2015毛细管电泳课件

James W. Jorgenson
North Illinois University
化学系教授
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第二节 基本原理
一、电泳和电泳淌度
电泳（electrophoresis）是指溶液中带电粒子（离子）在电场中定 向移动的现象。 电泳淌度：单位电场强度下，带点粒子的电泳速率。
ep uep / E
uep 为电泳速率 式中 ep－电泳迁移率（电泳淌度），
有良好的重现性，毛细管在使用时应经常清洗。 ▲空管通常用 0.l～1mol/L NaOH、水和缓冲液顺序冲洗，各洗 5~10min，或增加有机溶剂如甲醇清洗步骤，以除去管中的脂溶性 吸附组分。如果怀疑管内壁吸附有蛋白质或其他有机分子，可用 0.l～1mol/L的HNO3洗 5～10min，然后再按常规清洗。 ▲两次分析之间，可用运行缓冲液清洗、平衡。
电泳（ C）槽和电极（ V1、V2 ）
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经典电泳法散热差，分离电压受到限制。
1981年，Jorgenson和Lukacs发表了在毛细管电泳发展史上
具有划时代意义的工作，他们采用75μm内径的石英毛细管
做为分离室，紫外柱上检测的方法，在30kv的分离电压下
分离丹酰化氨基酸，柱效达到40万个理论塔板。他们的工 作为毛细管电泳的发展奠定了基础。
正离子 中性分子 负离子
由于电渗流速度大大高于电泳速度，所以，不管正离子、负离子还 是中性分子，均随电渗流移动。
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四、柱效和分离度
1)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）； 高效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）。
电泳淌度与带电粒子半径（r）及电荷（q）间的关系
ep
q
6 r
电泳淌度的差异构成了电泳分离的基础
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二、电渗和电渗淌度 电渗（electroosmosis)是毛细管电泳分离理论中 最基本的概念之一。
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电渗是指在电场作用下，毛细管中或固相多孔物质内，电解
质溶液朝一个方向迁移的现象。电渗速率 ueo与固液两相界面 的双电层Zeta电位 ，缓冲溶液的介电常数 和黏度 有关， 与电场强度成正比。

app ELd
2D
;
t n 5.54 W 1/2
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扩散系数小的溶质比扩散系数大的分离效率高，分离生 物大分子的依据。
影响分离度的主要因素；工作电压V；毛细管有效长度 与总长度比；有效淌度差。分离度可按谱图直接由下式计算：
2(t2 t1 ) N R ( ) W2 W1 4 ep1 ep 2 为两组分电泳淌度的差值 2 9
（1）可一次完成阳离子、阴离子、中性粒子的分离； （2）改变电渗流的大小和方向可改变分离效率和选择性，如 同改变LC中的流速； （3）电渗流的微小变化影响结果的重现性； 在CE中，控制电渗流非常重要。
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3)无涡流扩散项与传质阻力项
在HPCE中，仅存在纵向扩散，H=B/u
N
appVLd
2 DLt
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2） 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：
app() ep eo app() eo ep
app (中) eo
阳离子运动方向与电渗流一致； 阴离子运动方向与电渗流相反； 中性粒子运动方向与电渗流一致；
▲高压电源至少应能输出200μA×25kV的功率。 ▲检测器尽量安装在接地端，优先考虑柱上紫外检测方式。 ▲ 温控范围宽，以0 ℃为界，越宽越好，上限不应低于50 ℃ ，最好能达到65～70 ℃ ，至少能在20～40℃内恒温，
恒温精度应小于±0.1 ℃ 。
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一、高压电源
• 高压电源一般采用（0 ~±30）kV连续可调的直流高压电
20cm左右。
2.涂层 外壁涂一层聚酰亚胺保护层 ，一般内壁不需涂层处理。大 分子化合物分离时，常常需要惰性管壁，以抑制吸附。做 CIEF或CGE时，需要涂层毛细管以抑制电渗。在分离中， 有时为了加强电渗或改变其方向，也需要涂层毛细管。
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3. 清洗
毛细管在使用过程可能被污染，从而影响分析的结果。为使测定具
第三节 毛细管电泳仪和实验操作
一、毛细管电泳仪
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自动型毛细管电泳仪结构示意图 1.高压电极槽和进样机构 2.填灌清洗机构 3.毛细管 4.检测器 5.铂丝电极 6.低压电极槽 7.恒温系统 8.数据记录处理系统
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CE的要求：
▲进样机构不存在死体积，能进行精确的进样控制。
▲需有毛细管清洗机构。
源，一般要求电压稳定在±0.1%。电极通常由直径0.5mm
~1mm的铂丝制成。电极槽通常是带螺帽的玻璃瓶或塑料 瓶（1ml ~ 5ml不等），以便于密封。
• 仪器必须接地，操作过程中必须注意高压的安全保护。
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二、毛细管
1.尺寸 毛细管尺寸的选择与分离模式和样品有关。自由溶液电泳 多选用50或75μm内径的毛细管，分离的有效长度常控制在 40～100cm之间。如进行大颗粒如红细胞的分离，则需要内 径大于 300μm的毛细管。CGE或CEC的有效长度一般控制在
第15章
毛细管电泳法Байду номын сангаас
第一节 概述
电泳（Electrophoresis)是指溶液中带电粒子在电场的作用下向与 自身带相反电荷的电极移动的现象。将电泳发展成为分离技术应 归功于Tiselius (瑞典,蒂塞利乌斯)的工作。他于1937年建立“移界 电泳（moving boundary electrophoresis)”，成功地将人血清中的 蛋白质分为白蛋白、α、β、和γ球蛋白，这项工作成为蛋白质化学 发展的基础，因此Tiselius本人荣获1948年诺贝尔化学奖。
ueo E
单位场强下的电渗速率 ，称为电渗淌度
ueo eo E
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三、表观淌度和迁移时间
app
Ld / t ep eo V / Lt
uapp uep ueo （ep eo )E
表观淌度 μep+μeo μeo μeo-μep 表观迁移速度 uep+ ueo ueo ueo - uep