5.3 高效毛细管电泳分离模式
高效毛细管电泳技术
2.1 电渗现象
当固体与液体接触时，固体表面带一种电荷，则 因静电引力使其周围液体带有相反电荷，在液-固界 面形成双电层，二者之间存在电位差。
202X 添加副标题
毛细管电泳
目录
一、概述-毛细管和电泳技术
+
毛细管柱是毛细管电泳（CE）的核心部件，目前多为2575μm之间，材料为聚四氟乙烯、玻璃和弹性石英，以石英 居多。 电泳：在电解质溶液中，带电离子在电场力的作用下，以不 同的速度向与其所带电荷相反的电极迁移的现象。由于不同 离子所带电荷及性质的不同，迁移速率不同，可实现分离。
3.2 DNA分析
DNA分析包括碱基、核苷、核苷酸、寡核苷酸、引物、探针、单链 DNA、双链DNA分析。用CE测DNA序列的应用很多, 如用短寡核苷酸
引物库测DNA 序列、高速DNA 序列、毛细管阵列、毛细板阵列。
3.3 环境分析
01
水源是人类生存最重要的环境 资源，对水质的分析是CE 最 广泛的应用领域之一。CE 的 工作环境是水介质，这一特点 为环境分析带来极大方便。目 前，CE已经可以准确测量出 水环境中的多种多环芳烃、多 氯联苯等。
1. 邓光辉用毛细管电泳安培检测法检出了辣椒粉样品中的苏丹红 I 号。 2. 张辰凌等以 20 mmol/L 乳酸溶液为背景电解质，用毛细管电泳-电容耦合非接触
电导法检测了牛奶中的三聚氰胺的含量。 3. 管月清等采用毛细管电泳-电化学检测法同时测定了肉制品中盐酸克伦特罗与沙丁
胺醇的含量。
四、毛细管电泳的特点
第6章- 高效毛细管电泳
24
不同内径毛细管的管壁温度
及其轴心与管壁的温差
内半径（μm） 25 50 75 100 125 壁温度（K） 299.0 301.2 304.2 307.7 311.6 温差（K） 0.53 1.39 3.14 5.58 8.72
25
3. 扩散与吸附 扩散
纵向扩散：
2 2 DLd /u 2 Dtm
ห้องสมุดไป่ตู้
36
第四节 毛细管电泳仪
基本结构： 高压电源、进样、填灌/清洗、毛细管 温控、检测、记录/数据处理
毛细管电泳仪示意图
37
一、高压电源 包括：电源、电极、电极槽
0~±30kV,精度1%
6
（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: 色谱型: CZE、CGE、NACE（非水） 胶束电动毛细管色谱（MECC） 微乳液电动毛细管色谱（MEECC） 电泳/色谱型:毛细管电色谱（CEC）
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：
ν+ =ν电渗流+ ν+ef 阳离子运动方向与电渗流一致；
ν- =ν电渗流- ν-ef 阴离子运动方向与电渗流相反；
ν0 =ν电渗流中性粒子运动方向与电渗流一致；
（1）可一次完成阳离子、阴离子、中性粒子的分离；
（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。 （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。
高效毛细管电泳
70年代初 Ereraers 在高电压下进行等速电泳,初发表了专著《等速 电泳》，提出用毛细管进行电泳的基本原理和在线检测方法，并在 等速电泳系统上获得了区带电泳的结果 1974年Virtanen提出使用细毛细管提高分离效率 1979年Everaerts和Mikker发表了有关区带电泳理沦的文章，提出 用毛细管来抑制对流和槽强故热效果的方案，并用内径200um的 聚四氟乙烯管以毛细管获得小于10um理论塔板高。 1981年 Jorgenson和Lukacs发表了划时代的研究工作，用75pm内 径石英毛细管进行电泳，电迁移进样，以灵敏的荧光检测器进行 柱上检测，使丹酞化氨基酸高效、快速分离，峰形对称，达到 400000块／m理论塔板的高效率，并进一步研究了影呐区带加宽 的因素。 Jorgenson和Lukacs等人的开创性工作，使电泳这一 古老技术发生了根本变革，从此写人高效毛细管电泳的新时代。
第二章 高效毛细管电泳
高效毛细管电泳概况 高效毛细管电泳仪 基本概念 毛细管电泳分离模式 HPCE分离方法的选择 毛细管电泳的一些发展动向
一、高效毛细管电泳概况
发展史
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c
1967 年Hjertem使用慢速旋转的内径为3mm的石英玻璃管进行自 由溶波电泳，以UV进行检测，成功地分离了无机离子、有机离子、 蛋白质、多肽、核酸、病毒以及细菌。
二、高效毛细管电泳仪器
1．毛细管：用作分离通道和电流通路
2．直流高压电源：用于驱动分离
3.进样机构：能实现直接进样并可随时改变进样方向， 常备的方法是电动和压力(包括重力或真空)进样系统； 4．电极与电极槽：用于金属导线和毛细管的沟通； 5．检测系统：
高效毛细管电泳
5. 毛细管等速电泳（CITP）
是一种较早的模式, 采用先导电解质和后继电解质, 使溶
质按其电泳淌度不同得以分离, 常用于分离离子型物质, 目
前应用不多。
6. 毛细管电渗色谱（CEC）
将HPLC中众多的固定相微粒填充到毛细管中,
以样品与固定相之间的相互作用为分离机制, 以电
渗流为流动相驱动力的色谱过程,虽柱效有所下降,
分离过程
电场作用下，毛细管柱中出现：电泳现象和电渗流现象。
带电粒子的迁移速度=电泳+电渗流；两种速度的矢量和。
正离子：两种效应的运动方向一致，在负极最先流出； 中性粒子无电泳现象，受电渗流影响，在阳离子后流出； 阴离子：两种效应的运动方向相反。ν电渗流 >ν电泳时,阴离子在负 极最后流出,在这种情况下,不但可以按类分离,除中性粒子外,同种类离
DNA、RNA分析
抗生素、维生素、糖类、单细胞分析
阴离子的分析
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：SO42-、 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；
加入电渗流改性剂，十六烷基三甲基 溴化胺等，使电泳方向和电渗流方向一 致，可在3.1min内分离36种阴离子；阴 极进样，阳极检测； 离子价态及存在形态分析。
毛细管电泳的几种分离模式
1.毛细管区带电泳（CZE）
带电粒子的迁移速度=电泳和电渗流速度的矢量和。 正离子：两种效应的运动方向一致，在负极最先流出； 中性粒子：无电泳现象，受电渗流影响，在阳离子后流出； 阴离子：两种效应的运动方向相反；ν电渗流 >ν电泳时,阴离子在
负极最后流出,在这种情况下,不但可以按类分离,同种类离子由于差
高效毛细管电泳
电泳中影响电渗流的因素很多，应设法控制 电渗流的恒定。
23
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 酸度影响毛细管的表面 Si-OH基的电离，特别 是在pH4～7范围内，影 响更显著，此时溶液pH 值与EOF成近线性关系
FE qE
q: 溶质离子所带的有效电荷 E: 电场强度 带电粒子在溶液中运动时受到的阻力即摩擦力为
Ff fv ep
v ep
是电泳速度
9
f为摩擦系数，其大小与带电粒子的大小、 形状以及介质粘度有关。对于球形离子，f = 6πηγ；对于棒状离子，f = 4πηγ。式中，γ是 溶质离子的动力学半径，η是电泳介质的粘度。 平衡时，电场力和摩擦力相等，即 qE = fvep 电泳速度为
7
三、毛细管电泳的分类
按分离模式分类，常用的ＣＥ技术有六种：
毛细管区带电泳，胶束电动毛细管色谱， 毛细管凝胶电泳，毛细管等电聚焦， 毛细管等速电泳 ，毛细管电色谱 毛细管区带电泳是CE中最基本、应用最普遍 的一种模式。
第二节
基本原理
一、电泳和电泳淌度 1. 电泳与电泳速度
8
在一定电场强度作用下，溶质带电粒子在 溶液中的定向移动（迁移），这种现象称为 电泳。带电粒子在电场中迁移时，所受的电 场力为
1
毛细管电泳（ capi1lary electrphoresis，CE）和传统电泳的根本区 别在于前者设法使电泳过程在散热效率极高的 毛细管内进行，从而确保引入高的电场强度， 全面改善分离质量。
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
第五章 高效毛细管电泳分离技术
第五章高效毛细管电泳分离技术第一节毛细管电泳技术发展简史及其特点电泳是指带电粒子在电场作用下向电性相反的方向迁移的现象。
据此对某些化学或生物化学组分进行分离的技术称为电泳技术。
从1930年瑞典科学家Arne Tiselius首次提出电泳法至今已有70年的历史。
电泳法的发展大致可分为三个阶段。
1950年以前属初创阶段，主要是界面移动自由电泳，一般在U型管内进行，无支持物。
50年代至80年代中期出现了各种有支持物的电泳方法，如纸电泳、醋酸纤维电泳、琼脂糖电泳、聚丙烯酰胺凝胶电泳等，70年代后实现了仪器的自动化。
80年代后期出现了毛细管电泳方法，实现了微型化、自动化、高效、快速分析，毛细管电泳技术已经成为同现代色谱技术相比的分析化学领域中的一个令人瞩目的分支。
毛细管电泳（Capillary Electrophoresis，CE）或高效毛细管电泳（High Performance Capillary Electrophoresis，HPCE）是指以毛细管为分离室、以高压电场为驱动力的一类新型现代电泳技术。
毛细管电泳仪的基本结构见图5-1。
HV（0-+30KV）图1 毛细管电泳仪的结构图C—毛细管；D—检测器；E—电极槽；HV—直流高压电源；Pt—铂电极；S—样品；DA—数据采集处理系统完善的毛细管电泳仪应具备（1）有多种施压模式；（2）恒温精度高，恒温范围宽；（3）精确的进样控制；（4）检测器的灵敏度高等条件。
毛细管电泳分离技术用的是内径为5-100μm，外径为370μm，长为10-100cm的弹性熔融石英毛细管，毛细管的特点是（1）体积小；（2）散热快，可承受高电场；（3）可使用自由溶液、凝胶等为支持电解质，在溶液介质下可产生平面形状的电渗流。
毛细管电泳分离技术与传统的平板电泳和现代液相色谱分离技术相比具有很多优点：（1）高效（105-107理论塔板/米）；（2）快速（几十秒至几十分钟）；（3）分离模式多，选择自由度大；（4）分析对象广，从无机离子到整个细胞；（5）高度自动化；（6）样品需量小，运行成本低，无环境污染。
高效毛细管电泳实验
高效毛细管电泳实验一、实验目的1. 进一步理解毛细管电泳的基本原理；2. 熟悉毛细管电泳仪器的构成；3. 了解影响毛细管电泳分离的主要操作参数。
二、实验原理1．电泳淌度毛细管电泳（CE ）是以电渗流 (EOF)为驱动力，以毛细管为分离通道，依据样品中组分之间淌度和分配行为上的差异而实现分离的一种液相微分离技术。
离子在自由溶液中的迁移速率可以表示为：ν = μE （1）r 6q πημ= （2）式中ν是离子迁移速率，μ为电泳淌度，E 为电场强度。
η为介质粘度，r 为离子的流体动力学半径，q 为荷电量。
因此，离子的电泳淌度与其荷电量呈正比，与其半径及介质粘度呈反比。
2．电渗流和电渗淌度电渗流（EOF ）指毛细管内壁表面电荷所引起的管内液体的整体流动，来源于外加电场对管壁溶液双电层的作用。
在水溶液中多数固体表面根据材料性质的不同带有过剩的负电荷或正电荷。
就石英毛细管而言，表面的硅羟基在pH 大于3以后就发生明显的解离，使表面带有负电荷。
为了达到电荷平衡，溶液中的正离子就会聚集在表面附近，从而形成所谓双电层，如图1所示。
这样，双电层与管壁之间就会产生一个电位差，叫做Zeta 电势。
但毛细管两端施加一个电压时，组成扩散层的阳离子被吸引而向负极移动。
由于这些离子是溶剂化的，故将拖动毛细管中的体相溶液一起向负极运动，这便形成了电渗流。
电渗流的大小可用速率和淌度来表示：()E EOF ηεξν/=（3） 或者 ηεξμ/=EOF （4）式中νEOF 为电渗流速率，μEOF 为电渗淌度，ξ为Zeta 电势，ε为介电常数。
3．毛细管电泳的分离模式CE 有6种常用的分离模式，其中毛细管区带电泳（CZE ）、胶束电动毛细管色谱（MEKC ）和毛细管电色谱（CEC ）最为常用。
本实验的内容为CZE 。
4．毛细管电泳的基本参数CE 中的分析参数可以用色谱中类似的参数来描述，比如与色谱保留时间相对应的有迁移时间，定义为一种物质从进样口迁移到检测点所用的时间，迁移速率（ν）则是迁移距离（l ，即被分析物质从进样口迁移到检测点所经过的距离，又称毛细管的有效长度）与迁移时间（t ）之比：t l=ν （5）因为电场强度等于施加电压(V)与毛细管长度(L)之比：L VE = （6）就CE 的最简单的模式—毛细管区带电泳（CZE ）而言，结合式（1），可得：tV lL tE l a ==μ （7）在毛细管区带电泳(CZE ）条件下测得的淌度是电泳淌度与电渗流淌度的矢量和，我们称之为表观淌度μa ，即：EOF e a μμμ+= （8）实验中可以采用一种中性化合物，如二甲亚砜或丙酮等，来单独测定电渗流淌度，然后求得被分析物的有效淌度。
高效毛细管电泳技术
五、毛细管电泳的应用
5.1离子分析
（analysis of ion）
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；
3、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流速度，故它将在中性粒子之后流 出。这样，各种粒子因迁移速度不同而实现了分离。
图6 各种离子的分离
四、分离模式
根据试样的性质不同，可采用不同的分离模式。
毛细管电泳
毛细管区带电泳（CZE） 毛细管胶束电动色谱（MECC） 毛细管凝胶电泳（CGE） 毛细管等电聚焦（CIEF）
4.1毛细管区带电泳（CZE）
CZE又称毛细管自由电泳，是毛细管电泳中最基本、 应用最普遍的一种模式。它在毛细管中仅填充缓冲 液，基于溶质组分在电场中的迁移速度不同而分离。 前述的基本原理即是CZE的基本原理。
图7 区带毛细管电泳示意图
4.2毛细管胶束电动色谱（MECC）
MECC是在缓冲液中加入表面活性剂，当其浓度高于 临界浓度时形成胶束。在电场力的作用下，毛细管水 相可看作流动相，胶束相可看作“准固定相”，溶质 由其在胶束相和水相中的分配系数不同而在不同时间 流出。可以用来分离中性物质，扩展了高效毛细管的 应用范围，同时也能和色谱技术联合起来。
高效毛细管电泳技术
环境科学
一、高效毛细管电泳技术概述 二、高效毛细管电泳仪器流程和主要部件 三、高效毛细管电泳理论基础 四、高效毛细管电泳分离模式 五、高效毛细管电泳应用
《毛细管电泳法》PPT课件
；
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
毛细管电泳的基本原理及应用(图文参照)
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]。
xin第五章高效毛细管电泳
简易的高效毛细管电泳仪器组成极其简单，只要有一个高压电源、 一根毛细管、一个检测器和两个缓冲溶液瓶，就能进行高效毛细 管电泳实验。
②分离效率高，分析速度快
由于毛细管能抑制溶液对流。并具有良好的散热性，允许在很高 的电场中(可达400v／cm以上)进行电泳，因此可在很短时间内完 成高效分离。例如可以在3.1min内分离36种无机及有机阴离子。 把碱金属和镧系元素的24种阳离子完全分离仅需4.1min，分离效 率可达l05～107块／m 。
经典电泳技术：操作繁琐、费时、定量困难，也很难满足现代 生命科学研究的要求。 上世纪80年代初诞生的高效毛细管电泳是将色谱理论和电泳技 术相结合的产物。
一、高效毛细管电泳的发展史
二、高效毛细管电泳的特点
高效毛细管电泳(HPCE)是指溶质以电场为推动力，在毛细管中按 组分淌度差别从而实现高效、快速分离的新型电泳技术。 HPCE的突出特点是 ： ①仪器简单，操作方便，容易实现自动化
5 毛细管等速电泳
等速电泳(CITP)是70年代发展起来的一种电泳技术。 用毛细管进行等速电泳，就是毛细管等速电泳。用 两种淌度差别大的缓冲体系分别构成前导离子和尾 随离子，将试样像夹心饼干一样夹在两者之间，在 一次电泳中可以同时分离阴离子或阳离子。
以分离阴离子为例：一般前导电解质用淌度 大于试样中所有阴离子的电解质组成，尾随 离子由淌度小于试样中所有阴离子的电解质 组成。所有溶质都按前导离子的速度等速前 移。由阴极进样，阳极检测。当加电压后， 所有阴离子都向阳极迁移。因前导离子淌度 最大，迁移最快，走在最前，其后是淌度次 之的阴离子，它们都以前导离子的速度迁移， 并逐渐形成独立的溶质区带而得到分离。
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
第4节 高效毛细管电泳分离模式-精品文档
>ν
电泳时,阴离子在
负极最后流出,在这种情况下,不但 可以按类分离,同种类离子由于差 速迁移被相互分离。 最基本、应用广的分离模式；
2019/2/18
二、毛细管凝胶电泳
capillary gel electrophoresis ，CGE 将聚丙烯酰胺等在毛细管柱内交联生成凝胶。 其具有多孔性，类似分子筛的作用，试样分子按大小分 离。能够有效减小组分扩散，所得峰型尖锐，分离效率高。
第十一章 高效毛细管电泳 分析法
high performance capillary electrophoresis,HPCE
一、毛细管区带电泳(CZE)
capillary zone electrophoresis
二、毛细管凝胶电泳(CZE)
capillary gel electrophoresis
2. 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～ 8kV）时，管内将建立一个由阳极到阴极逐步升高的pH梯度； 3. 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；
2019/2/18
第五节
应用与进展
结束
application and advances of HPCE
2019/2/18
五、毛细管等速电泳
capillary isotachophoresis ，CITP 1. 将两种淌度差别很大的缓冲液分别作为前导离子(充满
毛细管)和尾随离子，试样离子的淌度全部位于两者之间，
并以同一速度移动。 2. 负离子分析时，前导电解质的淌度大于试样中所有负 离子的。所有试样都按前导离子的速度等速向阳极前进，逐 渐形成各自独立的区带而分离。阴极进样，阳极检测。
毛细管电泳 ppt课件
ppt课件
12
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
ppt课件
13
电渗现象与电渗流
1.电渗流现象
当固体与液体接触时，固体表面由于某种原因带一种电 荷，则因静电引力使其周围液体带有相反电荷，在液-固界 面形成双电层，二者之间存在电位差。
ppt课件
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3.缓冲液池
化学惰性，机械稳定性好；
4. 检测器
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 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；
第五章 毛细管电泳
High performance capillary electrophoresis,HPCE
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主要内容
5.1 毛细管电泳的基本原理 5.2 毛细管电泳仪 5.3 毛细管电泳的分离模式 5.4 影响分辨率的因素及操作条件选择 5.5 毛细管电泳的应用
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精品资料
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%；
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5.2 高效毛细管电泳仪
5.3 毛细管电泳的分离模式
5.4 影响分辨率的因素及操作条件选择
5.5 高效毛细管电泳的应用
结束
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3. 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。
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4. 聚焦：具有不同等电点的生物试样在电场力的作用 下迁移，分别到达满足其等电点pH的位置时，呈电中 性，停止移动，形成窄溶质带而相互分离。
5. 阳极端装稀磷酸溶液，阴极端装稀NaOH溶液。
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2. 电泳流和电渗流的方向相反，且v电渗流 > v电泳 ， 负电胶束以较慢的速率向负极移动。 3.中性分子在胶束相和溶液（水相）间分配，疏水 性强的组分与胶束结合的较牢，流出时间长。 4.可用来分离中性物 质，扩展了高效毛细管电 泳的应用范围。
5.色谱与电泳分离模
式的结合。
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5.4.6 毛细管电渗色谱
Capillary electroosmostic chromatography ，CEC
在毛细管壁上键合或涂渍高效液相色谱的固定
液，以电渗流为流动相，试样组分在两相间的分配
为分离机理的电动色谱过程；
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5.1 毛细管电泳的基本原理
第五章 毛细管电泳
Capillary electrophoresis, CE
5.4.1 毛细管区带电泳
5.4.2 毛细管凝胶电泳
5.4.3 胶束电动毛细管 色谱 5.4.4 毛细管等电聚焦 5.4.5 毛细管等速电泳
第四节 毛细管电泳分离 模式
Separate types of CE
5.4.6 毛细管电渗色谱
5.4.4 毛细管等电聚焦
Capillary isoelectric focusing，CIEF
1. 根据等电点差别分离生物大分子的高分辨率电泳技
术。
2. 毛细管内充有两性电解质（合成的具有不同等电点范 围的脂肪族多氨基多羧酸混合物），当施加直流电压 （6～8V）时，管内将建立一个由阳极到阴极逐步升高的 pH梯度。
者之间，并以同一速率移动。 2. 负离子分析时，前导电解质的淌度大于试样中所 有负离子的。所有试样都按前导离子的速率等速向阳极 前进，逐渐形成各自独立的区带而分离。阴极进样，阳
极检测。
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3. 不同离子的淌度不同，所形成区带的电场强度不同 (v=μE )，淌度大的离子区带电场强度小。 沿出口到进口，将不同区带依次排序1,2,3,4 …， 电场强度依次增大。假设“2”号中离子扩散到“3”号， 该区电场强度大，离子被加速，返回到“2”区；当“2” 号中离子跑到“1”号区，离子被减速使之归队。 4. 特点：界面明显，富集、浓缩作用。
2018/12/1EKC）
micellar electrokinetic capillary chromatography
1.缓冲溶液中加入离子型表面活性剂，其浓度达 到临界浓度，形成一疏水内核，外部带负电的胶束。
在电场力的 作用下，胶束在 柱中移动。
多孔性，类似分子筛的作用，试样分子按大小分离。能够
有效减小组分扩散，所得峰形尖锐，分离效率高。 蛋白质、DNA等的荷/质比与分子大小无关，CZE模式 很难分离，采用CGE能获得良好分离，DAN测序的重要手 段。
特点：抗对流性好，散热性好，分离度极高。
无胶筛分技术：采用低黏度的线性聚合物溶液代替高 黏度交联聚丙烯酰胺。柱便宜，易制备。
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分离类型
八种分离类型，介绍常用的几种；
根据试样性质不同，采用不同的分离类型；
每种机理的选择性不同。
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5.4.1 毛细管区带电泳
capillary zone electrophoresis ，CZE
带电粒子的迁移速率 = 电泳和电渗流速率的矢量和。 正离子：两种效应的运动方向一致，在负极最先流出。 中性粒子：无电泳现象，受电渗流影响在阳离子后流出。
6. 加压将毛细管内分离后的溶液推出经过检测器检测。
7. 电渗流在CIEF中不利，应消除或减小。
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5.4.5 毛细管等速电泳
Capillary isotachophoresis ，CITP
1. 将两种淌度差别很大的缓冲液分别作为前导离子
(充满毛细管)和尾随离子，试样离子的淌度全部位于两
阴离子：两种效应的运动方向相
反。v电渗流 >v电泳时，阴离子在负极 最后流出,在这种情况下，不但可
以按类分离，同种类离子由于差速
迁移被相互分离。 最基本、应用广的分离模式。
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5.4.2 毛细管凝胶电泳
Capillary gel electrophoresis ，CGE
将聚丙烯酰胺等在毛细管柱内交联生成凝胶。其具有