第三章毛细管电泳分离技术
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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。
第三章毛细管电泳分离技术
第三章毛细管电泳分离技术
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
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。 高的电渗流也可提高柱效。
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
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
第三章毛细管电泳分离技术
毛细管电泳分离柱效方程式
N l2
第三章 毛细管电泳分离技术
第三章毛细管电泳分离技术
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 ）
第三章毛细管电泳分离技术
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
第三章毛细管电泳分离技术
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：
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。
第三章毛细管电泳分离技术
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
第三章毛细管电泳分离技术
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。
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。
第三章毛细管电泳分离技术
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。
第三章毛细管电泳分离技术
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 。
介质的介电常数
界面电动势
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。
第三章毛细管电泳分离技术
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。
第三章毛细管电泳分离技术
电百度文库流的意义
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
• 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
第三章毛细管电泳分离技术
• 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
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：
电泳力 电渗力
第三章毛细管电泳分离技术
（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。
• 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。
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。
μe =νe/E= Q/f
第三章毛细管电泳分离技术
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)
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
层。 具体方法有：
第三章毛细管电泳分离技术
第三章毛细管电泳分离技术
第三章毛细管电泳分离技术
第三章毛细管电泳分离技术
(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
第三章毛细管电泳分离技术
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）。
第三章毛细管电泳分离技术
第三章毛细管电泳分离技术
第三章毛细管电泳分离技术
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
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。 高的电渗流也可提高柱效。
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
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
第三章毛细管电泳分离技术
毛细管电泳分离柱效方程式
N l2
第三章 毛细管电泳分离技术
第三章毛细管电泳分离技术
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 ）
第三章毛细管电泳分离技术
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
第三章毛细管电泳分离技术
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：
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。
第三章毛细管电泳分离技术
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
第三章毛细管电泳分离技术
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。
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。
第三章毛细管电泳分离技术
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。
第三章毛细管电泳分离技术
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 。
介质的介电常数
界面电动势
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。
第三章毛细管电泳分离技术
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。
第三章毛细管电泳分离技术
电百度文库流的意义
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
• 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
第三章毛细管电泳分离技术
• 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
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：
电泳力 电渗力
第三章毛细管电泳分离技术
（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。
• 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。
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。
μe =νe/E= Q/f
第三章毛细管电泳分离技术
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)
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
层。 具体方法有：
第三章毛细管电泳分离技术
第三章毛细管电泳分离技术
第三章毛细管电泳分离技术
第三章毛细管电泳分离技术
(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
第三章毛细管电泳分离技术
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）。
第三章毛细管电泳分离技术