毛细管电泳法
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 管中按其淌度或和分配系 数不同进行高效、快速分 离的电泳新技术，也称为 高效毛细管电泳。
20世纪30－40年代 蒂塞利乌斯 (A.W.K.Tiselius） 建立了移动界面电泳，将电泳发 展成分离技术 获得1948年诺贝尔化学奖
实验中，只发生电泳时有效淌度
μef =υef ﹒ (L /V) =( l / tm )﹒(L /V)
毛细管有效长度
迁移时间 毛毛细管细电泳管法 总长度
电压
2 电泳和电渗
电渗
与固液界面的双电层有着密切的关系
在毛细管壁双电层的扩散层中的阳离子，相对于毛 细管壁的负电荷表面，形成一个圆筒形的阳离子鞘， 在电场作用下，溶剂化了的阳离子，沿滑动面与紧 密层作相对运动，携带着溶剂一起向阴极迁移，便 形成了电渗流（electroosmotic flow , EOF）。
1981年 J.W.Jorgenson,K.D.Lukacs实验上和理论 上为毛细管电泳的发展奠定了基础。 上一世纪后二十多年分析化学领域中发展最迅速的分离 分析方法。
主要内容
毛细管电泳的原理 分离模式 进样与检测 毛细管电泳的应用
一 毛细管电泳的原理
1 装置
电极 缓冲液
毛细管
数据处理
毛细管电泳法
2 电泳和电渗
µeo正比于Zeta电势和介质的 介电常数
改变电渗流的方法
反比于介质的黏度
Zeta电势正比于双电层厚度 和界面有效电荷密度
1. 改变外加径向电场
反比于介质的介电常数
2. 改变缓冲液成分和浓度
Zeta电势
3. 改变缓冲液pH 4. 加入添加剂
毛细管电泳法
在毛细管中施加电场，带电粒子在电场的作用下产生迁移，由于迁移速度与粒 子所带电荷、半径、质量等因素有关，因此不同粒子在电场中产生不同的迁移 速度，从而实现分离。
发展历程
01
02
03
1980年代初期
毛细管电泳法由 Jorgenson和Lukacs首次 提出并实验验证。
1980年代中期
该技术逐渐成熟，被广泛 应用于生物、医药、环境 等领域。
饮用水安全
毛细管电泳法能够检测饮用水中 的消毒副产物、有机污染物等， 保障饮用水安全。
在食品检测领域的应用
食品添加剂分析
毛细管电泳法能够分离和检测食品中 的添加剂，如色素、防腐剂等，有助 于食品安全监管。
营养成分分析
毛细管电泳法能够快速分析食品中的 营养成分，如氨基酸、维生素等，有 助于食品质量控制和营养评价。
核酸分析
毛细管电泳法能够分离和检测核酸片段，用于基 因诊断、基因表达研究和法医学鉴定。
3
临床检验
毛细管电泳法可用于检测体液中的小分子代谢物， 如氨基酸、糖类等，辅助临床诊断。
在环境监测领域的应用
污染物分析
毛细管电泳法能够分离和检测水 体、土壤中的有害物质，如重金 属、农药残留等，有助于环境监 测和污染治理。
在化学分析领域的应用
有机物分析
毛细管电泳法能够分离和检测有机化合物，如药物、染料等 ，在药物研发、化工生产等领域有广泛应用。
金属离子分析
毛细管电泳法能够高灵敏度地检测金属离子，如铅、汞、镉 等，可用于地质、冶金和环境等领域的研究。
谢谢
THANKS
加样
将处理好的样品加入毛 细管中，注意控制加样
量。
施加电压
启动电源，施加适当的 电压，使带电粒子在电
药物分析中的毛细管电泳法测定药物含量
药物分析中的毛细管电泳法测定药物含量毛细管电泳法（Capillary Electrophoresis，CE）是一种常用于药物分析的高效分离技术。
它基于药物在电场中的电荷迁移速率不同，通过毛细管内的电场驱动，实现对药物的定量分析。
本文将详细介绍药物分析中的毛细管电泳法测定药物含量的原理、方法和应用，以及该技术在药物分析中的优势。
一、原理毛细管电泳法测定药物含量，是利用毛细管的微小通道对药物进行分离和测量的一种分析技术。
它利用药物分子在电场作用下受到电荷的影响，从而在毛细管内发生电泳迁移，实现对药物的分离和定量测定。
其原理主要包括三个方面：1. 药物分子的电荷特性：药物分子可以分为带正电荷、带负电荷和无电荷的三类。
根据药物的电荷特性，调整毛细管内的电荷环境，使药物分子在电场中按照不同的电荷迁移速率进行分离。
2. 毛细管的表面电荷：毛细管内壁会带有一定的电荷，称为表面电荷。
表面电荷与药物分子的电荷有相互作用，影响药物在毛细管内的迁移速率。
3. 毛细管内的电场：在毛细管内施加电场，通过电泳迁移，使药物分子按照不同速率进行分离。
二、方法毛细管电泳测定药物含量的方法主要包括前处理、样品准备、色谱条件设置、电泳分离和定量测定等步骤。
下面将简要介绍这些步骤的具体操作：1. 前处理：对于复杂的样品，如血液、尿液等，需要进行前处理。
常用的前处理方法包括样品提取、样品净化等。
2. 样品准备：将提取的药物样品溶解于适宜的溶剂中，得到适宜的药物浓度。
3. 色谱条件设置：选择合适的色谱柱、毛细管和分离液，调整电泳分析的条件，如缓冲液的浓度、pH值等。
4. 电泳分离：将样品注入毛细管中，施加电场，使药物分子在毛细管内发生电泳迁移，实现对药物的分离。
5. 定量测定：通过荧光检测、紫外吸收等方法，测定药物的峰面积或峰高，从而确定药物的含量。
三、应用毛细管电泳法作为一种高效的药物分析技术，广泛应用于药物研发、生产和质量控制等领域。
毛细管电泳法 CE
⑴ 离子移动的速率：
e E
e
U L
U：毛细管两端施加的电压 V L：毛细管总长度 cm
e 离子运动速度 cm/s
可以看出：采用高电压使离子迅速移动和快速分离 。显然，在分离中不仅需要快速分离，更希望获得高分 离度。
⑵ 毛细管电泳的板高：
在色谱中，纵向扩散和传质阻力是影响谱峰展宽的 重要因素，而毛细管电泳只有纵向扩散影响谱峰展宽 （板高），在电泳中的塔板数：
⑷ 试样用量少：仅需几nL（10-9 L）的试样。 ⑸ 仪器简单，操作成本低：分析一个试样仅需几毫升 流动液。 ⑹ 应用：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。 ⑦ 自动：CE是目前自动化程度最高的分离方法。 ⑧ 通常使用水溶液，对人和环境无害。
N eU
2D
D : 组分扩散系数 U：毛细管两端施加的电压 V
注意：N∝U，R随N增加而增加，因此要获得高的分离 度应采用高电压。电泳与色谱法不同，其塔板数并不随 柱长的加长而增加。
在毛细管电泳中，一般可采用20000～60000V的 高压，使得分离速度和分离度有明显的改善，N一般为 100000 ～200000，而HPLC N为5000～20000。 ⑶ 电渗流(EOF) ：
㈢ 改变电泳介质的温度； ㈣ 处理毛细管壁表面。
⑷ 电渗流的流型 在毛细管内，电渗流的流速轮廓适宜平面，如同瓶
塞一样流动，不存在径向的流速梯度。而在液相色谱
中，由泵推动的压差引起的流速轮廓是抛物面。这是
毛细管电泳柱效高于高效液相色谱法的原因。
毛细管电泳法的特点和CE-MS的构造
自动化与智能化
通过自动化和智能化技术，实现CE-MS的 远程控制和实时监测，提高分析效率。
解决实际应用中的问题
样品处理
优化样品处理方法，减少基质干扰，提高分析准确度。
交叉污染
采取有效措施减少交叉污染，如定期清洗、更换分离介质等，确保分析结果的可靠性。
谢谢
Байду номын сангаасTHANKS
03 CE-MS的构造
CHAPTER
毛细管电泳仪
高效分离
毛细管电泳仪利用电场对 带电粒子的作用力，实现 高效分离不同成分的物质。
微量进样
毛细管电泳仪采用微米级 的进样体积，可减少样品 消耗，降低实验成本。
高灵敏度
毛细管电泳技术结合激光 诱导荧光检测等高灵敏度 检测方法，可实现对痕量 物质的检测。
质谱仪
分子结构分析
质谱仪通过测量分子在电场和磁 场中的行为，确定分子的质量和
结构信息。
高选择性
质谱技术可对复杂混合物中的目标 分子进行高选择性检测，排除干扰 物质。
定量分析
质谱技术可实现目标分子的定量分 析，提供准确的物质浓度信息。
接口设计
高效传输
接口设计的主要目标是实现毛细管电 泳分离后的样品溶液高效传输至质谱 仪。
原理
在毛细管中施加电场，带电粒子在电 场作用下产生迁移，根据其在电场中 的迁移速度差异实现分离。
发展历程
1980年代初期
毛细管电泳技术开始发展，研究者发 现使用毛细管可以产生电渗流，为电 泳提供驱动力。
1980年代中期
成功分离氨基酸和多肽，奠定了毛细 管电泳在生物分析领域的应用基础。
1990年代
毛细管电泳技术得到广泛应用，涉及 蛋白质、DNA、糖类等多种生物分 子的分离分析。
毛细管电泳法
此外，还有一类基于芯片的二维分离系统主要应用于蛋白质酶解物的分离分析。
除上述分离模式外，芯片自由流电泳也是芯片电泳分离蛋白质的重要方法。芯片自由流电泳是指在芯片中通 过外加电场使样品随缓冲液连续流动的同时沿电场方向进行电迁移，从而按照电泳淌度不同实现分离的电泳分离 模式。Raymond等采用芯片自由流电泳模式分离了人血清蛋白、缓激肽和核糖核酸酶A，其分离长度为3.1 cm，流 出时间为62 S。Kobayashi等采用自由流电泳的分离模式在一个体积为56.5 mm×35 mm×30 mm的微分离室 (60uL)中实现了持续的蛋白质分离，并用羟丙基甲基纤维素涂覆来抑制蛋白质吸附，在25 min内有效分离了细胞 色素C和肌红蛋白。最近，Kohl．heyer等H 3。制作了一种自由流等电聚焦分离蛋白质的玻璃芯片，成功地将人 血清白蛋白(pI=4.4)与等电聚焦标记物(pH 3和9)分离。
仪器要求
所用的仪器为毛细管电泳仪。正文中凡采用毛细管电泳法测定的品种，其所规定的测定参数，除分析模式、 检测方法(如紫外光吸收或荧光检测器的波长、电化学检测器的外加电位等)应按照该品种项下的规定外，其他参 数如毛细管内径、长度、缓冲液的pH值、浓度、改性剂添加量、运行电压或电流的大小、运行的时间长短、毛细 管的温度等，均可参考该品种项下规定的数据，根据所用仪器的条件和预试验的结果，进行必要的调整。
检测方法
毛细管电泳通常用到的检测方法有吸收光谱，荧光光谱，热镜，拉曼光谱，质谱和电化学方法。
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。
毛细管电泳法
毛细管电泳法简介毛细管电泳法是一种常用于分离和检测化学物质的分析技术。
它基于样品在电场作用下在毛细管中的迁移速度的差异，利用电泳现象进行分离。
该方法具有分离效果好、分析速度快、样品消耗少等优点，被广泛应用于生物、环境、食品等领域的分析研究。
原理毛细管电泳法的基本原理是利用电场作用下带电粒子在毛细管中的迁移速度差异分离物质。
当样品通过直径较小的毛细管时，由于电场的作用，带电物质会在毛细管中产生电泳迁移。
迁移速度快的物质会较早到达检测器位置，而迁移速度慢的物质则会滞留在毛细管中，从而实现了物质的分离。
毛细管电泳法主要利用了物质在电场、毛细管中的迁移速度与其电荷、粒径、溶剂性质等因素之间的关系。
其中，电荷是最重要的因素之一。
毛细管电泳法可分为两种类型：正交电泳和非正交电泳。
正交电泳主要用于带电物质的分离，而非正交电泳则用于非带电物质的分离。
操作步骤1. 准备工作在进行毛细管电泳实验之前，需要准备好以下实验器材和试剂：•毛细管电泳仪•毛细管•电解质缓冲液•样品溶液2. 设置电泳条件根据实验需要，设置好合适的电场强度、电解液pH值和缓冲液浓度等参数。
这些参数的选择对于实验结果的准确性和分离效果的好坏至关重要。
3. 毛细管填充将毛细管浸入缓冲液中，通过电力作用使缓冲液进入毛细管，直至毛细管完全填充。
4. 样品进样通过微量注射器将样品溶液缓慢注入毛细管，注意避免气泡的产生。
5. 开始电泳将毛细管两端插入正、负电极中，开启电源，开始电泳过程。
6. 结果分析根据实验需要，可以选择不同的检测方法进行结果分析，如紫外检测、荧光检测等。
应用领域毛细管电泳法广泛应用于生物、环境、食品等领域的分析研究。
具体的应用包括：1.蛋白质分析：毛细管电泳法可用于蛋白质的分离和定量分析，对于药物研发、生物学研究等具有重要意义。
2.DNA分析：毛细管电泳法可以用于DNA序列分析、基因突变检测、DNA测序等领域，对于遗传学研究、法医学等具有重要意义。
毛细管电泳法
毛细管电泳法概述毛细管电泳法是一种分离和测定化合物的方法，主要通过在毛细管中施加电场，利用化合物在电场作用下的电荷性质和分子大小来实现分离。
毛细管电泳法具有快速、高效、高分辨率、高灵敏度和易于自动化等特点，广泛应用于生命科学、化学分析和药物研发等领域。
原理毛细管电泳法的原理基于化合物在溶液中的电荷性质和分子大小。
在毛细管中施加电场后，带正电荷的化合物（称为阳离子）会向负极移动，带负电荷的化合物（称为阴离子）会向正极移动。
此外，较小的分子会比较大的分子更快地移动。
毛细管电泳法通常涉及两种类型：区域电泳和溶剂前移电泳。
区域电泳区域电泳是毛细管电泳法中常用的方法。
在区域电泳中，毛细管中的电场强度不均匀，其中一个区域的电场强度较弱，另一个区域的电场强度较强。
样品被注入到电场强度较弱的区域，然后通过施加电场使样品向较强的电场区域移动。
不同化合物的迁移速度取决于它们的电荷和分子大小，因此可以实现化合物的分离。
溶剂前移电泳溶剂前移电泳是另一种常用的毛细管电泳法。
在溶剂前移电泳中，毛细管中的电场强度是均匀的。
样品被注入到毛细管中，然后施加电场使样品移动。
不同化合物的迁移速度取决于它们在溶剂中的溶解度和电荷性质，因此可以实现化合物的分离。
仪器和操作步骤进行毛细管电泳法需要一些特定的仪器和材料，如毛细管电泳仪、毛细管、高电压电源、样品注射器、电解质缓冲液等。
下面是一般的操作步骤：1.准备工作：检查仪器是否正常工作，准备所需的电解质缓冲液和样品。
2.毛细管准备：将毛细管切割为适当长度，并连接到毛细管电泳仪。
3.缓冲液填充：将电解质缓冲液注入毛细管的两端，确保整个毛细管都充满缓冲液。
4.样品注射：使用样品注射器将待分离的样品缓慢而均匀地注入到毛细管中。
注射点距离电极一定距离。
5.施加电场：从高电压电源上施加适当的电场，在实验过程中保持稳定电场。
6.记录结果：观察样品的迁移情况，根据需要调整电场强度和时间，记录分离结果。
毛细管电泳法的使用方法
毛细管电泳法的使用方法毛细管电泳法是一种分离和分析化学物质的常用方法，它基于物质在电场中的运动速度差异而实现分离。
适用于各种复杂样品的分析，包括生物样品、环境样品和食品样品等。
本文将介绍毛细管电泳法的使用方法。
一、实验准备1. 仪器准备：毛细管电泳仪和电泳装置是进行毛细管电泳分析的关键设备。
确保仪器完好无损，并根据仪器的使用说明进行正确操作和维护。
2. 毛细管准备：选择适当的毛细管，一般为无机硅玻璃或石英毛细管。
根据分析需求，选择不同内径和长度的毛细管。
3. 缓冲溶液准备：根据分析的目标物质的性质，选择合适的缓冲溶液。
常用的缓冲溶液包括磷酸盐缓冲液、乙酸缓冲液等。
根据需要，可以添加其他辅助剂来改善分离效果。
二、样品制备1. 样品处理：根据分析目标，选择合适的处理方法。
常见的样品处理方法包括离心、过滤、稀释、萃取等。
2. 样品溶解：将处理后的样品溶解于适当的溶剂中，并进行必要的稀释。
保证样品的浓度范围适合毛细管电泳的检测方法。
3. 样品准备：将样品注入样品瓶中，并保持封闭状态，以防止污染和样品损失。
三、实验操作1. 建立分析方法：根据样品性质和目标物质的不同，确定最适合的毛细管电泳分析方法。
包括电泳条件的选择、运行缓冲溶液的优化以及检测参数的设置等。
2. 毛细管填充：在进行毛细管电泳之前，需要将毛细管填充成电泳缓冲液中的一种或多种成分。
常用的填充方法包括静态填充法、动态填充法和电泳填充法。
3. 毛细管电泳条件的设定：根据样品的性质和分析目标的要求，设定合适的毛细管电泳条件，包括电压、电流、温度、电泳缓冲液的浓度和pH值等。
4. 样品注入和分析：将样品通过母液喷射装置或静态注射装置注入到填充好的毛细管中，然后开启电源，进行电泳分析。
5. 检测和数据分析：通过检测器对分离后的化合物进行检测，并记录峰的峰高和峰面积等参数。
利用这些数据进行数据分析和结果解释。
四、实验注意事项1. 仪器操作：严格按照仪器的使用说明进行操作，保证实验安全和设备的长期稳定性。
药物分析中的毛细管电泳法测定药物结构
药物分析中的毛细管电泳法测定药物结构毛细管电泳法是一种常用的药物分析技术，可用于测定药物结构。
本文将介绍毛细管电泳法的原理、操作步骤、应用领域和优势等相关内容。
一、毛细管电泳法的原理毛细管电泳法是一种基于电动力和电荷选择性的分离技术，通过在毛细管中施加电场，使带电的药物分子在电场作用下沿着毛细管迁移，从而实现药物分离和结构测定。
毛细管材料、电解液组成、电场强度和药物分子的特性等因素都会影响分离效果和测定结果。
二、毛细管电泳法的操作步骤1. 毛细管准备：选择合适的毛细管，常用的有硅胶毛细管、聚合物毛细管和玻璃毛细管等，根据不同的药物性质选择合适的毛细管材料。
2. 电解液准备：根据药物的电荷性质和分离要求选择合适的电解液组成，常用的有缓冲液、有机溶液和离子对等。
3. 样品处理：将待测试的药物样品进行处理，通常包括样品前处理和样品标记等步骤，以增强分离效果和信号检测。
4. 注射样品：将经处理的药物样品通过注射器等装置注入到毛细管中，保持注射速度稳定。
5. 施加电场：连接电泳设备，根据药物分子特性和需要进行电场强度的设定。
6. 结果分析：根据电泳的运行时间、药物分离的位置和检测信号等信息，进行结果分析和药物结构测定。
三、毛细管电泳法的应用领域毛细管电泳法在药物分析领域有广泛的应用。
主要应用于药物结构分析、药物成分分离和纯度测定等方面。
它具有检测迅速、高分辨率、需样品量少和方法简便等优点，适合于复杂样品和微量样品的分析。
四、毛细管电泳法的优势1. 高分离效果：毛细管电泳法能够有效地分离药物分子，尤其适用于复杂样品的分析。
2. 快速分析：相比传统的色谱技术，毛细管电泳法具有分离速度快的优势，能够提高分析效率。
3. 小样品量：毛细管电泳法对样品量的要求较低，适合于微量样品的分析。
4. 简便易行：操作步骤相对简单，不需要复杂的样品准备和设备操作。
综上所述，毛细管电泳法是一种重要的药物分析技术，其原理、操作步骤、应用领域和优势使其成为药物结构测定的有力工具。
药物分析中的毛细管电泳法研究
药物分析中的毛细管电泳法研究毛细管电泳法（CE）是一种常用的药物分析方法，其在药物研究领域具有重要的应用价值。
本文将探讨毛细管电泳法在药物分析中的原理、优势和应用案例。
一、毛细管电泳法的原理毛细管电泳法是一种基于电荷和大小不同的化学物质在电场作用下在毛细管内迁移的原理，从而实现分离和分析的方法。
在毛细管电泳法中，电场是通过两个电极施加的。
当样品溶液通过电场作用下进入毛细管时，带电的离子会在电场力的作用下以不同的速率迁移。
这种迁移速度与溶液中离子的电量和大小有关。
此外，毛细管的尺寸和材料对分析结果也有影响。
毛细管内径的选择会影响分离的清晰度和分离速度。
毛细管材料的选择也会影响化学物质在毛细管内的吸附和分离效果。
二、毛细管电泳法的优势1. 高分离效果：毛细管电泳法能够对样品中的成分进行高效分离，从而获得更准确的分析结果。
2. 快速分析：相比传统的色谱分析方法，毛细管电泳法具有更快的分析速度，从而提高了实验效率。
3. 低样品消耗：毛细管电泳法所需的样品量较小，大大减少了对样品的消耗。
4. 灵敏度高：毛细管电泳法具有较高的灵敏度，可以检测到低浓度的化合物。
5. 耗材成本低：毛细管电泳法所需耗材较少，降低了实验成本。
6. 可自动化操作：毛细管电泳法可以与自动化系统结合，实现高效的分析操作。
三、毛细管电泳法在药物分析中的应用案例1. 药物纯度分析：毛细管电泳法可以用于药物样品的纯度分析，通过分离样品中的不同成分，判断药物的纯度和质量。
2. 药物代谢物分析：毛细管电泳法可用于药物代谢物的分析，快速准确地鉴定代谢产物，从而了解药物的代谢途径和转化情况。
3. 药物含量分析：毛细管电泳法可用于测定药物样品中的活性成分含量，为药物质量控制提供依据。
4. 药物相互作用研究：毛细管电泳法可以用于研究药物与其他化合物之间的相互作用，如蛋白质与药物的结合情况等。
总结：毛细管电泳法在药物分析中具有重要的应用价值。
其原理简单、分离效果好、分析速度快、灵敏度高、样品消耗低等优点使其成为了药物分析领域的重要手段。
第二十一章 毛细管电泳法
35
那么，是否孔径越小越好呢？
虽然已有用 2μm 的报道，但是孔径小，样品负载小， 检测困难，也增加了进样、清洗等操作上的困难。
常用25 ~75μm，最常用的是50μm和~75μm。 柱的外径一般是大一些好，外径越大，散热面积大， 散热速度快。 常用外径 >300μm。
二、毛细管电泳的分类
按毛细管中填充物的性质分类： 自由溶液 毛细管内填充物为pH缓冲的电解质溶 液。如：毛细管区带电泳（CZE）。 非自由溶液 毛细管内填充物为凝胶或其他筛分 介质。如：毛细管凝胶电泳（CGE）。 按分理机制分类： 电泳型: CZE、CGE、NACE（非水）
色谱型:
胶束电动毛细管色谱（MECC）
电渗较低。
缺点：样品吸附较强，热传导差，管内径不易均匀。
34
石英： 金属杂质少。 能够透过短紫外光，拨去一小段（约 1cm）聚酰亚胺 层后，即可作为光学检测器窗口。 机械强度高，不易折断。 表面存在硅醇基，产生氢键吸附，并产生电渗流。 2.内径和长度 CE实现高电场的关键部件是小孔径毛细管柱。在相 同的电压下，孔径越小，电流就越小，产生的焦耳热量就 越少。另外，孔径越小，散热效果也越好，柱效提高。
电渗流形状：平头塞状
10
在电场中，液体相对毛细管内壁的移动均为向负 极方向的移动，电渗速度是电泳速度的5～7倍，因此 无论是正离子、负离子还是中性分子，都将随着电渗 流朝着一个方向移动。 当荷电粒子的移动方向（电泳方向）与电渗方向 一致时，会加快粒子的泳动速度，反之，当荷电粒子 的移动方向与电渗方向相反时，会减慢粒子的泳动速 度。 电渗与电泳作用的对象不同: 电泳——荷电粒子 电渗——溶液（缓冲溶液，pH>2）
σ：标准偏差 D：溶质的扩散系数（随分子量的增加而降低） tm：迁移时间。 影响迁移时间的 因素（参数） 毛细管长度 外加电压 缓冲溶液的种类 等
毛细管电泳法的特点和CEMS的构造
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实验操作流程
01
02
03
04
样品处理
将待分析样品进行适当的预处 理，如稀释、过滤、离心等，
以去除杂质和干扰物质。
毛细管清洗与填充
使用适当的清洗液清洗毛细管 内壁，然后填充合适的缓冲液
和胶体。
进样与分离
将预处理后的样品注入毛细管 ，在电场作用下进行分离。
检测与记录
采用适当的检测器对分离后的 组分进行检测，记录检测数据
高通量分析
随着技术的不断发展，毛细管电泳法在高通量分析方面取得了重要进展，能够同时分离和检测多个样 品中的组分。
多模式分析
除了传统的分离模式外，毛细管电泳法还发展出了多种分离模式，如毛细管凝胶电泳、毛细管等电聚 焦等，能够适应不同组分的分离需求。
cems的发展趋势与展望
• 微纳尺度分离：随着微纳加工技术的进步，毛细 管电泳法的分离通道尺寸越来越小，分离效率越 来越高。
03
毛细管电泳-质谱联用系统（Capillary Electrophoresis-Mass Spectrometry，简 称CE-MS）：CE-MS是将毛细管电泳分离技术与质谱检测技术相结合的分析方法， 具有高分离效能、高灵敏度、高分辨率等优点。
cems的构造与原理
进样系统
进样系统是将待测样品引入到毛细管电泳分离通 道的装置，一般采用注射器、定量环或自动进样 器等。
对缓冲液和电极的要求高
01
毛细管电泳法的分离效果受到缓冲液和电极质量的影响较大，
需要高质量的试剂和电极才能获得准确的结果。
对样品前处理的依赖性较大
02
对于复杂样品，需要进行适当的前处理才能进行有效的分离和
毛细管电泳法
数据处理 检测器 电极 缓冲液
进样方法
1、电动进样 也称电迁移进样.
方法:将毛细管的进样端插入装有试样溶液的 试样管中，试样管中插入电极，与检测端 的缓冲液间施加进样电压，并维持一定时 间，试样溶液在电泳和电渗流作用下进入 毛细管，然后再将试样溶液换成载体缓冲 液，电泳即可进行。
电渗流的意义
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 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。
毛细管凝胶电泳综合了电泳技术和平板 凝胶电泳的优点 : 1. 电泳峰尖锐，柱效极高 2. 短柱上实现极好的分离 3. 试样容量为10－12g 主要缺点:制备柱较困难，寿命较短 已成为分离分析生物大分子如蛋白质、 多肽、核 酸、DNA等强有力的工具。 例应用CGE分离与激光诱导荧光检测相 结合，用于DNA序列快速分析。
电泳溶液硼砂30 mmol.L-1 (pH 9.43),检测波长295 nm,34 kPa.s压力进样，17 kV恒压电泳，电泳时间10 min，电泳温度 20℃，进样分析溶液中均含硼砂3.0 mmol.L-1 (pH=9.43)。 为消除进样等因素所引起的误差，采用内标定量法。实验 发现p-NBA出峰时间在LIG与FA之间，在优化条件下样品中杂 质对其无干扰，峰形好，用它作内标可明显改善分析精密度， 故选定p-NBA为内标，在进样分析溶液中浓度为60 μg.mL-1。
若某一区带的离子进入前一区带， 由于 电场强度变小而减速，由若进入到下区 带，由于电场强度变大而加速， 都退回 到原区带, 结果导致各区带形成鲜明的 界面.
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毛细管电泳法分离水杨酸、苯甲酸及阿司匹林中的
含量测定
毛细管电泳法分离水杨酸、苯甲酸及阿司匹林中的含量测定
毛细管电泳又称高效毛细管电泳( High Performance Capillary Electrophoresis, HPCE) 是一种仪器分析方法。
通过施加10-40kV 的高电压于充有缓冲液的极细毛细管，对液体中离子或荷电粒子进行高效、快速的分离。
现在，HPCE 已广泛应用于氨基酸、蛋白质、多肽、低聚核苷酸、DNA 等生物分子分离分析，药物分析，临床分析，无机离子分析，有机分子分析，糖和低聚糖分析及高聚物和粒子的分离分析。
人类基因组工程中DNA 的分离是用毛细管电泳仪进行的。
毛细管电泳较高效液相色谱有较多的优点。
其中之一是仪器结构 简单（见图1）。
它包括一个高电压源，一根毛细管，紫外检测器及计算机处理数据装置。
另有两个供毛细管两端插入而又可和电源相连的缓冲液池。
high-v oltage
power supply Buffer
V ial
Buffer V ial Detector Recording dev ice
capillary
Electrode Electrode
图1 CE 仪器组成示意图
毛细管中的带电粒子在电场的作用下，一方面发生定向移动的电泳迁移，另一方面，由于电泳过程伴随电渗现象，粒子的运动速度还明显受到溶液电渗流速度的影响。
粒子的实际流速 V 是电泳流速度 Vep 和渗流速度 Veo 的矢量和。
即:
V = Vep + Veo (1)
电渗流是一种液体相对于带电的管壁移动的现象。
溶液的这一运动是由硅/水表面的Zeta 势引起的。
CE 通常采用的石英毛细管柱表面一般情况下(pH>3)带负电。
当它和溶液接触时，双电层中产生了过剩的阳离子。
高电压下这些水合阳离子向阴极迁移形成一个扁平的塞子流，如图2。
毛细管管壁的带电状态可以进行修饰，管壁吸附阴离子表面活性剂增加电渗流， 管壁吸附阳离子表面活性
剂减少电渗流甚至改变电渗流的方向。
图2电椮流流速轮廓
毛细管区带电泳(CZE)也称自由溶液电泳, 是HPCE中最基本也是应用最广的一种模式,它是基于分析物表面电荷密度的差别进行分离的。
实验中，在毛细管和电解池中充以相同的缓冲液，样品用电迁移或流体动力学法从毛细管一端导入，加入电压后，样品离子在电场力驱动下以不同的电泳速度迁移至检测器端，形成不连续的移动区带分离出来。
图3是不同电荷密度的阳离子到达检测端的信号。
操作电压、缓冲液的选择及其浓度和 pH 值、进样的电压和时间等都是CZE 操作的重要参量，合理优化选择柱温、分离时间、柱尺寸、进样和检测体积、溶质吸附和样品浓度等也将大大提高柱效。
CZE中还可通过改变电渗流的方向来选择分析待测的离子。
图3 不同电荷带点阳离子的迁移速度
本仪器的检测器是UV/vis。
UV/vis通用性好，是使用最广泛的一种检测器。
由朗伯-比耳定律：
A=lg(I
/I)（2）
式中，A为吸光度，I0为入射光强度，I为经检测物吸收后的透射光强度。
在固定的实验条件下，
A=K’c (3)
式(3)就是定量分析的基础。
定量方法可用标准曲线法等。
小内径毛细管限制了光吸收型检测器的灵敏度。
一般检测限不低于10-6mol/L。
本实验测定阿司匹林(乙酰水杨酸)为一常用解热镇痛药,自问世以来的近百
年里，一直是世界上最广泛应用的药物之一。
近年来，又被用于预防心血管疾病。
游离水杨酸是阿司匹林在生产过程中由于乙酰化不完全而带入或在贮存期间阿司匹林水解产生的。
水杨酸对人体有毒性，刺激肠胃道产生恶心、呕吐。
1 实验仪器与试剂
1.1 仪器
高效毛细管电泳（P/ACE MDQ）,配有二极管阵列检测器、毛细管总长度L ＝50cm，有效长度 l＝40.5cm、32 Karat软件控制仪器操作和数据采集(Beckman 公司,美国)、精密pH计（雷磁PHS-3C）、电子分析天平（AL204，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司METTLER TOLEDO）。
1.2 试剂
水杨酸(100 ug/ml)、苯甲酸(100 ug/ml)、0.1mol/L氢氧化钠、10 mmol/L
磷酸氢二钠-磷酸二氢钠(NaH
2PO
4
-Na
2
HPO
4
1:1缓冲溶液(NaH
2
PO
4
和 Na
2
HPO
4
各 5
mmol/L)pH 6.0)、乙醇、甲醇、阿司匹林肠溶片样品（规格：25mg，临汾宝珠制药有限公司）、二次蒸馏水。
2 方法与结果
2.1溶液配制
①20 ug/ml的水杨酸标准溶液：精密量取100 ug/ml水杨酸1ml至5ml容量瓶中，用蒸馏水定容；② 40 ug/ml的苯甲酸和20 ug/ml的水杨酸混合标准溶液：精密量取100 ug/ml水杨酸1ml和100 ug/ml苯甲酸2ml至5ml容量瓶中，用蒸馏水定容；③准确称取0.2001g样品，用乙醇溶解至25mL，用移液管取1ml 至5ml的容量瓶中，用二次水定容稀释5倍。
2.2 测定
将所有溶液（缓冲溶液，氢氧化钠，水，标准，样品）经微孔滤膜后装入小瓶中。
毛细管柱在使用前分别用0.1mol/L的氢氧化钠溶液冲洗3min，二次蒸馏水冲洗3min，缓冲溶液冲洗6min，在运行电压平稳6min。
以后每次进样前，均用氢氧化钠、水冲柱，在运行电压下平衡5min。
本实验采用点迁移进样（25KV、0.5pis）。
高端压进样，低端压检测，25KV的工作电压。
214nm检测波长。
2.3 方法
2.3.1 标准曲线
配制一系列乙酰水杨酸标准溶液。
在10mmol/L NaH
2PO
4
/Na
2
HPO
4
溶液（pH=6）
条件下运行各个溶液。
每种溶液分别运行三次，取平均值。
以谱图中峰面积为纵坐标，浓度为横坐标，绘制标准曲线。
得到的线性回归方程为（峰面积：y( mV·s), 浓度：x( mg/mL)）：y=A+Bx (r=0.9999)，并得到线性范围。
2.3.2 精密度试验
一种标准溶液连续运行五次，考察迁移时间和峰面积的重现性。
迁移时间的相对标准偏差(RSD) <2%，校正峰面积的RSD 值为<5%。
2.4 结果记录分析
根据电泳的原理，苯甲酸的pKa=4.3水杨酸的pKa
1=2.98,pKa
2
=12.38缓冲溶
液的pH值为6.0，所以苯甲酸以分子形式存在的百分含量大于水杨酸的分子形式的百分含量，毛细管电泳的出峰顺序为带正电荷的大于中性分子大于带负电荷的，由表1可知单品水杨酸的出峰时间为12.6-12.8min，由表2可知混合标样中t=11.4min时的峰为苯甲酸的峰，t=12.6min时的峰为水杨酸的峰，用标准液出峰时间与未知浓度混合样品中出峰时间进行对比，从而确定混合样品中苯甲酸和水杨酸的峰。
依据外标定量法，按照已知浓度峰的积分面积之比折算未知浓度混合样品中
各个组分的浓度。
由A
标/A
样
=C
标
/C
样
求水杨酸及阿司匹林的含量。
水杨酸标准品
（20ug/ml）的峰面积为9971，阿司匹林中水杨酸的面积为6822 ,所以阿司匹林标准溶液中水杨酸的含量为13.68ug/ml。
所以0.2001g阿司匹林肠溶片中含水杨酸1.71mg。
3 讨论
高效毛细管电泳（HPCE）的分离选择性和分离效率主要取决于缓冲液的类型、酸度、浓度等，缓冲液添加剂、电压、温度等也有一定影响。
该实验对阿司匹林中的水杨酸、苯甲酸进行了分离研究，重点考察了缓冲液的酸度、浓度、电压等实验条件对分离的影响。
毛细管使用前依次用下列溶液冲洗0.1mol的氢氧化钠溶液冲洗3min，二次蒸馏水冲洗3min，缓冲溶液冲洗6min，进样时间20s。
在毛细管电泳中, 提高分离电压可以缩短体系分离时间, 但是在高电压下会由于焦耳热的影响,使溶质产生扩散现象, 从而降低毛细管电泳分离效率。
本实验选定工作电压为25KV。
毛细管电泳以其高效、快速、微量的优势，在药物分析中得到了广泛应用。
本实验采用毛细管电泳法测定了阿司匹林中水杨酸与乙酰水杨酸的含量简便、快速、准确。