仪器分析 毛细管电泳的基本理论
毛细管电泳的理论基础
药物分析
用于药物成分、代谢 产物等的分离和检测。
食品分析
用于食品中营养成分、 添加剂等的分离和检 测。
02 毛细管电泳的基本原理
CHAPTER
电泳
电泳是指在电场作用下，带电粒子在溶液中的定向移动现象 。在毛细管电泳中，带电粒子（如离子、分子或微粒）在电 场的作用下，根据其所带电荷的种类和数量，以不同的速度 在毛细管内移动，从而实现分离。
21世纪
随着纳米技术、芯片技术等新 兴技术的发展，毛细管电泳技 术不断创新，向微型化、集成
化方向发展。
应用领域
生物大分子分析
如蛋白质、DNA、 RNA等生物大分子 的分离和检测。
无机离子分析
如金属离子、非金属 离子、阴离子和阳离 子的分离和检测。
环境监测
用于水体、土壤、空 气等环境样品中污染 物的分离和检测。
电渗流的方向取决于管壁表面电荷的种类。在毛细管内壁 涂覆了带负电荷的聚合物时，由于负电荷的排斥作用，溶 液中的阳离子将向负电极方向移动，从而形成从正电极到 负电极的电渗流。
淌度与有效淌度
淌度是指单位电场强度下带电粒子在溶液中的移动速度，是表征粒子电泳性能的 重要参数。有效淌度则是指考虑了电渗流影响后的淌度值。
凝胶毛细管电泳
总结词
凝胶毛细管电泳是一种基于凝胶作为固定相的分离模式，通过溶质与凝胶之间的相互作 用实现分离。
详细描述
凝胶毛细管电泳利用了凝胶对溶质的吸附和筛分作用。在毛细管中，凝胶颗粒作为固定 相，带电粒子在电场中通过与凝胶的相互作用进行迁移。由于不同粒子与凝胶的相互作 用不同，它们在凝胶中的扩散系数和电荷状态也不同，因此它们在毛细管中的迁移速度
操作技术
操作参数如毛细管温度、运行电压和运行时间等需根据 不同实验条件进行优化，以获得最佳分离效果。
了解毛细管电泳仪的工作原理(标准版)
了解毛细管电泳仪的工作原理
毛细管电泳仪是一类以毛细管为分离通道、以高压直流电场为驱动力
的新型液相分离技术。
实际上包含电泳、色谱及其交叉内容，它使分析化学
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。
毛细管电泳仪是根据在电解质溶液中，带电粒子在高压电场作用下，以不同
的速度定向迁移的现象来达到组分分离的目的。
各组分分离后通过检测器进
行检测，并根据各组分的迁移时间和响应值进行定性、定量分析。
工作原理：
毛细管两端分别浸入缓冲液中，而缓冲液中分别插入连有高压电源的电极，根据被分离物之间电荷和体积的不同，带电荷分子朝相反极性的电极方向移动。
又利用毛细管内壁上的电荷和应用的势能而引起的电解质移动，毛细管
内表面带有硅羟基基团，当毛细管内充满缓冲溶液时，毛细管壁上的硅羟基
发生解离，生成氢离子溶解在溶液中，这样就使毛细管壁上形成双电层，管
壁是负电荷层，溶液是正电荷层。
在毛细管的两端加上直流电场后，带正电
的溶液就会整体向负极的一端移动，形成了电渗流。
无论是带正电、带负电
或不带电的粒子，都在电渗流的作用下，向阴极迁移，带正电的，受到同方
向的电场力作用，迁移快，不带电的迁移速度次之，带负电的迁移速度慢，
从而实现各蛋白组分的分离。
精品资料欢迎下载。
毛细管电泳基本原理和构造ppt
毛细管电泳的理论基础
电泳
• 电泳分离是基于组分在电场下的迁移速度不同而进 行的。离子在电场下的移动速度为：
v ueE
v—离子迁移速度 µe—电泳迁移率，单位电场下离子的移动速度
在稳定的电泳状态下电场力和摩擦力大小相等、方向相反，即：
qE6Rv
（2.6）
uE
q f
q
6 R
式中： a 表观迁移率
V—施加电压 L—毛细管总长 E—电场强度
l—毛细管有效长度 t—迁移时间
柱效和分辨率 一.扩散与理论板数 两个电泳区带的分辨率与区带宽度有关，而区带
宽度在很大程度上取决于扩散过程。 溶质组分的区带扩展，是由于溶质在介质中的扩
散速度不同而引起的。
在理想的条件下，在毛细管电泳中，溶质区带扩展的 唯一因素是纵向扩展，因此，柱效只要与分子扩散有关：
0
0.8 X(nm)
0 5 10 15 20
veo(X):离管壁距离为X(nm)时 的电渗流
电渗的另一个特点可以使几乎所有的组分不管电荷大小，以同样的方向移动。 组分在毛细管中流出时间 取决于电渗速度和组分迁移速度的矢量和。一般情况下， 电渗方向从阳极到阴极,且电渗速度一般大于电泳速度，所以阴离子也在阴极流出。 因此，阳离子、阴离子、中性分子能够同时分析。
电渗的大小用电渗速度或电渗迁移率表示：
v eo ( / ) E 或 eo ( / )
v eo 电渗速度
eo 电渗迁移率 双电层的 Zeta
电位
介质的介电常数
注意： eo 与电场强度
E 无关
在毛细管中电渗流的一个重要特性是平流型的。电渗速度的径向分布如图：
veo(X )
毛细管电泳法
物质的分离
毛细管电泳法特点
与传统电泳技术相比：
分离效率高：解决了因提高电压带来的焦耳热问题
分离模式多：由电渗流和电泳流共同作用结果，故有多种分类 应用范围广：有机、无机小分子，多肽、蛋白质大分子
带电离子，中性分子
最小检出限低 分析成本低：毛细管本身成本低，溶剂和试剂消耗量少
样品用量少：仅为纳升级（10-9L）
CE-MS构造
电喷雾电离（ESI）接口技术于1984年在MS中提出，溶液在高 场中毛细管端以1-10ul/min的流速喷射进入MS检测器。接着， whitehouse等人[8]的LC不能直接由CE-MS加以利用，主要原因有两个：一是 CE流量小、流速慢（大多为10~100nl/min）,不能满足各种接口 对流速的要求（2~10ul/min）；二是由于毛细管端不存在缓冲液 中，所以必须解决CE操作中的电接触问题，保证提供分离电流 回路。不过基于whitehouse等人的LC-MS接口理论，smith等[9] 将CE分离毛细管的出口端作喷射源，首先实现了CE-ESI-MS的 在线偶合。电喷雾（ESI）接口作为最早出现的在线联用接口技 术，使得被分析物带上多电荷后采用质谱仪可以检测相对分子质 量达几万甚至十几万的生物大分子。由于ESI自身的优势以及 CE-ESI-MS接口技术的日益趋于成熟, 使CE-ESI-MS已成为CEMS联用技术中占主导地位的方法。CE-ESI-MS接口主要分为鞘 液接口和无鞘液接口两种。
目录
毛细管电泳法基本原理 毛细管电泳法仪器构造 毛细管电泳法类型
毛细管电泳法特点 CE-MS构造
毛细管电泳法基本原理
•CE统指以高压电场为驱动力，以毛细管为分离通道， 依据样品中各组分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。 •通常采用25~74μm内径、长38~80cm的弹性石英毛细 管，使用10~30kV直流电压，形成高强度电场。由于细 管径的毛细管电阻率大、电流小，有效地抑制了焦耳热 效应，而且具有较大的散热比表面积，也限制了电泳过 程中溶液温度升高，使得分离柱效高，分离速度快。
毛细管电泳原理及分析策略CE
电源系统
电源要求
毛细管电泳仪的电源系统需要提供稳定的直流电，以保证仪器的 正常运行和实验结果的准确性。
电压调节
毛细管电泳仪的电压调节范围通常很宽，可以从几千伏到几十万伏， 以满足不同实验条件的需求。
电流控制
为了保护仪器和保证实验结果的准确性，电源系统通常需要具备电 流控制功能，能够限制电流的大小和方向。
工业废水等。
重金属离子分析
02
毛细管电泳可以用于分离和测定环境中的重金属离子，如铅、
汞、镉等。
营养物质与毒素分析
03
毛细管电泳可以用于分离和测定环境中的营养物质与毒素，如
硝酸盐、亚硝酸盐等。
04 毛细管电泳的优缺点
CHAPTER
优点
高分离效率
毛细管电泳采用微米级别的分离通道， 能够实现高分离效率，尤其适用于复 杂样品的分析。
毛细管电泳可以分为多种类型， 如自由溶液毛细管电泳、凝胶毛 细管电泳、等电聚焦毛细管电泳、
亲和毛细管电泳等。
根据检测方式分类
毛细管电泳也可以分为多种类型， 如紫外可见吸收光谱检测、荧光检 测、质谱检测等。
根据应用领域分类
毛细管电泳还可以分为临床检测、 生物分子分析、环境监测等领域。
02 毛细管电泳仪器
在药物分析中的应用
药物成分分离
毛细管电泳能够快速分离和测定药物中的有效成分和杂质。
药物代谢产物分析
毛细管电泳可以用于药物代谢产物的分离和鉴定，有助于药物代 谢动力学研究。
药物质量控制
毛细管电泳可用于药物质量控制，确保药物的有效性和安全性。
在环境监测中的应用
有机污染物分析
01
毛细管电泳可以用于分离和测定环境中的有机污染物，如农药、
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。
毛细管电泳仪的原理
毛细管电泳仪的原理
毛细管电泳仪（Capillary Electrophoresis, CE）是一种高效分离和分析生物分子的技术，它利用电泳原理在毛细管中进行分离。
毛细管电泳仪的原理涉及电泳、毛细管和检测三个关键部分。
首先，让我们来了解一下电泳原理。
电泳是利用物质在电场中的迁移速度差异进行分离的一种技术。
当物质带有电荷时，置于电场中会受到电场力的作用而产生迁移。
根据迁移速度的不同，可以实现物质的分离。
毛细管电泳仪利用电泳原理，将带有电荷的生物分子在毛细管中进行分离。
其次，毛细管是毛细管电泳仪中的关键组件。
毛细管通常由石英或玻璃制成，具有非常小的内径，通常在25至100微米之间。
毛细管内壁经过特殊处理，可以带有不同的表面电荷，从而影响生物分子在毛细管中的迁移速度。
毛细管的小内径和表面电荷的特性使得毛细管电泳具有高效分离的特点。
最后，检测是毛细管电泳仪中的最后一步。
毛细管电泳仪通常配备不同类型的检测器，如紫外检测器、荧光检测器等。
这些检测器可以实时监测毛细管中生物分子的迁移情况，并将信号转换为电信号进行记录和分析。
通过检测器的信号，可以获取生物分子的浓度、迁移时间等信息，从而实现对样品的分析和定量。
综上所述，毛细管电泳仪的原理涉及电泳、毛细管和检测三个关键部分。
通过电泳原理，利用毛细管的特性进行高效分离，最后通过检测器对生物分子进行分析和定量。
毛细管电泳仪在生物分析领域具有广泛的应用，例如蛋白质分析、核酸分析等，其原理的深入理解对于技术的应用和发展具有重要意义。
(仪器分析)9.3高效毛细管电泳的理论基础
2020/7/9
HPCE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，电渗流流向阴极； 石英毛细管：内表面带负电荷，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 内充液中加入大量的阳离子表面活性剂，将使石英毛
e eV
e
e
E
Q f
Q为离子所带的静电荷,f 为stokes阻力系数
2020/7/9
对于球形离子： f = 6πηr
e
QV QV
f L 6πRsL
e
e
E
Q
6πR
Rs —离子的表观液态动力学半径；η —介质的粘度；
从上式可见，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、缓冲液黏度及带电离 子的大小有关。电渗流是驱动离子运动的第二种作用力。
所以，带电离子在溶液中的迁移速度：
e
eE
eV
L
μe ：电泳迁移率（电泳淌度,单位：cm2·V-1 ·s -1 ），E：电场强 度，V：电压；L：毛细管长度（有效长度为 l ）。
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。 被分离组分的保留时间 t 为：
t l lL
（b）加入表面活性剂，可改变电 渗流的大小和方向。
加入不同阳离子表面活性剂来控 制电渗流。
加入阴离子表面活性剂，如十二 烷基硫酸钠（SDS），可以使壁表 面负电荷增加，zeta电势增大，电 渗流增大。
（c）加入有机溶剂，如甲醇、乙腈， 使电渗流增大。
2020/7/9
9.3.2 HPCE中的基本关系式
毛细管电泳的基本原理及应用
毛细管电泳的基本原理及应用摘要：毛细管电泳法是以弹性石英毛细管为分离通道，以高压直流电场为驱动力，依据样品中各组分之间淌度和分配行为上的差异而实现分离的电泳分离分析方法。
该技术可分析的成分小至有机离子、大至生物大分子如蛋白质、核酸等。
可用于分析多种体液样本如血清或血浆、尿、脑脊液及唾液等，比HPLC 分析高效、快速、微量。
关键词：毛细管电泳原理分离模式应用1概述毛细管电泳(Caillary Electrophoresis)简称CE，是一类以毛细管为分离通道，以高压直流场为驱动力的新型液相分离分析技术。
CE的历史可以追溯到1967年瑞典Hjerten最先提出在直径为3mm的毛细管中做自由溶液的区带电泳(Capillary Zone Electro-phoresis，CZE)。
但他没有完全克服传统电泳的弊端[1]。
现在所说的毛细管电泳(CE)是由Jorgenson和Lukacs在1981年首先提出，他们使用了75mm的毛细管柱，用荧光检测器对多种组分实现了分离。
1984年Terabe将胶束引入毛细管电泳，开创了毛细管电泳的重要分支: 胶束电动毛细管色谱(MEKC)。
1987年Hjerten等把传统的等电聚焦过程转移到毛细管内进行。
同年，Cohen 发表了毛细管凝胶电泳的工作。
近年来，将液相色谱的固定相引入毛细管电泳中，又发展了电色谱，扩大了电泳的应用范围。
毛细管电泳和高效液相色谱（HPLC）一样，同是液相分离技术，因此在很大程度上HPCE与HPLC可以互为补充，但是无论从效率、速度、样品用量和成本来说，毛细管电泳都显示了一定的优势毛细管电泳（C E）除了比其它色谱分离分析方法具有效率更高、速度更快、样品和试剂耗量更少、应用面同样广泛等优点外，其仪器结构也比高效液相色谱（HPLC）简单。
C E只需高压直流电源、进样装置、毛细管和检测器。
毛细管电泳具有分析速度快、分离效率高、试验成本低、消耗少、操作简便等特点，因此广泛应用于分子生物学、医学、药学、材料学以及与化学有关的化工、环保、食品、饮料等各个领域[2]。
毛细管电泳原理
毛细管电泳原理毛细管电泳(capillary electrophoresis，CE)是20世纪80年代初发展起来的一种新型分离分析技术，乃经典电泳技术和现代微柱分离有机结合的产物，是继高效液相色谱(HPLC)之后，分析科学领域的又一次革命。
毛细管电泳泛指以高压电场为驱动力，以毛细管为分离通道，依据样品中各组分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。
毛细管电泳仪的基本结构包括一个高压电源，一根毛细管，一个检测器及两个供毛细管两端插入而又可和电源相连的缓冲液贮瓶。
毛细管电泳仪的工作原理:毛细管电泳所用的石英毛细管柱，在pH>3情况下，其内表面带负电，和溶液接触时形成一双电层。
在高电压作用下，双电层中的水合阳离子引起流体整体朝负极方向移动的现象叫电渗。
粒子在毛细管内电解质中的迁移速度等于电泳和电渗流(EOF)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”，故其迁移速度相当于电渗流速度;负离子的运动方向与电渗流方向相反，但因电渗流速度一般都大于电泳流速度，故它将在中性粒子之后流出，从而因各种粒子迁移速度不同而实现分离。
理论基础:如果溶质纵向扩散是区带展宽的唯一因素，对于CE来说，可以通过增大分离高压和缩短毛细管来提高速度，同时兼顾分离效率。
在任何给定的时间内要获得最高的理论塔板数，分离电压与毛细管长度的比例应该最大，也就是说在只考虑溶质纵向扩散的前提下，采用尽可能高的分离电压和短的毛细管，可以实现高柱效和快速分离。
高电渗流同样可以提高分析速度和柱效。
焦耳热:但实际上，分离高压增大和毛细管长度缩短时，除了扩散外，还有诸多因素影响柱效，其中最严重的是温度效应，即毛细管的焦耳热问题，这是HSCE 中不可忽略的问题。
焦耳热随着分离高压增大和毛细管的缩短而增大。
焦耳热过大会造成峰扩展、变形。
减少焦耳热的方法:理论上，当G小于1W,m时，焦耳热造成的峰扩展可以忽略不计。
毛细管电泳分析解析
(4) 电渗与速度 不同性质的离子在同样的电泳条件下的速度 阳离子：运动方向和电渗方向一致，不受电渗反作用力影 响，反而受电渗加速度的作用，运动速度最快。其运动速 度是带电粒子的电泳速度与电渗加速之和 中性离子：电泳流速度为零，迁移的速度相当于电渗流的 速度。其运动速度是带电粒子的电泳速度与电渗加速相等 阴离子：运动方向与电渗流方向相反，受电渗反作用力影 响，电渗速度的反作用，其运动速度是带电粒子的电泳速 度与电渗加速之差。利用电渗在电泳过程中产生的反作用 力分离不同的带电粒子。
2.3毛细管电泳的应用范围：
应用范 围
电
离子 CZE
小分子 MECC
肽类 CIEF
蛋白质 类
CZE
核苷酸 类
CGE
核酸类 CGE
泳
CITP
CZE MECC CGE MECC
方
CIEF
CITP
CIEF
式
CGE
CIEF
3毛细管电泳仪的结构： 目前毛细管电泳仪的生产厂家有十几家，产品的型号很多。但是毛 细管电泳仪的基本结构相差不大，主要由高压电泳仪、毛细管柱、 检测器、电极槽及显示器几部分组成。
高效毛细管电泳
内容摘要
1概述 2基本理论 3毛细管电泳仪 4 电极液 5 进样方式 6毛细管电泳的分离模式
1概述 1.1高效毛细管电泳提出 高效毛细管电泳(High Performance Capillary Electrophoresis ，简称HPCE)，广义的说，是泛指在极细的管内实现具有 高效、快速、灵敏度高的一大类电泳分析技术，称之为高 效毛细管电泳。 高效毛细管电的发展过程大致分为以下几个阶段 1967年Hjerten首先提出在高电场强度下，采用管径为3mm 的毛细管进行自由溶液的区带电泳。
毛细管电泳的原理及应用(第二讲)毛细管电泳的原理及应用.
（２）激 光诱导荧 光检测器 （ＬＩＦ ：激光 的高 光流 量 、聚光性 、单 色性等 特点使 其成 为理想 的激励源 。 常 用 氦－镉 激 光 器 （３２５ｎｍ ）和 氩 离 子 激 光 器 （４８８ｎｍ 。对荧光 黄最 低检 测限 为 １０－ ｍｏｌ／Ｌ，约 ６００００个分子或更低［。 有关ＬＩＦ的应用可参见最 新文献［１。
５ 电化学检测器
电化学检测器 （ＥＣ）可避免 ＣＥ中光学类检测器 遇到的光程太短 的问题 ＥＣ和 ＬＩＦ同为 ＣＥ中灵敏 度最高的检测器 ，其缺点在于商 品化较难 ，至今没有 商品 电化学检测器供 应 。
（１电导检测器 ：柱 上电导检测是 在毛细管 壁上 用激 光钻 两 个孔 ，插 上 两根 铂 电极 ，再 将孔 封 住 即 成。其检测限 以 Ｌｉ＋计可达 １０－７ｍｏｌ／Ｌ １０－１８ ｍｏｌ［２０］。柱尾检测 则在 分离毛细管后再接上 电导检 测器 。还有 的是将柱尾 电导检测器和 安培检测器组
×１０－ｍｏｌ１．３ １０－１２ｍｏｌ／Ｌ １３］。还出现荧光二极 管 阵 列检 测 器［４和 ＬＩＦ／电荷 藕 合 器 件 （ＣＣＤ）系 统［１］，对 ＦＩＴＣ衍生氨基酸 的检 测限为 ２ １０－２０ｍｏｌ （约 １０－１２ｍｏｌ／Ｌ。最新的动向是采用价格低廉的半 导体激光器作激励源［１６］，激发波长在 ６３５ ８５０ｎｍ， 用于可 见和近红 外区 ，检测 限可达 ｆｍｏｌ级。
用激 光束 聚焦到毛 细管 上 ，产生 的散射光 由一 束 围绕着毛 细管 的光纤 引导到拉曼光谱仪 的接收器 上 ，即构成 了激光 拉曼检测器 ，检测限 以甲基红计 ， 为２．５ １０－６ｍｏｌ／Ｌ［２６］，与ＵＶ检测器相当。也可采 用 ＣＣＤ作拉 曼光谱检测器 ［２７］。这种检测方法 的最 大特点是能 获得 溶质 的结构信息 。
生化仪器分析之“毛细管电泳”
2012-4-19
25
（二）新进展 微型化
• 在硅片上光刻出矩形槽作为毛细管，理论塔板 在硅片上光刻出矩形槽作为毛细管， 数105/m； ；
联用仪器
• CE-MS
阵列毛细管凝胶电泳
• 应用于人类基因 应用于人类基因DNA测序 测序
• 高效毛细管电泳技术概述 • 高效毛细管电泳仪仪器系统 • 高效毛细管电泳理论基础 • 高效毛细管电泳分离模式 • 高效毛细管电泳应用及进展
（二）电渗流 • 毛细管内壁表面的电荷所引起的管内 液体的整体流动，源于外加电场对管 壁溶液双电层的作用
电渗流的作用特点
使液体沿毛细管 壁均匀移动；
使携带不同电性 的分子均向负极 移动，中性分子 也随着电渗流一 起移动
电渗流 方向
样品分子 泳动方向
电渗流的流型特点
电渗流
HPLC
塞流 层流
高效毛细管电泳
加入高于胶束临界浓度的 表面活性剂
胶束电动色谱
• 使毛细管电泳不仅能分离离子化合物，而 且还能分离中性化合物 • 比高效液相色谱更为高效 • 比高效液相色谱更为高速
毛细管凝胶电泳
• 用多孔性的凝胶或其它筛分剂作介质，网 状结构，按分子的大小分离 • 是毛细管自由溶液区带电泳派生出的一种 电泳方式
高效毛细管电泳分离模式
毛细管区带电泳 毛细管胶束电动色谱 毛细管凝胶电泳 毛细管等电聚焦 毛细管等速电泳 毛细管阵列电泳
毛细管区带电泳
• 也称为毛细管自由溶液区带电泳 • 毛细管电泳中最基本的操作模式，应用最 广泛，是其它各种操作模式的母体
胶束电动色谱
• 以胶束为假固定相的一种电动色谱，是电 泳技术和色谱技术的结合
经典电泳技术与现代 微柱分离相结合的产 物。
毛细管电泳的基本原理及应用
毛细管电泳的基本原理及应用毛细管电泳的基本原理是基于电荷迁移。
在毛细管电泳中使用的耦合电场包括静电势差和电导度差导致的静电势差。
当在电解质溶液中施加电场时，离子在电场力的作用下向相反电极迁移。
带电分子在毛细管中施加电压时也会受到电场力的作用。
有两种类型的电流在毛细管中流动：电场导电电流和电渗流（溶液流动时由于带电分子迁移而形成的电流）。
通过控制电压差和溶液流动，可以实现化合物的分离和测量。
1.离子交换毛细管电泳（IEC）：通过溶液中带电离子与毛细管壁或固定相之间的电荷相互作用来实现分离。
2.凝胶毛细管电泳（GCE）：使用凝胶作为分离介质以实现不同化合物的分离。
凝胶中的通道大小可调整以适应不同大小的分子。
3.毛细管等电点聚焦电泳（CIEF）：根据化合物的等电点来实现分离。
通过调整溶液的pH值，可以控制每种化合物的等电点。
4.毛细管毛细管电泳（CZE）：根据化合物在毛细管中的迁移速率差异来实现分离。
该方法广泛用于分析药品、蛋白质和核酸等生物分子。
1.快速分离：毛细管电泳在分析过程中常常可以几分钟内完成。
这种快速性使得该技术在高通量分析中非常有用。
2.高效分离：由于毛细管内直径小，特别是凝胶电泳中，化合物可以在短时间内得到高效的分离。
这使得毛细管电泳对于研究复杂样品或混合物的分析非常有用。
3.低样品消耗：毛细管电泳只需极少量的样品，通常在微升到纳升级别。
这使得它成为高灵敏度分析的理想选择。
4.高选择性：通过适当选择电解质的类型和浓度，可以调节样品在毛细管中的迁移速度，从而实现高度选择性的分析。
毛细管电泳在生物医学、环境监测、食品安全和制药等领域有广泛的应用。
例如，它可用于分析血液中的蛋白质和核酸，以帮助诊断疾病；还可用于分析水中的有毒化合物和污染物；另外，它还能帮助制药行业监测药品的质量和纯度。
总而言之，毛细管电泳通过其分离速度快、分辨率高和样品消耗少等优点，在化学和生物学分析中发挥着重要作用。
毛细管电泳的基本原理
毛细管电泳的基本原理
毛细管电泳是一种基于溶液中带电粒子在电场作用下在毛细管中迁移的分析方法。
它的基本原理是利用电场作用力和溶液中带电粒子的迁移速度的差异实现样品分离。
在毛细管电泳中，将一根细长的毛细管浸入带电解质溶液中，然后在两端施加电场。
溶液中的带电粒子在电场的作用下开始迁移，迁移速度与粒子的大小、电荷、溶液的性质等因素有关，差异性使得它们逐渐分离出来。
毛细管电泳可根据运动方式分为两种，即电泳和电渗动。
电泳是直接通过电场作用移动带电粒子的运动方式，而电渗动是电场作用下溶液移动导致带电粒子迁移的运动方式。
在毛细管电泳中，还可以通过改变电场强度、改变毛细管材料和形状、调节溶液性质等方法，进一步优化分离效果。
毛细管电泳具有分离效率高、分析速度快、需样品量少等优点，是一种常用的分离和分析技术，广泛应用于化学、生物、医药等领域。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
毛细管电泳 （CE）
毛细管电 泳（CE） 分离
毛细管电 泳基本结 构图
毛细管电泳 在蛋白质分 析的应用
电泳
在电解质溶液中，位于电场中的带电离子在 电场力的作用下，以不同的速度向其所带电荷 相反的电极方向迁移的现象，称之为电泳。 带电悬浮颗粒或大分子在一定介质中因电场作 用而发生移位运动的物理化学现象。 颗粒或大分子的迁移速率取决于电势差、颗粒 带电量和颗粒大小、形状。 1937年瑞典化学家Tiselius蒂塞利乌斯运用电 泳成功分离血清蛋白，获得1948年诺贝尔化学 奖，开创了电泳技术的新纪元。
TEXT
TEXT
单击添加大标题 毛细管电泳在蛋白 质分析的应用
Your text
4.5
MW/10
4
4.0
Text 1
w R 点击添加文本 R=0.9965
3.5
M =4989t -57295
3.0
2.5
2.0
标准曲线法 先测出标准蛋白，如 Text 2 Text 3 左图显示了由214nm紫 点击添加文本 外吸收检测得到的谱图 点击添加文本 ，由此可以求算出如下 图分子量－迁移时间工 作曲线图或计算出回归 曲线方程 t/min
CE分离原理
CE的五种分离
毛细管电泳仪基本结构图
分子量的测一级结构 迁移率的测定
毛细管电泳在蛋白质分析的应用
等电点的测定原理 蛋白质有特定的氨基酸组成,因此有特定的 等电点pI,是一种物化常数.各种蛋白质的等电点 TEXT 可以分布在很宽的范围 ,低者可达pH1.5,高者可 超过pH12,以此在PH介质梯度用于蛋白质的分 TEXT 离和鉴定. TEXT TEXT TEXT TEXT TEXT TEXT 常用的有蛋白质的等电聚焦 ,和分子量测定 Your text here 类似,用标准工作曲线法.
经典电泳
以毛细管为分离通道，高压直流电场为驱动力的 新型液相分析技术。 可将有生物化学意义的复杂化合物在不改变其性 质的前提下进行分离． 应用：蛋白质分离、糖分析、DNA测序、手性 分离、单细胞分离。
毛细管电泳（Capillary Electrophoresis，CE）
毛细管电泳是基于溶质在电场力的作用下，在装有电泳介质 的毛细管中的迁移速度不同而进行分离的。 电泳迁移：在高压电场下，带电离子向相反的方向移动。 电渗迁移：当毛细管内充满缓冲溶液时，毛细管壁上的硅羟 基发生解离，生成氢离子溶解在溶液中，这样就使毛细管壁带上 负电荷与溶液形成双电层，在毛细管的两端加上直流电场后，带 正电的溶液就会整体的向负极端移动，这就形成了电渗流。 在操作缓冲溶液中，带电粒子的运动速度等于电泳速度和电 渗速度的矢量和，电渗速度一般大于电泳速度，因此即使是阴离 子也会从阳极端流向阴极端。
电泳
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。 按形状分类：U型管电泳、柱状电泳、板电泳； 按载体分类：滤纸电泳、琼脂电泳、聚丙烯酰胺电泳、自由电泳 ； 传统电泳分析：操作烦琐，分离效率低，定量困难，无法与其他 分析相比。 1981年，Jorgenson和Luckas，用75μm内径石英毛细管进行电 泳分析，柱效高达40万/m，促进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——毛细管 电泳。
19 20
点击添加标题
1.5 15 16 17 18
单击添加大标题 毛细管电泳在蛋白质分析的应用
Your text
再测未样品的tR ， 然后在工作曲线下进行 标准比较．
毛细管电泳在蛋白质分析的应用
谢谢观看