高效毛细管电泳及其在蛋白质_多肽分析中的应用
毛细管电泳技术及应用 y
毛细管电泳技术及应用（生物化学与分子生物学专业）摘要：本文对毛细管电泳技术及其在氨基酸分析检测、多肽分析检测及药物检测中的应用作了综述。
关键词：毛细管电泳；氨基酸；多肽；药物Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅ,ｓｅｐａｒａｔｉｎｇｍｏｄｅａｎｄｄｅｔｅｃｔｉｎｇｔｅｃ-ｈｎｏｌｏｇｙｏｆｃａｐｉｌｌａｒｙｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓｗｅｒｅａｎａｌｙｓｅｄ.Ａｒｅｖｉｅｗｗａｓｍａｄｅｏｎｔｈｅｒｅｃｅｎｔａｄｖａｎｃｅｓｏｆｃａｐｉｌｌａｒｙｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓｉｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆa min o a c id、ｐｏｌｙｐｅｐｔｉｄｅ、p r o te in s an d me d ic in e s ,ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎ,ｐｕｒｉｔｙｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ,ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌａｎａｌｙｓｉｓ,ｉｓｏｅｌｅｃｔｒｉｃｐｏｉｎｔｄｅｔｅｒ-ｍｉｎａｔｉｏｎａｎｄｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:Ｃａｐｉｌｌａｒｙｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ; a min o a c id;Ｐｏｌｙｐｅｐｔｉｄｅ; p r o te in s ; me d ic in eｅｐａｒａｔｉｏｎ;Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ毛细管电泳(Capillary Electrophoresis,ＣＥ)是Neuhoff等人于1973年建立的毛细管均一浓度和梯度浓度凝胶用来分析微量蛋白质的方法，是一类以毛细管为分离通道,以高压直流电场为主要驱动力的液相分离技术。
相比传统电泳和高效液相色谱(ＨＰＬＣ),它具有高效、快速、高灵敏度、高度自动化等特点,并且所需样品量和溶剂消耗少、运行成本低、对环境污染小,在一台ＣＥ仪器上可兼容多种分离模式,因此适用样品范围广,已被广泛应用于生物、化学、医药、食品、环保等领域。
近年来，随着科学技术的不断发展，各种分析检测技术也得到长足发展，基于毛细管电泳技术的各种分析检测方法发展迅速。
毛细管电泳在蛋白多肽药物分析中的应用
毛细管电泳是 以毛细管为分离通 道 ， 以高压直 流 电场 为 驱 动力 ， 依据样 品中各组 分在毛细管 中分 配行为 和淌度 的差 异 而进 行高效 、 速分 离的一种新型 的液相分离分析技术 。 快 １ １ 毛细管 电泳 的类 型 为 了适 应不 同分 析对 象 的要求 ， ．
近１ ０年来 ， 国内外 有关 毛细 管 电泳技术 的文献 相继 发 表， 毛细管电泳的研究呈 明显上升趋 势 ， 中， 白多 肽的研 其 蛋
究 占有较 大比重。本文 综述 了毛 细管 电泳在 蛋 白多肽 药物 分析 中的应 用。 １ 毛细管 电泳
对蛋 白质 的吸附所 导致 的 电泳 迁移 时 间重现性 差和精 密 度 不高等 问题 ， 由进样量精密度不高导致 的峰面 积大小不稳 定 和定量 不准确等问题 。
摘要 ： 本文综述 了毛 细管电泳的类型、 点、 特 发展方 向、 在蛋 白多肽 药物分析 中的应 用及其 目前在 各国药典 中的应 用
概况。
关键 词 ： 细管电泳 ； 白多肽 药物 ； 毛 蛋 分析 中图分类号 ： ９ ７ １ 文献标识码 ： 文章 编号 ：６ ２— ７ ８ ２ １ ）７－ ４ ０－ ３ Ｒ ２ ． Ａ １７ ７ ３ 【０ １ ０ ０ １ ０
ｒ ｃｉｎ， ｐ ｌ ａｉ ｎ ｉ ｈ ｎ ｌｓｓ ｏ ｒ ｔｉ ｏｙ ｅ ｔ ｅ ｄ ｕ ｓ ａ ｄ ａ ｐ ｉａｉ ｎ ｏ ｅ ｖ ｅ ｉ ｈ ｒ ｃ ｐ ｅａ ｏ ａ ｈ ｃ ｕ ｔ ｅ ｔ ｅｔ ｏ ａ ｐｉ ｔ ｎ ｔ ｅ ａ ａｙ ｉ ｆｐ ｏ ｅｎ ｐ ｌ ｐ ｐ ｉ ｒ ｇ ｎ ｐ ｌ ｔ ｖ ｒ ｉｗ ｎ ｐ ａｍａ ｏ ｏ ｉ ｆｅ ｃ ｏ ｎ ｒ ｓ ａ ｃ ｏ ｄ ｃ ｏ ｉ
１３ 毛细管电泳 的发 展 方 向 目前 ， ． 毛细管 电泳 的发展 方
高中生物 毛细管电泳在生物大分子分析中的应用
毛细管电泳在蛋白质及多肽分析中的应用目录蛋白质和多肽 (2)分离 (2)毛细管区带电泳 (2)毛细管胶束电动色谱（MECC） (5)毛细管筛分电泳 (5)毛细管等电聚焦（CIEF） (6)毛细管电动色谱（CEC） (8)二维分离 (9)检测 (10)（1）样品预富集 (10)（2）紫外吸收检测 (10)（3）荧光 (11)（4）其他检测方式 (12)（5）质谱检测 (12)注释 (15)本文对2002年一月到2003年十二月的相关文献进行了综述。
在SciFinder中，该时期有关毛细管电泳的文章超过5000篇，同时还有600多篇相关综述。
当然，我们没有必要对这么多的文献进行全面的综述。
因为在最近的一篇每半年一次的综述中，它仅限于200篇文献。
同时也由于这篇最近的综述，我们将主要来回顾毛细管电泳分析生物大分子：蛋白质和多肽、低聚核苷酸、糖以及脂。
即使有了这个限制，我们仍需要选择一些具有代表性的文章，而这中间我们很可能会疏漏一些相当重要的工作。
蛋白质和多肽分离蛋白质对于细胞结构和功能有着重要的影响，因此需要相应的分析方法来检测蛋白质的表达和修饰以用来解释细胞体制。
这项工作并不是微不足道的。
样品可能是一个非常复杂的组织匀浆，它可能包括上万个祖坟，而且它的表达水平可能包含组分数的六倍。
以往，蛋白质研究最经常使用的分析方法的一维或者二维凝胶电泳。
在二维凝胶电泳中，基于不同蛋白质等电点的不同，等电聚焦电泳被首先用来分离蛋白质。
随后出现了基于不同分子量来分离的ISO-DALT凝胶电泳（ISO代表等电点，DALT代表道尔顿，一种分子质量的单位）。
接下来，凝胶被染色而产生的斑点，用来解释原始样品中蛋白质的二维色谱行为。
为了鉴定蛋白质，首先进行斑点提取和柱内消化，然后再把提取液注入液质联用仪器中进行分析。
这种古老的分析方法并不是没有缺陷的，它费时费力，且需要大量的样品。
因此人们就对那种可以实现结合、高产量以及自动化的仪器很感兴趣。
高效毛细管电泳分析法
CGE在分子生物学和蛋白质化学上有着十分广 阔的应用。在分子生物学上实现了包括寡聚核 苷酸纯化、DNA测序和PCR产物的分析，在蛋 白质化学方面用于多肽和蛋白质分子的分子量 测定，原蛋白和结合蛋白的分离等。此外， CGE还可用于其它带电物质的分离，并可通过 加入手性试剂、离子对试剂、络合试剂等添加 剂改变分离的选择性。
离子色谱的固定相是离子交换树 脂。在固定相的表面，分布着许多适 合于分离阴离子的活性中心（如：
+ − — N(CH3 )3 OH，或适合于分离阳离子
的活性中心（如： SO− H+ ）。当被测 — 3 定的混合离子随流动相（淋洗液）流 经固定相时，由于不同离子的电荷数
或离子半径不同，使它与固定相的作 用力大小不同，造成各种离子在相对 运动的两相之间的分配系数不同，因 此，它们在柱中的迁移速度也就不同， 从而达到分离的目的。
图 毛细管分离示意图
在HPCE中电渗流的一个重要特点是具有 平面流型，电渗的驱动力沿毛细管均匀分 布，它使整个流体象一个塞子一样以均匀 的速度向前运动。而在HPLC中流体流型 则是抛物线型的层流，其中心处速度是平 均速度的2倍。
电渗流的平面流型和HPLC中高压泵驱动 所产生的抛物线型层流的速度曲线不同， 不会直接引起样品组分区带在柱内扩张， 这是HPCE获得高效分离的重要原因之一。
3．毛细管凝胶电泳（capillary gel ．毛细管凝胶电泳（ electrophoresis，CGE） ， ）
CGE是80年代后期发展起来的毛细管电泳 的主要分离模式之一，它将凝胶电泳对生 物大分子的高效分离能力和毛细管电泳的 快速、微量和定量分析相结合，成为当今 分离度极高的一种电泳分离技术。
毛细管电泳一般由一个高压电源，一 根毛细管，一个检测器及两个缓冲液 贮液槽及数据记录系统组成，其仪器 结构示意图如图
毛细管电泳法的原理和应用
毛细管电泳法的原理和应用1. 原理毛细管电泳法（Capillary Electrophoresis，CE）是一种基于电场作用下离子在毛细管中迁移的分离技术。
其原理基于离子在电场中带电迁移速度与其电荷量、电场强度以及溶液介质的性质相关的事实。
毛细管电泳法通过在毛细管中施加电场，利用分子的电荷差异和大小来实现分离物质的目的。
1.1 分离机制毛细管电泳法的分离机制主要包括以下几个步骤：1.进样：待测样品经过电泳柱，在毛细管中形成等电流聚焦带。
2.分离：应用电场，待测物质开始在毛细管内移动，根据分子的电荷和尺寸差异，分离成不同的带电物质。
3.检测：通过检测器对不同迁移距离的带电物质进行监测和记录。
1.2 主要影响因素影响毛细管电泳分离效果的主要因素包括：•电场强度：电场强度越高，迁移速度越快，但也容易产生电泳柱壁的热效应。
•pH 值：溶液的pH 值会影响离子的电荷状态，从而影响其迁移速度。
•温度：温度的变化会影响毛细管电泳的分离效果，通常需要控制温度来确保数据的可靠性。
2. 应用领域毛细管电泳法在许多领域中得到了广泛的应用，下面列举了其中的几个主要应用领域：2.1 生物医药领域•药物分析：毛细管电泳法可以用于药物代谢产物分析、毒性物质筛选和药物质量分析等。
•蛋白质分析：毛细管电泳法对于蛋白质的分析具有高分辨率和高灵敏度的特点，被广泛应用于蛋白质药物的质量控制和结构研究等方面。
2.2 环境监测领域•水质监测：毛细管电泳法可以用于水质中有机和无机物质的分析，可用于环境污染监测和水质安全评价等。
•大气污染物监测：毛细管电泳法可以用于大气中挥发性有机物质（VOCs）和颗粒物的分析，对于大气污染物的来源和分布有重要作用。
2.3 食品安全领域•农药残留分析：毛细管电泳法可以用于食品中农药残留的检测，对于保证食品安全和农产品质量具有重要意义。
•食品添加剂分析：毛细管电泳法可用于食品添加剂的定性和定量分析，用于食品质量控制和标签声明的验证等。
毛细管电泳技术及应用
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）。
5. CE中电渗流的作用
电渗流的速度约等于一般离子电泳速度的5～7倍；
各种电性离子在毛细管柱中的迁移速度为：
毛细管电泳(CE)基本原理
电泳是指带电离子在电场中的定向移动，不同离子具有 不同的迁移速度，迁移速度与哪些因素有关？
当带电离子以速度ν 在电场中移动时，受到大小相等、 方向相反的电场推动力和平动摩擦阻力的作用。 电场力：FE = qE
阻 力：F = fν 故： qE = fν
q—离子所带的有效电荷； E —电场强度； ν—离子在电场中的迁移速度； 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； )
所以，迁移速度：
qE q E （球形离子） f 6π
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；
电渗现象与电渗流
electroosmosis and electroosmotic flow
展宽；尽量选择与试样淌度相匹配的背景电解质溶液。 （2）“层流”现象对谱带展宽的影响
一般情况下，CE中不存在层流，但当毛细管两端存在压 力差时，出现抛物线形的层流；
产生的原因：毛细管两端液面高度不同。 实际操作时，保持毛细管两端缓冲溶液平面高度相同。
毛细管电泳仪
高效毛细管电泳法在药物分析中的运用课件
拓展高效毛细管电泳法在生物样品分析中的应用 ，如血样、尿样等。
05
高效毛细管电泳法在药物分
析中的实际案例
案例一：中药材中有效成分的分析
总结词
高效毛细管电泳法在中药材分析中具有高分离效能、高灵敏 度和高分辨率的特点，能够快速准确地测定中药材中的有效 成分。
详细描述
高效毛细管电泳法能够将中药材中的多种有效成分进行分离 ，如黄酮类、皂苷类、生物碱类等，通过紫外可见光谱或质 谱检测器进行检测，实现对中药材的质量控制和药效成分的 定量分析。
通过高效毛细管电泳法，可以研究药 物在体内的代谢动力学，了解药物在 体内的分布、转化和消除过程。
代谢产物鉴定
通过高效毛细管电泳法结合质谱等检 测手段，可以鉴定药物代谢产物的结 构和性质，有助于了解药物的代谢途 径和机制。
03
高效毛细管电泳法在药物分
析中的优势与挑战
优势
高分离效率
高效毛细管电泳法具有极高的分离效 率，能够快速、准确地分离复杂药物 混合物中的各个组分。
分离手性药物
对于手性药物的分离，高 效毛细管电泳法具有独特 的优势，能够实现对手性 药物的拆分和纯化。
分离药物中的杂质
通过高效毛细管电泳法， 可以有效地分离和去除药 物中的杂质，提高药物的 纯度和质量。
药物成分的检测
检测药物浓度
通过高效毛细管电泳法结 合光谱或电化学检测器， 可以实现对药物浓度的快 速、准确检测。
高效毛细管电泳法在 药物分析中的运用课 件
• 高效毛细管电泳法简介 • 高效毛细管电泳法在药物分析中
的应用 • 高效毛细管电泳法在药物分析中
的优势与挑战
目录
• 高效毛细管电泳法在药物分析中 的最新研究进展
毛细管电泳技术在检测分析中的应用
2011-12-31 毛细管电泳技术及其在检测分析中的应用分析化学毛细管电泳技术及其在检测分析中的应用摘要：毛细管电泳技术(CE)作为现今一种主要的分析技术，凭借其高效、灵敏、快速、设备简单、广泛适用性等特点，广泛应用于各个领域。
本文简要概述了CE技术的原理及特点，并简述了它在环境分析、食品分析、药物分析、生物大分子分析等各个领域的应用。
关键词：毛细管电泳；分析；应用1.毛细管电泳技术简介1.1 产生与发展毛细管电泳技术（Capillary Electrophoresis, CE）是一种在电泳技术的基础上发展的一种现代分离技术。
电泳技术作为一种分离技术已有近百年历史，1937 年A.Tiselius首先提出：传统电泳最大的局限是难以克服由高电压引起的焦耳热。
1967年，Hjerten最先提出了毛细管电泳的雏形，即在直径为3mm的毛细管中做自由溶液的区带电泳。
但他并没有完全克服传统电泳的弊端。
直至1981年Jorgenson和Lukacs提出在75μm内径毛细管柱内用高电压进行分离, 这时现代毛细管电泳技术真正产生。
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。
毛细管电泳技术兼有高压电泳及高效液相色谱等优点，其突出特点是：（1）所需样品量少、仪器简单、操作简便。
（2）分析速度快，分离效率高，分辨率高，灵敏度高。
（3）操作模式多，开发分析方法容易。
（4）实验成本低，消耗少。
（5）应用范围极广。
自1988年出现了第一批毛细管电泳商品仪器，短短几年内, 由于CE符合了以生物工程为代表的生命科学各领域中对多肽、蛋白质(包括酶，抗体)、核苷酸乃至脱氧核糖核酸(DNA)的分离分析要求,得到了迅速的发展。
应用毛细管区带电泳分离分析蛋白质及多肽
基及磺酸基的两性离子［］ ３。这些两性离子适用ｐ ６ Ｈ 范围广且Ｕ Ｖ吸收低， １ｏ Ｌ的两性离子即可有 用 ｍｌ ／
效地减小溶 菌酶的吸 附。此 外还有报 道用两性离 子
面， 如两亲化合物涂层［， ； １０ 或再加入交联剂实现涂 ９］ ２ 渍分子间的交联聚合， 提高涂层的稳定性， 如甲基纤 维素［］聚乙烯亚胺（Ｅ ）２ 聚谷氨酸甲酯［］ ２ １ Ｐ Ｉ［ 、 ２ ］ ２涂 ３ 层。（） ２毛细管内壁硅烷化， 通过双官能团交联剂， 将 涂渍物键合到毛细管内壁上， 如聚丙烯酰胺［， 、 ２４ 聚 １］ ２ 乙烯毗咯烷酮［］丙基甘油醚基－ １、 ６ 甘油［］乙二 １、 ６ 醇［， ， １２ 聚乙二醇（Ｅ ）６］麦芽糖［］五氟苯 ８５ ］ Ｐ Ｇ ［， ２２ ７ ２、 ５ （Ｆ ）８－乳清蛋白［］ Ａ Ｐ［］ ２ⅵ ２等涂层， ９ 此外还有先在毛细 管内壁键合上十八烷基硅烷， 再涂一层 Ｔ ｅｎ或 ｗｅ Ｂｉ系列的非离子表面活性剂［］ ｒ ｊ ３的方法。 ０
行了改进［ ４琀Ｐ Ｅ使用内径细小的毛细管仍然 ４ ３Ｈ Ｃ １］ －
限制 了 ＵＶ检测的灵敏度 。 采 用高灵敏度 的荧光检 测法 ， 对于氨基 酸、 小肽 的衍 生化荧光分析 法 已取得 了成功 ， 但对蛋 白质 、 多
提高了其稳定性， 也扩大 ｐ Ｈ使用范围（Ｈ ２ ｐ －
１． 。 ０５
对于等 电点 （Ｉ高的碱性蛋 白质 ， Ｐ） 利用可使 内壁
常用的分离分析和制备手段， 但它周期长， 操作繁 琐， 难以定量和自动化。 高效液相色谱法在分析蛋白 质、 多肽及核酸等生物大分子时， 因样品组分扩散系 数小， 传质阻力加大而分离效率较低。 高效毛细管电泳（ Ｐ Ｅ ， Ｈ Ｃ ）是近十年特别是近 三、 四年来迅速发展起来的一项新型分离分析技术。 它将电泳方法与色谱技术相结合［， １ 具有高效、 ］ 快 速、 分析所需样品量少、 易自动化等优越性， 在分析 化学各领域都显示了其应用潜力， 并且由于它的理 论分离柱效与样品组分扩散系数成反比［， ２使它尤 ］ 其适合于生物大分子的分析。目前应用高效毛细管 电泳分离分析蛋白质、 多肽及核酸等生物大分子的 研究十分活跃。
毛细管电泳在蛋白多肽药物分析中的应用
毛细管电泳在蛋白多肽药物分析中的应用于晓芳;张忠平【摘要】本文综述了毛细管电泳的类型、特点、发展方向、在蛋白多肽药物分析中的应用及其目前在各国药典中的应用概况.【期刊名称】《药学研究》【年(卷),期】2011(030)007【总页数】3页(P410-411,419)【关键词】毛细管电泳;蛋白多肽药物;分析【作者】于晓芳;张忠平【作者单位】山东诚创医药技术开发有限公司,山东,济南,250101;山东诚创医药技术开发有限公司,山东,济南,250101【正文语种】中文【中图分类】R927.1蛋白多肽药物是一类具有生物活性的大分子物质，寻求准确、灵敏、高效和简便的分析方法研究这类物质一直是药物分析者的研究重点。
毛细管电泳(Capillary Electrophoresis，CE)又称高效毛细管电泳，被誉为是20世纪90年代最为重要的分离分析方法之一，已成为某些药品质量标准中常规的分析方法。
近年来它在生物大分子(尤其是蛋白多肽)的分离分析和应用研究方面已经取得了长足的进展，各种分离模式和检测技术的应用、柱上富集技术以及与其它方法的联用技术，使毛细管电泳法在研究复杂体系或痕量组分方面成为强有力的分析手段。
近10年来，国内外有关毛细管电泳技术的文献相继发表，毛细管电泳的研究呈明显上升趋势，其中，蛋白多肽的研究占有较大比重。
本文综述了毛细管电泳在蛋白多肽药物分析中的应用。
1 毛细管电泳毛细管电泳是以毛细管为分离通道，以高压直流电场为驱动力，依据样品中各组分在毛细管中分配行为和淌度的差异而进行高效、快速分离的一种新型的液相分离分析技术。
1.1 毛细管电泳的类型为了适应不同分析对象的要求，分析科学家已经开发出多种毛细管电泳分离模式，使毛细管电泳技术不断趋于完善和成熟，它们各具特色，成为毛细管电泳技术重要组成部分。
主要包括毛细管区带电泳(CZE)、毛细管胶束电动色谱(MEKC)、毛细管凝胶电泳(CGE)、毛细管等电聚焦电泳(CIEF)、毛细管等速电泳(CITP)、毛细管电色谱(CEC)、亲和毛细管电泳(ACE)、非水毛细管电泳(NACE)、芯片毛细管电泳(MCCE)、毛细管阵列电泳(CAE)等。
毛细管电泳在蛋白质分析中的应用
毛细管电泳在蛋白质分析中的应用生技1202 孙丰增2012304200614引言毛细管电泳是将电泳和色谱有机地结合在一起的快速分离技术，具有其分离效率高 ,分析速度快 ,样品用量少 ,容易实现自动化等优点，被广泛应用在生物大分子物质分析中。
自从Jorgeson和Lukas于20世纪80年代初创立以来 ,毛细管电泳就很快成为分析化学领域的前沿课题之一。
1蛋白质是一切生命活动的基础，是最重要的生物大分子物质，但由于其种类繁多 ,结构复杂 ,样品量少 ,制备、浓缩、分离比较困难 ,用传统分离分析方法效率很低，运用毛细管电泳技术便可以很好解决这些问题。
关键词：毛细管电泳应用蛋白质分离蛋白质分析正文毛细管电泳（capillary electrophoresis，CE），将传统电泳技术与现代微柱分离技术有机的结合在一起，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。
电泳力和电渗力是毛细管电泳中带电粒子所受的驱动力。
在毛细管电泳中，带电粒子一方面在电场中定向移动，另一方面，溶液表面形成双电层，表面聚集的正电荷由于溶剂化作用，带动毛细管柱中的溶液整体向阴极移动，形成电渗流（EOF）2。
图一与传统的分离分析方法相比,CE具有其独特优点:1.高灵敏度，常用紫外检测器的检测限可达 10-13到10-15mol , 激光诱导荧光检测器则达 10-19到10-21mol;2.高效率,其理论塔板数每米为几十万,高者可达几百乃至千万 ,而高效液相色谱法一般约为几千到几万;3.高速度,最快可在60内完成,有250s内分离 10 种蛋白质的报道 ;4.样品用量少，只需nL级的进样量;5.成本低 ,只需少量( 几毫升)流动相和价格低廉的毛细管。
3影响毛细管电泳分辨率的因素主要有工作电压、溶液PH、缓冲液种类和浓度、离子强度以及毛细管内壁处理。
蛋白质是构成生物体的一类重要的有机含氮物质，是生命的物质基础。
蛋白质是由氨基酸组成的，是两性电解质，在一定的PH条件下能解离为带电的基团而使蛋白质带电，在电场中发生定向迁移。
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]。
毛细管电泳技术在蛋白质分析中的应用
毛细管电泳技术在蛋白质分析中的应用一、引言蛋白质是生物体内功能最为重要的分子之一，对于了解细胞的生物化学过程以及疾病的发生机制具有重要意义。
因此，研究蛋白质的组成、结构和功能成为科学家们的关注焦点。
毛细管电泳技术作为一种高效、灵敏、分离能力强的方法，成为蛋白质分析中的重要手段。
二、毛细管电泳技术的原理毛细管电泳技术是基于蛋白质在电场中的迁移速度差异实现的。
其基本原理是利用电场作用下，蛋白质离子在毛细管中迁移的速度差异，以达到分离的目的。
毛细管电泳技术可以根据蛋白质的等电点、分子质量和电荷性质等特征，进行选择性的分离和定量分析。
三、毛细管电泳技术在蛋白质分析中的应用1. 等电点聚焦等电点聚焦是毛细管电泳技术中常用的一种分离方法。
通过调节pH梯度和电场强度，使得蛋白质在电场中迁移速度减慢并最终停留在等电点位置。
利用等电点聚焦技术，可以实现复杂混合样品中蛋白质的高效分离和富集。
2. 表面修饰毛细管电泳表面修饰毛细管电泳是一种改善毛细管电泳分析效果的手段。
通过在毛细管内壁涂覆一层具有特定性质的物质，可以在一定程度上调节毛细管的分离能力和选择性。
表面修饰毛细管电泳技术能够提高蛋白质的分离效果，并且具有较好的重复性和稳定性。
3. 应用实例毛细管电泳技术在蛋白质分析中已经发挥了重要作用。
例如，利用毛细管电泳技术可以对血浆蛋白质进行快速和高效的分离与定量，有助于了解疾病发生机制和诊断。
另外，毛细管电泳还可以用于蛋白质修饰的研究，如糖基化、磷酸化等。
这些应用实例充分展示了毛细管电泳技术在蛋白质分析中的重要性和广泛适用性。
四、结论毛细管电泳技术作为一种高效、灵敏、分离能力强的分析方法，在蛋白质分析中发挥着重要作用。
其原理简单、操作方便，可以应用于复杂混合样品的分离和定量分析。
随着技术的不断发展与成熟，毛细管电泳技术将进一步拓展其在蛋白质分析领域的应用前景，为蛋白质研究提供更多有力支持。
毛细管电泳及其应用
毛细管电泳及其应用摘要：毛细管电泳技术(Capillary Electrophoresis, CE)，是近二十年来发展最为迅速的新型液相分离分析技术之一。
CE实际上包含电泳、色谱及其相互交叉的内容，是继高效液相色谱之后的又一重大进展，具有分离效率高、简单、经济、快速和微量、自动化程度高等优点。
毛细管电泳这些特点使其成为一种极为有效的分离技术，目前已是生命科学及其它学科中一种常用的分析手段，已广泛应用于蛋白质、氨基酸、无机离子、有机化合物等的分离分析。
关键词：毛细管电泳，分离效率高，生命科学引言毛细管电泳是在传统电泳技术的基础上逐步发展起来的。
电泳技术的出现可以追溯到100多年前[1]。
1807-1809年，俄国物理学家F.F.Reuss首次发现黏土颗粒的电迁移现象，并开始研究带电粒子在电场中的电迁移行为，测定它们的迁移速度。
起初电泳只是作为一种物理化学现象来研究。
电泳真正意义上进入分析化学被视为一种重要意义的技术，是在瑞士化学家Tiselius[2]公布了移动界面电泳技术的细节之后。
他首先将电泳现象成功的应用于人血清的分离，获得了多种血清蛋白，他制成第一台电泳仪，并进行自由溶液电泳。
Tisedius对电泳技术的发展和应用所做的巨大贡献，使他获得了1948年诺贝尔化学奖。
但是传统电泳最大的局限是难以克服由高电压引起的焦耳热。
1967年Hjerten[3]最先使用慢速旋转的内径为3 mm的石英玻璃管进行自由溶波电泳，以UV进行检测，成功地分离了蛋白质、多肽、无机离子、有机离子等，Hjerten最早证明可以把高电场用于细内径的毛细管电泳，但他没有完全克服传统电泳的弊端。
1974年Virtanen提出使用细毛细管提高分离效率，阐明电渗流就像泵一样可以驱动液体流过毛细管，并说明了使用更细内径的毛细管做毛细管电泳的特点。
1979年Everaerts和Mikkers[4]使用内径为200μm聚四氟乙烯毛细管，提高了毛细管的分离效率，成功分离了16种有机酸。
高效毛细管电泳法-精选文档
vep
vep ＝μepE
所以淌度不同是电泳分离的内因和前提。
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3．有效淌度
在实际溶液中，离子活度系数、溶质分子的离解 程度和溶液的酸度等均对离子的淌度有影响，这 时的淌度称为有效淌度，用μef 表示。
ef i i ep
i
二、电渗和电渗流 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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第一节
毛细管电泳的特点和分类
一、电泳和色谱 毛细管电泳和色谱都是一种分离分析方法，两者比较如下： 1.分离原理 电泳是溶液中带电粒子在电场力作用下发生定向运动， 因粒子所带电荷数、形状、大小等不同，导致不同的迁移速 度而分离。色谱是不同组分在流动相的推动下，由于在固定 相流动相中的分配系数不同，导致不同的迁移速度而分离。 但某些毛细管电泳的分离模式也包含了色谱的分离机制。 2.分离过程 电泳和色谱的分离过程都是差速迁移过程，可用相同的 理论来描述。色谱中所用的一些名词概念和基本理论，如 保留值、塔板理论、速率理论等均可借用于毛细管电泳中。 3.仪器流程
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实际电泳分析，可在实验测定相应参数后，按下式计算
L ef v os t os
Lef—毛细管有效长度； tos—电渗流标记物（中性物质） 的迁移时间。 在一般情况下，电渗流的速度是电泳速度的5～7倍。 电渗流的方向取决于毛细管内壁表面电荷的性质。 一般情况下，石英毛细管内壁表面带负电荷，则电渗流 带正电荷，向负极移动。但如果将毛细管内壁改性，比 如在在内壁表面涂渍或键合一层阳离子表面活性剂，将 使壁表面带正电荷，则电渗流带负电荷，向正极移动。
高效毛细管电泳法
vap=μapE=(μos±μep)E
μap=μos±μep μap称为表观淌度。
阳离子： vap＝vos+vep 阴离子： vap＝vos－vep 中性分子： vap＝vos 当把试样从阳极端注入到毛细管内时，不同电性 的粒子将按不同的速度向负极迁移，从负极端先后 流出毛细管。出峰次序是： 阳离子>中性分子>阴离子 中性分子与电渗流速度相同，不能互相分离。
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电渗流在HPCE 的分离中起着极其重要的作用： ①电渗流具有像HPLC中泵一样的作用，推动离 子前进，加上不同离子电泳速度和方向的差异， 完成阳离子、阴离子和中性离子的分离。
②改变电渗流的大小和方向，可以改变分离效率 和选择性。这是HPCE中优化分离的重要因素。
③电渗流的微小变化影响分离结果的重现性。 电泳中影响电渗流的因素很多，应设法控制电渗 流的恒定。
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5. 添加剂的影响
（1）加入浓度较大的中性盐，如K2SO4，溶液离子 强度增大，使溶液的黏度增大，电渗流减小。 （2）加入表面活性剂，可改变电渗流的大小和方向 某些阳离子表面活性剂使电渗流减小，某些阴 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，电渗流增大 （3）加入有机溶剂如甲醇、乙腈，使电渗流增大。
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三、HPCE中影响电渗流的因素
1.电场强度的影响
电渗流速度和电场强度成正比，当毛细管长度一定时， 电渗流速度正比于工作电压。
2.毛细管材料的影响
不同材料毛细管的表
面电荷特性不同，产生的 电渗流大小不同；
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3. 电解质溶液性质的影响
（1）溶液pH的影响 对于石英毛细管，溶液pH增高时，表面电离多，电荷密 度增加，管壁zeta电势增大，电渗流增大，pH=7，达到最大； pH<3，完全被氢离子中和，表面电中性，电渗流为零。分析 时，采用缓冲溶液来保持pH稳定。
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本文简述HPCE的研究进展及基本原理,着重介绍了它在蛋白质及多肽的分离、纯度鉴定、性质研究、结构分析、临床检测、药代动力学研究等方面的应用。
关键词:高效毛细管电泳;蛋白质;多肽中图分类号:O658.9;Q51 文献标识码:A 文章编号:1001-5094(2000)04-0204-05High Performance C apillary Electrophoresis and Its Applicationin Analysis of Protein and PeptideK ON G Yi, WU Ru jin, WU W u tong(China Phar maceutical University,N anj ing210009,China)Abstract:H ig h performance capillary electrophoresis(HPCE)is characterized as an analysis method, w hich show ed high selectiv ity and high sensitivity,but needed only little sample.In this article,the de velopment of HPCE and its foundamental principle were briefly introduced,and its applications to sepa ration,purity determ ination,characterization study,structural analysis,clinical monitoring and phar macokinetics of protein and peptide were emphasized.Key words:H PCE;protein;peptide蛋白质、多肽是生命科学中一类重要的生物大分子物质,是生物体实现其功能的物质基础。
在医药领域,有许多疗效很好的蛋白质、多肽类药物,如促红细胞生成素、干扰素、白介素、重组人生长激素等都是近年开发的蛋白质类药物。
在后基因组时代,蛋白质组学成为一门重要的新兴学科,其任务就是研究细胞内所有蛋白质的组成及其活动规律[1]。
因此,许多研究机构和大财团都在投入人力物力对蛋白质及多肽进行研究,这些复杂的研究工作对分析手段提出了更高的要求。
高效毛细管电泳(HPCE)是近十几年发展起来的一项新的分析技术,它将电泳技术和色谱技术结合,是继高效液相色谱(H PLC)出现之后,分析科学领域的又一次革命。
研究与实践表明HPCE具有以下特点:分离效率高(理论塔板数达106~107/ m);快速(20~30min内完成一次电泳操作);样品用量少(仅为纳升级,可对单细胞液进行分离分析);灵敏度高(用激光诱导荧光检测器,可达1 10 24收稿日期:1999 10 14; 修回日期:1999 12 20mol的超低检测限)[2]。
Jorg enson和Lukacs研究发现,毛细管的柱效与分子的扩散系数呈反比,而蛋白质、多肽正具有扩散系数小的特点,这意味着毛细管电泳非常适合于蛋白质及多肽的分析研究。
本文就HPCE的研究进展及其在蛋白质、多肽分析中的应用作一概述。
1 HPCE的研究进展HPCE是在传统电泳的基础上发展起来的。
1867年,H jerten采用内径3mm的石英管,内涂甲基纤维素,在旋转下分离,紫外检测,实现了自由区带电泳,这是毛细管分析实践的最初尝试。
1981年,Jorgenson和Lukacs使用内径75 m的毛细管和灵敏的荧光检测器,在+30kV下电泳分离丹酰化氨基酸,标志着毛细管电泳分析方法的建立。
进入90年代,以毛细管区带电泳(CZE)、胶束电动毛细管色谱(MECC)、毛细管等速电泳(CITP)、毛细管凝胶电泳(CGE)、毛细管等电聚焦(CIEF)、毛细管电色谱(CEC)、非水毛细管电泳(NACE)、亲合毛细管电泳(ACE)等为代表的H PCE分离模式的发展拓宽了毛细管电泳的分离能力。
运用紫外吸收、激光诱导荧光、电化学、质谱等检测手段使得H PCE 逐渐成为一种不可替代的分离分析方法,确立了其在分析科学领域的重要地位。
最早的商品化毛细管电泳仪诞生在1989年[3],之后在短短的10年中,仪器的性能不断改进,自动化程度不断提高。
现在的H PCE仪大都能保证测量结果的重现性和高检测灵敏度,其主要生产厂家有Beckm an、Bio Rad、Waters、Spectra Physics等公司,它由高压电源、电极、检测器、毛细管柱系统、进样系统和数据处理系统组成。
在HPCE中,离子或荷电粒子以电场(电压可达30kV)为驱动力,在毛细管(内径25~75 m,柱长14~75cm)中按淌度或/和分配系数不同而进行高效分离。
目前最常用的分离模式为CZE和MECC。
CZE,当毛细管内缓冲溶液pH大于4时,柱内表面因带负电而吸引缓冲溶液中的正离子,形成带正电的双电层。
给毛细管两端加电压时,缓冲溶液向负极流动,形成电渗流(EOF),溶液中带正电粒子的流动方向与EOF方向一致,首先流出。
中性粒子随缓冲溶液流动,带负电粒子的运动方向与EOF方向相反,最后流出毛细管。
离子迁移的速度还与离子电荷多少、离子半径大小等因素有关,稍有差异的离子,流出毛细管的顺序便出现变化,从而达到分离。
但是CZE对中性粒子不具分离能力。
MECC,在缓冲溶液中加入表面活性剂,当表面活性剂的浓度超过临界胶团浓度时,形成胶束。
当缓冲溶液中加入阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠时,在毛细管中形成带负电的胶束,其在电场中向正极移动。
在中性或碱性条件下,EOF速度大于胶束流速,故实际上胶束的方向与EOF的方向是一致的,待测粒子依据疏水性的不同在水相和胶束相之间进行多次分配,其中疏水性强的中性粒子与胶束结合牢固,洗脱时间长,就会与水溶性中性粒子分离。
在MECC中,中性粒子的分离机制是它与胶束间的疏水相互作用,而对于带电离子则有电泳迁移、静电作用、疏水相互作用等多种机制。
2 HPCE在蛋白质、多肽分析中的应用2.1 蛋白质、多肽的分离蛋白质、多肽尤其是结构相似的蛋白质、多肽的分离是对其进行分析研究的基础,H PCE在蛋白质、多肽分离中显示出独特的优势,目前这一领域的研究十分活跃。
林炳承等[4]应用CZE在16分钟内完成了九个多肽类组分(舒缓激肽、血管紧张肽、促黑色素细胞激素、促甲状腺激素释放激素、促黄体生成激素释放激素、亮内啡肽、Bombesin、蛋白啡肽和催产素)的分离,分离条件为:涂层毛细管28cm 50 m、操作电压11kV、pH2.5的0.1mol/L磷酸缓冲液、检测波长200nm。
Pessi等[5]采用CZE技术对MAP8(PGTH LPALP)2和MAP8(PGTH LP SLP)2这两种结构相似的肽进行分离,当只用磷酸缓冲液时不能分开,而加入40%乙腈后则达到完全分离。
不同亚型的免疫球蛋白G(IgG)在免疫反应中扮演不同的角色,Kelly等[6]使用CZE分离了不同亚型的IgG,检测手段为毛细管柱后亲和检测法。
MECC是H PCE中的一种强效分析方法,它不仅可以分离带电组分,对不带电组分也可实现分离, Yashim a等[7]运用该方法,利用含有SDS(十二烷基磺酸钠)或CTAB(溴棕三甲铵)的缓冲液分离了[Let13]胃动素和[M et13]胃动素,这种分离在CZE 中没能实现。
由此看来,通过对分离模式的选择和分离条件的优化,H PCE可对结构相似的蛋白质、多肽进行分离。
在一般的毛细管电泳介质中加入特殊添加剂,可获得令人满意的分离效果,Rathore等[8]在50mmol/L、pH 2.5的磷酸钠溶液中加入20mmol/L CMBCD(羧甲基 环糊精),实现了血管紧张素异构体的分离。
2.2 蛋白质、多肽的纯度鉴定20世纪末,生物制药业如雨后春笋蓬勃发展,许多生物技术药物已在临床上发挥重要作用,由于生物药品所特有的复杂性和质量要求的严格性,其纯度鉴定需要更强有力的手段。
目前,常用的纯度鉴定手段有凝胶电泳和HPLC。
凝胶电泳费时,自动化程度低,分辨率差;H PLC则具较高的分辨率,检测灵敏度也有所提高,并有自动化程度高等优点,因而,现在纯度鉴定多用H PLC法。
而与HPLC相比,HPCE具有更高的分辨率和灵敏度,上样量也更少,仅为纳升级,这对珍贵的蛋白质样品分析非常有利,它是一种灵敏的蛋白质纯度鉴定方法。