毛细管电泳 最新课件

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1、高效毛细管电泳分析高效毛细管电泳分析High Performance Capillary Electrophoresis (HPCE)2024/8/151毛细管电泳 最新一、概述一、概述Generalization二、经典电泳分析法二、经典电泳分析法Traditional electrophoresis三、高效毛细管电泳分析三、高效毛细管电泳分析法法High performance capillary electrophoresis第一节概 述Generalization2024/8/152毛细管电泳 最新一一 .概述概述 在电解质溶液中，位于电场中的带电离子在电场力的作在电解质溶液中，位于电

2、场中的带电离子在电场力的作用下，以不同的速度向其所带电荷相反的电极方向迁移的现用下，以不同的速度向其所带电荷相反的电极方向迁移的现象，称之为象，称之为电泳电泳。由于不同离子所带电荷及性质的不同，迁。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。移速率不同，可实现分离。 19371937年，年，TiseliusTiselius( (瑞典瑞典) )将蛋白质混合液放在两段缓冲将蛋白质混合液放在两段缓冲溶液之间，两端施以电压进行自由溶液电泳，溶液之间，两端施以电压进行自由溶液电泳，第一次第一次将人血将人血清提取的蛋白质混合液分离出白蛋白和清提取的蛋白质混合液分离出白蛋白和、球蛋白；球蛋白

3、； 发现发现样品的迁移速度和方向由其电荷和淌度决定；样品的迁移速度和方向由其电荷和淌度决定； 第一次第一次的的自由溶液电泳；自由溶液电泳；第一台电泳仪第一台电泳仪； 1948年，年，获诺贝尔化学奖获诺贝尔化学奖2024/8/153毛细管电泳 最新生物化学家蒂塞利乌斯 A.W.K.蒂塞利乌斯 Arne Wilhelm Kaurin Tiselius (19021971） 蒂塞利乌斯蒂塞利乌斯1925年从事胶体溶液中悬浮蛋白质的电泳分离年从事胶体溶液中悬浮蛋白质的电泳分离研究。曾自制研究。曾自制超速离心机超速离心机测定蛋白质分子的大小和形状测定蛋白质分子的大小和形状,并与并与斯韦德贝里合作发表了第

4、一篇论文斯韦德贝里合作发表了第一篇论文,报道了测定蛋白质淌度的报道了测定蛋白质淌度的新方法。新方法。1930年他进一步改进实验手段和装置年他进一步改进实验手段和装置,发表了关于发表了关于色色谱法和吸附谱法和吸附的论文。的论文。1935年改建原有电泳装置年改建原有电泳装置,发展了区带电发展了区带电泳法泳法,大大提高了效率和分辨率。大大提高了效率和分辨率。1940年他用自己设计的年他用自己设计的新电新电泳装置泳装置成功地分离了血清中蛋白质的成功地分离了血清中蛋白质的4个组分个组分,分别命名为分别命名为:白白蛋白蛋白、和球蛋白。该法迅速应用于分离和鉴定各种复杂和球蛋白。该法迅速应用于分离和鉴定各种复

5、杂蛋白质及其他天然物质的混合物的组成。他因对电泳分析和蛋白质及其他天然物质的混合物的组成。他因对电泳分析和吸附方法的研究吸附方法的研究,特别是发现了血清蛋白的组分而获得特别是发现了血清蛋白的组分而获得1948年年诺贝尔化学奖。诺贝尔化学奖。 2024/8/154毛细管电泳 最新2024/8/155毛细管电泳 最新二二. .经典电泳分析经典电泳分析 利用利用电泳电泳现象对某些化学或生物物质进行分离分析的方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。法和技术叫电泳法或电泳技术。 按按形状分类形状分类：U U型管电泳、柱状电泳、板电泳；型管电泳、柱状电泳、板电泳； 按按载体分

6、类载体分类：滤纸电泳、琼脂电泳、聚丙烯酰胺电泳、：滤纸电泳、琼脂电泳、聚丙烯酰胺电泳、自由电泳；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。法与其他分析相比。 1981 1981年，年，JorgensonJorgenson和和LuckasLuckas，用用7575m m内径石英毛细管内径石英毛细管进行电泳分析，柱效高达进行电泳分析，柱效高达4040万万/ /m m，促进电泳技术发生了根本促进电泳技术发生了根本变革，迅速发展成为可与变革，迅速发展成为可与GCGC、HPLCHPLC相媲美的崭新的分离分析相媲美的崭新的

7、分离分析技术技术高效毛细管电泳高效毛细管电泳。2024/8/156毛细管电泳 最新三三.高效毛细管电泳分析高效毛细管电泳分析高效毛细管电泳在技术上采取了两项重要改进：高效毛细管电泳在技术上采取了两项重要改进： 一是采用了一是采用了50m (0.05mm)0.05mm)内径的毛细管内径的毛细管, , 二是采用了高达数千伏的电压。二是采用了高达数千伏的电压。 毛毛细细管管的的采采用用使使产产生生的的热热量量能能够够较较快快散散发发，大大大大减减小了温度效应，使电场电压可以很高。小了温度效应，使电场电压可以很高。 电电压压升升高高，电电场场推推动动力力大大，又又可可进进一一步步使使柱柱径径变变小小，

8、柱长增加，柱长增加， 高高效效毛毛细细管管电电泳泳的的柱柱效效远远高高于于高高效效液液相相色色谱谱，理理论论塔塔板数高达几十万块板数高达几十万块/ /米，特殊柱子可以达到数百万。米，特殊柱子可以达到数百万。2024/8/157毛细管电泳 最新高效毛细管电泳的特点高效毛细管电泳的特点1.1.仪器简单、易自动化仪器简单、易自动化 电源、毛细管、检测器、溶液瓶电源、毛细管、检测器、溶液瓶2.2.分析速度快、分离效率高分析速度快、分离效率高 在在3.1min3.1min内分离内分离3636种无机及有机阴离子，种无机及有机阴离子，4.14.1minmin内分内分离了离了2424种阳离子；分离柱效：种阳离

9、子；分离柱效：10105 510107 7/ /m m理论塔板数理论塔板数. .3.3.操作方便、消耗少操作方便、消耗少 进样量极少，水介质中进行进样量极少，水介质中进行. .4.4.应用范围极广应用范围极广 有机物、无机物、生物、中性分子；生物大分子等；有机物、无机物、生物、中性分子；生物大分子等； 分子生物学、医学、药学、化学、环境保护、材料等分子生物学、医学、药学、化学、环境保护、材料等. . 2024/8/158毛细管电泳 最新一、一、PHCE基本原理基本原理Basic principles of PHCE二、电渗现象与电渗流二、电渗现象与电渗流Electroosmosis and e

10、lectroosmotic flow三、影响电渗流的因素三、影响电渗流的因素Factors influenced electroosmosis四、淌度四、淌度Mobility五、五、PHCE中的参数与关系中的参数与关系式式Parameters and relation in HPCE六、影响分离效率的因素六、影响分离效率的因素Factors influenced separation efficiency第二节高效毛细管电泳理论基础basic theory of HPCE2024/8/159毛细管电泳 最新 一、高效毛细管电泳(HPCE)基本原理 Basic principles of PHC

11、E 电泳是指带电离子在电场中的定向移动，不同离子具有电泳是指带电离子在电场中的定向移动，不同离子具有不同的迁移速度，不同的迁移速度，迁移速度与哪些因素有关？迁移速度与哪些因素有关？ 当带电离子以速度当带电离子以速度 在电场中移动时，受到大小相等、在电场中移动时，受到大小相等、方向相反的电场推动力和平动摩擦阻力的作用。方向相反的电场推动力和平动摩擦阻力的作用。电场力：电场力：FE = qE 阻阻 力：力：F = f故：故： qE = fq离子所带的有效电荷；离子所带的有效电荷；E 电场强度；电场强度；离子在电场中的迁移速度；离子在电场中的迁移速度；f 平动摩擦系数平动摩擦系数 ( 对于球形离子：

12、对于球形离子： f =6； 离子的表观液态动力离子的表观液态动力学半径；学半径； 介质的粘度；介质的粘度； )2024/8/1510毛细管电泳 最新所以，迁移速度：所以，迁移速度：（球形离子） 物质离子在电场中物质离子在电场中差速迁移差速迁移是电泳分离的基础。是电泳分离的基础。淌度淌度 ：单位电场强度下的平均电泳速度。：单位电场强度下的平均电泳速度。 q 离子所带的有效电荷；离子所带的有效电荷； 离子的表观液态动力学半径；离子的表观液态动力学半径； 介质的粘度；介质的粘度； 2024/8/1511毛细管电泳 最新二、电渗现象与电渗流 electroosmosis and electroosmo

13、tic flow1.1.电渗流现象电渗流现象 当固体与液体接触时，固体表面由于某种原因带一种电当固体与液体接触时，固体表面由于某种原因带一种电荷，则因静电引力使其周围液体带有相反电荷，在液荷，则因静电引力使其周围液体带有相反电荷，在液- -固界固界面形成双电层，二者之间存在电位差。面形成双电层，二者之间存在电位差。（固有性质）（固有性质） 当液体两端施加电压时，就会当液体两端施加电压时，就会发生液体相对于固体表面的移动，发生液体相对于固体表面的移动，这种液体相对于固体表面的移动的这种液体相对于固体表面的移动的现象叫现象叫电渗现象电渗现象。 电渗现象中整体移动着的液体电渗现象中整体移动着的液体叫

14、叫电渗流电渗流（electroosmotic flow ，简称简称EOF）。）。 2024/8/1512毛细管电泳 最新2.HPCE中的电渗现象与电渗流 石英毛细管柱，内充液石英毛细管柱，内充液pH3pH3时，表面电离成时，表面电离成- -SiOSiO- -, ,管内管内壁带负电荷，形成双电层。壁带负电荷，形成双电层。 在高电场的作用下，带正电荷的溶液表面及扩散层向阴在高电场的作用下，带正电荷的溶液表面及扩散层向阴极移动，由于这些阳离子实际上是溶剂化的，故将引起柱中极移动，由于这些阳离子实际上是溶剂化的，故将引起柱中的溶液整体向负极移动，速度的溶液整体向负极移动，速度电渗流电渗流。2024/8

15、/1513毛细管电泳 最新3.HPCE中电渗流的大小与方向 电渗流的大小用电渗流速度电渗流的大小用电渗流速度电渗流电渗流表示，取决于电渗淌表示，取决于电渗淌度度和电场强度和电场强度E E。即即 电渗流电渗流 = = E E电渗淌度取决于电泳介质及双电层的电渗淌度取决于电泳介质及双电层的ZetaZeta电势，即电势，即 = = 0 00真空介电常数；介电常数；毛细管壁的Zeta电势。 电渗流电渗流 = = 0 0 E E实际电泳分析，可在实验测定相应参数后，按下式计算实际电泳分析，可在实验测定相应参数后，按下式计算 电渗流电渗流 = = L Lefef/t/teoeoLef 毛细管有效长度； t

16、eo电渗流标记物（中性物质）的迁移时间。2024/8/1514毛细管电泳 最新HPCE中电渗流的方向 电渗流的方向取决于毛细管内表面电荷的性质：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；内表面带正电荷，溶液带负电荷，电渗流流向阳极； 石英毛细管；带负电荷，电渗流流向阴极；石英毛细管；带负电荷，电渗流流向阴极；改变电渗流方向的方法：改变电渗流方向的方法： （1 1）毛细管改性）毛细管改性 表面键合阳离子基团； （2 2）加电渗流反转剂）加电渗流反转剂 内充

17、液中加入大量的阳离子表面活性剂，将使石英毛细管壁带正电荷，溶液表面带负电荷。电渗流流向阳极。2024/8/1515毛细管电泳 最新4. HPCE中电渗流的流形 电荷均匀分布，整体移动，电荷均匀分布，整体移动，电渗流的流动为平流电渗流的流动为平流，塞式塞式流动流动（谱带展宽很小）；（谱带展宽很小）； 液相色谱中的溶液流动为层流，液相色谱中的溶液流动为层流，抛物线流型抛物线流型，管壁处流，管壁处流速为零，管中心处的速度为平均速度的速为零，管中心处的速度为平均速度的2 2倍（引起谱带展宽倍（引起谱带展宽较大）。较大）。2024/8/1516毛细管电泳 最新5. HPCE中电渗流的作用 电渗流的速度约

18、等于一般离子电泳速度的电渗流的速度约等于一般离子电泳速度的5 57 7倍；倍； 各种电性离子在毛细管柱中的迁移速度为：各种电性离子在毛细管柱中的迁移速度为： + + = =电渗流电渗流 + + +ef +ef 阳离子运动方向与电渗流阳离子运动方向与电渗流一致一致； - - = =电渗流电渗流 - - -ef -ef 阴离子运动方向与电渗流阴离子运动方向与电渗流相反相反； 0 0 = =电渗流电渗流 中性粒子运动方向与电渗流一致；中性粒子运动方向与电渗流一致；（1 1）可一次完成阳离子、阴离子、中性粒子的分离；）可一次完成阳离子、阴离子、中性粒子的分离；（2 2）改变电渗流的大小和方向可改变分离

19、效率和选择性，）改变电渗流的大小和方向可改变分离效率和选择性，如同改变如同改变LCLC中的流速；中的流速；（3 3）电渗流的微小变化影响结果的重现性；）电渗流的微小变化影响结果的重现性；在在HPCEHPCE中，控制电渗流非常重要中，控制电渗流非常重要。2024/8/1517毛细管电泳 最新三、HPCE中影响电渗流的因素 factors influenced electroosmosis1.1.电场强度的影响电场强度的影响 电渗流速度和电场强度成正比，当毛细管长度一定时，电渗流速度正比于工作电压。电渗流电渗流 = E2.2.毛细管材料的影响毛细管材料的影响 不同材料毛细管的表面电荷特性不同，产生

20、的电渗流大小不同；2024/8/1518毛细管电泳 最新3. 电解质溶液性质的影响（1 1）溶液）溶液pHpH的影响的影响 对于石英毛细管，溶液pH增高时，表面电离多，电荷密度增加，管壁zeta电势增大，电渗流增大，pH=7pH=7，达到最大达到最大； pH3，完全被氢离子中和，表面电中性，电渗流为零。分析时，采用缓冲溶液来保持pH稳定。（2 2）阴离子的影响）阴离子的影响 在其他条件相同，浓度相同而阴离子不同时，毛细管中的电流有较大差别，产生的焦耳热不同。 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。2024/8/1519毛细

21、管电泳 最新2024/8/1520毛细管电泳 最新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。毛细管内温度的升高，使溶液的黏度下降，电渗流增大。温度变化来自于温度变化来自于“焦耳热焦耳热”； 焦耳热：焦耳热：毛细管溶液中有电流通过时，产生的热量；毛细管溶液中有电流通过时，产生的热量； HPCEHPCE中的焦耳热与背景电解质的摩尔电导、浓度及电场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。强度成正比。 温度每变化温度每变化1 1CC，将引起背景电解质溶液黏度变化，将引起背景电解质溶液黏度变化2%2%3%3%；2024/8/1521毛细管电泳 最新5. 添加剂的

22、影响（1 1）加入浓度较大的中性盐，如）加入浓度较大的中性盐，如K K2 2SOSO4 4，溶液离子强度增大，溶液离子强度增大，使溶液的黏度增大，电渗流减小。使溶液的黏度增大，电渗流减小。（2 2）加入表面活性剂，可改变电渗）加入表面活性剂，可改变电渗流的大小和方向；流的大小和方向； 加入不同阳离子表面活性剂来加入不同阳离子表面活性剂来控制电渗流。控制电渗流。 加入阴离子表面活性剂，如十加入阴离子表面活性剂，如十二烷基硫酸钠（二烷基硫酸钠（SDSSDS），），可以使壁表可以使壁表面负电荷增加，面负电荷增加，zetazeta电势增大，电电势增大，电渗流增大；渗流增大；（3 3）加入有机溶剂如甲醇

23、、乙腈，）加入有机溶剂如甲醇、乙腈，会降低离子强度，会降低离子强度，Zeta电势减小，电势减小， 使电渗流降低。使电渗流降低。 2024/8/1522毛细管电泳 最新四、淌度 mobility 淌度淌度：带电离子在单位电场下的迁移速度；带电离子在单位电场下的迁移速度； 淌度不同是电泳分离的基础。淌度不同是电泳分离的基础。1.1.绝对淌度绝对淌度( (absolute mobility)ab 无限稀释溶液中带电离子在单位电场强度下的平均迁移速度，简称淌度。可在手册中查阅。2.2.有效淌度有效淌度(effective mobility)ef 实际溶液中的淌度(实验中测定的)。 efef=a=ai

24、ii i ai 溶质i 的解离度；i 溶质i 在解离状态下的绝对淌度3.3.表观淌度表观淌度 ap 离子在实际分离过程中的迁移速度（表观迁移速度）： apap= =ap ap E E ap = ef + eo2024/8/1523毛细管电泳 最新五、HPCE中的参数与关系式 parameters and relation in HPCE1.1.迁移时间（保留时间）迁移时间（保留时间） HPCEHPCE兼具有电化学的特性和色谱分析的特性。有关色谱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。理论也适用。V外加电压；L毛细管总长度；2.2.分离效率（塔板数）分离效率（塔板数） 在在HPC

25、EHPCE中，仅存在纵向扩散，中，仅存在纵向扩散，2 2=2=2DtDt 扩散系数小的溶质比扩散系数大的分离效率高，分离生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。物大分子的依据。2024/8/1524毛细管电泳 最新3.分离度 影响分离度的主要因素；工作电压影响分离度的主要因素；工作电压V V；毛细管有效长度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：与总长度比；有效淌度差。分离度可按谱图直接由下式计算：2024/8/1525毛细管电泳 最新六、影响分离效率的因素区带展宽 factors influenced the efficiencyband

26、 broadening 1.1.纵向扩散的影响纵向扩散的影响 在在HPCEHPCE中，纵向扩散引起的峰展宽：中，纵向扩散引起的峰展宽：2 2=2=2DtDt 由扩散系数和迁移时间决定。大分子的扩散系数小，可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。获得更高的分离效率，大分子生物试样分离的依据。2.2.进样的影响进样的影响 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：离效率明显下降；理想情况下，进样塞长度： Winj= (24D t )1/2实际操作时进

27、样塞长度小于或等于毛细管总长度的实际操作时进样塞长度小于或等于毛细管总长度的1%1%2%2%。2024/8/1526毛细管电泳 最新3.焦耳热与温度梯度的影响 电泳过程产生的焦耳热可由下式计算：电泳过程产生的焦耳热可由下式计算：m电解质溶液的摩尔电导；I工作电流：cm电解质浓度； 散热过程中，在毛细管内形成温度梯度（中心温度高），散热过程中，在毛细管内形成温度梯度（中心温度高），破坏了塞流，导致区带展宽。破坏了塞流，导致区带展宽。 改善方法：改善方法： （1 1）减小毛细管内径；）减小毛细管内径；(2(2）控制散热；）控制散热；2024/8/1527毛细管电泳 最新4.溶质与管壁间的相互作用

28、存在吸附与疏水作用，造成谱带展宽；存在吸附与疏水作用，造成谱带展宽； 蛋白质、多肽带电荷数多，有较多的疏水基，吸附问题特别严重，是目前分离分析该类物质的一大难题难题。 细内径毛细管柱，一方面有利于散热，另一方面比表面积大，又增加了溶质吸附的机会。 减小吸附的方法和途径减小吸附的方法和途径：加入两性离子代替强电解质，两性离子一端带正电，另一端带负电，带正电一端与管壁负电中心作用，浓度约为溶质的100-1000倍时，抑制对蛋白质吸附，又不增加溶液电导，对电渗流影响不大。2024/8/1528毛细管电泳 最新5.其他影响因素 （1 1）电分散作用对谱带展宽的影响）电分散作用对谱带展宽的影响 当溶质区

29、带与缓冲溶液区带的电导不同时，也造成谱带展宽；尽量选择与试样淌度相匹配的背景电解质溶液。（2 2）“层流层流”现象对谱带展宽的影响现象对谱带展宽的影响 一般情况下，HPCE中不存在层流，但当毛细管两端存在压力差时，出现抛物线形的层流； 产生的原因产生的原因：毛细管两端液面高度不同。 实际操作时，保持毛细管两端缓冲溶液平面高度相同。2024/8/1529毛细管电泳 最新一、高效毛细管电泳仪一、高效毛细管电泳仪high performance capillary electrophoresis apparatus二、流程与主要部件二、流程与主要部件process and main assembly

30、三、进样方式三、进样方式injection method第三节高效毛细管电泳仪high performance capillary electrophoresis apparatus2024/8/1530毛细管电泳 最新一、高效毛细管电泳仪一、高效毛细管电泳仪high performance capillary electrophoresis apparatus2024/8/1531毛细管电泳 最新仪器仪器2 22024/8/1532毛细管电泳 最新仪器仪器3 32024/8/1533毛细管电泳 最新P/ACE MDQ Capillary Electrophoresis http:/ 最新二、

31、仪器流程与主要部件二、仪器流程与主要部件 process and main assembly 电压：030kV； 分离柱不涂敷任何固定液； 紫外或激光诱导荧光检测器；（可检测到：10-1910-21 mol/L）2024/8/1535毛细管电泳 最新1.1.高压电源高压电源（1 1）0 030 30 kV kV 稳定、连续可调的直流电源；稳定、连续可调的直流电源；（2 2）具有恒压、恒流、恒功率输出；）具有恒压、恒流、恒功率输出；（3 3）电场强度程序控制系统；）电场强度程序控制系统；（4 4）电压稳定性：）电压稳定性：0.1%0.1%；（5 5）电源极性易转换；）电源极性易转换；2. 2.

32、毛细管柱毛细管柱 （1 1）材料：石英：各项）材料：石英：各项性能好；玻璃：光学、机性能好；玻璃：光学、机械性能差；械性能差； （2 2）规格：内径）规格：内径20207575m m，外径外径350350400400m m；长度长度=1 电泳电泳时时, ,阴离子在阴离子在负极最后流出负极最后流出, ,在这种情况下在这种情况下, ,不但不但可以按类分离可以按类分离, ,同种类离子由于同种类离子由于差差差差速迁移速迁移速迁移速迁移被相互分离。被相互分离。 最基本、应用广的分离模式；最基本、应用广的分离模式；2024/8/1541毛细管电泳 最新二、毛细管凝胶电泳 Capillary gel ele

33、ctrophoresis ，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，试样分子按大小分其具有多孔性，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。离。能够有效减小组分扩散，所得峰型尖锐，分离效率高。 蛋白质、蛋白质、DNADNA等的电荷等的电荷/ /质量比与分子大小无关，质量比与分子大小无关，CZECZE模模式很难分离，采用式很难分离，采用CGECGE能获得良好分离，能获得良好分离，DANDAN排序的重要手段。排序的重要手段。 特点特点：抗对流性好，散热性好，分离度极高。：抗

34、对流性好，散热性好，分离度极高。 无胶筛分技术无胶筛分技术：采用低粘度的线性聚合物溶液代替高粘：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。度交联聚丙烯酰胺。柱便宜、易制备。2024/8/1542毛细管电泳 最新 1.1.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，其浓度达到临界浓度，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。三、 胶束电动毛细管色谱（MECC ，MEKC）Micellar electrokinetic capillary chromatography，MEKC 在电场力的作在电场力的作用

35、下，胶束在柱中用下，胶束在柱中移动。移动。2024/8/1543毛细管电泳 最新 2. 2. 电泳流和电渗流的方向相反，且电泳流和电渗流的方向相反，且电渗流电渗流 电泳电泳 ，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； 5.5.色谱与电泳分离模式色谱与电泳分离模式的结合。的结合。 3. 3.中性分子在胶束相和溶液（水相）间分配，疏水性强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；的组分与胶束结合的较牢，流出时间长； 4. 4.可用来分离中性物质，扩展了高效毛细管电泳的应用可用来分离中性物质，扩展了高效毛细管电泳的应用范围范围；2024

36、/8/1544毛细管电泳 最新 在毛细管壁上键合或涂渍高效液相在毛细管壁上键合或涂渍高效液相色谱的固定相，或在管内填充固定相，色谱的固定相，或在管内填充固定相，根据溶质在固定相和流动相中的分配系根据溶质在固定相和流动相中的分配系数的不同和自身的电泳淌度差异得以分数的不同和自身的电泳淌度差异得以分离离四、 毛细管电色谱(CEC ) Capillary electrochromatography2024/8/1545毛细管电泳 最新几种主要类型几种主要类型开管毛细管电色谱柱开管毛细管电色谱柱OT-CEC 填充毛细管电色谱柱填充毛细管电色谱柱 P-CEC整体毛细管电色谱柱整体毛细管电色谱柱ML-CE

37、C 2024/8/1546毛细管电泳 最新填充毛细管电色谱柱填充毛细管电色谱柱P-CECP-CEC是最早研究的，其填料巨大的是最早研究的，其填料巨大的比表面使其对污染不敏感，分析结果比表面使其对污染不敏感，分析结果的重现性较好，但因其填充及制备柱的重现性较好，但因其填充及制备柱两端塞子的困难，以及由此带来的气两端塞子的困难，以及由此带来的气泡效应和塞子效应等阻碍了它的进一泡效应和塞子效应等阻碍了它的进一步发展。但人们至今仍在努力并取得步发展。但人们至今仍在努力并取得可喜进展可喜进展 。2024/8/1547毛细管电泳 最新开管毛细管电色谱柱开管毛细管电色谱柱OT-CECOT-CEC柱中无塞子和

38、填料，气泡效应柱中无塞子和填料，气泡效应和涡流扩散的影响小，分析中可获得和涡流扩散的影响小，分析中可获得较高柱效，适用于混合物的快速分析，较高柱效，适用于混合物的快速分析，但其相比小，柱容量低，寿命短，使但其相比小，柱容量低，寿命短，使其应用亦受到一定限制。其应用亦受到一定限制。2024/8/1548毛细管电泳 最新化化学学键键合合物物理理吸吸附附2024/8/1549毛细管电泳 最新整体毛细管电色谱柱整体毛细管电色谱柱ML-CECML-CEC通过在毛细管内原位聚合或固通过在毛细管内原位聚合或固化的方法制成具有均一多孔结构的整化的方法制成具有均一多孔结构的整体式柱床，使毛细管柱的制备比较简体式

39、柱床，使毛细管柱的制备比较简单，且无塞子效应单，且无塞子效应. .2024/8/1550毛细管电泳 最新制制备备反反应应1cm 1cm2024/8/1551毛细管电泳 最新SEM表征表征2024/8/1552毛细管电泳 最新 1. 1. 根据等电点差别分离生物大分子的高分辨率电泳技术；根据等电点差别分离生物大分子的高分辨率电泳技术； 2. 2. 毛细管内充有两性电解质（合成的具有不同等电点范围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（的脂肪族多胺基多羧酸混合物），当施加直流电压（6 68 8V V）时，管内将建立一个由阳极到阴极逐步升高的时，

40、管内将建立一个由阳极到阴极逐步升高的pHpH梯度；梯度； 3. 3. 氨基酸、蛋白质、多肽等的所带电荷与溶液氨基酸、蛋白质、多肽等的所带电荷与溶液pHpH有关，在有关，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；性，淌度为零；五、毛细管等电聚焦 Capillary isoelectric focusing，CIEF2024/8/1553毛细管电泳 最新 4. 4. 聚焦：具有不同等电点的生物试样在电场力的作用下聚焦：具有不同等电点的生物试样在电场力的作用下迁移，分别到达满足其等电点迁移，分别到达满足其等电点pHpH

41、的位置时，呈电中性，停止的位置时，呈电中性，停止移动，形成窄溶质带而相互分离；移动，形成窄溶质带而相互分离； 5. 5. 阳极端装稀磷酸溶液，阴极端装稀阳极端装稀磷酸溶液，阴极端装稀NaOHNaOH溶液；溶液； 6. 6. 加压将毛细管内分离后的溶液推出经过检测器检测；加压将毛细管内分离后的溶液推出经过检测器检测； 7. 7. 电渗流在电渗流在CIEFCIEF中不利，应消除或减小。中不利，应消除或减小。2024/8/1554毛细管电泳 最新一、离子分析一、离子分析一、离子分析一、离子分析 analysis of ionanalysis of ion阳离子分析阳离子分析 迁移方向和电渗流方迁移方

42、向和电渗流方向一致；向一致； 4.5min4.5min内分离了内分离了2424种种金属离子；金属离子； 阳极进样，阴极检测；阳极进样，阴极检测； 具有很高的灵敏度；具有很高的灵敏度； 第五节第五节 应用与进展应用与进展2024/8/1555毛细管电泳 最新阴离子分析 阴离子电泳方向和电渗流阴离子电泳方向和电渗流方向相反、速度接近，分析时方向相反、速度接近，分析时间长、效率低；间长、效率低； 质量小、电荷密度大的离质量小、电荷密度大的离子如：子如：SOSO4 4-2-2、ClCl- -、F F- -等，电等，电泳速率大于电渗流，阳极端流泳速率大于电渗流，阳极端流出，在阴极端无法检测；出，在阴极端

43、无法检测； 加入电渗流改性剂，十六加入电渗流改性剂，十六烷基三甲基溴化胺等，使电泳烷基三甲基溴化胺等，使电泳方向和电渗流方向一致，可在方向和电渗流方向一致，可在3.1min3.1min内分离内分离3636种阴离子；阴种阴离子；阴极进样，阳极检测；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；2024/8/1556毛细管电泳 最新二、药物分析 Analysis of pharmaceutics 检测体液或细胞中检测体液或细胞中某些代谢产物的分析；某些代谢产物的分析； 尿液中的氨基酸含尿液中的氨基酸含量作为临床诊断糖尿病量作为临床诊断糖尿病的辅助手段；的辅助手段； 采用毛细管区

44、带电采用毛细管区带电泳方式，在泳方式，在11min11min内分离内分离1717种药物；种药物；2024/8/1557毛细管电泳 最新采用MEKC模式，鉴定违禁药物.2024/8/1558毛细管电泳 最新三、手性化合物分析 Analysis of chiral compounds 合成获得单一手性化合物相当困难；合成获得单一手性化合物相当困难；528528种手性合成药物，种手性合成药物，6161种以单一对映体形式销售，其他为外消旋体；检测分析也种以单一对映体形式销售，其他为外消旋体；检测分析也相当困难；研究热点；相当困难；研究热点；R-R-反应停是安眠药，反应停是安眠药，S-S-式致胎儿畸形；

45、式致胎儿畸形； HPCEHPCE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：加入手性选择剂；形成配合物的稳定常数有差异，结合形成配合物的稳定常数有差异，结合HPCEHPCE的高效率；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）盐、低聚糖等天然手性表面活性剂）2024/8/1559毛细管电泳 最新四、氨基酸与蛋白质分析 Analysis of amino acids采用采用M

46、EKCMEKC模式，在模式，在2525分钟内分离了分钟内分离了2323种丹酰化氨基酸；种丹酰化氨基酸；HPCEHPCE可取代传统的氨基酸分析仪；可取代传统的氨基酸分析仪；问题：吸附和检测；问题：吸附和检测；2024/8/1560毛细管电泳 最新蛋白质分析2024/8/1561毛细管电泳 最新五、核酸分析及DNA排序 Analysis of nucleic acids and sequence of DNA重要分析手段；重要分析手段；图，酶解的双螺旋图，酶解的双螺旋DNADNA限制性片段的限制性片段的分离；分离；2024/8/1562毛细管电泳 最新六、新进展advances and speci

47、al topics1.1.微型化微型化 整体化学分析系统（整体化学分析系统（TASTAS）及）及TASTAS微型化（微型化（ TAS） 在硅片上光刻出矩形槽作为毛细管，理论塔板数在硅片上光刻出矩形槽作为毛细管，理论塔板数10105 5/m/m；2.2.联用仪器联用仪器 CE-MS；3.3.阵列毛细管凝胶电泳阵列毛细管凝胶电泳 应用于人类基因应用于人类基因DNADNA测序；测序； 5 51010万个基因，万个基因，3030亿个碱基对，目前最有效的亿个碱基对，目前最有效的DNADNA序列序列分析仪，分析仪，1010小时小时/ /次；可同时电泳次；可同时电泳2424个样品；速度个样品；速度12001200碱基对碱基对/ /小时，提高速度！小时，提高速度！100100支毛细管阵列电泳；速度支毛细管阵列电泳；速度280280碱基对碱基对/ /小时小时/ /支支2024/8/1563毛细管电泳 最新