毛细管电泳分离技术

3.手性化合物分析 3.手性化合物分析
合成获得单一手性化合物相当困难；528种手性合成药物，61中以单一对映 合成获得单一手性化合物相当困难；528种手性合成药物，61中以单一对映 种手性合成药物 体形式销售，其他为外消旋体；检测分析也相当困难；研究热点； 体形式销售，其他为外消旋体；检测分析也相当困难；研究热点； R-反应停是安眠药，S-式致胎儿畸形； 反应停是安眠药， 式致胎儿畸形； HPCE分离分析手性化合物的方法：加入手性选择剂； HPCE分离分析手性化合物的方法：加入手性选择剂； 分离分析手性化合物的方法 形成配合物的稳定常数有差异，结合HPCE的高效率； 形成配合物的稳定常数有差异，结合HPCE的高效率； HPCE的高效率 常用手性选择剂：环糊精及其衍生物；手性冠醚；手性表面活性剂（ 常用手性选择剂：环糊精及其衍生物；手性冠醚；手性表面活性剂（氨基酸 衍生物、胆酸钠、牛磺脱氧胆酸及其钠盐、低聚糖等天然手性表面活性剂） 衍生物、胆酸钠、牛磺脱氧胆酸及其钠盐、低聚糖等天然手性表面活性剂）
毛细管壁双电层的扩散层中的阳离子， 在石英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 毛细管壁双电层的扩散层中的阳离子 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， 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， 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（ 电渗流（electroosmotic flow ,EOF）。 ）。
最基本、应用广的分离模式； 最基本、应用广的分离模式；
– 电泳 是指在电场作用下，溶液中的带电粒子作定向移动的现象。 – 电渗 是指在电场作用下，毛细管或固相多孔物质内液体沿固体表 面移动的现象
。
电渗流的方向取决于毛细管内表面电荷的性质: 内表面带负电荷,溶液带正电荷,电渗流流向阴极; 内表面带正电荷,溶液带负电荷,电渗流流向阳极;
3、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。 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， 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。 能够有效减小组分扩散，所得峰型尖锐，分离效率高。 蛋白质、DNA等的电荷/质量比与分子大小无关，CZE模 蛋白质、DNA等的电荷/质量比与分子大小无关，CZE模 等的电荷 式很难分离，采用CGE能获得良好分离，DNA排序的重要手段。 式很难分离，采用CGE能获得良好分离，DNA排序的重要手段。 CGE能获得良好分离 排序的重要手段 特点：抗对流性好，散热性好，分离度极高。 特点：抗对流性好，散热性好，分离度极高。
1、毛细管区带电泳 capillary zone electrophoresis ，CZE
样品在电解液中泳动,根据物质的荷/质比差异来进行分离,比值愈大, 样品在电解液中泳动,根据物质的荷/质比差异来进行分离,比值愈大, 跑得愈快. 跑得愈快. 带电粒子的迁移速度=电泳和电渗流速度的矢量和。 带电粒子的迁移速度=电泳和电渗流速度的矢量和。
电泳淌度：单位场强下离子的平均电泳速度。因为电泳速度与外加电 场强度有关，所以，在电泳中常用淌度而不用速度来描述荷电粒子的电 泳行为和特性。
3.特点
由于毛细管具有良好的散热效能,允许在窄内径毛细管两端加 上高达30kV的高电压,分离毛细管的纵向电场强度可达 400V/cm以上,可以在很短的时间内达到很高的分离效率,具有 以下特点: (1)分离速度快(高压,高电场强度) 在3.1min内分离36种无机及有机阴离子,4.1min内分离了24种 阳离子 (2)分离效率高 (3)运行成本低 (4)样品与试剂消耗量少(1~50nL) (5)可供选择的分离模式多,应用范围广 (6)分离一般在水溶液介质中进行 (7)方法简单,仪器自动化程度高 (8)环境污染小
2.药物分析 2.药物分析
检测体液或细胞中某 些代谢产物的分析； 些代谢产物的分析； 尿液中的氨基酸含量 作为临床诊断糖尿病的辅 助手段； 助手段； 采用毛细管区带电泳 方式， 11min内分离17 min内分离17种 方式，在11min内分离17种 药物； 药物；
百度文库
采用MEKC模式， 鉴定违禁药物； 效果优于HPLC法
根据等电点差别分离生物大分子的高分辨率电泳技术； 1. 根据等电点差别分离生物大分子的高分辨率电泳技术； 毛细管内充有两性电解质（ 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），当施加直流电压时， 胺基多羧酸混合物），当施加直流电压时，管内将建立一个由阳极到阴极 ），当施加直流电压时 逐步升高的pH梯度； 逐步升高的pH梯度； pH梯度 氨基酸、蛋白质、多肽等的所带电荷与溶液pH有关， pH有关 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； 带正电荷，反之带负电荷。在其等电点时，呈电中性，淌度为零；
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 聚焦：具有不同等电点的生物试样在电场力的作用下迁移， 达满足其等电点pH的位置时，呈电中性，停止移动， 达满足其等电点 的位置时，呈电中性，停止移动，形成窄溶质带而相 的位置时 互分离； 互分离； 阳极端装稀磷酸溶液，阴极端装稀NaOH溶液； NaOH溶液 5. 阳极端装稀磷酸溶液，阴极端装稀NaOH溶液； 加压将毛细管内分离后的溶液推出经过检测器检测； 6. 加压将毛细管内分离后的溶液推出经过检测器检测； 电渗流在CIEF中不利，应消除或减小。 CIEF中不利 7. 电渗流在CIEF中不利，应消除或减小。
4. 进样方式
流体动力学进样 也称为虹吸进样、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
4.氨基酸与蛋白质分析 4.氨基酸与蛋白质分析
采用MEKC模式， 25分钟内分离了23种丹酰化氨基酸； 采用MEKC模式，在25分钟内分离了23种丹酰化氨基酸； MEKC模式 分钟内分离了23种丹酰化氨基酸 HPCE可取代传统的氨基酸分析仪； HPCE可取代传统的氨基酸分析仪； 可取代传统的氨基酸分析仪
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 在毛细管壁上键合或涂渍高效液相色谱的固定液， 渗流为流动相， 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. 色谱过程.
毛细管电泳分离技术
一、毛细管电泳的原理 二、分离模式 三、检测 四、毛细管电泳的应用
一、毛细管电泳的原理
1.基本结构
2.原理 是经典电泳技术与现代微柱分离相结合的产物. 是经典电泳技术与现代微柱分离相结合的产物.是离子或荷电 粒子以电场为驱动力,在毛细管中按其淌度或/ 粒子以电场为驱动力,在毛细管中按其淌度或/和分配系数不 同进行高效,快速分离的一种电泳新技术. 同进行高效,快速分离的一种电泳新技术.
蛋白质分析
5.核酸分析及DNA排序 5.核酸分析及DNA排序 核酸分析及DNA
酶解的双螺旋DNA 限制性片段的分离；
6.新进展 6.新进展 1.微型化 1.微型化 整体化学分析系统（TAS） TAS微型化 整体化学分析系统（TAS）及TAS微型化 在硅片上光刻出矩形槽作为毛细管，理论塔板数105/m； 在硅片上光刻出矩形槽作为毛细管，理论塔板数10 2.联用仪器 2.联用仪器 CE-MS； 3.阵列毛细管凝胶电泳 3.阵列毛细管凝胶电泳 应用于人类基因DNA测序； DNA测序 应用于人类基因DNA测序； 5～10万个基因，30亿个碱基对，目前最有效的DNA序列分析仪，10 10万个基因，30亿个碱基对，目前最有效的DNA序列分析仪， 万个基因 亿个碱基对 DNA序列分析仪 小时/ 可同时电泳24个样品；速度1200碱基对/小时，提高速度！ 24个样品 1200碱基对 小时/次；可同时电泳24个样品；速度1200碱基对/小时，提高速度！ 100支毛细管阵列电泳；速度280碱基对/小时/ 100支毛细管阵列电泳；速度280碱基对/小时/支 支毛细管阵列电泳 280碱基对
2、 胶束电动毛细管色谱（MECC ，MEKC） micellar electrokinetic capillary chromatography，MEKC 1.缓冲溶液中加入离子型表面活性剂， 1.缓冲溶液中加入离子型表面活性剂，其浓度达到临界 缓冲溶液中加入离子型表面活性剂 浓度，形成一疏水内核、外部带负电的胶束。 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， 用下，胶束在柱中 移动。 移动。
三、检测
四、毛细管电泳的应用
1.阴离子分析 1.阴离子分析
阴离子电泳方向和电渗流方向相反、 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； 速度接近，分析时间长、效率低； 质量小、电荷密度大的离子如： 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， 电泳速率大于电渗流， 阳极端流出，在阴极端无法检测； 阳极端流出，在阴极端无法检测； 加入电渗流改性剂， 加入电渗流改性剂，十六烷基三甲 基溴化胺等， 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； 一致，可在3.1min内分离36种阴离子； 3.1min内分离36种阴离子 阴极进样，阳极检测； 阴极进样，阳极检测； 离子价态及存在形态分析； 离子价态及存在形态分析；
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。
二、分离模式
1 2 3 4 5 6 毛细管区带电泳 胶束电动色谱 毛细管凝胶电泳 毛细管等速电泳 毛细管等电聚焦 毛细管电色谱
4 、毛细管等速电泳 capillary isotachophoresis;CITP 分离是建立在试样中各组分的电泳淌度不同，等 速电泳中被分析试样进样前后分别使用前导电解 质溶液和终结电解质溶液，分离后的各组分区带 以相同的电泳迁移速度通过检测窗口。
5、毛细管等电聚焦 capillary isoelectric focusing，CIEF
电泳流和电渗流的方向相反， 2. 电泳流和电渗流的方向相反，且ν电渗流 > ν电泳 ， 负电胶束以较慢的速度向负极移动； 负电胶束以较慢的速度向负极移动； 3.中性分子在胶束相和溶液（水相）间分配， 3.中性分子在胶束相和溶液（水相）间分配，疏水性 中性分子在胶束相和溶液 强的组分与胶束结合的较牢，流出时间长； 强的组分与胶束结合的较牢，流出时间长；