后，到达毛细 管的另一端，经过检测器检测。
毛细管电泳的应用
环境监测
用于检测水体、土壤等环境样 品中的污染物，如重金属离子
、有机物等。
生物分析
用于蛋白质、DNA、RNA等生 物分子的分离和检测，可应用 于生物医学研究、临床诊断等 领域。
标准化处理
将数据转换为统一标准，便 于比较和分析。
统计分析
运用统计学方法对实验数据 进行处理，提取有意义的信 息。
结果分析与解读
趋势分析
分析实验数据的变化趋势，揭示潜在规律。
差异分析
比较不同样本或条件下的数据差异，找出关键影响因 素。
相关性分析
探究实验数据之间的关联性，揭示变量之间的相互作 用。
误差来源与控制
06
毛细管电泳的未来发展 与展望
技术创新与改进
高效分离技术的研发
01
通过改进分离介质、优化分离条件等手段，提高毛细管电泳的
分离效率。
检测技术的升级
02
研究新型检测方法，提高检测灵敏度和特异性，满足更多样品
的检测需求。
微型化与集成化
03
将毛细管电泳技术集成到微流控芯片中，实现微型化、便携式
分析。
应用领域的拓展
毛细管清洗
实验结束后，对毛细管进行必要的清洗，以 便下次使用。
数据整理与保存
将实验数据整理并保存，以便后续分析。
仪器清洁与保养
对仪器进行必要的清洁与保养，延长其使用 寿命。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
05
毛细管电泳PPT课件
有“万能”分析功能或潜力。
2021/1/17
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5
毛细管电泳的应用
• 作为一项新型的分离技术，CE的多种分离模式 给样品分离提供了不同的选择机会，这对分离 来源复杂的生物样品尤其有利。研究表明，小 至无机离子，大到整个细胞，都有可能利用毛 细管电泳技术进行分离分析。
• CE从产生到现在，其应用首先集中在氨基酸， 糖类，核酸和蛋白质等生物分子的分离分析上， 但是，随着此项技术的不断发展和完善，其应 用已逐渐的向医药卫生，食品化工，环境等领 域渗透。
细管为分离通道，以高压直流电场为驱
动力的新型液相分离分析技术，其迅速 发展于二十世纪八十年代后期。
2021/1/17
.
2
• CE实际上包含电泳、色谱及其相互交叉 的内容，是分析科学中继高效液相色谱 之后的又一重大进展，它使得分离分析 科学从微升级水平进入到纳升级水平， 并使得单细胞的分析，乃至单分子的分 析成为可能。与此同时，也使长期困扰 我们的生物大分子如糖类、蛋白质等的 分离分析，因为CE的产生和迅速发展而 有了新的转机。
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6
• 目前，CE的研究热点包括：DNA的高速 测序，蛋白质的高效分离，糖类分析， 细胞分析，手性拆分等等。此外，毛细 管电泳还可用于物理化学常数的测定， 生产工程控制等。
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7
历史的简单回顾
• 瑞典科学家Tiselius在1937年首先提出电泳，创 造了Tiselius电泳仪，并建立了移动界面电泳方 法。1948年他获得了诺贝尔化学奖。
• 1981年，Jorgenson创立了毛细管电泳技术 。 • 1988年美国Bio-Rad公司研制出第一台毛细管
电泳仪HPE-100型 。 • 1989年在Boston召开首届HPCE专题会议。
《毛细管电泳法》PPT课件
蛋白质、DNA等的电荷/质量比与分子大小无关， CZE方式很难分别，采用CGE能获得良好分别。
；
毛细管凝胶电泳综合了电泳技术和平板 凝胶电泳的优点 :
电泳峰锋利，柱效极高 短柱上实现极好的分别 试样容量为10－12g
主要缺陷:制备柱较困难，寿命较短 已成为分别分析生物大分子如蛋白质、 多肽、核 酸、DNA等强有力的工具。 例运用CGE分别与激光诱导荧光检测相 结合，用于DNA序列快速分析。
；
5 毛细管等电聚焦 CIEF
1、毛细管内充有两性电解质〔合成的具有不同等电点 范围的脂肪族多胺基多羧酸混合物〕，当施加直流电压 〔6～8V〕时，管内将建立一个由阳极到阴极逐渐升高 的pH梯度；
2、氨基酸、蛋白质、多肽等的所带电荷与溶液pH有 关，在酸性溶液中带正电荷，反之带负电荷。在其等电 点时，呈电中性，淌度为零；
vT=vA=vB=vC=vL 或：
TET= AEA= BEB= CEC= LEL
式中， ，有效淌度， E，电场强度
由于
T〉 A〉 B〉 C〉 L，
所以有: E T < E A < E B < E C < E L
各区带的电场强度不同。前导电解质区带的电场强度最 小。
；
假设某一区带的离子进入前一区带， 由 于电场强度变小而减速，由假设进入到 下区带，由于电场强度变大而加速， 都 退回到原区带, 结果导致各区带构成鲜 明的界面.
毛细管电泳法
Capillary Electrophoresis, CE
；
毛细管电泳是带电粒子在电场力的 驱动下，在毛细管中按其淌度或分配系 数不同进展高效、快速分别的电泳新技 术，也称为高效毛细管电泳。
一、毛细管电泳的原理 二、分别方式
；
毛细管凝胶电泳综合了电泳技术和平板 凝胶电泳的优点 :
电泳峰锋利，柱效极高 短柱上实现极好的分别 试样容量为10－12g
主要缺陷:制备柱较困难，寿命较短 已成为分别分析生物大分子如蛋白质、 多肽、核 酸、DNA等强有力的工具。 例运用CGE分别与激光诱导荧光检测相 结合，用于DNA序列快速分析。
；
5 毛细管等电聚焦 CIEF
1、毛细管内充有两性电解质〔合成的具有不同等电点 范围的脂肪族多胺基多羧酸混合物〕，当施加直流电压 〔6～8V〕时，管内将建立一个由阳极到阴极逐渐升高 的pH梯度；
2、氨基酸、蛋白质、多肽等的所带电荷与溶液pH有 关，在酸性溶液中带正电荷，反之带负电荷。在其等电 点时，呈电中性，淌度为零；
vT=vA=vB=vC=vL 或：
TET= AEA= BEB= CEC= LEL
式中， ，有效淌度， E，电场强度
由于
T〉 A〉 B〉 C〉 L，
所以有: E T < E A < E B < E C < E L
各区带的电场强度不同。前导电解质区带的电场强度最 小。
；
假设某一区带的离子进入前一区带， 由 于电场强度变小而减速，由假设进入到 下区带，由于电场强度变大而加速， 都 退回到原区带, 结果导致各区带构成鲜 明的界面.
毛细管电泳法
Capillary Electrophoresis, CE
；
毛细管电泳是带电粒子在电场力的 驱动下，在毛细管中按其淌度或分配系 数不同进展高效、快速分别的电泳新技 术，也称为高效毛细管电泳。
一、毛细管电泳的原理 二、分别方式
《毛细管电泳原理》课件
分离的程度。
分辨率
02
分辨率是指毛细管电泳谱中相邻两峰之间的分离程度，分辨率
越高，分离效果越好。
检测限
03
指在毛细管电泳谱中能够检测到的最小样品浓度，检测限越低
，灵敏度越高。
定量分析
标准曲线法
通过绘制标准曲线，将毛细管电泳谱中的峰高或峰面积与样品浓度进行线性回归 分析，从而进行定量分析。
内标法
通过在样品中加入内标物，利用内标物与样品中各组分的分离度和响应因子相同 的特点，进行定量分析。
数据分析方法
峰高法
通过测量毛细管电泳谱中各组分的峰高，利用峰高与样品浓 度的线性关系进行定量分析。
峰面积法
通过积分毛细管电泳谱中各组分的峰面积，利用峰面积与样 品浓度的线性关系进行定量分析。
05
毛细管电泳的优缺点与展望
优点与缺点
高分离效能
毛细管电泳具有极高的分离效率，可 实现复杂样品的快速分离。
药物分析
毛细管电泳在药物分析中 可用于药物成分的分离和 检测，以及药物代谢产物 的分析。
食品安全
毛细管电泳可用于食品安 全检测，如食品添加剂、 农药残留等的检测。
02
毛细管电泳的仪器与实验条
件
仪器介绍
毛细管电泳仪的基本构成
检测器的选择
包括高压电源、进样系统、毛细管电 泳柱、检测器和数据采集系统等部分 。
配制电解质溶液
按照所需的浓度和比例，配制 电解质溶液。
数据处理与分析
采集实验数据，进行数据处理 和分析，得出结论。
03
毛细管电泳的分离模式与分
离机制
分离模式
毛细管区带电泳（CZE）
胶束电动色谱（MEKC）
毛细管凝胶电泳（CGE）
仪器分析毛细管电泳法-PPT课件
除分离生物大分子（肽、蛋白、 DNA、糖等）外，还可 用于小分子（氨基酸、药物等）及离子（无机、有机）， 甚至可以分离各种颗粒（硅胶颗粒等）。从无机离子到 整个细胞，具有“万能”分析功能或潜力。
毛细管电泳技术不仅在基础科学中得到广泛应用，在临床 医学等领域也有较多应用，如临床疾病诊断、临床蛋白分 析、临床药物监测、代谢研究、病理研究、 PCR产物分析、 DNA片段及序列分析等。
传导电流的作用。
t＝0
t＞0
2. 毛细管等速电泳（CITP）
使用两种电解质：一种为迁移率较高的前导离子 L 电解质， 一种为迁移率较低的尾随离子 T 电解质，被分离组分夹在 L 与 T之间，以同一速度运动，由于迁移率不同而分离。
3. 毛细管等电聚ຫໍສະໝຸດ (CIEF)基本操作步骤：进样、聚焦和迁移，用于生物大分子的分离。
碱 碱
酸 酸
毛细管等电聚焦电泳的运行过程 (a)进样；(b)聚焦；(c)迁移
4. 毛细管电色谱 (CEC) 分为填充柱和开管柱两种方式，可分离离子和中性分子，且 可分离手性分子。
5. 胶束电动毛细管色谱 (MECC) 两相：流动的水相和起固定相作用的胶束相 (准固定相)， 被测组分由于在水相和胶束相之间分配系数的差异而分离。
本章要求
⒈ 了解电泳、淌度、电渗的概念
⒉ 了解毛细管电泳仪的结构 ⒊ 了解六种毛细管电泳分离模式
毛细管电泳（ capillary electrophoresis ， CE ）又 称高效毛细管电泳（ HPCE ），是以毛细管为分离通道、 以高压直流电场为驱动力的液相分离技术。 CE 实际上包含电泳、色谱及其交叉内容，使分析化 学得以从微升水平进入纳升水平，并使单细胞分析，乃 至单分子分析成为可能。生物大分子如蛋白质的分离分 析也因此有了新的转机。
毛细管电泳技术不仅在基础科学中得到广泛应用，在临床 医学等领域也有较多应用，如临床疾病诊断、临床蛋白分 析、临床药物监测、代谢研究、病理研究、 PCR产物分析、 DNA片段及序列分析等。
传导电流的作用。
t＝0
t＞0
2. 毛细管等速电泳（CITP）
使用两种电解质：一种为迁移率较高的前导离子 L 电解质， 一种为迁移率较低的尾随离子 T 电解质，被分离组分夹在 L 与 T之间，以同一速度运动，由于迁移率不同而分离。
3. 毛细管等电聚ຫໍສະໝຸດ (CIEF)基本操作步骤：进样、聚焦和迁移，用于生物大分子的分离。
碱 碱
酸 酸
毛细管等电聚焦电泳的运行过程 (a)进样；(b)聚焦；(c)迁移
4. 毛细管电色谱 (CEC) 分为填充柱和开管柱两种方式，可分离离子和中性分子，且 可分离手性分子。
5. 胶束电动毛细管色谱 (MECC) 两相：流动的水相和起固定相作用的胶束相 (准固定相)， 被测组分由于在水相和胶束相之间分配系数的差异而分离。
本章要求
⒈ 了解电泳、淌度、电渗的概念
⒉ 了解毛细管电泳仪的结构 ⒊ 了解六种毛细管电泳分离模式
毛细管电泳（ capillary electrophoresis ， CE ）又 称高效毛细管电泳（ HPCE ），是以毛细管为分离通道、 以高压直流电场为驱动力的液相分离技术。 CE 实际上包含电泳、色谱及其交叉内容，使分析化 学得以从微升水平进入纳升水平，并使单细胞分析，乃 至单分子分析成为可能。生物大分子如蛋白质的分离分 析也因此有了新的转机。
毛细管电泳ppt课件
• 1909年，L.Michaelis提出“电泳
(electrophoresis) ”这一术语，他的实验是用
于测定蛋白质的等电点。
• 1937年，瑞典科学家A.Tiselius 成功研制出界 面电泳仪，并建立了移动界面电泳法，用于人血 清蛋白的分离。
• Tiselius于48年获诺贝尔化学奖。
整理版课件
24
uapuosuef uap uos uapuosuef
阴离子
电渗 流
中性分子
阳离子
整理版课件
25
四、 分离效率和谱带展宽
1. 柱效参数－理论塔板数和塔板高度
理论塔板数： n5.54(tm/W1/2)2
tm — 迁移时间， W1/2 —时间半峰宽
塔板高度： HLd /n
Ld ——进样口到检测器之间的距离
• 经典电泳法
自由界面电泳（无载体电泳）
区带电整理泳版课（件有载体支持电泳）
4
• 界面电泳 ：在没有惰性支持物的液体接界面上 进行的电泳。
缺点：对流较严重，组分不能完全分离，检测困难
整理版课件
5
• 区带电泳： 是在溶液中加入一些惰性物质或凝胶 物质作为支持物，泳动物质在支持物间隙中移动 的电泳方法。 避免对流的干扰。
整理版课件
20
电渗的速度可以表示为： uos os•E
• eo—电渗率，单位电场下的电渗流的线速度
os
os
－介质的介电常数
－介质的粘度
－管壁的 Zeta 电势，即双 电层到管壁很近的地方之间的 电位差。
总之，Zeta 电势越大，介电常数越大，粘度越小，
电渗流越大。
在电场作用下，电泳和电渗同时存在，电渗流速度
一、毛细管电泳的分类 二、毛细管区带电泳法 三、胶束电动毛细管色谱 四、凝胶毛细管电泳法 五、毛细管电色谱法
(electrophoresis) ”这一术语，他的实验是用
于测定蛋白质的等电点。
• 1937年，瑞典科学家A.Tiselius 成功研制出界 面电泳仪，并建立了移动界面电泳法，用于人血 清蛋白的分离。
• Tiselius于48年获诺贝尔化学奖。
整理版课件
24
uapuosuef uap uos uapuosuef
阴离子
电渗 流
中性分子
阳离子
整理版课件
25
四、 分离效率和谱带展宽
1. 柱效参数－理论塔板数和塔板高度
理论塔板数： n5.54(tm/W1/2)2
tm — 迁移时间， W1/2 —时间半峰宽
塔板高度： HLd /n
Ld ——进样口到检测器之间的距离
• 经典电泳法
自由界面电泳（无载体电泳）
区带电整理泳版课（件有载体支持电泳）
4
• 界面电泳 ：在没有惰性支持物的液体接界面上 进行的电泳。
缺点：对流较严重，组分不能完全分离，检测困难
整理版课件
5
• 区带电泳： 是在溶液中加入一些惰性物质或凝胶 物质作为支持物，泳动物质在支持物间隙中移动 的电泳方法。 避免对流的干扰。
整理版课件
20
电渗的速度可以表示为： uos os•E
• eo—电渗率，单位电场下的电渗流的线速度
os
os
－介质的介电常数
－介质的粘度
－管壁的 Zeta 电势，即双 电层到管壁很近的地方之间的 电位差。
总之，Zeta 电势越大，介电常数越大，粘度越小，
电渗流越大。
在电场作用下，电泳和电渗同时存在，电渗流速度
一、毛细管电泳的分类 二、毛细管区带电泳法 三、胶束电动毛细管色谱 四、凝胶毛细管电泳法 五、毛细管电色谱法
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电泳法（electrophoresis）以电泳为基础的分离 分析方法。
•毛细管电泳（又称高效毛细管电泳）（HPCE ）， 是一类以毛细管为分离通道、以高压直流电场为驱 动力的新型电泳分离技术。 • 包含电泳、色谱及其交叉内容。
2
• 电泳法的发展史(Phylogeny)：
• 电泳现象早在18世纪就被发现。 • 1909年，L.Michaelis提出“电泳
• 花絮
• 1937年，Tiselius(瑞典)将蛋白质混合液放在两段缓冲溶液 之间，两端施以电压进行自由溶液电泳，第一次将人血清 提取的蛋白质混合液分离出白蛋白和α、β、γ球蛋白；
• 发现样品的迁移速度和方向由其电荷和淌度决定； • 第一次的自由溶液电泳；第一台电泳仪； • 1948年，获诺贝尔化学奖；
2.分析速度快、分离效率高
在3.1min内分离36种无机及有机阴离子，4.1min内分离 了24种阳离子； 分离柱效：105～107/m理论塔板数；
3.操作方便、消耗少
进样量极少（纳升），水介质中进行；
4.仪器简单、易自动化
电源、毛细管、检测器、溶液瓶
5.应用范围极广
有机物、无机物、生物、中性分子；生物大分子等； 分子生物学、医学、药学、化学、环境保护、材料等；
(electrophoresis) ”这一术语，他的实验是用
于测定蛋白质的等电点。
• 1937年，瑞典科学家A.Tiselius 成功研制出界 面电泳仪，并建立了移动界面电泳法，用于人血 清蛋白的分离。
• Tiselius于48年获诺贝尔化学奖。
3
1.经典电泳技术
利用电泳现象对某些化学或生物物质进行分离 分析的方法和技术叫电泳法或电泳技术。
12
（3）仪器流程：基本相同 都包括进样装置、分离柱、检测器和数据记录处 理等部分。
（4）应用：二者相互补充 HPCE在生物大分子分离方面，在分析速度和效 率、样品和试剂用量方面有优势，但在样品制备 和定性、定量重复性等方面不及HPLC。
13
小结：高效毛细管电泳法的特点 （多、快、好、省）
1.分离模式多：
纸电泳 醋酸纤维素电泳 淀粉凝胶电泳 琼脂糖电泳 聚丙烯酰胺凝胶电泳
6
u E
ห้องสมุดไป่ตู้
电泳速度
电泳速率 电场强度
V/L(V/m)
影响因素： 1. 电荷效应 2. 溶液pH值 3. 离子强度和温度 4. 电渗 5. 载体性质和分子筛
• 常压电泳：电位梯度 50V/cm • 高压电泳：电位梯度 50V/cm
毛细管电泳：使电泳过程在散热效率极高的毛细 管内进行，使焦耳热效应减小，能使用高电压， 全面改善分离质量和提高分析速度。
9
高效毛细管电泳在技术上采取了三项重要改进： 一、采用了50 m内径的毛细管； 二、采用了高达数千伏的高电压； 三、实现了高灵敏度的在线检测。
毛细管的使用使产生的热量能够较快散发，大 大减小了温度效应，可以使用很高的电压。 电压升高，电场推动力大，又可进一步使柱内 径变小，柱长增加，理论塔板数高达几十万块/米， 特殊柱子可以达到数百万。
总之，与经典电泳法比较，毛细管电泳法的特点 有四个：高效、快速、微量和自动化。
10
毛细管电泳的发展
• 1981年，Jorgenson．和Lukacs 使用75μm内 径的熔融石英毛细管，电泳分离氨基酸和肽，成 为高效毛细管电泳划时代的里程碑。至此，出现 了毛细管电泳技术。
• 80年代以来，诞生了很多新的毛细管电泳方法， 如毛细管凝胶电泳和毛细管等电聚焦电泳。
• 经典电泳法
自由界面电泳（无载体电泳）
区带电泳（有载体支持电泳）
4
• 界面电泳 ：在没有惰性支持物的液体接界面上 进行的电泳。
缺点：对流较严重，组分不能完全分离，检测困难
5
• 区带电泳： 是在溶液中加入一些惰性物质或凝胶 物质作为支持物，泳动物质在支持物间隙中移动 的电泳方法。 避免对流的干扰。
第20章 毛细管电泳法 ( Capillary Electrophoresis CE )
• 概述 • 20.1 CE 的基本原理 • 20.2 CE 的分离模式 • 20.3 毛细管电泳仪 • 20.4 CE 在医药中的应用进展
1
概述
电泳：溶液中的带电粒子（离子、胶粒或分子）在 电场中的定向迁移现象。物理化学现象。
• 88年商品化HPCE问世，高灵敏度柱上检测器的 发 展 使 HPCE 在 世 界 范 围 内 蓬 勃 开 展 。 HPCE 已 成为电泳领域发展最快的新分支。
11
高效毛细管电泳法与高效液相色谱法比较
（1）分离过程： 相同
HPCE 与HPLC 都是一种液相分离分析技术。都是 差速迁移过程，可用相同的理论来描述,如保留值、 塔板理论和速率理论等。 （2）分离原理：不同（驱动力不同） HPCE：带电粒子在电场中发生定向移动，依据粒 子所带电荷数、形状、离解度等不同所产生的差速 迁移而分离。 HPLC：不同组分在两相中的分配系数不同而分离。
14
20.1 毛细管电泳的基本原理
一、 电泳和电泳淌度 二、 电渗和电渗率 三、表观淌度 四、 分离效率和谱带展宽 五、 分离度
15
一 、电泳和电泳淌度
电泳的速度 uep 可表示为： uep epE
•ep —电泳淌度，单位电场下的电泳速度。
空心毛细管柱中一个粒子的淌度近似表示为：
ep
i 4
－介质的介电常数 －介质的粘度
与介质性 质有关
i－粒子的 Zeta 电势,近似正比于
Z/M2/3 Z 为净电荷， M 为摩尔质 量。
与粒子性质有关：表面电荷和粒子质量的大小
16
有效淌度：在实际溶液中，考虑离子活度系数、溶 质分子的离解程度均对粒子的淌度有影响，这时的 淌度称为有效淌度。
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传统电泳的缺陷： （1） 焦耳热效应：电流通过电泳介质而产生 的热效应。
使电泳分离介质温度分布不均匀，引起溶 液对流，从而导致区带展宽，降低分离效率。 焦耳热效应随电场强度的增大而迅速加剧，限 制了高电压的使用。 （2）无法在线检测，定量精度较差。
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2.高效毛细管电泳技术
1981年，Jorgenson和Luckas，用75m内径的石 英毛细管电泳分离了丹酰化氨基酸，柱效高达 40万/m，使电泳技术发生了根本变革，迅速发 展成为可与GC、HPLC相媲美的崭新的分离分析 技术——高效毛细管电泳。
•毛细管电泳（又称高效毛细管电泳）（HPCE ）， 是一类以毛细管为分离通道、以高压直流电场为驱 动力的新型电泳分离技术。 • 包含电泳、色谱及其交叉内容。
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• 电泳法的发展史(Phylogeny)：
• 电泳现象早在18世纪就被发现。 • 1909年，L.Michaelis提出“电泳
• 花絮
• 1937年，Tiselius(瑞典)将蛋白质混合液放在两段缓冲溶液 之间，两端施以电压进行自由溶液电泳，第一次将人血清 提取的蛋白质混合液分离出白蛋白和α、β、γ球蛋白；
• 发现样品的迁移速度和方向由其电荷和淌度决定； • 第一次的自由溶液电泳；第一台电泳仪； • 1948年，获诺贝尔化学奖；
2.分析速度快、分离效率高
在3.1min内分离36种无机及有机阴离子，4.1min内分离 了24种阳离子； 分离柱效：105～107/m理论塔板数；
3.操作方便、消耗少
进样量极少（纳升），水介质中进行；
4.仪器简单、易自动化
电源、毛细管、检测器、溶液瓶
5.应用范围极广
有机物、无机物、生物、中性分子；生物大分子等； 分子生物学、医学、药学、化学、环境保护、材料等；
(electrophoresis) ”这一术语，他的实验是用
于测定蛋白质的等电点。
• 1937年，瑞典科学家A.Tiselius 成功研制出界 面电泳仪，并建立了移动界面电泳法，用于人血 清蛋白的分离。
• Tiselius于48年获诺贝尔化学奖。
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1.经典电泳技术
利用电泳现象对某些化学或生物物质进行分离 分析的方法和技术叫电泳法或电泳技术。
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（3）仪器流程：基本相同 都包括进样装置、分离柱、检测器和数据记录处 理等部分。
（4）应用：二者相互补充 HPCE在生物大分子分离方面，在分析速度和效 率、样品和试剂用量方面有优势，但在样品制备 和定性、定量重复性等方面不及HPLC。
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小结：高效毛细管电泳法的特点 （多、快、好、省）
1.分离模式多：
纸电泳 醋酸纤维素电泳 淀粉凝胶电泳 琼脂糖电泳 聚丙烯酰胺凝胶电泳
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u E
ห้องสมุดไป่ตู้
电泳速度
电泳速率 电场强度
V/L(V/m)
影响因素： 1. 电荷效应 2. 溶液pH值 3. 离子强度和温度 4. 电渗 5. 载体性质和分子筛
• 常压电泳：电位梯度 50V/cm • 高压电泳：电位梯度 50V/cm
毛细管电泳：使电泳过程在散热效率极高的毛细 管内进行，使焦耳热效应减小，能使用高电压， 全面改善分离质量和提高分析速度。
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高效毛细管电泳在技术上采取了三项重要改进： 一、采用了50 m内径的毛细管； 二、采用了高达数千伏的高电压； 三、实现了高灵敏度的在线检测。
毛细管的使用使产生的热量能够较快散发，大 大减小了温度效应，可以使用很高的电压。 电压升高，电场推动力大，又可进一步使柱内 径变小，柱长增加，理论塔板数高达几十万块/米， 特殊柱子可以达到数百万。
总之，与经典电泳法比较，毛细管电泳法的特点 有四个：高效、快速、微量和自动化。
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毛细管电泳的发展
• 1981年，Jorgenson．和Lukacs 使用75μm内 径的熔融石英毛细管，电泳分离氨基酸和肽，成 为高效毛细管电泳划时代的里程碑。至此，出现 了毛细管电泳技术。
• 80年代以来，诞生了很多新的毛细管电泳方法， 如毛细管凝胶电泳和毛细管等电聚焦电泳。
• 经典电泳法
自由界面电泳（无载体电泳）
区带电泳（有载体支持电泳）
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• 界面电泳 ：在没有惰性支持物的液体接界面上 进行的电泳。
缺点：对流较严重，组分不能完全分离，检测困难
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• 区带电泳： 是在溶液中加入一些惰性物质或凝胶 物质作为支持物，泳动物质在支持物间隙中移动 的电泳方法。 避免对流的干扰。
第20章 毛细管电泳法 ( Capillary Electrophoresis CE )
• 概述 • 20.1 CE 的基本原理 • 20.2 CE 的分离模式 • 20.3 毛细管电泳仪 • 20.4 CE 在医药中的应用进展
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概述
电泳：溶液中的带电粒子（离子、胶粒或分子）在 电场中的定向迁移现象。物理化学现象。
• 88年商品化HPCE问世，高灵敏度柱上检测器的 发 展 使 HPCE 在 世 界 范 围 内 蓬 勃 开 展 。 HPCE 已 成为电泳领域发展最快的新分支。
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高效毛细管电泳法与高效液相色谱法比较
（1）分离过程： 相同
HPCE 与HPLC 都是一种液相分离分析技术。都是 差速迁移过程，可用相同的理论来描述,如保留值、 塔板理论和速率理论等。 （2）分离原理：不同（驱动力不同） HPCE：带电粒子在电场中发生定向移动，依据粒 子所带电荷数、形状、离解度等不同所产生的差速 迁移而分离。 HPLC：不同组分在两相中的分配系数不同而分离。
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20.1 毛细管电泳的基本原理
一、 电泳和电泳淌度 二、 电渗和电渗率 三、表观淌度 四、 分离效率和谱带展宽 五、 分离度
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一 、电泳和电泳淌度
电泳的速度 uep 可表示为： uep epE
•ep —电泳淌度，单位电场下的电泳速度。
空心毛细管柱中一个粒子的淌度近似表示为：
ep
i 4
－介质的介电常数 －介质的粘度
与介质性 质有关
i－粒子的 Zeta 电势,近似正比于
Z/M2/3 Z 为净电荷， M 为摩尔质 量。
与粒子性质有关：表面电荷和粒子质量的大小
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有效淌度：在实际溶液中，考虑离子活度系数、溶 质分子的离解程度均对粒子的淌度有影响，这时的 淌度称为有效淌度。
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传统电泳的缺陷： （1） 焦耳热效应：电流通过电泳介质而产生 的热效应。
使电泳分离介质温度分布不均匀，引起溶 液对流，从而导致区带展宽，降低分离效率。 焦耳热效应随电场强度的增大而迅速加剧，限 制了高电压的使用。 （2）无法在线检测，定量精度较差。
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2.高效毛细管电泳技术
1981年，Jorgenson和Luckas，用75m内径的石 英毛细管电泳分离了丹酰化氨基酸，柱效高达 40万/m，使电泳技术发生了根本变革，迅速发 展成为可与GC、HPLC相媲美的崭新的分离分析 技术——高效毛细管电泳。