高效毛细管电泳ppt课件
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HPLC流动相的流形为抛物线形的层流，在 管壁处的速度为零，管中心的速度是平均速度 的2倍，引起的谱峰展宽较大。
电渗流呈平流，引起的谱峰展宽很小，是毛 细管电泳能获得较HPLC更高分离效率的重 要原因。
Zeta 电位
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由于溶液中的阳离子实际上是溶剂化的，在外 电场的作用下，溶剂化的阳离子向负极移动，将 引起柱中的溶液整体向负极移动，这就是毛细管 电泳中的电渗现象。
2。电渗流（electroosmotic flow，EOF）
电渗现象中整体 移动着的液体叫 电渗流。
16
3. 电渗流的大小和方向
电渗流的大小用电渗流速度vos表示，其大 小决定于电渗淌度μos和电场强度E。即
第一节 毛细管电泳的特点和分类
一、电泳和色谱
1.分离原理
3பைடு நூலகம்
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。
高效毛细管电泳的柱效远高于高效液相色谱， 理论塔板数高达几十万块/米，特殊柱子可以达到 数百万。
2.消耗低
CE所需样品为nl级, 流动相用量也只需几毫 升, 而HPLC所需样品为μl级, 流动相则需几百 毫升乃至更多。
6
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
vo
so
sE
E
ε、η－分别是电泳介质的介电常数和粘度, ζ －毛细管壁的Zeta电位，它近似等于扩散层与紧 密层界面上的电位。该界面内净电荷数（正电荷 数）越多、扩散层越厚，Zeta电位越大.
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VOS可通过实验测定
v os
Lef 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。
12
（2）有效淌度（μef） 我们不可能在无限稀释而又没有其它离子、 酸度等影响下进行工作，有效淌度是实际 的离子电泳淌度。
（3）表观淌度（μap） 在有电渗存在下，测得的实际离子淌度称为表 观淌度或净淌度，是有效淌度μef和电渗淌度 μos的矢量和。
μap=μos±μef
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二、电渗和电渗流 1．电渗现象
平衡时，电场力和摩擦力相等，即
电泳速度为
qE = fvep
vepqfE4qE (棒状粒子）
10
qE qE
vep f
6
(球形粒子）
不同物质在同一电场中，由于它们的有效电荷、 形状大小的差异，它们的电泳速度不同，所以 可能实现分离
2．电泳淌度
我们把溶质在给定溶液中和单位电场强度下的
2
l967年Hjerten最先提出在高电场强度， 直径为3mm的毛细管中作自由溶液的毛细 管区带电泳，开创了CE的先河。 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。 1988~89年，商品化的毛细管电泳仪推出， 毛细管电泳法迅速发展起来。
电渗流的速度是电泳速度的5～7倍。
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。
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4.电渗流的流形 在外电场驱动下产生的电渗流为平流，即塞
式流形。液体流动速度除在管壁附近因摩擦力迅 速减小到零以外，其余部分几乎处处相等。这一 点和HPLC中靠泵驱动的流动相的流形完全不同。
电泳。带电粒子在电场中迁移时，所受的电
场力为
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 fvep v ep 是电泳速度
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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。
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，这种现 象叫做电渗。
14
高效毛细管电泳大多使用石英毛细管，在内充 缓冲液PH>2时，管壁的硅醇基（－SiOH）离解 成硅醇基阴离子（－SiO－），使管壁带负电荷， 溶液带正电荷，在管壁和溶液之间形成双电层。
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
电泳速度称为电泳淌度，用μep表示。
ep
vep E
q 4
11
在一定条件下，不同粒子的形状、大小以及所 带电量都可能有差别，则电泳淌度也可能不同。
溶质粒子的电泳速度决定于粒子淌度和电场强 度的乘积，
vep ＝μepE 所以淌度不同是电泳分离的内因和前提。
（1）绝对淌度（μab） 是在无限稀释时单位电场强度下离子的平 均迁移速度，它是该离子在一定溶液中的 一个特征物理常数。
第十章 高效毛细管电泳法
电泳是溶液中带电粒子在电场力作用下，以 不同的速度向电荷相反方向迁移的现象。利用这 种现象对化学和生物化学组分进行分离分析的方 法称之为电泳法。
传统电泳最大的局限性是难以克服由两端的 高电压所引起的电介质离子流的自热，或称 焦耳热, 从而导致区带展宽，影响迁移，降 低效率, 因此极大地限制了高压的使用.当然 也就难以加快整个过程的速度。
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。
4
3.仪器流程
5
色谱仪和电泳仪（HPLC和CE），都包括进 样部分、分离柱、检测器和数据处理等。 二、毛细管电泳的特点
1. 柱效高
HPLC流动相的流形为抛物线形的层流，在 管壁处的速度为零，管中心的速度是平均速度 的2倍，引起的谱峰展宽较大。
电渗流呈平流，引起的谱峰展宽很小，是毛 细管电泳能获得较HPLC更高分离效率的重 要原因。
Zeta 电位
15
由于溶液中的阳离子实际上是溶剂化的，在外 电场的作用下，溶剂化的阳离子向负极移动，将 引起柱中的溶液整体向负极移动，这就是毛细管 电泳中的电渗现象。
2。电渗流（electroosmotic flow，EOF）
电渗现象中整体 移动着的液体叫 电渗流。
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3. 电渗流的大小和方向
电渗流的大小用电渗流速度vos表示，其大 小决定于电渗淌度μos和电场强度E。即
第一节 毛细管电泳的特点和分类
一、电泳和色谱
1.分离原理
3பைடு நூலகம்
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。
高效毛细管电泳的柱效远高于高效液相色谱， 理论塔板数高达几十万块/米，特殊柱子可以达到 数百万。
2.消耗低
CE所需样品为nl级, 流动相用量也只需几毫 升, 而HPLC所需样品为μl级, 流动相则需几百 毫升乃至更多。
6
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
vo
so
sE
E
ε、η－分别是电泳介质的介电常数和粘度, ζ －毛细管壁的Zeta电位，它近似等于扩散层与紧 密层界面上的电位。该界面内净电荷数（正电荷 数）越多、扩散层越厚，Zeta电位越大.
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VOS可通过实验测定
v os
Lef 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。
12
（2）有效淌度（μef） 我们不可能在无限稀释而又没有其它离子、 酸度等影响下进行工作，有效淌度是实际 的离子电泳淌度。
（3）表观淌度（μap） 在有电渗存在下，测得的实际离子淌度称为表 观淌度或净淌度，是有效淌度μef和电渗淌度 μos的矢量和。
μap=μos±μef
13
二、电渗和电渗流 1．电渗现象
平衡时，电场力和摩擦力相等，即
电泳速度为
qE = fvep
vepqfE4qE (棒状粒子）
10
qE qE
vep f
6
(球形粒子）
不同物质在同一电场中，由于它们的有效电荷、 形状大小的差异，它们的电泳速度不同，所以 可能实现分离
2．电泳淌度
我们把溶质在给定溶液中和单位电场强度下的
2
l967年Hjerten最先提出在高电场强度， 直径为3mm的毛细管中作自由溶液的毛细 管区带电泳，开创了CE的先河。 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。 1988~89年，商品化的毛细管电泳仪推出， 毛细管电泳法迅速发展起来。
电渗流的速度是电泳速度的5～7倍。
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。
18
4.电渗流的流形 在外电场驱动下产生的电渗流为平流，即塞
式流形。液体流动速度除在管壁附近因摩擦力迅 速减小到零以外，其余部分几乎处处相等。这一 点和HPLC中靠泵驱动的流动相的流形完全不同。
电泳。带电粒子在电场中迁移时，所受的电
场力为
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 fvep v ep 是电泳速度
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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。
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，这种现 象叫做电渗。
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高效毛细管电泳大多使用石英毛细管，在内充 缓冲液PH>2时，管壁的硅醇基（－SiOH）离解 成硅醇基阴离子（－SiO－），使管壁带负电荷， 溶液带正电荷，在管壁和溶液之间形成双电层。
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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
电泳速度称为电泳淌度，用μep表示。
ep
vep E
q 4
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在一定条件下，不同粒子的形状、大小以及所 带电量都可能有差别，则电泳淌度也可能不同。
溶质粒子的电泳速度决定于粒子淌度和电场强 度的乘积，
vep ＝μepE 所以淌度不同是电泳分离的内因和前提。
（1）绝对淌度（μab） 是在无限稀释时单位电场强度下离子的平 均迁移速度，它是该离子在一定溶液中的 一个特征物理常数。
第十章 高效毛细管电泳法
电泳是溶液中带电粒子在电场力作用下，以 不同的速度向电荷相反方向迁移的现象。利用这 种现象对化学和生物化学组分进行分离分析的方 法称之为电泳法。
传统电泳最大的局限性是难以克服由两端的 高电压所引起的电介质离子流的自热，或称 焦耳热, 从而导致区带展宽，影响迁移，降 低效率, 因此极大地限制了高压的使用.当然 也就难以加快整个过程的速度。
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。
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3.仪器流程
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色谱仪和电泳仪（HPLC和CE），都包括进 样部分、分离柱、检测器和数据处理等。 二、毛细管电泳的特点
1. 柱效高