毛细管电泳(capillary electrophoresis, CE)展望
互联网
787
一、
毛细管电泳的兴起与发展
毛细管电泳(capillary electrophoresis, CE)，又称高效毛细管电泳(HPCE)是近年来发展最快的分析化学研究领域之一．1981年Jorgenson等 [1] 在75μm内径的毛细管内用高电压进行分离，创立了现代毛细管电泳。1984年Terabe等 [2] 发展了毛细管胶束电动色谱(MECC)。1987年比Hjerten [3] 建立了毛细管等电聚焦(CIEF)，Cohen和Karger [4] 提出了毛细管凝胶电泳(CGF)。1988—1989年出现了第一批CE商品仪器，1989年第一届国际毛细管电泳会议召开，标志了一门新的分支学科的产生．短短的几年内，由于CE符合了以生物工程为代表的生命科学各领域中对生物大分子(肽、蛋白、DNA等)的高度分离分析的要求，得到了迅速发展，正逐步成为生命科学及其它学科实验室中一种常用的分析手段．近三年来国际毛细管电泳会议与会者均达700—800人，1996、1997两年公开发表的有关CE论文达3600余篇。可参见相关综述则 [5-8] 。欧洲、美国国内及日本也相继召开CE地区性国际会议。我国在CE领域研究起步早、发展快、研究工作较全面、有的研究成果达到国际先进水平。定期召开全国CE会议及亚太地区国际会议，在国际上已有一定的影响。1984年中国科学院化学所竺安教授在国内率先开展CE研究，迄今国内已有几百个单位开展CE研究和应用．从CE理论到各种模式及各方面应用，国内均在进行。1998年举行的第三届全国CE会议共收录论文129篇，同时举行的第二届亚太国际会议也取得了成功。毛细管电色谱(CEC)、CE／MS联用、低背景毛细管梯度凝胶电泳、手性药物分离、逆流聚焦及脱氧核糖核酸(DNA)各种CE测定方法等一批研究成果均达到国际先进水平。
二、 毛细管电泳基本原理
CE是以高压电场为驱动力。以毛细管为分离通道，依据样品中各组成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．仪器装置包括高压电源、毛细管、柱上检测器和供毛细管两端插入又和电源相连的两个缓冲液贮瓶，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称电泳。CE所用的石英毛细管在PH＞3时，其内液面带负电，和溶液接触形成一双电层．在高电压作用下，双电层中的水合阳离子层引起溶液在毛细管内整体向负极流动，形成电渗液。带电粒子在毛细管内电解质溶液中的迁移速度等于电泳和电渗流(EOF)二者的矢量和。带正电荷粒子最先流出；中性粒子的电泳速度为“零”，故其迁移速度相当于EOF速度；带负电荷粒子运动方向与EOF方向相反，因EOF速度一般大于电泳速度，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，这就是毛细管区带电泳(capillary zone electrophoresis，CZE)的分离原理。CZE的迁移时间t可用下式表示：
式中，μ ep 为电泳淌度，μ en 为电渗淌度，V为外加电压，ι t 为毛细管总长度，ι d 为 进样到检测器间毛纫管长度．理论塔板数N为：
式中，D为扩散系数。分离度R为
式中，μ 1 ，μ 2 分别为二溶质的电泳淌度，μ ep 为二溶质的平均电泳淌度。
毛细管电泳(capillary electrophoresis, CE)，又称高效毛细管电泳(HPCE)是近年来发展最快的分析化学研究领域之一．1981年Jorgenson等 [1] 在75μm内径的毛细管内用高电压进行分离，创立了现代毛细管电泳。1984年Terabe等 [2] 发展了毛细管胶束电动色谱(MECC)。1987年比Hjerten [3] 建立了毛细管等电聚焦(CIEF)，Cohen和Karger [4] 提出了毛细管凝胶电泳(CGF)。1988—1989年出现了第一批CE商品仪器，1989年第一届国际毛细管电泳会议召开，标志了一门新的分支学科的产生．短短的几年内，由于CE符合了以生物工程为代表的生命科学各领域中对生物大分子(肽、蛋白、DNA等)的高度分离分析的要求，得到了迅速发展，正逐步成为生命科学及其它学科实验室中一种常用的分析手段．近三年来国际毛细管电泳会议与会者均达700—800人，1996、1997两年公开发表的有关CE论文达3600余篇。可参见相关综述则 [5-8] 。欧洲、美国国内及日本也相继召开CE地区性国际会议。我国在CE领域研究起步早、发展快、研究工作较全面、有的研究成果达到国际先进水平。定期召开全国CE会议及亚太地区国际会议，在国际上已有一定的影响。1984年中国科学院化学所竺安教授在国内率先开展CE研究，迄今国内已有几百个单位开展CE研究和应用．从CE理论到各种模式及各方面应用，国内均在进行。1998年举行的第三届全国CE会议共收录论文129篇，同时举行的第二届亚太国际会议也取得了成功。毛细管电色谱(CEC)、CE／MS联用、低背景毛细管梯度凝胶电泳、手性药物分离、逆流聚焦及脱氧核糖核酸(DNA)各种CE测定方法等一批研究成果均达到国际先进水平。
二、 毛细管电泳基本原理
CE是以高压电场为驱动力。以毛细管为分离通道，依据样品中各组成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．仪器装置包括高压电源、毛细管、柱上检测器和供毛细管两端插入又和电源相连的两个缓冲液贮瓶，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称电泳。CE所用的石英毛细管在PH＞3时，其内液面带负电，和溶液接触形成一双电层．在高电压作用下，双电层中的水合阳离子层引起溶液在毛细管内整体向负极流动，形成电渗液。带电粒子在毛细管内电解质溶液中的迁移速度等于电泳和电渗流(EOF)二者的矢量和。带正电荷粒子最先流出；中性粒子的电泳速度为“零”，故其迁移速度相当于EOF速度；带负电荷粒子运动方向与EOF方向相反，因EOF速度一般大于电泳速度，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，这就是毛细管区带电泳(capillary zone electrophoresis，CZE)的分离原理。CZE的迁移时间t可用下式表示：
式中，μ ep 为电泳淌度，μ en 为电渗淌度，V为外加电压，ι t 为毛细管总长度，ι d 为 进样到检测器间毛纫管长度．理论塔板数N为：
式中，D为扩散系数。分离度R为
式中，μ 1 ，μ 2 分别为二溶质的电泳淌度，μ ep 为二溶质的平均电泳淌度。
