高效毛细管电泳PPT课件
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《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
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高效毛细管电泳法PPT课件
20
第20页/共50页
21
第21页/共50页
四、柱效和分离度
（一）理论塔板数和塔板高度
引入与色谱相似的处理和表达方法，用理论塔板数n和 塔板高度H表示柱效。n可以直接由电泳图求出
n
5.54
tm W1/ 2
2
16
tm W
2
tm为起点到谱峰最高点所对应的时间，称为迁移时间。因为 毛细管中，没有固定相，不存在组分在固定相中分配和保留。
（2）阴离子的影响
在其他条件相同，浓度相同而阴离子不同时，毛细管中 的电流有较大差别，产生的焦耳热不同。
缓冲溶液离子强度，影响双电层的厚度、溶液黏度和工 作电流，明显影响电渗流大小。缓冲溶液离子强度增加，电 渗流下降。
17
第17页/共50页
18
第18页/共50页
4. 温度的影响
毛细管内温度的升高，使溶液的黏度下降，电渗流增大。 温度变化来自于“焦耳热” 焦耳热：毛细管溶液中有电流通过时，产生的热量； HPCE中的焦耳热与背景电解质的摩尔电导、浓度及电场强度成正比。 温度每变化1，将引起背景电解质溶液黏度变化2%～3%；
二、电渗和电渗流
ef i i ep
i
1．电渗现象
当固体与液体相接触时，如果固体表面因某种原因带一 种电荷，则因静电引力使其周围液体带相反电荷，当液体两 端施加一定电压时，就会发生液体相对于固体表面的移动， 我们把这种液体相对于带电固体表面移动的现象叫做电渗。
7
第7页/共50页
目前，高效毛细管电泳大多使用石英毛细管，在内充缓冲 液PH>2时，管壁的硅醇基（－SiOH）开始部分离解成硅醇 基阴离子（－SiO－），使管壁带负电荷，并由此吸引溶液中 的阳离子，在管壁和溶液之间形成双电层。毛细管内壁的双 电层及其电势分布见下图。
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四、柱效和分离度
（一）理论塔板数和塔板高度
引入与色谱相似的处理和表达方法，用理论塔板数n和 塔板高度H表示柱效。n可以直接由电泳图求出
n
5.54
tm W1/ 2
2
16
tm W
2
tm为起点到谱峰最高点所对应的时间，称为迁移时间。因为 毛细管中，没有固定相，不存在组分在固定相中分配和保留。
（2）阴离子的影响
在其他条件相同，浓度相同而阴离子不同时，毛细管中 的电流有较大差别，产生的焦耳热不同。
缓冲溶液离子强度，影响双电层的厚度、溶液黏度和工 作电流，明显影响电渗流大小。缓冲溶液离子强度增加，电 渗流下降。
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4. 温度的影响
毛细管内温度的升高，使溶液的黏度下降，电渗流增大。 温度变化来自于“焦耳热” 焦耳热：毛细管溶液中有电流通过时，产生的热量； HPCE中的焦耳热与背景电解质的摩尔电导、浓度及电场强度成正比。 温度每变化1，将引起背景电解质溶液黏度变化2%～3%；
二、电渗和电渗流
ef i i ep
i
1．电渗现象
当固体与液体相接触时，如果固体表面因某种原因带一 种电荷，则因静电引力使其周围液体带相反电荷，当液体两 端施加一定电压时，就会发生液体相对于固体表面的移动， 我们把这种液体相对于带电固体表面移动的现象叫做电渗。
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目前，高效毛细管电泳大多使用石英毛细管，在内充缓冲 液PH>2时，管壁的硅醇基（－SiOH）开始部分离解成硅醇 基阴离子（－SiO－），使管壁带负电荷，并由此吸引溶液中 的阳离子，在管壁和溶液之间形成双电层。毛细管内壁的双 电层及其电势分布见下图。
毛细管电泳分析解析PPT课件
细管（内经2－5m） 中粗管（内径 25－75m） 粗管（内径100－250m）
第24页/共61页
(3)毛细管的改性： 通常在毛细管内壁涂一层亲水性非离子型聚合物(如：聚 丙烯酰胺、甲基纤维素等)，这些涂层提高了对生物大分 子分离的效率。涂层的方法有两种。 物理涂层：将涂料经适当处理在毛细管内侧形成一层薄膜 化学涂层：是将涂料通过化学键偶联在毛细管的内侧。
第30页/共61页
图表面活性对分离的影响示意图 A: 未加表面活性的分离效果, B:加入表面活性的分离效果
第31页/共61页
5 进样方式 由于毛细管的内径非常细，其进样方式与常规电泳和层析 的进样方式有所不同。毛细管电泳的进样方式主要有两类 ，一类是电迁移进样，另一类是流体力学进样。
第32页/共61页
E = V/Lt V: 电压 Lt: 毛细管两端的总长度
第5页/共61页
(3)电泳淌度(Electric Field Mobility，简称ep ) 带电粒子在毛细管中，作定向运动的电泳速度与所在电 场强度之比。电泳淌度的单位用cm2/V.sec表示。
Ld/tm ep = Vep /E = ───
第25页/共61页
3.3检测器： 毛细管电泳配置的检测器与高效液相层析使用的检测器大 致相同，都属于超微量分析，对检测器的灵敏度要求比较 高，常用的检测器 . 紫外检测器 灵敏度可达到10-17g 激光诱发荧光检测器，灵敏度可达到10-19g 质谱检测器，灵敏度可达到10-21g 核磁共振检测器，灵敏度可达到10-21g
第13页/共61页
(8)热效应 (Joule Heating) 在高电场下毛细管中的电解质和电流发生剧烈的摩擦， 产生大量的热，这种自热现象，称之为热效应。
第14页/共61页
第24页/共61页
(3)毛细管的改性： 通常在毛细管内壁涂一层亲水性非离子型聚合物(如：聚 丙烯酰胺、甲基纤维素等)，这些涂层提高了对生物大分 子分离的效率。涂层的方法有两种。 物理涂层：将涂料经适当处理在毛细管内侧形成一层薄膜 化学涂层：是将涂料通过化学键偶联在毛细管的内侧。
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图表面活性对分离的影响示意图 A: 未加表面活性的分离效果, B:加入表面活性的分离效果
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5 进样方式 由于毛细管的内径非常细，其进样方式与常规电泳和层析 的进样方式有所不同。毛细管电泳的进样方式主要有两类 ，一类是电迁移进样，另一类是流体力学进样。
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E = V/Lt V: 电压 Lt: 毛细管两端的总长度
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(3)电泳淌度(Electric Field Mobility，简称ep ) 带电粒子在毛细管中，作定向运动的电泳速度与所在电 场强度之比。电泳淌度的单位用cm2/V.sec表示。
Ld/tm ep = Vep /E = ───
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3.3检测器： 毛细管电泳配置的检测器与高效液相层析使用的检测器大 致相同，都属于超微量分析，对检测器的灵敏度要求比较 高，常用的检测器 . 紫外检测器 灵敏度可达到10-17g 激光诱发荧光检测器，灵敏度可达到10-19g 质谱检测器，灵敏度可达到10-21g 核磁共振检测器，灵敏度可达到10-21g
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(8)热效应 (Joule Heating) 在高电场下毛细管中的电解质和电流发生剧烈的摩擦， 产生大量的热，这种自热现象，称之为热效应。
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毛细管电泳课件PPT课件
E=V/L
• 电场力：在溶液中，电场对带电离子作用力（F）的大小等于带电离子 所带的净电荷（q）与电场强度的乘积：
F=q·E
• 在电泳迁移过程中，介质粘滞力（F’）必然会阻碍离子的迁移。 • 粘滞力的大小与离子大小、形状、缓冲液粘度、甚至电泳介质孔径均有
关系，与带电离子的移动速度更是直接相关。对于球形分子F’的大小 服从Stokes定律：
电荷，溶液表面带负电荷，电渗流流向阳极。
第12页/共52页
2.CE中电渗流的流形
• 液相色谱中的溶液流动为层流，抛物线流型，管壁 处流速最慢，管中心处的速度为平均速度的2倍 （引起谱带展宽较大）。
• 在毛细管电泳中，电荷均匀分布，整体移动，电渗 流的流动为平流，塞式流动（区带展宽很小），故 柱效较高。
第24页/共52页
第三节 毛细管电泳仪
第25页/共52页
一、仪器主要部件
第26页/共52页
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； （3）电场强度程序控制系统； （4）电压稳定性：0.1 %； （5）电源极性易转换；
第27页/共52页
2. 毛细管
移μ速ef率（或Ee称f
电泳淌度）
q
6πr
:
由此可知，球形带电离子的迁移率，主要取决于自身状态，即与其所
带电量成正比，与其半径及介质粘度成反比。电泳过程中正是利用带
第8页/共52页
二、电渗流
石英毛细管柱，内壁大约有8.31 mol/m2的硅醇基 （Si-OH），其等电点约为1.5，内充液pH>3时，表 面电离成SiO-，管内壁带负电荷，形成双电层。
• (2)快速：可在十几分钟甚至几十秒内完成分离；
• 电场力：在溶液中，电场对带电离子作用力（F）的大小等于带电离子 所带的净电荷（q）与电场强度的乘积：
F=q·E
• 在电泳迁移过程中，介质粘滞力（F’）必然会阻碍离子的迁移。 • 粘滞力的大小与离子大小、形状、缓冲液粘度、甚至电泳介质孔径均有
关系，与带电离子的移动速度更是直接相关。对于球形分子F’的大小 服从Stokes定律：
电荷，溶液表面带负电荷，电渗流流向阳极。
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2.CE中电渗流的流形
• 液相色谱中的溶液流动为层流，抛物线流型，管壁 处流速最慢，管中心处的速度为平均速度的2倍 （引起谱带展宽较大）。
• 在毛细管电泳中，电荷均匀分布，整体移动，电渗 流的流动为平流，塞式流动（区带展宽很小），故 柱效较高。
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第三节 毛细管电泳仪
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一、仪器主要部件
第26页/共52页
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； （3）电场强度程序控制系统； （4）电压稳定性：0.1 %； （5）电源极性易转换；
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2. 毛细管
移μ速ef率（或Ee称f
电泳淌度）
q
6πr
:
由此可知，球形带电离子的迁移率，主要取决于自身状态，即与其所
带电量成正比，与其半径及介质粘度成反比。电泳过程中正是利用带
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二、电渗流
石英毛细管柱，内壁大约有8.31 mol/m2的硅醇基 （Si-OH），其等电点约为1.5，内充液pH>3时，表 面电离成SiO-，管内壁带负电荷，形成双电层。
• (2)快速：可在十几分钟甚至几十秒内完成分离；
《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
《高效毛细管电泳仪》课件
《高效毛细管电泳仪 》ppt课件
contents
目录
• 高效毛细管电泳仪简介 • 高效毛细管电泳仪的组成与结构 • 高效毛细管电泳仪的操作与使用 • 高效毛细管电泳仪的性能指标与评价 • 高效毛细管电泳仪的发展趋势与展望
01
高效毛细管电泳仪简介
定义与特点
定义
高效毛细管电泳仪是一种基于毛 细管电泳技术的分离分析仪器， 主要用于分析生物、化学、医学 等领域中的各种物质。
检测系统
总结词
检测系统的功能是对分离后的样品进行检测和信号转换，以 便对样品进行分析和数据处理。
详细描述
检测系统通常包括光电倍增管、紫外可见光检测器、电化学 检测器等部件。这些检测器能够将样品中的组分转化为可测 量的电信号或光信号，便于后续的分析和数据处理。
数据处理系统
总结词
数据处理系统的功能是对检测系统获得的信号进行采集、处理、分析和显示，以便对样品进行定性和定量分析。
详细描述
进样系统通常包括注射器、进样阀和 进样针等部件。它能够实现样品的定 量和定时注入，确保样品在电泳过程 中的准确性和稳定性。
分离系统
总结词
分离系统的功能是利用电场作用对不同成分的样品进行分离，是电泳仪的核心部 分。
详细描述
分离系统主要包括毛细管、电源和电解槽等部件。毛细管作为电泳通道，能够使 带电粒子在电场作用下进行迁移和分离。电源提供电场，而电解槽则作为电泳仪 的容器。
详细描述
数据处理系统通常包括数据采集卡、计算机和相关软件等部件。数据采集卡能够实时采集检测系统的信号，计算 机则对这些信号进行处理、分析和显示。相关软件能够对电泳图谱进行解析，提供定性和定量分析结果。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
03
contents
目录
• 高效毛细管电泳仪简介 • 高效毛细管电泳仪的组成与结构 • 高效毛细管电泳仪的操作与使用 • 高效毛细管电泳仪的性能指标与评价 • 高效毛细管电泳仪的发展趋势与展望
01
高效毛细管电泳仪简介
定义与特点
定义
高效毛细管电泳仪是一种基于毛 细管电泳技术的分离分析仪器， 主要用于分析生物、化学、医学 等领域中的各种物质。
检测系统
总结词
检测系统的功能是对分离后的样品进行检测和信号转换，以 便对样品进行分析和数据处理。
详细描述
检测系统通常包括光电倍增管、紫外可见光检测器、电化学 检测器等部件。这些检测器能够将样品中的组分转化为可测 量的电信号或光信号，便于后续的分析和数据处理。
数据处理系统
总结词
数据处理系统的功能是对检测系统获得的信号进行采集、处理、分析和显示，以便对样品进行定性和定量分析。
详细描述
进样系统通常包括注射器、进样阀和 进样针等部件。它能够实现样品的定 量和定时注入，确保样品在电泳过程 中的准确性和稳定性。
分离系统
总结词
分离系统的功能是利用电场作用对不同成分的样品进行分离，是电泳仪的核心部 分。
详细描述
分离系统主要包括毛细管、电源和电解槽等部件。毛细管作为电泳通道，能够使 带电粒子在电场作用下进行迁移和分离。电源提供电场，而电解槽则作为电泳仪 的容器。
详细描述
数据处理系统通常包括数据采集卡、计算机和相关软件等部件。数据采集卡能够实时采集检测系统的信号，计算 机则对这些信号进行处理、分析和显示。相关软件能够对电泳图谱进行解析，提供定性和定量分析结果。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
03
高效毛细管电泳仪ppt课件
NH3+ OH-
P
P
NH3+
NH2
OH-
P
H+
COOH
COO- H+
COO-
pH＜pI
pH＝pI
pH＞ pI
等电聚焦电泳
等电聚焦电泳具有很高的分辨率，在等电点 上只有有0.01pH单位的差异就能准确地分离
特别适合分离分子量相近而等电点不同的蛋 白质组分
特点：
等速电泳(isotachophoresis,ITP)
一个由阳极到阴极逐步增加的pH梯度，在此 体系中，不同的蛋白质即移动到或聚焦于其 相当的等电点位置上，也就是说被聚焦于一 个狭的区带中，电泳技术中的等电点聚焦也 称为聚焦电泳。 两性电解质：就是在不同PH环境下,电解质可 酸性电离,也可碱性电离,如磷酸(二)氢钠
等电聚焦电泳
蛋白质分子在不同pH下的解离状态
溶液离子强度：强度愈高，电泳速度愈慢。适宜强 度0.02~0.20mol/kg.
四、影响电泳的因素
电渗：液体相对于固体支持物的移动。泳动方向 与电渗方向一致时，则加快泳动速度；当颗粒的 泳动方向与电渗方向相反时，则降低颗粒的泳动 速度。
温度：温度每升高10c,迁移率增加2.4% 迁移率：
五、常用的电泳方法
类型 紫外-可见 荧光 激光诱导荧光 电导
检测限/mol 10-13～10-15 10-15～10-17 10-18～10-20 10-18～10-19
特点 加二极管阵列，光谱信息 灵敏度高，样品需衍生 灵敏度极高，样品需衍生 离子灵敏，需专用的装置
3.高效毛细管电泳仪实图
4.毛细管电泳的分离模式
Zeta电势ξw
扩散层 δ
剪切面
《高效毛细管电泳法》课件
毛细管电泳运行
演示毛细管电泳的运行过程，通过动 态实验图展示离子的迁移和分离情况。
应用
高效毛细管电泳法 在生物医学研究中 的应用
介绍高效毛细管电泳法在基 因分型、蛋白质分析等生物 医学领域的应用案例和优势。
高效毛细管电泳法 在化学分析中的应 用
探讨高效毛细管电泳法在有 机合成反应、药物分析等化 学领域的应用前景和发展方 向。
实验流程
1
毛细管电泳仪器的准备
2
详细介绍毛细管电泳仪器的使用方法
和重要操作步骤。
3
样品注入
4
演示样品的注入方法，以及避免样品
交叉污染的技巧。
5
数据分析
6
引导分析和解释实验结果，包括峰形、 峰面积等关键参数。
样品准备
指导如何进行样品的制备和处理，确 保样品的纯度和适用性。
毛细管电泳条件的设置
讲解如何调整电泳条件以获得最佳的 分离效果，包括电压、温度等因素。
高效毛细管电泳法的优势是什么？
详细探讨高效毛细管电泳法相比传统电泳法的优越性，包括分离效率、分析速度、样品消耗 等方面。
原理
毛细管电泳法的基本原理
解释毛细管电泳法中离子迁移的基本原理，涉 及电流、电场、电泳缓冲液等关键概念。
高效毛细管电泳法的原理
详细说明高效毛细管电泳法相比传统电泳法的 原理，包括电泳缓冲液、毛细管柱等关键因素。
《高效毛细管电泳法》 PPT课件
高效毛细管电泳法为你揭开了一个全新的电泳世界。通过本课件，您将了解 到什么是毛细管电泳法、为什么需要高效毛细管电泳法以及其卓越的优势。
简介
什么是毛细管电泳法？
介绍毛细管电泳法的基本原理和技术特点，以及其在科学研究和实际应用中的重要性。
演示毛细管电泳的运行过程，通过动 态实验图展示离子的迁移和分离情况。
应用
高效毛细管电泳法 在生物医学研究中 的应用
介绍高效毛细管电泳法在基 因分型、蛋白质分析等生物 医学领域的应用案例和优势。
高效毛细管电泳法 在化学分析中的应 用
探讨高效毛细管电泳法在有 机合成反应、药物分析等化 学领域的应用前景和发展方 向。
实验流程
1
毛细管电泳仪器的准备
2
详细介绍毛细管电泳仪器的使用方法
和重要操作步骤。
3
样品注入
4
演示样品的注入方法，以及避免样品
交叉污染的技巧。
5
数据分析
6
引导分析和解释实验结果，包括峰形、 峰面积等关键参数。
样品准备
指导如何进行样品的制备和处理，确 保样品的纯度和适用性。
毛细管电泳条件的设置
讲解如何调整电泳条件以获得最佳的 分离效果，包括电压、温度等因素。
高效毛细管电泳法的优势是什么？
详细探讨高效毛细管电泳法相比传统电泳法的优越性，包括分离效率、分析速度、样品消耗 等方面。
原理
毛细管电泳法的基本原理
解释毛细管电泳法中离子迁移的基本原理，涉 及电流、电场、电泳缓冲液等关键概念。
高效毛细管电泳法的原理
详细说明高效毛细管电泳法相比传统电泳法的 原理，包括电泳缓冲液、毛细管柱等关键因素。
《高效毛细管电泳法》 PPT课件
高效毛细管电泳法为你揭开了一个全新的电泳世界。通过本课件，您将了解 到什么是毛细管电泳法、为什么需要高效毛细管电泳法以及其卓越的优势。
简介
什么是毛细管电泳法？
介绍毛细管电泳法的基本原理和技术特点，以及其在科学研究和实际应用中的重要性。
《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）
毛细管电泳技术及应用ppt课件
电渗流的大小用电渗流速度ν 度μ和电场强度E。即
电渗流表示，取决于电渗淌
ν
电渗流
= μE
ξ
电渗淌度取决于电泳介质及双电层的Zeta电势，即 μ = ε
0ε
ε 0—真空介电常数；ε —介电常数；ξ —毛细管壁的Zeta电势。
ν ν
电渗流
= ε 0ε ξ E = Lef/teo
ppt课件 12
实际电泳分析，可在实验测定相应参数后，按下式计算
（球形离子）
物质离子在电场中差速迁移是电泳分离的基础。 淌度μ ：单位电场强度下的平均电泳速度。
q E 6π
q—离子所带的有效电荷； E —电场强度； γ —离子的表观液态动力学半径 η —介质的粘度；
ppt课件 9
电渗现象与电渗流
electroosmosis and electroosmotic flow
（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。电渗流流向正极。
ppt课件 13
4. CE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）。
电渗流
Lef —毛细管有效长度； teo—电渗流标记物（中性物质）的迁移时间。
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： 内表面带负电荷，溶液带正电荷，电渗流流向负极； 内表面带正负电荷，溶液带负电荷，电渗流流向正极； 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：
电渗流表示，取决于电渗淌
ν
电渗流
= μE
ξ
电渗淌度取决于电泳介质及双电层的Zeta电势，即 μ = ε
0ε
ε 0—真空介电常数；ε —介电常数；ξ —毛细管壁的Zeta电势。
ν ν
电渗流
= ε 0ε ξ E = Lef/teo
ppt课件 12
实际电泳分析，可在实验测定相应参数后，按下式计算
（球形离子）
物质离子在电场中差速迁移是电泳分离的基础。 淌度μ ：单位电场强度下的平均电泳速度。
q E 6π
q—离子所带的有效电荷； E —电场强度； γ —离子的表观液态动力学半径 η —介质的粘度；
ppt课件 9
电渗现象与电渗流
electroosmosis and electroosmotic flow
（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。电渗流流向正极。
ppt课件 13
4. CE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）。
电渗流
Lef —毛细管有效长度； teo—电渗流标记物（中性物质）的迁移时间。
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： 内表面带负电荷，溶液带正电荷，电渗流流向负极； 内表面带正负电荷，溶液带负电荷，电渗流流向正极； 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：
《高效毛细管电泳》课件
《高效毛细管电泳》PPT 课件
高效毛细管电泳（high-performance capillary electrophoresis）是一种分离和分 析生物分子的先进技术，通过利用电场将样品中的化学物质分离成不同的组 分。本课件将介绍高效毛细管电泳的原理、应用领域、实验步骤、仪器设备 要点、结果分析方法、技术优势以及其发展前景和应用展望。
高效毛细管电泳技术的原理
高效毛细管电泳利用高电场强度和小柱内径的毛细管，通过电荷作用和电泳 迁移对样品中的化学物质进行分离。该技术基于不同化学物质具有不同电荷 和迁移速度的原理。
高效毛细管电泳的应用领域
医学与生物学
用于分析蛋白质、核酸和药 物等生物分子，有助于研究 疾病害物质，有助于评估环 境污染程度。
定量分析
提高分析方法的准确性和灵敏度，广泛应用于 生物和医学领域。
高效分离
改进柱填充材料和分离条件，实现更高效的毛 细管电泳分离。
质谱联用
与质谱技术结合，实现分析结果更加丰富和准 确。
微型化与便携化
减小仪器体积，方便在实验室和野外进行高效 毛细管电泳分析。
高效毛细管电泳仪器设备要点
• 高压电源：提供电场强度。 • 毛细管柱：实现化学物质的分离。 • 自动进样器：精确注射样品。 • 检测器：记录电泳分离结果。
高效毛细管电泳结果分析方法
电泳图谱
通过观察电泳图谱的峰形、峰高 和峰面积等信息进行结果分析。
标准曲线
通过与已知浓度的标准样品进行 定量分析。
光谱荧光
利用化学物质的光谱和荧光特性 进行分析和标定。
高效毛细管电泳技术的优势
1 快速高效
2 微量样品
分离速度快，分辨率高，适用于高通量分析。
对样品需求量小，适用于分析稀有或有限样 品。
高效毛细管电泳（high-performance capillary electrophoresis）是一种分离和分 析生物分子的先进技术，通过利用电场将样品中的化学物质分离成不同的组 分。本课件将介绍高效毛细管电泳的原理、应用领域、实验步骤、仪器设备 要点、结果分析方法、技术优势以及其发展前景和应用展望。
高效毛细管电泳技术的原理
高效毛细管电泳利用高电场强度和小柱内径的毛细管，通过电荷作用和电泳 迁移对样品中的化学物质进行分离。该技术基于不同化学物质具有不同电荷 和迁移速度的原理。
高效毛细管电泳的应用领域
医学与生物学
用于分析蛋白质、核酸和药 物等生物分子，有助于研究 疾病害物质，有助于评估环 境污染程度。
定量分析
提高分析方法的准确性和灵敏度，广泛应用于 生物和医学领域。
高效分离
改进柱填充材料和分离条件，实现更高效的毛 细管电泳分离。
质谱联用
与质谱技术结合，实现分析结果更加丰富和准 确。
微型化与便携化
减小仪器体积，方便在实验室和野外进行高效 毛细管电泳分析。
高效毛细管电泳仪器设备要点
• 高压电源：提供电场强度。 • 毛细管柱：实现化学物质的分离。 • 自动进样器：精确注射样品。 • 检测器：记录电泳分离结果。
高效毛细管电泳结果分析方法
电泳图谱
通过观察电泳图谱的峰形、峰高 和峰面积等信息进行结果分析。
标准曲线
通过与已知浓度的标准样品进行 定量分析。
光谱荧光
利用化学物质的光谱和荧光特性 进行分析和标定。
高效毛细管电泳技术的优势
1 快速高效
2 微量样品
分离速度快，分辨率高，适用于高通量分析。
对样品需求量小，适用于分析稀有或有限样 品。
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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毛细管
（1）材料：要求具有化学、电学惰性，紫外-可见 光透光性，柔韧性，高强度，价廉。
普通玻璃毛细管：价格便宜，但电渗大，吸附作 用大。
石英玻璃毛细管：常用，外层涂聚酰亚胺。性能 稳定，电渗较大，但也有一定的吸附。
聚四氟乙烯毛细管：新材料，电渗小，但性能不 太稳定。 （2）规格：内径20～200μm，外径350～400μm； 长度<=1m ；
进样量：与扩散系数，样品浓度，进样时间 成正比。
检测器
毛细管电泳配置的检测器与高效液相色谱使用的 检测器大致相同，都属于超微量分析，对检测器 的灵敏度要求比较高， 要求：具有极高灵敏度，可柱端检测； 检测器、数据采集与计算机数据处理一体化；
类型
检测限/mol
紫外-可见
10-13～10-15
荧光
10-15～10-17
问题。
特点
缺点 制备能力低 需要高灵敏度检测方法 在毛细管中填充非液体介质如凝胶需要专门技术 毛细管侧面积相对大而容积小，管壁对样品的作
用容易被放大，不利于有吸附性的样品如蛋白质 的分析； 电渗变化影响分离重现性和分离模式的选用，必 须对电渗进行定量的控制。
毛细管电泳仪工作示意图
结构组成
(2)加压进样：
进样时将阳极端密闭，施加一定的液压把样品吸入 毛细管内。
进样量：与液压强度、样品浓度、进样时间成正比， 与样液粘度成反比。
(3)真空进样
利用两端的气压差将样品送入毛细管内。 进样量：与真空度、样品浓度、进样时间成正比，
与粘度成反比。
扩散进样
当将毛细管插入一样品溶液时，样品分子因管口 界面存在浓度差而向管内扩散。
毛细管电泳仪主要由5部分组成：毛细管、 进样系统、高压系统、检测系统和数据采 集系统组成。
高压电源
（1）稳定、连续可调的直流电源，一般最高电 压可达到30-50kV，最大电流为200-300mA ； （2）具有恒压、恒流、恒功率输出； （3）电场强度程序控制系统； （4）电压稳定性：0.1%； （5）电源极性易转换； （6）有良好的绝缘性能。
优点：进样准确，容易控制重复性好。 缺点：对浓度低的组分有歧视效应。
压差进样
(1)虹吸进样：
进样时将阳极槽抬高形成槽的落差，利用液体重力 差将样品吸入阳极端的毛细管内。
进样：量与落差、样品浓度、进样时间成正比，与 样液粘度成反比
优点：操作简便，重复性好。
缺点：比较适于自由电泳，而不适于凝胶电泳。
基本原理
在电解质溶液中，带电粒子在电场作用下以不同
的速度定向迁移的现象叫电泳。
CE所用的石英毛细管柱，在pH>3的情况下，其 内表面带负电，和溶液接触时形成双电层。在高 电压的作用下，双电层中的水合阳离子引起流体
整体向负极方向迁移的现象叫电渗。电渗是毛细
管中的溶剂因轴向直流电场的作用而发生的定向 流动。
CE分离原理示意图
毛细管电泳的分离分析类型
类型 毛细管区带电泳 毛细管凝胶电泳 毛细管胶速电动色谱
亲和毛细管电泳
毛细管等电聚焦 毛细管等速电泳 毛细管电渗色谱
缩写
说明
CZE CGE
管内填充凝胶介质，用CZE缓冲 液
在CZE缓冲液中加入一种或多种 胶束
ACE 在CZE缓冲液或管内加入亲和作 用试剂
高效毛细管电泳
High performance capillary electrophoresis, HPCE
简介
★毛细管电泳(capillary electrophoresis，CE）又称高 效毛细管电泳(HPCE)或毛细管电分析法（CESM）。
它是以毛细管为分离通道，以高压直流电场为驱 动力的新型液相分离分析技术。
★毛细管电泳是凝胶电泳技术的发展，是高效液相色 谱分析的补充。
特点
毛细管电泳突出的优点： 高效（105TP/m-107TP/m）、快速（几十秒至几
十分钟）； 分离模式多，选择自由度大； 分析对象广，小到无机离子大至整个细胞，具有
“万能”分析功能或潜力。 操作可高度自动化； 样品与试剂消耗量小，运转费用低，无环境污染
毛细管电泳进样方式
进样量：毛细管长度的1%-2%；纳升级、非常小 进样系统：手动进样系统和自动进样系统。
进样方式一般有： 电动进样 压差进样 扩散进样
电动进样
将毛细管的阳极直接与样品接触，短时间内施加电 压，使样品通过电迁移的方式进入毛细管的阳极端。
进样量：与溶质浓度，加电压的强度，电迁移时间， 电迁移速度，电渗速度等因素有关。
激光诱导荧光 10-18～10-20
电导
10-18～10-19
检测器
紫外检测器：氘灯（波长范围190-400nm），有 机物一般在254nm波长处有吸收。 也可进行全波长扫描。
制冷系统
热效应： 在高电场下毛细管中的电解质和电流发生 剧烈的摩擦，产生大量的热，这种自热现象，称之为 热效应。
(1)空气制冷：在毛细管分析室内输入制冷空气 使毛细管迅速冷却，达到制冷的目的。 (2)液体制冷：在毛细管的夹层中输入制冷液体 达到制冷的目的。
阳离子分析
迁移方向和电渗流方 向一致；
4.5min内分离了24种 金属离子；
阳极进样，阴极检测； 具有很高的灵敏度；
阴离子分析
阴离子电泳方向和电渗流 方向相反、速度接近，分析时 间长、效率低；
质量小、电荷密度大的离 子如：SO4-2、Cl-、F-等，电泳 速率大于电渗流，阳极端流出， 在阴极端无法检测；
CIEF
CITP CEC
管内装pH梯度介质，相当于pH 梯度CZE
使用两种不同的CZE缓冲液
在毛细管壁上键合或涂渍高效液 相色谱的固定液
用途
可用于分析有机化合物、无机离子、中性分子、 药物、手性化合物、蛋白质和多肽、DNA及其 碎片、糖及糖蛋白、细胞分离等。
可应用于分子生物学、基因组学、蛋白质组学、 糖生物学、各种生物技术、生物化学、细胞学 等生物或生命科学以及医药、食品、环境、公 安侦破、农业、化学和化工等不同领域。
基本原理
各种粒子在毛细管内电解质中的迁移速度等于电 泳和电渗流两种速度的矢量和。
正离子的运动方向和电渗流一致，故最先流出； 中性粒子的电泳速度为零，故其迁移速度等于电
渗流速度； 负离子的运动方向和电渗流方向相反，但因电渗
流速度一般都大于电泳速度，故它将在中性粒子 之后流出。
各种粒子因迁移速度不同而实现分离。