毛细管电泳法

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•微乳液是由正构烷烃、表面活性剂、辅助表面活性剂、 缓冲液通过超声处理而组成的稳定透明液体,纳米级,
分散在缓冲液中作为假固定相。
•在MEEKC分离过程中,被分析物的疏水性不同,同微 乳液滴的亲和作用也不同。其脂溶性越强,和微乳液滴 的亲和作用就越强,迁移时间也越长。 •可用于分离多环芳烃、固醇类化合物、脂溶性维生素、 糖类,蛋白类以及药物、手性分离和中性化合物
温度改变1℃,黏度 .温度由仪器自动控制,常用方法 变化约2%--3% 改变Zeta电位和黏 度(降低电渗) .变化复杂,其影响宜通过实验测定 .可能改变选择性
毛细管电泳法基本原理
粒子在毛细管内电解质中的迁移速度等于电泳和电渗流(EOF) 两种速度的矢量和。正离子的运动方向和电渗流一致,故最先 流出;中性粒子的电泳流速度为“零”,故其迁移速度相当于 电渗流速度;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, 从而因各种粒子迁移速度不同而实现分离。
毛细管电泳法类型 —— 毛细管电色谱
是将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,但增 加了选择性。 有发展前景的方法。
毛细管电泳法类型 —— 亲和毛细管电泳
亲和毛细管电泳是指 在电泳过程中具有生 物专一性亲和力的两 种分子(受体和其配 体)间,发生了特异 性相互作用,形成了 受体—配体复合物, 从而与其它物质分离, 该方法特别适用于生 物活性分子如蛋白质、 抗生素、核酸等的分 析以及药物中的手性 选择。
仪器简单:只需一个高压电源、一个检测器、一截毛细管 环境友好:分离介质多为水相,且产生废液量少,环境影响小。
毛细管电泳法特点
与高效液相色谱相比的特点:
对比点 流体流动形 式 作用力 柱效
毛细管电泳法 平流,峰展宽小 电渗流和电泳流
高效液相色谱 层流,峰尾宽大 压力流
高,不存在传质阻力, 低,存在涡流扩散、 分子扩散很小 传质阻力、分子扩散
V=Vep+Veo=(μep + μeo ) ·E
毛细管电泳法仪器构造
毛细管电泳法仪器构造

毛细管柱是CE的核心部件,目前多为25~75μm之间, 材料为聚四氟乙烯、玻璃和弹性石英,以石英居多。 选择细内径毛细管柱有利于最大散热,但比表面积大, 会增加溶质的吸附作用。
高压电源:包括电源、电极和电极槽
毛细管电泳法类型 —— 毛细管胶束电动色谱
电解质中加入表面活性剂,使之形成胶束,样品根据 其疏水性强弱的差异,在胶束与电解质的分配系数有 所不同來进行分离,样品疏水性愈強,则进入胶束的 机会愈大。通常物质进入胶束后,泳动的速度会变慢, 因此疏水性愈強的物质则愈慢出來。
毛细管电泳法类型 —— 毛细管胶束电动色谱
目录
毛细管电泳法基本原理 毛细管电泳法仪器构造 毛细管电泳法类型
毛细管电泳法特点 CE-MS构造
毛细管பைடு நூலகம்泳法基本原理
•CE统指以高压电场为驱动力,以毛细管为分离通道, 依据样品中各组分之间淌度和分配行为上的差异而实现 分离的一类液相分离技术。 •通常采用25~74μm内径、长38~80cm的弹性石英毛细 管,使用10~30kV直流电压,形成高强度电场。由于细 管径的毛细管电阻率大、电流小,有效地抑制了焦耳热 效应,而且具有较大的散热比表面积,也限制了电泳过 程中溶液温度升高,使得分离柱效高,分离速度快。
毛细管电泳法类型 —— 非胶毛细管电泳
指介质中以有机溶剂占主要部分,即表现为非水体
系的性质。能承受更高的操作电压产生的高电场, 有更高的分享效率,也可在不增大焦耳热的条件下
提高溶液中的离子浓度或增大毛细管的内径,从而
增大进样量。 优点:使用超大内径毛细管柱、快速分析、降低吸 附、提高分离选择性、有利于难溶于水及在水中不 稳定的化合物的分离、对中性物质的分离、对手性
毛细管电泳法类型 —— 微乳液毛细管电动色谱
十二烷基硫酸钠(EWE)是MEEKC中最常用的阴离子表面活性 剂,它分布于微乳液滴表面使其带负电荷,在电场力作用下,微 乳液滴被阳极吸引,与电渗流的方向刚好相反,但是电渗流的速 度要大于液滴的速度,所以带负电荷的微乳液滴向阴极移动。由 于中性物质和微乳液滴表面的活性剂没有电荷相互作用,其色谱 过程的分离机制就是电渗流驱动;带正电的物质和微乳表面的负 电荷有离子对的相互作用,带负电的物质和微乳液表面的负电荷 有互斥作用,因此它们的分离过程是电泳和色谱综合作用的结果。
毛细管电泳法类型
毛细管区带电泳(CZE)
毛细管凝胶电泳(CGE) 毛细管等电聚焦(CIEF)
毛细管等速电泳(CITP)
毛细管胶束电动色谱(MECC/MCKC) 微乳液毛细管电动色谱(MEEKC)
毛细管电色谱(CEC)
亲和毛细管电泳(ACE) 非胶毛细管电泳(NGCE)
毛细管电泳法类型 —— 毛细管区带电泳
优点: • 增加对弱极性物质分离的分离度 • 在中药分析、天然产物分析、农药分析中经常使用 • 毛细管电泳中唯一能同时分离中性物质和离子型物 质的分离模式。 缺点: • 稳定性不佳,达到好的重复性比较困难
毛细管电泳法类型 —— 微乳液毛细管电动色谱
•实质:在毛细管区带电泳缓冲液加入水包油乳液高分
子离子。
毛细管电泳法基本原理
电泳:在电解质溶液中,带电粒子在电场作用下, 以不同的速度 向其所带电荷相反方向迁移的现象。
q Vep=μep ·E= ·E 6πη r
Vep为离子电泳迁移速度 μep为电泳淌度 E为电场强度 q为离子电荷量 η为介质粘度 r为离子半径。 半径小、电荷高的组分 具有大的迁移率,而半 径大、电荷低的组分具 有小的迁移率。
30种阴离子的报道;样品少,只需nL10-9L)级的进样
量;成本低,只需少量(几毫升)流动相和价格低廉的 毛细管。由于以上优点以及分离生物大分子的能力,使
CE成为近年来发展最迅速的分离分析方法之一。
CE-MS构造
实现CE-MS联用面临的主要问题是CE背景缓冲液中的 盐、毛细管壁涂层材料或者MEKC中的表面活性剂等 会降低被分析物的离子化效率甚至严重污染MS离子源。 CE-MS在线联用的离子源包括快原子轰击( FAB) 、 电喷雾电离(ESI) 、大气压化学电离( APCI) 、电感耦 合等离子体( ICP)、大气压光电离(APPI)等
在MS方面, 几乎各种不同类型质量分析器的质谱仪都可与CE联 用, 其中三重四极杆质谱(TQ-MS)和离子阱质谱( IT-MS)以其仪 器简单、分析速度快的特点应用最为广泛; 与之相比, 飞行时间 质谱(TOF-MS)和傅里叶变换离子回旋共振质谱FT-ICR-MS)适用 于分析更大的分子, 并且具有更高的质量分辨率和准确度, 进一 步提高了CE-MS的分析能力。
进样系统:电动进样、压力进样
毛细管电泳法仪器构造
检测方式
紫外-可 见光吸收 质量检测限 (mol) 10-13~10-16 10-15~10-17 10-18~10-20 10-18~10-19 浓度检测限 (M)* 10-5~10-8 10-7~10-9 10-14~10-16 10-10~10-11
物质的分离
毛细管电泳法特点
与传统电泳技术相比:
分离效率高:解决了因提高电压带来的焦耳热问题
分离模式多:由电渗流和电泳流共同作用结果,故有多种分类 应用范围广:有机、无机小分子,多肽、蛋白质大分子
带电离子,中性分子
最小检出限低 分析成本低:毛细管本身成本低,溶剂和试剂消耗量少
样品用量少:仅为纳升级(10-9L)
毛细管电泳法类型 —— 毛细管凝胶电泳
毛细管中装入凝胶作支持物进行的电泳。因凝胶具 有多孔性,起类似分子筛的作用,使溶质按分子量 大小逐一分离。且凝胶黏度大,可减少溶质的扩散, 使被分离组分峰形尖锐,以达到最高柱效。 关键是毛细管凝胶柱的制备,常用聚丙烯酰胺。 主要用于核酸片断及蛋白分子量分析 缺点:制作麻烦,寿命短
.改变电渗最方便有用的方法 .可能会引起溶质组分电荷和结构的改变 .离子强度增加,电流和焦耳热增加 .低离子强度可能存在样品的吸附问题 .导电性与样品不同可能引起峰形畸变 .离子强度低,样品装载量小
缓冲溶 pH降低,电渗降低 液pH值 pH降低,电渗增加 离子强 度或缓 冲溶液 浓度 温度 有机改 性剂 离子强度增加, Zeta电位降低, 电渗降低
毛细管电泳法基本原理
CE所用的石英毛细管柱,在pH 3情况下,其内 表面带负电,和溶液接触时形成了一双电层。 电渗:在高电压作用下,双电层中的水合阳离子 引起流体整体地朝负极方向移动的现象。
毛细管电泳法基本原理
v ( / ) E eo 或 ( / ) eo v 电渗 速度 eo eo 电渗 迁移率 双电 层的 Zeta电位
优缺点
接近通用型 DAD可给出光谱信息 灵敏度高 样品常需衍生化 极端灵敏 样品常需衍生化 选择性好 用专门装置测电活性组分 通用型 用专门装置和毛细管处理 灵敏,可给出结构信息 接口复杂
检 测 系 统
荧光 激光诱导 荧光 安培
电导
质谱
10-15~10-16
10-16~10-17
10-7~10-8
10-8~10-9
毛细管电泳法类型 —— 毛细管等速电泳
•较早采用的模式,目前应用不多。 •选用淌度比样品中任何待测组分的淌度都高的电解 质作为先导电解质,用淌度比样品中任何待测组分的 淌度都低的电解质作为尾随电解质,夹在先导电角质 和尾随电解质之间的样品组分根据各自的有效淌度不 同而分离,达到平衡时,各组分区带上电场强度的自 调节作用使各组分区带具有相同的迁移速率。 •常用于分离离子型物质。
毛细管电泳法类型 —— 毛细管等电聚焦
基本原理:基于两性电介 质在分离介质中的迁移造 成的pH梯度,使物质根据 它们不同的等电点达到分 离的目的。具有一定等电 点的物质顺着这一梯度迁 移到相当于其等电点的那 个位置,并在此停下,产 生非常窄的聚焦带,并使 不同等电点的蛋白聚焦在 不同位置上。
优点:极高的分辨率,可以分离等电点差异<0.01pH单位的两种蛋白质。
组分分离原 理 适用范围
迁移速率不同
分配系数不同
生物大分子
相反
毛细管电泳法特点
CE的优点可概括为三高二少:高灵敏度,常用紫外检 测器的检测限可达10-1~10-15mol,激光诱导荧光检测器 则达10-19~10-21mol;高分辨率,其每米理论塔板数为 几十万,高者可达几百万乃至千万,而HPLC一般为几 千到几万;高速度,最快可在60s内完成,有250s内分 离10种蛋白质、1.7min分离19种阳离子及3min内分离

介质 的介电 常数 与电 场强度 E无关 eo
注意 :
影响因素:pH值( pH越高,电渗流越大) 离子强度(离子强度越高,电渗流越小) 缓冲溶液添加剂(离子型表面活性剂、有机溶剂)
毛细管电泳法基本原理
方法 电场强 度 结果 正比于电渗 说明
.电场强度降低分离效率和分辨率的降低 .电场强度增加,焦耳热增加
定义:溶质在毛细管内的背景电解质溶液中以不同 速度迁移而形成一个个独立的溶质带的电泳 模式
特点:简单,是CE中应用最广泛的一种操作模式。
缺点:不能分离中性物质,因中性物质的淌度差为零。 性质:基于样品中各个组分间质荷比的差异 定性依据:不同组分的迁移时间不同 定量依据:电泳峰的峰面积或峰高
荷/质比越大 跑得越快!!
CE-MS构造
电喷雾电离(ESI)接口技术于1984年在MS中提出,溶液在高 场中毛细管端以1-10ul/min的流速喷射进入MS检测器。接着, whitehouse等人[8]的LC-ESI-MS接口问世。但是,对于LC-MS 的接口都不能直接由CE-MS加以利用,主要原因有两个:一是 CE流量小、流速慢(大多为10~100nl/min),不能满足各种接口 对流速的要求(2~10ul/min);二是由于毛细管端不存在缓冲液 中,所以必须解决CE操作中的电接触问题,保证提供分离电流 回路。不过基于whitehouse等人的LC-MS接口理论,smith等[9] 将CE分离毛细管的出口端作喷射源,首先实现了CE-ESI-MS的 在线偶合。电喷雾(ESI)接口作为最早出现的在线联用接口技 术,使得被分析物带上多电荷后采用质谱仪可以检测相对分子质 量达几万甚至十几万的生物大分子。由于ESI自身的优势以及 CE-ESI-MS接口技术的日益趋于成熟, 使CE-ESI-MS已成为CEMS联用技术中占主导地位的方法。CE-ESI-MS接口主要分为鞘 液接口和无鞘液接口两种。
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