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P-ACE MDQ型毛细管电泳在相关领域的应用(图)

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一、简介

毛细管电泳(capillary electrophoresis,CE)又称高效毛细管电泳(HPCE)。是以毛细管为分离通道,以高压电场为驱动力的新型液相分离分析技术,在八十年代得以迅速发展。目前,在生命科学、药物分析、以及从小分子、离子到单细胞分析的一系列领域得到了广泛的应用。

毛细管电泳的发展过程:

1.六十年代中期:瑞典科学家Hjerten首先提出了毛细管区带电泳(CZE)的方法,被看作毛细管电泳的起点。

2.1979年:Mikkers等用200μmID的聚四氟乙烯管为分离通道,获得了很高的分离效率。

3.1981年:Jorgenson和Lukacs用75μmID的熔融毛细管做CZE,在30KV电压下产生了4×105片/m的效率,成为毛细管电泳发展史上的里程碑。

4.1984年:Terabe运用含SDS胶束的缓冲液分离了中性分子,从而建立了胶束电动毛细管电泳。

5.1987年,Hjerten建立了毛细管等电聚焦;Cohen和Karger提出了毛细管凝胶电泳。

6.1988~1989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。

二、毛细管电泳的分离原理:

CE泛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电泳速度和分配行为上的差异而实现分离的一类液相分离技术。

在电解质溶液中,带电粒子在电场作用下以不同的速度定向迁移的现象叫电泳。单位电场下的电泳速度称为淌度。

CE所用的石英毛细管柱,在pH>3的情况下,其内表面带负电,和溶液接触时形成双电层。在高电压的作用下,双电层中的水合阳离子引起流体整体向负极方向迁移的现象叫电渗。电渗是毛细管中的溶剂因轴向直流电场的作用而发生的定向流动。

各种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;

中性粒子的电泳的电泳流速为零,故其迁移速度等于电渗流速度;

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速度,故它将在中性粒子之后流出。

各种粒子因迁移速度不同而实现分离。


三、毛细管电泳仪的构造

毛细管电泳仪的基本构成:

CE的基本结构包括一个高压电源,一根毛细管,一个检测器,及两个供毛细管插入、又可和电源相连的缓冲液储备瓶。

进样
  填灌/清洗:
  电流回路:
  毛细管/温度控制:
  检测/记录/数据处理

毛细管区带电泳(CZE);
  毛细管胶束电动色谱(MEKC);
  毛细管凝胶电泳(CGE);
  毛细管等电聚焦(CIEF);
  毛细管等速电泳(CITP);
  亲和毛细管电泳(ACE);
  毛细管电色谱(CEC);
  非水相毛细管电泳(NACE)。

五、分离模式的选择

CE可以分离离子到中性分子、从小分子到生物大分子的一系列物质。之所以能分离如此广泛的物质,在于其灵活多样的分离体系。对不同性质的物质,应选择相应的分离体系:

分离对象与模式的选择


六、毛细管电泳与凝胶电泳、高效液相色谱的比较

毛细管电泳实际上包含电泳、色谱及其交叉内容,毛细管电泳的基本原理是电泳和色谱,它是经典电泳技术与现代微柱分离技术相结合的产物,是分析化学中继液相色谱之后的又一重大进展。

1、凝胶电泳仪已成为生化实验室的常用仪器,用于蛋白质、核酸的分析、制备,以及细胞的分析等。传统电泳最大的局限是难以克服由两端高电压所引起的电介质离子的自热,导致区带展宽,影响迁移,降低效率。这种影响由于电场强度的增长而迅速加剧,限制了高电压的使用。

毛细管能提高散热效率,从而能够引入高的电场强度,改善分离质量。

2、CE用迁移时间代替HPLC的保留时间;

CE的分析时间通常在几分钟或十几分钟,一般不超过三十分钟,一般比HPLC速度快。理论上CE的理论塔板高度和溶质的扩散系数成正比,对扩散系数小的生物大分子,其柱效比HPLC要高;CE所需样品少,一般为nl级,流动相只需几毫升,HPLC所需样品为μl级,流动相需几百ml或更多。

毛细管电泳与使用毛细管的气相色谱和液相色谱中的毛细管色谱在分离原理、仪器构造等方面有着很大的区别,但均具有高效、快速、分离效能高、进样量少的特点。尤其是毛细管电泳的进样量达纳升级。

毛细管电泳的高分离效率

七、毛细管电泳的应用

蛋白质/多肽/氨基酸
  糖类/糖蛋白
  核酸/核苷酸
  天然产物
  合成药物
  手性物质
  无机/有机离子
  病毒/细菌
  水溶液中的分子间相互作用
  不同分子量蛋白的分离


血红蛋白的检测

4种碱性蛋白的分离

4种碱性蛋白的电泳分离图。A:涂层管;B:未涂层管。
  1:细胞色素,2:溶菌酶,3:胰蛋白酶原,4:α-胰凝乳蛋白酶原


八、毛细管电泳的分离模式

DNA、核酸的分离

单糖的分离

寡糖图谱

药材中的生物碱成分分析

1 苦参碱    2 槐定碱    3 槐果碱   4 lehmannine   5 sophoramine   6 氧化苦参碱
7 氧化槐果碱  8 金雀花碱  9 苦豆碱   10 蝙蝠葛碱   11 东莨菪碱


药材中黄酮化合物的分析

盐酸苯丙醇胺的异构体杂质检测

啤酒中的阴离子分析

1.CL-, 2. NO3- ,3.SO42-, 4.C2O42-,5.苹果酸根,柠檬酸根,6.醋酸根,乳酸根,7.磷酸根

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