毛细管电泳原理及其应用
毛细管电泳原理及其应用
学院：海洋港口学院班级：14制药工程学号：1423014113 姓名：蒋佳丽时间：2015年1月7日
前言
毛细管电泳(capillary electrophoresis, CE)是近十几年来迅速发展起来的一种分离技术，虽说在上世纪六七十年代就有人对毛细管内电渗流形式做了理论探索并也开始尝试毛细管电泳技术，但都因为受到检测器灵敏度限制、电
泳过程中产生的焦耳热无法有效散失等因素的制约，影响分离效果。八十年代初，外壁涂有聚二酞亚胺，内径小于100}m 的熔融石英毛细管的使用[1]及检测器灵敏度的提高大大推动了毛细管电泳技术的发展，由于CE具有普通电泳和色谱
的优点及具有高效、高灵敏度、快速、低运行成本、犬信息量和易于自动化等特点，近年来在生物化学、临床诊断、
法医刑侦学等领域应用广泛。
一、CE设备及原理
毛细管电泳是以高压电场为驱动力，以毛细管为分离通道，根据样品各组分之间的淌度及分配上的行为差异而实现分离目的的一类液相分离技术。其仪器装置一般由以下几部分组成(见图一)1.高压电源;2.毛细管;3.在线检测器;4.电极及电极液;5.加样系统。毛细管是由熔融石英加工制成的(内径20一100}m，长度为20一100cm )，外壁涂有一层聚二酞亚胺以增加其柔韧性，内壁通常直接和溶液接触，有时也可根据需要涂上一层高聚物。与平板凝胶电泳类似的，
毛细管内也可填充支持介质，如琼脂糖，聚丙烯酞胺及甲基纤维素等。
图一毛细管电泳仪装置示意图(Tagliaro, 1998)[1]
在线检测器位于距样品盘约三分之二至五分之四毛细管总长处，对毛细管壁内部进行光学聚焦(在此处的毛细管外
壁的保护层是被烧掉或刮去的，以利于光的通透)。在线检测器通常有紫外、荧光和激光等多种检测方式。对DNA的分析通常使用紫外检测，对200bp的DNA片段的最小检测浓度是O.5mg/L。但对于生物样品中在和许多其他成分共存的痕量物质测定时，或对特殊分析(如DNA序列测定)时就要使用激光诱导的荧光检测器(laser induced fluorescence, LIF)，使用LIF在非液相毛细管电泳中的检测灵敏度要比非激光诱导的荧光检测提高6倍[2]，比紫外检测高100倍。另外，加入染料EB还可改善分离度，能将碱基长度相同但序列不同的DNA片段分开[3]。
毛细管中充满具有一定离子强度的缓冲液后，在其两端加上高电压，带电粒子在电场作用下以不同速度向其所带电荷反方向迁移，当pH>3时，毛细管内壁的石英分子因玫Siq分子的解离，而在表面形成一层负电荷，吸引缓冲液中的正离子，形成一个双电层。在高电压作用下，双电层水合阳离子层引起整个溶液在毛细管中向负极方向移动，形成电
渗流。带电粒子在毛细管内的电解质溶液中的迁移速度等于电泳和电渗流二者的矢量和，因此阳离子首先从负极流出;中性离子的速度等于电渗流速度，随后流出;而由于电渗流速度大于电泳速度，因此阴离子最后流出。
内壁石英分子除能造成电渗流外，还会吸附溶质中带正电荷的分子，从而影响分离效果。为了避免分析物被管壁
吸附，可选用缓冲液的pH大于样品混合物中蛋白质和多肤的等电点，或者选用pH接近pH2.0，此时毛细管内壁无解离的负电荷，但在这种酸性环境下，蛋白质容易失活，一般仅用于多肤分析。有时也可对毛细管内壁进行涂层，如中性
共价涂层可以消除电渗，或采用改变内壁电荷的极性的可逆涂层方法，适用于等电点偏高的蛋白质的分离分析。尤其在蛋白质和多肤的分离分析中，毛细管内壁表面与分析物的疏水作用、静电作用、氢键、范德华力作用等都会影响分离效果。对毛细管内壁进行涂层有时是必须的[4]。
与平板凝胶电泳手工进样不同，CE现在多采用两种自动进样方式:流体力进样和电动进样。前者通过压力推动或真空吸人，无选择性;后者施加了电势，具有选择性，会因样品中组分的移动性和离子电荷不同而异。虽然电动进样具有选择性的优势，但进样过程会受到多种因素的影响，实际操作中应注意实验条件以获得更好的重复性。
二、CE的分离模式
根据分离机理不同，毛细管电泳大致可以分为以下几种模[1,5]:
2 .1毛细管区带龟泳(capillary zone electrophoresis, CZE)
毛细管中只有电泳缓冲液，根据待分离物质的荷质比差异进行分离，应用广泛。
2.2毛细管凝胶电泳(capillary gel electrophoresis,%〔)
毛细管中填充有呈凝胶状的支持介质，这点与平板凝胶相似;也可以是甲基纤维素溶液，后者便于清洗，毛细管可多次使用。在溶液中，甲基纤维素分子在电镜下呈现缠绕状，其作用机理类似于凝胶的筛网作用。
2.3毛细管等电聚焦(capillary isoelectric focusing, CIEF)
根据蛋白质和多肤的等电点进行分离。选用内壁中性共价涂层的毛细管，阳极端至检测器有效分离部分充满两性电解质溶液，样品溶液夹于其中避免直接接触阳极液。两性电解质载体和样品在电场中聚焦至电流趋于零，通过压力或正负极加盐等方式，使不同等电点的样品组分逐一通过检测窗口。除了测定蛋白质和多肤的等电点外，还可以鉴
定蛋白质的纯度及分析不同的变异体，比凝胶等电聚焦具有更高的分辨率。
2.4微团电动毛细管色谱(micellar electrokinetic chromatography, MEKC或MECC)
在电泳缓冲液中加人一定浓度的去垢剂，如SDS及其类似物，这些分子丫端为亲水基团，其余部分为疏水结构，在溶液中聚集成一个个微团，称为假固相，被分析的样品根据其在假固相和溶液相中的分配进行分离。此方式主要用于小分子和多肤的分离。
三、CE在生物学中的应用
3.1核酸分子分析
传统中对于DNA的分离分析通常使用平板凝胶电泳。CE技术由于解决了电泳过程中焦耳热的散失问题，可以使用高电压，且可以在线检测，大大提高了分析效率。而且近年来激光诱导荧光检测( L1F)的使用也很大程度上提高了分辨率，因而在DNA序列分析和塞因突变分析中CE技术已经占据着越来越重要的位置。
3.1.1 DNA浏序
用CE进行DNA测序的报告很多，现在也有专门用于DNA测序的CE仪器。如毛细管阵列测序[6，7]。Sharon[8]等人利用方形毛细管阵列探索一种高通量快速的DNA测序方法，其检测激光束能在阵列内部增强，而折射和反射作用都大大减弱。
3.1.2 DNA突变筛选
对于突变位置已知，以PCR产物为基础的CE检测DNA点突变的筛选方法[[9]主要有PCR-RFLP, LCR和ASA几种。PCR - RFL}是利用所扩增的DNA片段内已知突变位点的限制内切酶位点进行CE检测，其片段分辨能力比普通琼脂糖凝胶电泳大得多;在链接酶反应(liga_se chain reaction, LCR)中，使用了两对互补的寡核昔酸探针，如果探针序列与靶序列完全互补，则探针与每个靶片段杂交并连接;如果靶片段中存在点突变，则不会产生连接产物。CE的分辨能力与聚丙烯酞胺凝胶分析相当，而时间仅为后者的十分之一;等位基因特异性扩增(allele-specific amplification, ASA)分析提供了一种能定量判断等位基因剂量的方法。在单个毛细管和毛细管阵列中，CGE已经应用于ASA基因分型反应和快速分析。
对于突变位置未知，以PCR产物为基础的CE检测DNA点突变的筛选方法[9]主要有HAP, SSCP, CDCE, faTR一PCR 这几种。异源双链多肤性分析(heteroduplex poly-moiphism essay, HAP)是利用异源dsDNA分子存在碱基错配导致构象改变而在电泳中比同源dsDNA分子慢的特点进行突变检测的。在CE中添加甘油和EB来完成HPA分析。甘油能提高基质的猫度，改善分辨能力，低浓度EB能选择性渗人DNA分子的G-C配对区，夸大了异源双链和同源双链之间的结构差异;单链构象多肤性(single -strand conformation polymorphism, SSCP)·则根据dsDNA变性后的单链DNA分子依其特殊序列折叠形成构象进行的分析。若突变发生在折叠的单链环内就不能检测。和常规的PAGE分析一样，在CE缓冲液中也加人甘油以增加ssDNA二级结构稳定性。现已成功应用CE检测结核杆菌和骨髓癌患者户3基因的点突变;一恒变性毛细管电泳(constant denature capillary electrophoresis, CDCE)是根据异源双链错配处低熔点区在变性胶解链而降低电泳速度来进行分析的，此dsDNA必须包含有G-C高熔点区；温度是影响CDCE的重要因素;定量反转录酶PCR ( quantitative reverse一transcriptase PCR,QTR- PCP) ,利用CE进行在线检测、峰面积定量和自动数据分析可直接反映体内基因表达情况，比通过染色PAGE或放射自显影照片扫描获得的间接数据更可靠更精确。
另外，值得注意的是分离dsDNA通常在毛细管内壁涂层以降低电渗流作用，Shi-Habi[10]等利用HEPES和高聚物HPMC 作为分离缓冲液，在没有涂层的毛细管.中也成功分离了dsDNA，从而降低了成本。
3.2蛋白质和多肚分析
蛋白质和多肤的分析分离是毛细管电泳技术的最早应用之一，近几年来(王分析分离蛋白质多肤的发展迅速，其应用范围已经扩展到生物医学的各个领域中。
蛋白质之间、蛋白质与其他分子之间的相互作用的研究是CE分析蛋白质的热点之一。tan. Sedzik[11]等人用CE 研究蛋白质结晶作用，取得很好的结果。万谦[12]等建立了以CE为基础的测定蛋白激酶A活性的新方法，在这一方法中酶活力可用积分值计算，同时可以连续加样，在同一电泳中进行10个以上的酶活性测定，灵敏度和精确性均优于常规的同位素法。在临床诊断方面，孙生才〔”〕等尝试采用开口未处理的硅胶毛细管柱分离血清和血红蛋白，在10分钟内完成分析，分离效果优于传统的琼脂糖凝胶电泳，显示了CE在临床诊断中的应用前景。在LIF - CE上进行在线抗原抗体反应的免疫测定系统也已见报道。近年来，Melissa[ }a〕还在双毛细管二维CE技术基础上发展了三毛细
管的三维CE技术，对于复杂痕量生物分子方面有很大突破。
3.3小分子和离子分析
小分子分析目前在临床检测与药物分析中发展较快。如Tucci} }s〕等采用(;ZE一LIF在5---6秒内分析了100闪的脑透析液中兴奋型氨基酸的含量。CE在分析兴奋剂检测方面的应用也开始发展起来，并获得成功。
毛细管电泳技术灵敏度高、速度快，可以对样品进行定性定量分析，在分离生物活性分子方面显示了速度和效率优越性，今后将会有更广泛的应用前景。
参考文献
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毛细管电泳实验报告
毛细管电泳实验报告 高乃群S0 实验目的 1.了解毛细管电泳实验的原理 2.掌握毛细管电泳仪的操作方法,并设计样品组分的分析过程. 3.学会处理实验数据,分析实验结果. 实验原理C E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。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叫电渗, 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。 电渗是CE中推动流体前进的驱动力, 它使整个流体像一个塞子一样以均匀速度向前运动, 使整个流型呈近似扁平型的“塞式流”。它使溶质区带在毛细管内原则上不会扩张。 一般来说温度每提高1℃, 将使淌度增加2% (所谓淌度, 即指溶质在单位时间间隔内和单位电场上移动的距离)。降低缓冲液浓度可降低电流强度, 使温差变化减小。高离子强度缓冲液可阻止蛋白质吸附于管壁, 并可产生柱上浓度聚焦效应, 防止峰扩张, 改善峰形。减小管径在一定程度上缓解了由高电场引起的热量积聚, 但细管径使进样量减少, 造成进样、检测等技术上的困难。因此, 加快散热是减小自热引起的温差的重要途径。
实验设备：电泳仪。仪器及试剂： 缓冲溶液(buffer)：20 mmol/L Na 2B 4 O 7 缓冲溶液。1mol/L NaOH溶液，二次 去离子水。未知样饮料（雪碧和醒目） 1．实验步骤仪器的预热和毛细管的冲洗：打开仪器和配套的工作站。工作温度设置为30℃，不加电压，冲洗毛细管，顺序依次是：1 mol/L NaOH溶液5 min， 二次水5 min，10 mmol/L NaH 2PO 4 -Na 2 HPO 4 1:1缓冲溶液5 min，冲洗过程中出 口(outlet)对准废液的位置，并不要升高托架。 2．混合标样的配制：毛细管冲洗的同时，配制标样苯甲酸浓度依次为、、、、1 mg/ml。 3．做标准曲线：待毛细管冲洗完毕，取1 ml混合标样，置于塑料样品管，放在电泳仪进口(Inlet)托架上sample的位置，然后调整出口(outlet)对准缓冲溶液(buffer)，升高托架并固定，然后开始进样。进样压力30 mbar，进样时间5 s。进样后将进口(Inlet)托架的位置换回缓冲溶液(buffer)，切记换回buffer 的位置！选择方法，修改合适的文件说明，然后开始分析，电压25 kV，时间约10 min。 4．未知浓度混合样品的测定：方法与条件同上，测试未知浓度混合样品，分析时间约25min，据苯甲酸钠标准曲线测雪碧与醒目这两种饮料中的苯甲酸钠的
毛细管电泳的基本原理及应用
毛细管电泳的基本原理及应用 摘要：毛细管电泳法是以弹性石英毛细管为分离通道，以高压直流电场为驱动力，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电泳分离分析方法。该技术可分析的成分小至有机离子、大至生物大分子如蛋白质、核酸等。可用于分析多种体液样本如血清或血浆、尿、脑脊液及唾液等，比HPLC 分析高效、快速、微量。 关键词：毛细管电泳原理分离模式应用 1概述 毛细管电泳(Caillary Electrophoresis)简称CE，是一类以毛细管为分离通道，以高压直流场为驱动力的新型液相分离分析技术。CE的历史可以追溯到1967年瑞典Hjerten最先提出在直径为3mm的毛细管中做自由溶液的区带电泳(Capillary Zone Electro-phoresis，CZE)。但他没有完全克服传统电泳的弊端[1]。现在所说的毛细管电泳(CE)是由Jorgenson和Lukacs在1981年首先提出，他们使用了75mm的毛细管柱，用荧光检测器对多种组分实现了分离。1984年Terabe将胶束引入毛细管电泳，开创了毛细管电泳的重要分支: 胶束电动毛细管色谱(MEKC)。1987年Hjerten等把传统的等电聚焦过程转移到毛细管内进行。同年，Cohen 发表了毛细管凝胶电泳的工作。近年来，将液相色谱的固定相引入毛细管电泳中，又发展了电色谱，扩大了电泳的应用范围。 毛细管电泳和高效液相色谱（HPLC）一样，同是液相分离技术，因此在很大程度上HPCE与HPLC可以互为补充，但是无论从效率、速度、样品用量和成本来说，毛细管电泳都显示了一定的优势毛细管电泳（C E）除了比其它色谱分离分析方法具有效率更高、速度更快、样品和试剂耗量更少、应用面同样广泛等优点外，其仪器结构也比高效液相色谱（HPLC）简单。C E只需高压直流电源、进样装置、毛细管和检测器。 毛细管电泳具有分析速度快、分离效率高、试验成本低、消耗少、操作简便等特点，因此广泛应用于分子生物学、医学、药学、材料学以及与化学有关的化工、环保、食品、饮料等各个领域[2]。
毛细管电泳电化学发光联用技术及应用新进展
信阳师范学院 研究生课程论文 2014—2015学年第1学期 毛细管电泳电化学发光联用技术及应用新进展提交日期：2015 年 1 月 6 日研究生签名：
毛细管电泳电化学发光联用技术及应用新进展 姓名：学号：2 摘要：生命与健康是关系人类生活和可持续发展的永恒话题。为了检测食品中的有毒物质和人类身体内的有害物质，并达到快速检测和灵敏度高的目的，毛细管电泳(CE)和电化学发光(ECL)技术相结合的方法应运而生。这种方法充分利用了CE技术快速、灵敏、需样量少的优点及ECL线性范围宽和仪器简单的特点，使其在生命和医药等方面得到了广泛的应用。 关键词：毛细管电泳；电化学发光；生命；医药 引言 毛细管电泳法(Capillary Electrophoresis，CE)也叫做高效毛细管电泳(HPCE)，是二十世纪八十年代问世的高效液相分离法之一[1]，是将经典的电泳技术和现代微柱分离相结合的产物。它是一类以毛细管为分离通道，以高压直流电场为驱动力，以样品的多种特性(大小、电荷、等电点、极性、亲和行为、相分配特性等)为依据的液相微分离分析技术。与传统的分离分析方法相比，毛细管电泳显著特点是简单、高效、快速和微量。另外，毛细管电泳还有经济、清洁、易于自动化和环境污染小等优点。因此，毛细管电泳迅速发展为高效的分离和检测技术，广泛应用于物质的检测与分离。 电化学发光(electrochemiluminescence，ECL)是指电极表面通过电子的转移形成激发态，电子从激发态返回基态而产生的发光过程[2]，由电极上施加的电压所引发和控制[3]，以电激发为驱动力，通过电化学反应产生光信号。因此，电化学发光兼有化学发光的特点，是一种可控性强，灵敏度高的检测方法。 将毛细管电泳和电化学发光技术联用，产生了毛细管电泳-电化学发光检测技术(CE-ECL)，该技术兼有CE微量、迅速、高效及ECL高选择性、高灵敏等特点。这些特点使CE-ECL检测技术在药物分析、生命分析等领域应用越来越广泛，在实际样品的分离和分析工作中也发挥着重要的作用。本文主要简述毛细管电泳-电化学发光联用技术在各个领域的应用进展。 1. 毛细管电泳-电化学发光联用技术
毛细管电泳及其应用
毛细管电泳及其应用 摘要：毛细管电泳技术(Capillary Electrophoresis, CE)，是近二十年来发展最为迅速的新型液相分离分析技术之一。CE实际上包含电泳、色谱及其相互交叉的内容，是继高效液相色谱之后的又一重大进展，具有分离效率高、简单、经济、快速和微量、自动化程度高等优点。毛细管电泳这些特点使其成为一种极为有效的分离技术，目前已是生命科学及其它学科中一种常用的分析手段，已广泛应用于蛋白质、氨基酸、无机离子、有机化合物等的分离分析。关键词：毛细管电泳，分离效率高，生命科学 引言 毛细管电泳是在传统电泳技术的基础上逐步发展起来的。电泳技术的出现可以追溯到100多年前[1]。1807-1809年，俄国物理学家F.F.Reuss首次发现黏土颗粒的电迁移现象，并开始研究带电粒子在电场中的电迁移行为，测定它们的迁移速度。起初电泳只是作为一种物理化学现象来研究。电泳真正意义上进入分析化学被视为一种重要意义的技术，是在瑞士化学家Tiselius[2]公布了移动界面电泳技术的细节之后。他首先将电泳现象成功的应用于人血清的分离，获得了多种血清蛋白，他制成第一台电泳仪，并进行自由溶液电泳。Tisedius对电泳技术的发展和应用所做的巨大贡献，使他获得了1948年诺贝尔化学奖。但是传统电泳最大的局限是难以克服由高电压引起的焦耳热。1967年Hjerten[3]最先使用慢速旋转的内径为3 mm的石英玻璃管进行自由溶波电泳，以UV进行检测，成功地分离了蛋白质、多肽、无机离子、有机离子等，Hjerten最早证明可以把高电场用于细内径的毛细管电泳，但他没有完全克服传统电泳的弊端。1974年Virtanen提出使用细毛细管提高分离效率，阐明电渗流就像泵一样可以驱动液体流过毛细管，并说明了使用更细内径的毛细管做毛细管电泳的特点。1979年Everaerts和Mikkers[4]使用内径为200μm聚四氟乙烯毛细管，提高了毛细管的分离效率，成功分离了16种有机酸。1981年Jorgenson和Luckas[5]发表了划时代的研究工作，采用内径为75μm 石英毛细管进行实验，采用高电场电迁移进样，以灵敏的荧光检测器进行检测，使丹酞化氨基酸高效、快速分离，首次获得理论塔板数高达4x105/m的柱效。Jorgenson和Lucas等人的开创性工作，使CE发生了根本性的变革，标志着CE从此跨入高效毛细管电泳时代。 1983年Hjerten[6]将毛细管的内壁填充聚丙烯酰胺凝胶并将其用于毛细管电泳分离，发展了毛细管凝胶电泳(CGE)。CGE具有极高的分辨本领。凝胶作为支持介质的引入大大促进了电泳技术的发展，可用于蛋白质碎片的分离及DNA序列的快速分析。 1984年Terabe等[7]将胶束引入毛细管电泳，开创了毛细管电泳的重要分支—胶束电动毛细管色谱(MECC)。他首次将表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)加入缓冲液中，在溶液中形成离子胶束作假固定相，实现了中性离子的分离，目前，MEKC己成为应用非常广泛的电泳模式之一。1985年Hjerten[8]等把平板等电聚焦电泳过程转移到毛细管内进行，发展了等电聚焦毛细管电泳(CIEF)。他是将带有两性基团的样品、载体两性电解质、缓冲剂和辅助添加剂的混合物注入毛细管内[9]，当在毛细管两端加上直流电压时，载体两性电解质可以在管内形成一定范围的pH梯度，从而达到使复杂样品中各组分分离的目的。1987年，Karger等[10]对凝胶填充技术进行了改进，优化了CGE技术,极大提高了其分离效率并阐明了用小内径毛细管可进行毛细管凝胶电泳。同年Smith等[11]将毛细管通过电喷射接口与质谱相连，从而实现了质谱和毛细管电泳联用的检测法，毛细管电泳-电喷雾质谱联用技术以其高效及高准确性被广泛应用于很多领域。 毛细管电泳根据分离机理和介质不同，具有多种分离模式，每种模式的选择性不同。毛细管电泳现有以下六种经典分离模式：毛细管区带电泳(Capillary Zone Electrophoresis, CZE)，CZE是毛细管电泳中应用最广泛的一种分离模式，CZE用以分析带电溶质，其分离机理是基
毛细管电泳技术发展及应用前景
毛细管电泳技术发展及应用前景 毛细管电泳技术（Capillary Electrophoresis, CE）又称高效毛细管电泳（HPCE）或毛细管分离法（CESM），毛细管电泳方法虽新工艺，但历史悠久，它是在电泳技术的基础上发展的一种分离技术。电泳作为一种技术出现，已有近百年的历史，但真正被视为一种在生物化学中有重要意义的技术，是由1937年A. Tiselius 首先提出。传统电泳最大的局限是难以克服由高电压引起的焦耳热，1967年Hjerten最先提出在直径为3mm的毛细管中做自由溶液的区带电泳（Capillary Zone Electro-phoresis, CZE）。但他没有完全克服传统电泳的弊端。现在所说的毛细管电泳技术（CE）是由Jorgenson和Lukacs在1981年首先提出，他们使用了75mm的毛细管柱，用荧光检测器对多种组分实现了分离。1984年Terabe将胶束引入毛细管电泳，开创了毛细管电泳的重要分支：胶束电动毛细管色谱（MEKC）。1987年Hjerten 等把传统的等电聚焦过程转移到毛细管内进行。同年，Cohen发表了毛细管凝胶电泳的工作。近年来，将液相色谱的固定相引入毛细管电泳中，又发展了电色谱，扩大了电泳的应用范围。 当电泳从凝胶板上移到毛细管中以后，发生了奇迹般的变化：分析灵敏度提高到能检测一个碱基的变化，分离效率达百万理论塔片数；分析片段能大能小，小到分辨单个核苷酸的序列，大到分离Mb到DNA；分析时间由原来的以小时计算缩减到以分、秒计算。CE可以说是经典电泳技术与现代微柱分离技术完美结合的产物。它使分析科学得以从微升水平进入纳升水平，并使单细胞分析，乃至单分子分析成为可能。长期困扰我们的生物大分子如蛋白质的分离分析也因此有了新的转机。 毛细管电泳技术是一类以毛细管为分离通道、以高压直流电场为驱动力，根据样品中各组分之间迁移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，迅速发展于80年代中后期，它实际上包含电泳技术和色谱技术及其交叉内容，是分析科学中继高效液相色谱之后的又一重大进展，它使分析科学得以从微升水平进入纳升水平，并使细胞分析，乃至单分子分析成为可能。是分析科学中继高效液相色谱之后的又一重大进展，是近几年来分析化学中发展最为迅速的领域之一。 毛细管电泳技术的基本原理是根据在电场作用下离子迁移的速度不同而对组分进行分离和分析，以两个电解槽和与之相连的内径为20～100μm的毛细管为工具，毛细管电泳所用的石英毛细管柱，在 pH>3的情况下，其内表面带负电，和缓冲液接触时形成双电层，在高压电场的作用下，形成双电层一侧的缓冲液由于带正电荷而向负极方向移动形成电渗流。同时，在缓冲液中，带电粒子在电场的作用下，以不同的速度向其所带电荷极性相反方向移动，形成电泳，电泳流速度即电泳淌度。在高压电场的作用下，根据在缓冲液中各组分之间迁移速度和分配行为上的差异，带正电荷的分子、中性分子和带负电荷的分子依次流出，带电粒子在毛细管缓冲液中的迁移速度等于电泳淌度和电渗流的矢量和，各种粒子由于所带电荷多少、质量、体积以及形状不同等因素引起迁移速度不同而实现分离；在毛细管靠负极的一端开一个视窗，可用各种检测器。目前已有多种灵敏度很高的检测器为毛细管电泳提供质量保证，如紫外检测器（UV）、激光诱导荧光检测器（LIF）、能提供三维图谱的二极管阵列检测器（DAD）以及电化学检测器（ECD）。由于毛细管的管径细小、散热快，即使是高的电场和温度，都不会向常规凝胶电泳那样使胶变性，影响分辨率。 毛细管电泳技术的分离模式和检测模式的发展同样也是多方面的，经典的分离模式有毛细管区带电泳、毛细管胶束电动色谱、毛细管凝胶电泳等；新方法的发展研究难度大，但近年来却有不小的进展，其中建立新的分离模式和联用技术最为突出。比如建立了阵列毛细管电泳（CAE），亲和毛细管电泳技术（ACE），芯片毛细管电泳（CCE），非水毛细管电泳技术（NACE）；本文作者尝试将分子信标技术与毛细管电泳技术相结合进行基因检测，取得
毛细管电泳发展历史
毛细管电泳的发展历史 中文摘要 本文简要的回顾了毛细管电泳的发展历史，对其发展和应用现状进行概述，并对未来的发展提出一些设想，作为我们研究课题的重点，特别对毛细管电泳安培检测技术进行了较为详细的评述。从电导检测、电位检测和安培检测的三种方法用于毛细管电泳这项分离技术的发展过程，到基础理论的研究、检测池的设计与改进、电极的改进及其应用的简单介绍到未来的发展动向等方向逐一涉及，一般的药物、氨基酸和糖类的分析到目前应用的热点进行了综述。从毛细管电泳安培检测技术需要进一步完善和发展考虑，提出了本论文的设想，在毛细管电泳安培检测的方法学研究及其在药物分析中的应用方面做出一些有意义的工作。 鉴于在毛细管电泳安培检测技术中，用于分离的高压电场对安培检测有着严重干扰，影响检测的灵敏度，而且分离毛细管与工作电极对接也存在一定困难等原因，前人已做了大量的研究工作，并提出了种种解决办法，但还存在不尽如人意的地方。在原有的工作基础上，我们进一步进行了毛细管电泳安培检测的研究工作，设计制作了一种高压电场隔离接口和相应的安培检测池，并对工作电极进行了改进，兹将主要研究内容报告如下：第一部分概述了毛细管电泳的发展历史，对电导检测、电位检测特别是安培检测的基本原理及其应用工作进行了详细介绍，指出了三种检测技术的优缺点，以及人们为降低噪音、提高检测度方面所做的一些工作，最后还简单介绍了本文的目的、意义和内容。 第二部分设计制作了一种电场隔离接口和安培检测池，并对检测电极做了进一步改进。对高压电场隔离接口的强度、稳定性、平衡时间、导电效率及隔离电场性能等进行了详细的研究。结果表明：该接口稳定，隔离电场效果好，可以满足实际工作的需要；制作的安培检测池可以解决分离毛细管与工作电极对接困难的问题，其工作电极可以方便的插入分离毛细管而不碰壁。组装了一套毛细管电泳安培检测系统，并利用该系统分离检测了三中种对苯二酚，结果令人满意。此外，我们通过对电极的改进，削弱了在毛细管电泳安培检测中存在的峰扩展现象，进一步提离了分离效率。 第三部分在自组装的毛细管电泳安培系统上，进行了毛细管电泳安培检测在药物分析中的方法学研究，建立了此种药物的毛细管电泳安培检测方法。 1. 用毛细管电泳安培检测法同时测定了银黄注射液中氯原酸与黄芩苷的含量,研究了各种实验条件对分离效果的影响,得到了较优化的实验条件。以直径为100μm的铜微电极为工作电极，于电极电位+0.8V(vs.Ag/Ag CI)处，40mmoI/L的Na2B407(pH值为13.4)min为缓冲溶液时, 氯原酸与黄苓苷在12min内得到良好的分离. 氯原酸与黄苓苷分别在5.0×10-3~0.5mg/mL浓度范围内与电泳峰电流呈良好的线性关系, 检测下限分别为1.0
毛细管电泳技术及在微生物学中的应用
湖南农业大学研究生课程论文 学院：食品科技学院 年级专业：07级营养与食品卫生学 姓名：章沙沙学号：s200700294 课程论文题目：毛细管电泳技术及在微生物学中的应用课程名称：现代食品分析技术 评阅成绩： 评阅意见： 成绩评定教师签名： 日期：年月日
毛细管电泳技术及在微生物学中的应用 学生:章沙沙 (07级食品科技学院营养与食品卫生学,学号s200700294) 摘要: 毛细管电泳技术是一种新型高效液相分离技术，应用领域广泛。本文分别从毛细管电泳技术的发展概况及在微生物学检测中的应用加以综述。 关键词: 毛细管电泳；微生物；应用 毛细管电泳迅速发展于80年代中后期,是分析科学中继高效液相色谱技术之后的又一重大进展，使分析科学得以从微升水平进入纳升水平，并使单细胞分析乃至单分子分析成为可能[1]。毛细管电泳(CE)是一类以毛细管为分离通道，以高压直流电场为驱动力的新型液相分离技术。广泛应用于核酸、蛋白质、多肽、药物等大分子物质的分析，但是，不同于毛细管电泳在无机离子、有机小分子和生物大分子等方面取得的巨大成功，毛细管电泳在微生物方面的应用在最近几年才取得较大进展，并逐渐显现出巨大的应用潜力。在微生物学领域，毛细管电泳除了在微生物基因测序方面得到广泛应用外，在微生物学检测方面应用的报道不多见。本文主要介绍了毛细管电泳的发展、原理、特点、分离模式及在微生物检测中的应用。 1、毛细管电泳技术 1.1毛细管电泳发展历史 1937年瑞典化学家Tiselius[2]利用电泳技术第一次从人血清中分离出白蛋白和α、β、γ球蛋白，并研制成第一台电泳仪，使电泳作为一种分离分析技术有了突破性的进展。经典电泳法最大的局限性在于存在焦耳热，只能在低电场强度下操作，直接影响了其分离效率和分析速度的提高，为了解决这一问题，人们进行了多方探索。1981年，Jorgenson和Lukacs[3]使用内径75um的石英毛细管进行电泳，成功地对丹酰化氨基酸进行了快速，高效分离获得了40万块/m理论塔板的高效率。这一开创性工作成为电泳发展史上一个里程碑，使经典的电泳技术发展为高效毛细管电泳（HPCE）。从此，毛细管电泳在理论研究，分离模式，商品仪器，应用领域等各方面获得了迅猛发展。如今，HPCE可与GC、HPLC相媲美，成为现代分离科学的重要组成部分[4]。 1.2毛细管电泳基本原理和分离模式 按毛细管内分离介质和分离原理的不同，毛细管电泳有以下几种分离模式[5]： (1)毛细管区带电泳毛细管区带电泳(CZE)的分离原理是基于各个分离物质的净电荷与其质量比(比荷)间的差异而进行物质的分离。迄今CZE仍是应用最多的模式，应用范围包括氨基酸、肽、蛋白、离子等的分离。（2）毛细管凝胶电泳毛细管凝胶电泳(CGE)是将平板电泳的凝胶移到毛细管中作支持物进行电泳，不同体积的溶质分子在其分子筛作用的凝胶中得以分离。常用于蛋白质、寡聚核苷酸、核糖核酸、DNA片段分离和测序及聚合酶链反应(PCR)产物的分析。（3）毛细管胶束电动色谱毛细管胶束电动色谱(MECC)是采用表面活性剂在运动缓冲液内形成一疏水内核，外部带负电的动态胶束相，利用溶质具有不同的疏水性，在水相和胶束相间分配的差异进行分离。主要用于小分子、中性化合物和药物等的分离。（4）毛细管等电聚焦毛细管等电聚焦(CIEF)是用两性电解质在毛细管内建立pH梯度，使各种具
毛细管电泳法
毛细管电泳法分离水杨酸、苯甲酸及阿司匹林中的 含量测定
毛细管电泳法分离水杨酸、苯甲酸及阿司匹林中的含量测定 毛细管电泳又称高效毛细管电泳( High Performance Capillary Electrophoresis, HPCE) 是一种仪器分析方法。通过施加10-40kV 的高电压于充有缓冲液的极细毛细管，对液体中离子或荷电粒子进行高效、快速的分离。现在，HPCE 已广泛应用于氨基酸、蛋白质、多肽、低聚核苷酸、DNA 等生物分子分离分析，药物分析，临床分析，无机离子分析，有机分子分析，糖和低聚糖分析及高聚物和粒子的分离分析。人类基因组工程中DNA 的分离是用毛细管电泳仪进行的。 毛细管电泳较高效液相色谱有较多的优点。其中之一是仪器结构 简单（见图1）。它包括一个高电压源，一根毛细管，紫外检测器及计算机处理数据装置。另有两个供毛细管两端插入而又可和电源相连的缓冲液池。 high-v oltage power supply Buffer V ial Buffer V ial Detector Recording dev ice capillary Electrode Electrode 图1 CE 仪器组成示意图 毛细管中的带电粒子在电场的作用下，一方面发生定向移动的电泳迁移，另一方面，由于电泳过程伴随电渗现象，粒子的运动速度还明显受到溶液电渗流速度的影响。粒子的实际流速 V 是电泳流速度 Vep 和渗流速度 Veo 的矢量和。即: V = Vep + Veo (1) 电渗流是一种液体相对于带电的管壁移动的现象。溶液的这一运动是由硅/水表面的Zeta 势引起的。 CE 通常采用的石英毛细管柱表面一般情况下(pH>3)带负电。当它和溶液接触时，双电层中产生了过剩的阳离子。高电压下这些水合阳离子向阴极迁移形成一个扁平的塞子流，如图2。毛细管管壁的带电状态可以进行修饰，管壁吸附阴离子表面活性剂增加电渗流， 管壁吸附阳离子表面活性
(安全生产)毛细管电泳分析方法在食品安全监控中的应用
毛细管电泳分析方法在食品安全监控中的应用 （华东师大化学系叶建农） 食品安全是指食品中不应含有可能损害或威胁人体健康的有毒、有害物质或因素，从而导致消费者急性或慢性毒害或感染疾病、或产生危及消费者及其后代健康的隐患。近年来，世界范围内食品安全方面的恶性和突发事件不断发生。据美国疾控中心研究报告估计，美国每年因食品中毒而死亡的人数约5000人左右。日本也先后发生出血性大肠埃希菌O157食品中毒事件，以及导致上万人中毒的雪印牛奶事件。目前我国食品安全形势不容乐观，食品中毒事件时有所闻。据不完全统计，我国每年实际发生的食物中毒例数在200万人次以上，其中有相当比例是由违禁食品添加剂引起，如2005年“苏丹红”事件，2006年“瘦肉精”事件，2008年“三聚氰氨”事件等。这类事件不仅严重危害人们身体健康，而且也对经济发展和国家形象产生及其负面的影响。客观而言，目前我国食品安全仍处于风险高发期和矛盾凸显期，有必要进行全方位的整治。其中的一个环节，就是要切实做好食品安全监控工作。 食品分析大致可分为两大类，即食品中营养成分分析，以及食品中化学添加剂、化学污染物的分析。由此可见，食品安全监控的主要内容，本质上是指能够准确分析和严格控制食品中化学添加剂及化学污染物的种类和含量。其中食品添加剂属限用品。根据我国卫生部2008年新修订的“食品添加剂使用卫生标准”
(GB2760-2007）规定，在一定前提下可合法使用的食品添加剂总数为1812种，共分为22大类。这一千多种食品添加剂虽然已经卫生部认可，但对其允许的添加范围及添加量却有严格的规定和限制。至于化学污染物则属违禁品，有时又叫禁用品，即在任何条件下均不得人为添加，如苏丹红、瘦肉精、孔雀石绿、三聚氰氨等。 从理论上讲，现有的化学分析方法都有可能在某种程度上应用于食品安全监控。如比色法、滴定法、水解法、蔡氏砷斑法、凯氏定氮法、薄层色谱法、气相色谱法、高效液相色谱法、色谱－质谱联用法、毛细管电泳法等。 毛细管电泳（Capillary Electrophoresis, CE）是近二十来发展最快的一种分离分析技术，具有分离效率高、所需样品量少、分析成本低等优点。毛细管电泳分析法是以毛细管为分离通道、以高压直流电场为驱动力，根据样品中各组分之间迁移速度的差异而实现分离的一种液相分离技术。由于食品组成的复杂性，检测前的各组分之间的分离是必不可少的。食品中各组分经毛细管分离后，即可选用合适的检测器进行检测，如紫外吸收检测（UV）、激光诱导荧光检测（LIF）、电化学检测（EC）等。 近年来，国内外化学工作者开展了大量的研究工作，探索和开发毛细管电泳分析方法在食品安全监控中的具体应用。众所周知，有机磷农药是目前使用量最大的杀虫剂，占全部农药用量的80％以上，广泛用于谷物、棉花、果树等农作物。有机磷农药
毛细管电泳原理及其应用
毛细管电泳原理及其应用 学院：海洋港口学院班级：14制药工程学号：1423014113 姓名：蒋佳丽时间：2015年1月7日 前言 毛细管电泳(capillary electrophoresis, CE)是近十几年来迅速发展起来的一种分离技术，虽说在上世纪六七十年代就有人对毛细管内电渗流形式做了理论探索并也开始尝试毛细管电泳技术，但都因为受到检测器灵敏度限制、电 泳过程中产生的焦耳热无法有效散失等因素的制约，影响分离效果。八十年代初，外壁涂有聚二酞亚胺，内径小于100}m 的熔融石英毛细管的使用[1]及检测器灵敏度的提高大大推动了毛细管电泳技术的发展，由于CE具有普通电泳和色谱 的优点及具有高效、高灵敏度、快速、低运行成本、犬信息量和易于自动化等特点，近年来在生物化学、临床诊断、 法医刑侦学等领域应用广泛。 一、CE设备及原理 毛细管电泳是以高压电场为驱动力，以毛细管为分离通道，根据样品各组分之间的淌度及分配上的行为差异而实现分离目的的一类液相分离技术。其仪器装置一般由以下几部分组成(见图一)1.高压电源;2.毛细管;3.在线检测器;4.电极及电极液;5.加样系统。毛细管是由熔融石英加工制成的(内径20一100}m，长度为20一100cm )，外壁涂有一层聚二酞亚胺以增加其柔韧性，内壁通常直接和溶液接触，有时也可根据需要涂上一层高聚物。与平板凝胶电泳类似的， 毛细管内也可填充支持介质，如琼脂糖，聚丙烯酞胺及甲基纤维素等。 图一毛细管电泳仪装置示意图(Tagliaro, 1998)[1] 在线检测器位于距样品盘约三分之二至五分之四毛细管总长处，对毛细管壁内部进行光学聚焦(在此处的毛细管外 壁的保护层是被烧掉或刮去的，以利于光的通透)。在线检测器通常有紫外、荧光和激光等多种检测方式。对DNA的分析通常使用紫外检测，对200bp的DNA片段的最小检测浓度是O.5mg/L。但对于生物样品中在和许多其他成分共存的痕量物质测定时，或对特殊分析(如DNA序列测定)时就要使用激光诱导的荧光检测器(laser induced fluorescence, LIF)，使用LIF在非液相毛细管电泳中的检测灵敏度要比非激光诱导的荧光检测提高6倍[2]，比紫外检测高100倍。另外，加入染料EB还可改善分离度，能将碱基长度相同但序列不同的DNA片段分开[3]。 毛细管中充满具有一定离子强度的缓冲液后，在其两端加上高电压，带电粒子在电场作用下以不同速度向其所带电荷反方向迁移，当pH>3时，毛细管内壁的石英分子因玫Siq分子的解离，而在表面形成一层负电荷，吸引缓冲液中的正离子，形成一个双电层。在高电压作用下，双电层水合阳离子层引起整个溶液在毛细管中向负极方向移动，形成电 渗流。带电粒子在毛细管内的电解质溶液中的迁移速度等于电泳和电渗流二者的矢量和，因此阳离子首先从负极流出;中性离子的速度等于电渗流速度，随后流出;而由于电渗流速度大于电泳速度，因此阴离子最后流出。 内壁石英分子除能造成电渗流外，还会吸附溶质中带正电荷的分子，从而影响分离效果。为了避免分析物被管壁 吸附，可选用缓冲液的pH大于样品混合物中蛋白质和多肤的等电点，或者选用pH接近pH2.0，此时毛细管内壁无解离的负电荷，但在这种酸性环境下，蛋白质容易失活，一般仅用于多肤分析。有时也可对毛细管内壁进行涂层，如中性
毛细管电泳出现问题分析
无样品峰出现 A、检查电流是否稳定： ①没有电流。 可能原因——毛细管堵塞或断裂。解决方法——用水冲洗毛细管，并观察是否有水流出，若无水流出请拆下卡盒检查毛细管两端和窗口是否断裂；毛细管没有断裂的话可以用水反向高压冲洗以试图解决此问题。缓冲溶液需要过滤，将样品过滤或者离心去除其中的颗粒。 ②电流波动很大，直至几乎消失。 可能原因——缓冲溶液中有气泡产生或者区带中样品析出。解决方法——将缓冲溶液超声脱气，如果还有此现象发生，则可能是样品区带有析出，可以通过降低样品浓度/ 延长ramp time 来试图解决这一问题；对于在缓冲溶液中溶解度不高的样品则需要在缓冲溶液中加入添加剂以解决此问题。 ③电流初始值较小，后逐渐增大。可能原因——样品进样量过大。解决方法——减少进样量，通常进样参数设置在0.5psi,5sec 左右。 ④电流正常。 可能原因：a 样品浓度过低：使用高浓度样品测试，如果无法解决则有可能是以下其他原因。b 检测波长设置不正确：请确认被分析物的特征吸收，检查方法中的检测波长设置。c 分离 极性错误：对于蛋白样品，请注意蛋白在分离条件下其PI及所带
电荷；对于核酸样品，通常条件下会带负电荷。d样品在 毛细管内壁吸附：对于蛋白及核酸样品应尽量采用涂层毛细管分 离，或采用极端pH条件或动态涂层防止样品吸附。e光学检测器或光纤损坏：进行标准样品的测试，如果没有对应的结果出现，则有可能存在硬件问题，请联系工程师。 B、检查毛细管窗口，是否有透明窗口： 可能原因一一忘记开毛细管窗口或窗口位置不正。 解决方法一一重新开毛细管检测窗口，或将窗口调整到正确位置。 二、样品峰出现拖尾 可能原因一一样品在毛细管内壁吸附。 解决方法一一对于蛋白及核酸样品应尽量采用涂层毛细管分离，或 采用极端pH条件或动态涂层防止样品吸附。 三、样品峰形不对称 A、检查毛细管入口： 可能原因一一毛细管入口切口不平齐。 解决方法一一重新切割毛细管入口，注意毛细管切割方法，不可以 用力过猛或反复刮擦。
毛细管电泳的基本原理及应用
毛细管电泳的基本原理及应用
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毛细管电泳的基本原理及应用 摘要：毛细管电泳法是以弹性石英毛细管为分离通道，以高压直流电场为驱动力，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电泳分离分析方法。该技术可分析的成分小至有机离子、大至生物大分子如蛋白质、核酸等。可用于分析多种体液样本如血清或血浆、尿、脑脊液及唾液等，比HPLC 分析高效、快速、微量。 关键词：毛细管电泳原理分离模式应用 1概述 毛细管电泳(Caillary Electrophoresis)简称CE，是一类以毛细管为分离通道，以高压直流场为驱动力的新型液相分离分析技术。CE的历史可以追溯到1967年瑞典Hjerten最先提出在直径为3mm的毛细管中做自由溶液的区带电泳(Capillary Zone Electro-phoresis，CZE)。但他没有完全克服传统电泳的弊端[1]。现在所说的毛细管电泳(CE)是由Jorgenson和Lukacs在1981年首先提出，他们使用了75mm的毛细管柱，用荧光检测器对多种组分实现了分离。1984年Terabe将胶束引入毛细管电泳，开创了毛细管电泳的重要分支: 胶束电动毛细管色谱(MEKC)。1987年Hjerten等把传统的等电聚焦过程转移到毛细管内进行。同年，Cohen 发表了毛细管凝胶电泳的工作。近年来，将液相色谱的固定相引入毛细管电泳中，又发展了电色谱，扩大了电泳的应用范围。 毛细管电泳和高效液相色谱（HPLC）一样，同是液相分离技术，因此在很大程度上HPCE与HPLC可以互为补充，但是无论从效率、速度、样品用量和成本来说，毛细管电泳都显示了一定的优势毛细管电泳（C E）除了比其它色谱分离分析方法具有效率更高、速度更快、样品和试剂耗量更少、应用面同样广泛等优点外，其仪器结构也比高效液相色谱（HPLC）简单。C E只需高压直流电源、进样装置、毛细管和检测器。 毛细管电泳具有分析速度快、分离效率高、试验成本低、消耗少、操作简便等特点，因此广泛应用于分子生物学、医学、药学、材料学以及与化学有关的化工、环保、食品、饮料等各个领域[2]。
毛细管电泳技术的应用
毛细管电泳技术及在微生物学中的应用 摘要: 毛细管电泳技术是一种新型高效液相分离技术，应用领域广泛。本文分别从毛细管电泳技术的发展概况及在微生物学检测中的应用加以综述。 关键词: 毛细管电泳；微生物；应用 毛细管电泳迅速发展于80年代中后期,是分析科学中继高效液相色谱技术之后的又一重大进展，使分析科学得以从微升水平进入纳升水平，并使单细胞分析乃至单分子分析成为可能[1]。毛细管电泳(CE)是一类以毛细管为分离通道，以高压直流电场为驱动力的新型液相分离技术。广泛应用于核酸、蛋白质、多肽、药物等大分子物质的分析，但是，不同于毛细管电泳在无机离子、有机小分子和生物大分子等方面取得的巨大成功，毛细管电泳在微生物方面的应用在最近几年才取得较大进展，并逐渐显现出巨大的应用潜力。在微生物学领域，毛细管电泳除了在微生物基因测序方面得到广泛应用外，在微生物学检测方面应用的报道不多见。本文主要介绍了毛细管电泳的发展、原理、特点、分离模式及在微生物检测中的应用。 1、毛细管电泳技术 1.1毛细管电泳发展历史 1937年瑞典化学家Tiselius[2]利用电泳技术第一次从人血清中分离出白蛋白和α、β、γ球蛋白，并研制成第一台电泳仪，使电泳作为一种分离分析技术有了突破性的进展。经典电泳法最大的局限性在于存在焦耳热，只能在低电场强度下操作，直接影响了其分离效率和分析速度的提高，为了解决这一问题，人们进行了多方探索。1981年，Jorgenson和Lukacs[3]使用内径75um的石英毛细管进行电泳，成功地对丹酰化氨基酸进行了快速，高效分离获得了40万块/m理论塔板的高效率。这一开创性工作成为电泳发展史上一个里程碑，使经典的电泳技术发展为高效毛细管电泳（HPCE）。从此，毛细管电泳在理论研究，分离模式，商品仪器，应用领域等各方面获得了迅猛发展。如今，HPCE可与GC、HPLC相媲美，成为现代分离科学的重要组成部分[4]。 1.2毛细管电泳基本原理和分离模式 按毛细管内分离介质和分离原理的不同，毛细管电泳有以下几种分离模式[5]： (1)毛细管区带电泳毛细管区带电泳(CZE)的分离原理是基于各个分离物质的净电荷与其质量比(比荷)间的差异而进行物质的分离。迄今CZE仍是应用最多的模式，应用范围包括氨基酸、肽、蛋白、离子等的分离。（2）毛细管凝胶电泳毛细管凝胶电泳(CGE)是将平板电泳的凝胶移到毛细管中作支持物进行电泳，不同体积的溶质分子在其分子筛作用的凝胶中得以分离。常用于蛋白质、寡聚核苷酸、核糖核酸、DNA片段分离和测序及聚合酶链反应(PCR)产物的分析。（3）毛细管胶束电动色谱毛细管胶束电动色谱(MECC)是采用表面活性剂在运动缓冲液内形成一疏水内核，外部带负电的动态胶束相，利用溶质具有不同的疏水性，在水相和胶束相间分配的差异进行分离。主要用于小分子、中性化合物和药物等的分离。（4）毛细管等电聚焦毛细管等电聚焦(CIEF)是用两性电解质在毛细管内建立pH梯度，使各种具有不同等电点的蛋白质在电场作用下迁移到等电点的位置，形成窄的聚焦区带。已成功用于测定蛋白质的等电点、分离异构体等。（5）毛细管等速聚焦毛细管等速聚焦(CITP)利用先导电解质和尾随电解质，使溶质按其电泳淌度不同得以分离。现常用于富集样品。（6）毛细管电色谱将高效液相色谱(I-IPLC)中众多的固定相微粒填充到毛细管中，以样品与固定
第九章 毛细管电泳
第九章毛细管电泳 基本要求： 1. 理解毛细管电泳分离的原理； 2. 理解胶束电动毛细管色谱分离的基本原理； 3. 理解影响毛细管电泳与胶束电动毛细管色谱分离优劣的因素。 9.1 电泳基本原理 电泳指带电粒子在电场作用下作定向运动的现象。电泳有自由电泳和区带电泳两类，分析工作者感兴趣的是区带电泳。区带电泳是将样品加于载体上，并加一个电场。在电场作用下，各种性质不同的组分以不同的速率向极性相反的两极迁移，此时不考虑样品与载体之间的相互作用，因此电泳不是一个色谱分离过程。实际上，样品与载体之间总有一定作用力，人们就利用这种作用力，并与电泳过程结合起来，以期得到良好的分离。因此，电泳又称电色谱。区带电泳总是在固体或类固体这类载体上进行，常用载体有滤纸（故称纸电泳）、凝胶（故称凝胶电泳），以及醋酸纤维膜、淀粉、琼脂高聚物等。 图9-1 区带电泳设备示意图 电泳设备简单，操作方便。图9-1就是区带电泳设备的示意图。在左右两边的电解质贮槽中，放入合适的电解质溶液，载体架于两槽之间。电解液通常是一种缓冲液，浓度约0.1mol·L-1。电解液体积要大，以防止电解产物扩散至载体上，最好在浸入载体的电解液与插入电极的电解液之间有一隔板。载体上所加电压梯度为每厘米数十伏。高电压可以加速迁移，缩短分析时间，但电压梯度须增至每厘米数百伏。可将样品加入其载体一端的起始点。在各组分分离之后，用合适的方法，如喷洒显色剂、紫外光照射等，使组分斑点出现，然后进行定性和定量分析。 9.2 高效毛细管电泳装置 将开管柱气相色谱理论与技术应用于经典电泳，从而诞生了一种新的高效的分离模式，高效毛细管电泳(high performance capillary electrophoresis, HPCE)。它的性能在分离许多生化物质上要优于一般色谱法。 毛细管电泳仪装置如图9-2所示。
毛细管电泳技术的研究现状与进展
毛细管电泳技术的研究现状与进展 摘要:毛细管电泳是近年发展最快的分离分析技术之一。它具有高灵敏度、高分辨率、高速度等优点．广泛应用于各个领域。随着毛细管电泳技术的不断发展，逐渐出现了7种电泳分离模式 [关毽词] 毛细管电泳；毛细管区带电泳；毛细管凝胶电泳；现状；进展； 毛细管电泳的原理（1） 毛细管电泳是以弹性石英毛细管为分离通道，以高压直流电场为驱动力，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电泳分离分析方法．毛细管电泳所用的石英毛细管柱，在pH>3的情况下，其内表面带负电，与缓冲液接触时形成双电层，在高压电场作用下形成双电层一侧的缓冲液由于带正电而向负极方向移动，从而形成电渗流．同时在缓冲溶中，带电粒子在电场作用下，以各自不同速度向其所带电荷极性相反方向移动，形成电泳．目前，毛细管电泳分离模式主要如下： 1．毛细管区带电泳(CZE) 2．毛细管凝胶电泳(CGE) 3．细管胶柬电动色谱(mECC) 4．细管等电聚焦(CIEF) 5．细管等速电泳(CITP) 6．亲和毛细管电泳 7．毛细管电色谱 上述七种分离模式相瓦渗透，各有利弊，用途不一，目前较为常用的主要为CZE和CGE。 1．毛细管区带电泳(CZE) 将待分析的溶液引入毛细管进样的一端，施加直流电压后，各组分按各自的电泳流和电渗流的矢量和流向毛细管出口端，按阳离子、中性粒子和阴离子及其电荷大小的顺序通过检测器．中性组分彼此不能分离，出峰时间称为迁移时间，相当于高效液相色谱中的保留时间．为了降低电渗流和吸附现象，可将毛细管内壁涂层． CZE是毛细管电泳中最基本的模式，目前．在所有基于毛细管电泳的研究中有60％系运用此模式。适于CZE分析模式的研究对象包括金属离子、无机阴离子、小分子有机酸和有机碱、肽类以及蛋白质。应用CZE模式的前提是分析对象必须或能够带有一定的电荷，这样才能使分析物质在电场力的作用下泳动.已有人总结了运用毛细管电泳进行各种离子分析的分离机制和优化策略（2） 2．毛细管凝胶电泳(CGE) 分离分析是在聚丙烯酰胺或者琼脂糖凝胶填充的毛细管内进行的，样品的分离是基于填充凝胶孔隙所产生的分子筛作用。此分析模式主要用于分离蛋白质、寡聚核苷酸和DNA片断。这些生物大分子多聚物有其固定的荷质比，难以运用CZE和MEKC将其分离。从分离的高效性和分析时间大幅减少的角度来说，CGE毫无疑问将成为一种替代传统的平板凝胶电泳和SDS —PAGE技术的新方法，但同时也面临一些有待解决的问题，例如，凝胶断裂、凝胶降解作用、进样末端的堵塞和毛细管使用寿命缩短等. 非凝胶筛分毛管电泳可以弥补以上缺陷。在非凝胶筛分系统的分离缓冲溶液中，加入水溶性的线形聚合物(如：甲基纤维素、葡聚糖和聚乙烯乙二醇)。这些聚合物溶液在每次进样分析开始前更换，同一支毛细管可以反复使用几百次而仍然保持良好的重现性。有文章详细阐述了在聚合物溶液中基于分析物分子量大小的分离机制(3)。在s．F Y．Lj等人发表文章中(4)”，运用CGE成功地分离了肌红蛋白分子，整
高效毛细管电泳的发展及应用
高效毛细管电泳的发展及应用 摘要：高效毛细管电泳（即HPCE）是在传统电泳基础上继现代高效液相色谱技术之后发展起来的一种新型高效分离技术，由于效率更高、速度更快、样品和试剂消耗量特少的特性，逐渐受到越来越多科学家们的青睐。本文结合HPCE的发展史、基本原理、分离模式以及在现实中的实际应用，对毛细管电泳做了系统的分析，并提出合理的展望。 关键字：毛细管电泳；发展史；原理；分离模式；应用 高效毛细管电泳（即HPCE）是在传统电泳基础上继现代高效液相色谱技术之后发展起来的一种新型高效分离技术，它是在熔融的石英毛细管（内径为25～100μm）中进行电泳，其管内填充缓冲液或凝胶，是近年来进展最快的分析方法之一。 毛细管电泳可以说是电泳技术和现代微柱分离相结合的产物，它具有效率更高、速度更快、样品和试剂消耗量特少的特性，因而也受到越来越多科学家们的青睐。 一、毛细管电泳的发展史 1967年在高电场作用下，以3mm直径的毛细管内进行自由溶液的区带电泳，1974年报道了以200-500μm内径玻璃毛细管内进行的区带电泳分析，早期的研究受当时检测灵敏度的影响，未获预期的高效分离效率，但为毛细管电泳分离的发展奠定了基础。 1981年人们第一次展示了毛细管区带电泳，使用75微米内径的玻璃毛细管和荧光检测器进行在线检测，在30KV电压下，分离了氨基酸和多肽类物质，塔板数高达40万，这一工作被认为是现代毛细管电泳发展的里程碑。1983年将聚胶柱制备困难的缺点。1984年使用含有表面活性剂的背景电解质，开辟了毛细管电泳另一个重要分支——胶束毛细管电动力学色谱。1987年又结合传统的等电聚焦电泳和凝胶电泳原理，并移到毛细管内进行电泳，1988年实现了微量制备的可能性，提取和分离了50μmol的蛋白质、肽和寡核苷酸等。80年代未，