(优选)毛细管电泳
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毛细管电泳原理
01
02
03
蛋白质分离
毛细管电泳可以用于分离 蛋白质，如血红蛋白、免 疫球蛋白等，有助于研究 蛋白质结构和功能。
DNA分析
毛细管电泳可用于DNA片 段的分离和检测，如基因 突变、DNA序列分析等， 有助于遗传学研究和诊断。
药物筛选
毛细管电泳可用于药物筛 选，如新药开发、药物代 谢产物分析等，有助于药 物设计和优化。
电解质浓度。
电极材料与处理
电极材料
毛细管电泳中的电极通常由不锈钢、 金或铂金制成。不同材料对电解质的 响应不同，因此需要根据实验需求选 择适当的电极材料。
电极处理
电极在使用前需要进行适当的处理， 如抛光、清洗和镀膜等。这些处理步 骤可以确保电极表面的光洁度和活性 ，从而提高实验的准确性和稳定性。
检测方法与仪器
在环境监测领域的应用
污染物分析
毛细管电泳可以用于分析水、土 壤、空气中的污染物，如重金属、
农药残留等，有助于环境监测和 保护。
有机物分离
毛细管电泳可用于分离有机化合物， 如多环芳烃、酚类物质等，有助于 了解有机污染物的来源和分布。
放射性同位素分析
毛细管电泳可用于放射性同位素的 分析，如铀、钚等，有助于核工业 和核废料处理的安全管理。
微流控芯片毛细管电泳
总结词
微流控芯片毛细管电泳是一种将微流控 技术与毛细管电泳相结合的技术，利用 微通道网络进行高效、快速的分离分析 。
VS
详细描述
微流控芯片毛细管电泳的原理基于微流体 力学和电泳分离原理，通过在芯片上集成 微通道网络，实现样品在微通道内的快速 混合、分离和检测。该技术具有高效、快 速、高灵敏度等优点。
检测方法
毛细管电泳实验中，常用的检测方法 包括紫外-可见光谱法、荧光光谱法、 电化学法和质谱法等。这些方法可以 根据实验需求选择，以获得最佳的检 测效果。
毛细管电泳法
原理
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
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
毛细管电泳仪的优势介绍
毛细管电泳仪的优势介绍毛细管电泳仪是在分子生物学领域中广泛应用的分离和分析技术之一。
毛细管电泳仪的原理是将带电的DNA、RNA、蛋白质等生物分子在电场的作用下通过毛细管中的电泳缓冲液分离。
毛细管电泳仪的优势主要体现在以下几个方面。
高分辨率毛细管电泳仪具有高分辨率的优势。
由于毛细管内径只有数十微米，分子在得到相同电荷后在这么小的空间内分离，因此能够实现对分子的高分辨率分离。
这种高分辨率不仅能够分离不同大小的分子，还能够分离同分子不同异构体和不同修饰状态的分子，比如糖基化和磷酸化等。
快速高效毛细管电泳仪具有快速高效的优势。
由于毛细管内径小，缓冲液量少，所需的电场强度低，因此分析时间较短，通常只需要数分钟至半小时不等。
同时，由于分子在电场作用下迁移速度较快，分子的分离效率较高，对于一些具有快速分离、高通量分析需求的实验，毛细管电泳仪是一个理想的选择。
操作简便毛细管电泳仪具有操作简便的优势。
毛细管电泳仪的使用无需费时费力地制备大量试剂和设备，操作简便、样品准备简单，省去了复杂的前处理步骤，即可获得高灵敏度的分离结果，是一种快捷高效的实验方法。
灵敏度高毛细管电泳仪具有灵敏度高的优势。
由于毛细管内径小，对于小分子、低浓度样品的分析具有很高的灵敏度，常用于微量生物分子的分离和检测。
此外，在近年来的发展中，一些高灵敏度检测技术如荧光检测、激光诱导荧光检测等结合了毛细管电泳技术，使其灵敏度更加提高。
成本低毛细管电泳仪具有成本低的优势。
相比于传统的大型仪器，毛细管电泳仪體積小，占用空间少，使用维护成本低。
同时，毛细管电泳仪适用于多样品分析，不同基因跑不同的配置文件，不需要额外的分析时间和费用。
综上，毛细管电泳仪以其高分辨率、快速高效、操作简便、灵敏度高和成本低等优势成为现代分子生物学实验中应用广泛的分离和分析技术之一。
面对分子生物学中越来越多的实验需求，毛细管电泳仪必将发挥更加重要的作用。
高效毛细管电泳技术
技术上采取了两项重要改进： ○ 一是采用了0.05mm内径的毛细管，大大减小了温度效应； ○ 二是采用了高达数千伏的电压，又可进一步使柱径变小， 柱长增加，柱效远高于高效液相色谱；
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
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
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。
7.2毛细管电泳法
色谱，是电泳技术和色谱技术的结合
加入高于胶束临界浓度的 表面活性剂
2 胶束电动色谱
胶束电动色谱的应用特点:
使毛细管电泳不仅能分离离子化合物，而且还能分离 中性化合物.
比高效液相色谱更为高效. HPLC 分离柱效为5000－25000理论板数/m MEKC 可达到50000－500000理论板数/m
4 区带宽度及其展宽因素
焦耳热
温度轮廓 ---- 黏度轮廓 ----速度轮廓
细内径（<100µm），粗外径的毛细管柱
4 区带宽度及其展宽因素
进样
试样导入毛细管柱时，总有一定的试样区带长度。 细内径的毛细管柱时，进样操作的要求更为严格。
一般进样区带控制在柱长的1%
电泳扩散
试样区带中的缓冲溶液浓度或电阻率与毛细管其它地
W½为电泳峰的半高峰宽
3 分离效率和分离度
分离度
电泳中两峰的分离度（Rs），也称为分辨率，它 表示了淌度相近的组分分开的能力，可表达为
Rs= （n 1/2/4）×（ Δυ /υ平 ）
Δυ相邻两区带的迁移速度差 υ平为两者的平均速度
Δυ / υ平表示分离选择性 n为柱效
3 分离效率和分离度
分离度计算式
4 毛细管等速电泳
4 毛细管等速电泳
注意: 1. 前导电解质的电泳淌度应高于试样
中各组分的电泳淌度，而终结电解 质的电泳淌度则反之。
2. 电泳过程中被分离各组分的浓度都 将接近前导电解质浓度，对痕量组 分在柱上浓缩可达几个数量级，成 为重要的柱上浓缩技术之一。
5 毛细管等电聚焦
CIEF: 建立在不同蛋白质或多肽之间等
也称为虹吸进样、重力进样、压差进样
方法:毛细管进样端插入试样溶液容器，通过 进样端加压，或检测端出口减压，或调节 进样端试样溶液液面大于出口端缓冲液液 面高度，利用虹吸现象，使进样口端与出 口端形成正压差，并维持一定时间，试样 在压差作用下进入毛细管进样端，再把进 样端放回缓冲液液槽中，进行电泳
加入高于胶束临界浓度的 表面活性剂
2 胶束电动色谱
胶束电动色谱的应用特点:
使毛细管电泳不仅能分离离子化合物，而且还能分离 中性化合物.
比高效液相色谱更为高效. HPLC 分离柱效为5000－25000理论板数/m MEKC 可达到50000－500000理论板数/m
4 区带宽度及其展宽因素
焦耳热
温度轮廓 ---- 黏度轮廓 ----速度轮廓
细内径（<100µm），粗外径的毛细管柱
4 区带宽度及其展宽因素
进样
试样导入毛细管柱时，总有一定的试样区带长度。 细内径的毛细管柱时，进样操作的要求更为严格。
一般进样区带控制在柱长的1%
电泳扩散
试样区带中的缓冲溶液浓度或电阻率与毛细管其它地
W½为电泳峰的半高峰宽
3 分离效率和分离度
分离度
电泳中两峰的分离度（Rs），也称为分辨率，它 表示了淌度相近的组分分开的能力，可表达为
Rs= （n 1/2/4）×（ Δυ /υ平 ）
Δυ相邻两区带的迁移速度差 υ平为两者的平均速度
Δυ / υ平表示分离选择性 n为柱效
3 分离效率和分离度
分离度计算式
4 毛细管等速电泳
4 毛细管等速电泳
注意: 1. 前导电解质的电泳淌度应高于试样
中各组分的电泳淌度，而终结电解 质的电泳淌度则反之。
2. 电泳过程中被分离各组分的浓度都 将接近前导电解质浓度，对痕量组 分在柱上浓缩可达几个数量级，成 为重要的柱上浓缩技术之一。
5 毛细管等电聚焦
CIEF: 建立在不同蛋白质或多肽之间等
也称为虹吸进样、重力进样、压差进样
方法:毛细管进样端插入试样溶液容器，通过 进样端加压，或检测端出口减压，或调节 进样端试样溶液液面大于出口端缓冲液液 面高度，利用虹吸现象，使进样口端与出 口端形成正压差，并维持一定时间，试样 在压差作用下进入毛细管进样端，再把进 样端放回缓冲液液槽中，进行电泳
《毛细管电泳法》PPT课件
蛋白质、DNA等的电荷/质量比与分子大小无关， CZE方式很难分别，采用CGE能获得良好分别。
；
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
毛细管电泳的原理
毛细管电泳的原理毛细管电泳（Capillary Electrophoresis, CE）是一种基于电泳原理的分离和分析技术，它利用毛细管内的电场和电泳迁移来分离和检测样品中的化合物。
毛细管电泳具有分离效率高、分析速度快、样品消耗少、操作简便等优点，因此在生物医药、环境监测、食品安全等领域得到了广泛应用。
首先，毛细管电泳的原理是基于电泳现象。
电泳是指在电场作用下，带电粒子（如离子、蛋白质、核酸等）在溶液中移动的现象。
而毛细管电泳则是在毛细管内部施加电场，利用带电粒子在电场作用下的迁移速度差异来实现分离。
毛细管电泳的分离原理主要包括迁移速度差异、电荷差异和尺寸差异三个方面。
其次，毛细管电泳的迁移速度差异是实现分离的基础。
在电场作用下，带电粒子在溶液中移动的速度与其电荷大小和形状有关。
不同的化合物由于具有不同的电荷和形状特性，因此在电场作用下会有不同的迁移速度，从而实现了化合物的分离。
此外，毛细管电泳还利用了化合物的电荷差异进行分离。
化合物在溶液中可以带正电荷、负电荷或无电荷，这取决于化合物的pH和它的pKa值。
在毛细管电泳中，可以通过调节溶液的pH值来改变化合物的电荷状态，从而实现对化合物的选择性分离。
另外，化合物的尺寸差异也是毛细管电泳分离的重要因素。
在毛细管内部，较小的化合物在电场作用下会有更快的迁移速度，而较大的化合物则会有较慢的迁移速度，从而实现了不同尺寸化合物的分离。
总的来说，毛细管电泳是一种基于电泳原理的分离和分析技术，它利用化合物在电场作用下的迁移速度差异、电荷差异和尺寸差异来实现分离。
毛细管电泳具有分离效率高、分析速度快、样品消耗少、操作简便等优点，因此在生物医药、环境监测、食品安全等领域得到了广泛应用。
希望通过本文的介绍，读者能对毛细管电泳的原理有一个更加清晰的认识。
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
带电粒子在直流电场作用下于一定介质（溶剂）中所发生的定向运动称为电泳。单位电场下的电泳速度称为 淌度。在无限稀释溶液中（稀溶液数据外推）测得的淌度称为绝对淌度。
电场中带电离子运动除了受到电场力的作用外，还会受到溶剂阻力的作用。一定时间后，两种力的作用就会 达到平衡，此时离子作匀速运动，电泳进入稳态。实际溶液的活度不同，特别是酸碱度的不同，所以样品分子的 离解度不同，电荷也将发生变化，这时的淌度可称为有效电泳淌度。一般来说，离子所带电荷越多、离解度越大、 体积越小，电泳速度就越快。
基础理论
Zeta电势
双电层
淌度
双电层是指两相之间的分离表面由相对固定和游离的两部分离子组成的。
双电层是与表面异号的离子层，凡是浸没在液体中的界面都会产生双电层。在毛细管电泳中，无论是带电粒 子的表面还是毛细管管壁的表面都有双电层。
电介质溶液中，任何带电粒子都可被看成是一个双电层系统的一部分，离子自身的电荷被异号的带电离子中 和，这些异号离子中有一些被不可逆的吸附到离子上，而另一些则游离在附近，并扩散到电介质中进行离子交换。 “固定”离子有一个切平面，它和离得最近的离子之间的电势则被称之为离子的Zeta电势。
电渗、电渗流和表观淌度电渗是推动样品迁移的另一种重要动力。所谓电渗是指毛细管中的溶剂因轴向直流 电场作用而发生的定向流动。电渗是由定域电荷引起。定域电荷是指牢固结合在管壁上、在电场作用下不能迁移 的离子或带电基团。在定域电荷吸引溶液中的反号离子并与其构成的双电层，致使溶剂在电场作用（以及碰撞作 用）下整体定向移动而形成电渗流（毛细管中的电渗流为平头塞状）。
毛细管电泳仪度随pH的升高而升高，电渗流也随之升高。因此，pH为分离条件优化时不可忽视的因素。
在CE中，分离电压也是控制电渗的一个重要参数。高电压是实现CE快速、高效的前提，电压升高，样品的迁 移加大，分析时间缩短，但毛细管中焦耳热增大，基线稳定性降低，灵敏度降低；分离电压越低，分离效果越好， 分析时间延长，峰形变宽，导致分离效率降低。因此，相对较高的分离电压会提高分离度和缩短分析时间，但电 压过高又会使谱带变宽而降低分离效率。电解质浓度相同时，非水介质中的电流值和焦耳热均比水相介质中小得 多，因而在非水介质中允许使用更高的分离电压。
毛细管电泳
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。
18
19
(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%；
R 2(t2 t1) W2 W1
23
9 影响分离效率的因素——区带展宽
(1)纵向扩散的影响
在HPCE中，纵向扩散引起的峰展宽：σ2=2Dt
由扩散系数和迁移时间决定。大分子的扩散系数小，可 获得更高的分离效率，大分子生物试样分离的依据。
(2)进样的影响
当进样塞长度太大时，引起的峰展宽大于纵向扩散。分 离效率明显下降；理想情况下，进样塞长度：
1948年，获诺贝尔化学奖；
2
经典电泳分析
利用电泳现象对某些化学或生物物质进行分离分析的方 法和技术叫电泳法或电泳技术。
按形状分类：U型管电泳、柱状电泳、板电泳； 按载体分类：滤纸电泳、琼脂电泳、聚丙烯酰胺电泳、 自由电泳； 传统电泳分析：操作烦琐，分离效率低，定量困难，无 法与其他分析相比。
3
毛细管电泳发展概述
c 加入有机溶剂如甲醇、乙腈，使 电渗流增大。
21
8 HPCE中的参数与关系式
(1)迁移时间（保留时间）
HPCE兼具有电化学的特性和色谱分析的特性。有关色谱 理论也适用。
t Lef Lef Lef L
ap ap E ap V
V—外加电压；L—毛细管总长度；
(2)分离效率（塔板数）
毛细管电泳和毛细管电色谱(ppt)
度量电渗流大小是单位电场下的电渗流速率即电渗淌度
(eo)或电渗速率(ueo)，可用Smoluchowski 方程表示：
eo
o w
ueoeoEowE
u eo
Ld t0
eouE eoL t0d
1Ld E to
Lt U
3.1.3． 电渗流
以电场力驱动产生的溶液EOF，与高效液相色谱中由高压 泵产生的液体流型不同：
3.1.5. 分离原理
电泳和电渗流并存，在不考虑相互作用的前提下，粒子在 毛细管内电介质中的迁移速率是两种速率的矢量和：
uuep ueo (epe)oE
令µapp=µep + µeo，称之为表观淌度，即从毛细管电泳测量 中得到的淌度为粒子自身的电泳淌度和由电渗引起的淌度之
和，并有
ap pepeou/EL trdU Lt
目前有三种方法可以让样品直接进入毛细管：
电动法、压力法和浓差扩散法。
3.2.3. 电源及其回路
电流回路系统包括高压电源、电极、电极槽、导线和电 解质缓冲溶液等。CE和CEC一般采用0 ~ ±30 kV连续可 调的直流高压电源。理想的电源应具备： 1.能输出单极直流高压(一端接地)； 2.电压、电流、功率输出模式任意可选； 3.能控制电压、电流或电功率的梯度； 4.电压输出精度应高于1%。 CE的电极通常由直径0.5~l mm的铂丝制成。 电极槽，即缓冲液瓶，通常是带螺口的小玻璃瓶或塑料 瓶(1~5mL不等)，要便于密封。缓冲液内含电解质，充于 电极槽和毛细管中，通过电极、导线与电源连通，一同 构成整个电流回路。
毛细管电色谱由于引入了色谱机制，其保留机理包括两个 方面:
其一，如同HPLC，基于溶质在固定相和流动间分配过程； 其二，如同CE，基于溶质电迁移过程。CEC容量因子可 用下式表示：
毛细管电泳法的特点和CE-MS的构造
4.与高效液相色谱相比，具备的特点
毛细管电泳
高效液相色谱
流体流动形式
平流，峰展宽小 层流，峰展宽大
组分分子移动
电渗流和电泳流的 有压力流带动 共同作用
组分分子的扩散 扩散小，不存在传 有扩散，存在传质阻 质阻力，柱效高 力，柱效低
组分分离
依据迁移速率的差 依据分配系数的差异 异
生物大分子的分离 适合
CE-MS的分类
CE-MS在线结合的仪器主要包括三个 部分:即CE系统，CE-MS接口和MS
检测器。
❖ 目前，成功地应用于CE-MS接口中的离子 化技术有连续流-快原子轰击（CF-FAB）、 离子喷雾（IS）、电喷雾（ESI）、大气压化 学电离、基质辅助激光解吸离子化和等离子 体解吸离子化技术等。其中电喷雾电离是最 常用、最成熟的技术。
CE-ESI-MS接口主要分为鞘液接口和 无鞘液接口两种。
鞘液接口技术
❖ 鞘液接口技术是最早出现，其优点在于通过提高样 品流速使得喷雾更加稳定,有利于形成稳定的电流回 路,同时可改变CE运行缓冲液的组成, 使其满足ESI 源的检测要求。主要有低流速( low-flow )鞘液接口， 多通道的CE-ESI-MS联用鞘液接口。Chang等设计 了低流速鞘液接口,他们将毛细管末端套在装有鞘液 的离心管中,鞘液低速流出与CE 流出物混合,离心管 中插入一铂丝作为电极以构成电流回路; 低流速可 以降低鞘液的稀释作用,同时铂丝构成电流回路可以 避免因流速低所造成的断流。
芯片CE与ESI-MS联用的方法主要分 为两类:
❖ 一类是将ESI源和CE 微芯片整合在一起, 另 一类是把毛细管喷雾器附加在CE 微芯片内。 后者的应用更为广泛, 其优势在于更有利于装 置的微型化。
毛细管电泳法课件
毛细管电泳法课件
在不考虑相互作用的前提下，粒子在毛细管介质中 的运动速度是泳流速度和渗流速度的矢量和。一般情况 下，电渗流速度是电泳流速度的5-7倍，混合物中所有
的组份随电渗流朝一个方向迁移。 V V e V o e ( p μ e μ o e ) E p
式中 E：场强
μeo电泳淌度 μep电渗淌度
毛细管电泳法课件
12.2 原理
•电渗流方向：高电位 低电位 •正溶质离子所受的力：电场力 + 电渗力 •负溶质离子所受的力：电场力 电渗力 •中性分子所受的力：电渗力
柱效：N＝5.54（tR /W1/2)2 tR、W1/2取同一单位
毛细管电泳法课件
• 溶质迁移方向由电场力和电渗力的矢量和决定，一般来说， 溶质迁移方向与电渗流同。
表面活性剂的浓度足够大时，单体结合在一起，形成 一个球体，称为胶束，这个足够大的浓度称为临界浓度。
毛细管电泳法课件
12.4.3 毛细管离子分析 加电渗流改性剂使电渗流反向，用于淌度很大的
离子的分离，主要是无机阴离子的分离。负高压 加阳离子表面活性剂，e.g.十六烷 应用及前景
流出顺序：①正离子 ②中性粒子 ③负离子
Θ
Θ
Θ
Θ
Θ
(+) Θ 高压 Θ
Θ Θ
Θ Θ
Θ 电渗流 (－)
Θ
地
Θ
Θ
Θ
Θ
Θ
毛细管电泳法课件
Θ
Θ
Θ
Θ
Θ
电渗流
（＋）
X－ X－
X－
地
X－
X－ （－）
高压
Θ
Θ
Θ
Θ
Θ
毛细管电泳法课件
12.3 高效毛细管电泳 仪器装置图
在不考虑相互作用的前提下，粒子在毛细管介质中 的运动速度是泳流速度和渗流速度的矢量和。一般情况 下，电渗流速度是电泳流速度的5-7倍，混合物中所有
的组份随电渗流朝一个方向迁移。 V V e V o e ( p μ e μ o e ) E p
式中 E：场强
μeo电泳淌度 μep电渗淌度
毛细管电泳法课件
12.2 原理
•电渗流方向：高电位 低电位 •正溶质离子所受的力：电场力 + 电渗力 •负溶质离子所受的力：电场力 电渗力 •中性分子所受的力：电渗力
柱效：N＝5.54（tR /W1/2)2 tR、W1/2取同一单位
毛细管电泳法课件
• 溶质迁移方向由电场力和电渗力的矢量和决定，一般来说， 溶质迁移方向与电渗流同。
表面活性剂的浓度足够大时，单体结合在一起，形成 一个球体，称为胶束，这个足够大的浓度称为临界浓度。
毛细管电泳法课件
12.4.3 毛细管离子分析 加电渗流改性剂使电渗流反向，用于淌度很大的
离子的分离，主要是无机阴离子的分离。负高压 加阳离子表面活性剂，e.g.十六烷 应用及前景
流出顺序：①正离子 ②中性粒子 ③负离子
Θ
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(+) Θ 高压 Θ
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地
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毛细管电泳法课件
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毛细管电泳法课件
12.3 高效毛细管电泳 仪器装置图
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似分子筛的作用
——试样分子按大小分离。
蛋白质、DNA等的 m/z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排序的重要手段
无胶筛分技术：采用低粘度的线性聚合物溶液代
替高粘度交联聚丙烯酰胺。柱便宜、易制备。
3、 胶束电动毛细管色谱（MECC ，MEKC）
（1）缓冲液中加入表面活性剂，其浓度达到临界浓度， 形成一疏水内核、外部带负电的胶束(假固定相)。
还原型SDS-聚丙烯酰胺凝胶，分子量
乌司他丁溶液 还原型SDS-聚丙烯酰胺凝胶，分子量
肝素钠乳膏 鉴别（琼脂糖电泳）
➢2010版药典二部采用CE的品种
盐酸头孢吡肟 注射用盐酸头孢吡肟 抑肽酶 注射用抑肽酶
有关物质 有关物质 有关物质 有关物质
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
5、进样方式
进样量：毛细管长度的1%-2%；纳升级、非常小
1. 流体力学进样方式 进样端加压、出口端抽真空、虹吸进样
（2）电泳流和电渗流的方 向相反，且ν电渗流>ν电泳 ，电 场力的作用下负电胶束以较 慢的速度向负极移动；
3、 胶束电动毛细管色谱（MECC ，MEKC）
（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。 （5）色谱与电泳分离模式的结合。
➢ 采用了0.05mm内径的毛细管 ➢ 采用了高达数千伏的电压
特点：
A、分离效率高：104理论塔板数，接近GC 空心管，无固定液，H = B/u；流型不同
B、 分离速度快：优于LC，接近GC C、进样量少：nL
四、分离过程
电泳：带电粒子在电场作用下迁移 电渗：溶剂在电场作用下的单向流动
•正溶质离子所受的力：电场力 + 电渗力 •负溶质离子所受的力：电场力 电渗力 •中性分子所受的力：电渗力
4、 毛细管电色谱 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
固定相：依HPLC理论和经验选择，反相应用多 缓冲液：水溶液或有机溶液。
常用甲醇-水、乙睛-水等
六、 高效毛细管电泳仪器
1.高压电源
（1）0～30 kV 稳定、连续可调的直流电源 （2）电场强度程序控制系统 （3）电源极性易转换
2. 毛细管柱
➢要求：电绝缘、紫外/可见光透明且富有弹性 ➢材料：石英（各项性能好）、玻璃 ➢规格：内径20~75 um，外径350~400um；长度<=1m
3.缓冲液池
要求 ➢化学惰性 ➢机械稳定性好
——玻璃瓶
4. 检测器
➢要求：具有极高灵敏度，可柱上或柱端检测
类型 紫外-可见 荧光 激光诱导荧光 电导
➢ 电渗流速度是电泳流速度的5-7倍，混合物 中所有的组份随电渗流朝一个方向迁移。
➢ 流出顺序：①正离子②中性粒子③负离子
电 泳 过 程 中 不 但 可 以 按 类 分 离 , 除 中 性
粒子外,同种类离子由于受到的电场力大 小不一样也同时被相互分离。
五、主要分离模式
毛细管区带电泳（CZE） 毛细管凝胶电泳（CGE） 胶束电动毛细管色谱（MECC） 毛细管离子分析
（优选）毛细管电泳
二、经典电泳分析
利用电泳现象对某些化学或生物物质进行分离分 析的方法和技术叫电泳法或电泳技术。
按形状分类： U型管电泳、柱状电泳、板电泳
按载体分类： 滤纸电泳、琼脂电泳、聚丙烯酰胺电泳、自由电泳
缺点：操作烦琐，分离效率低，定量困难，无法与其 他分析相比。
三、高效毛细管电泳分析
技术上的重要改进：
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。 •正溶质离子所受的力：电场力 + 电渗力 •负溶质离子所受的力：电场力 电渗力 •中性分子所受的力：电渗力 ➢流出顺序：①正离子②中性粒子③负离子
最基本、应用广的分离模式
2、毛细管凝胶电泳 CGE
将聚丙烯酰胺等在毛细管柱内交联生成凝胶,类
2. 电动进样方式 毛细管一端插入样品瓶，加电压
3. 扩散进样 试样通过扩散作用进入分离柱端口处。
七、 应用 1、离子分析
2、药物分析
采用MEKC模式， 鉴定违禁药物； 效果优于HPLG法
3、氨基酸
➢2010版药典二部采用电泳法的品种
乌司他丁