82毛细管电泳

高效毛细管电泳Highperformancecapillaryelectrophoresis,HPCE第四章2020/1/162目录CE的历史回顾CE基本情况介绍CE发展新动向CE应用2020/1/163毛细管电泳(capillaryelectrophoresisCE)又称高效毛细管电泳(HPCE)是以高压电场力驱动力，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，而实现分离一类液相分离技术。2020/1/164历史的简单回顾十九世纪六十年代，Hjerten首先提出(CZE)1979年Mikkers的研究成果是CZE发展史中的第一重大突破。1981年Jorgenson和Lukacs的实验成功，成为毛细管电泳发展历史上的一个丰碑。1983年后，陆续提出毛细管凝胶电泳，毛细管等电聚焦法，胶束电动毛细管色谱。2020/1/165HPCE基本情况简介基本理论分离模式基本仪器结构特点2020/1/166高效毛细管电泳的特点1.仪器简单、易自动化电源、毛细管、检测器、溶液瓶2.分析速度快、分离效率高在3.1min内分离36种无机及有机阴离子，4.1min内分离了24种阳离子；分离柱效：105～107万/m理论塔板数；3.操作方便、消耗少进样量极少，水介质中进行；4.应用范围极广有机物、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；2020/1/167基本理论电泳：在电解质溶液中,带电粒子在外电场作用下的定向移动叫电泳。电渗流(EOF)：毛细管中的溶剂在外加电场作用下整体朝一个方向运动的现象。2020/1/168电渗流的流形2020/1/169毛细管电泳仪基本结构0-30kV连续可调的直流高压电源内径为5-100um，标准外径为375um的熔融石英毛细管2020/1/16102020/1/1611仪器流程与主要部件•电压：0～30kV；•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：10-19～10-21mol/L）2020/1/16121.高压电源（1）0～30kV稳定、连续可调的直流电源；（2）具有恒压、恒流、恒功率输出；（3）电场强度程序控制系统；（4）电压稳定性：0.1%；（5）电源极性易转换；2.毛细管柱（1）材料：石英：各项性能好；玻璃：光学、机械性能差；（2）规格：内径20～75μm，外径350～400μm；长度=1m2020/1/16133.缓冲液池化学惰性，机械稳定性好；4.检测器要求：具有极高灵敏度，可柱端检测；检测器、数据采集与计算机数据处理一体化；类型检测限/mol特点紫外-可见10-13～10-15加二极管阵列，光谱信息荧光10-15～10-17灵敏度高，样品需衍生激光诱导荧光10-18～10-20灵敏度极高，样品需衍生电导10-18～10-19离子灵敏，需专用的装置；2020/1/1614毛细管电泳的进样方式2020/1/1615分离模式八种分离类型，介绍常用的几种；根据试样性质不同，采用不同的分离类型；每种机理的选择性不同；2020/1/1616毛细管区带电泳capillaryzoneelectrophoresis，CZE带电粒子的迁移速度=电泳和电渗流速度的矢量和。最基本、应用广的分离模式；2020/1/1617毛细管凝胶电泳capillarygelelectrophoresis，CGE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、DNA等的电荷/质量比与分子大小无关，CZE模式很难分离，采用CGE能获得良好分离，DAN排序的重要手段。2020/1/1618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。在电场力的作用下，胶束在柱中移动。胶束电动毛细管色谱(MECC,MEKC)micellarelectrokineticcapillarychromatography，MEKC2020/1/1619根据等电点差别分离生物大分子的高分辨率电泳技术；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（6～8V）时，管内将建立一个由阳极到阴极逐步升高的pH梯度；毛细管等电聚焦capillaryisoelectricfocusing，CIEF2020/1/1620将两种淌度差别很大的缓冲液分别作为前导离子(充满毛细管)和尾随离子，试样离子的淌度全部位于两者之间，并以同一速度移动。毛细管等速电泳capillaryisotachophoresis，CITP2020/1/1621在毛细管壁上键合或涂渍高效液相色谱的固定液，以电渗流为流动相，试样组分在两相间的分配为分离机理的电动色谱过程；毛细管电渗色谱capillaryelectroosmosticchromatography，CEC2020/1/1622离子分析阳离子分析迁移方向和电渗流方向一致；4.5min内分离了24种金属离子；阳极进样，阴极检测；具有很高的灵敏度；CE的应用2020/1/1623阴离子分析阴离子电泳方向和电渗流方向相反、速度接近，分析时间长、效率低；质量小、电荷密度大的离子如：SO4-2、Cl-、F-等，电泳速率大于电渗流，阳极端流出，在阴极端无法检测；加入电渗流改性剂，十六烷基三甲基溴化胺等，使电泳方向和电渗流方向一致，可在3.1min内分离36种阴离子；阴极进样，阳极检测；离子价态及存在形态分析；2020/1/1624药物分析检测体液或细胞中某些代谢产物的分析；尿液中的氨基酸含量作为临床诊断糖尿病的辅助手段；采用毛细管区带电泳方式，在11min内分离17种药物；2020/1/1625采用MEKC模式，鉴定违禁药物；效果优于HPLC法2020/1/1626手性化合物分析合成获得单一手性化合物相当困难；528种手性合成药物，61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；R-反应停是安眠药，S-式致胎儿畸形；HPCE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HPCE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）2020/1/1627氨基酸与蛋白质分析采用MEKC模式，在25分钟内分离了23种丹酰化氨基酸；HPCE可取代传统的氨基酸分析仪；问题：吸附和检测；2020/1/1628蛋白质分析2020/1/1629核酸分析及DNA排序重要分析手段；酶解的双螺旋DNA限制性片段的分离；2020/1/1630新进展1.微型化整体化学分析系统（TAS）及TAS微型化在硅片上光刻出矩形槽作为毛细管，理论塔板数105/m；2.联用仪器CE-MS；3.阵列毛细管凝胶电泳应用于人类基因DNA测序；5～10万个基因，30亿个碱基对，目前最有效的DNA序列分析仪，10小时/次；可同时电泳24个样品；速度1200碱基对/小时，提高速度！2020/1/1631Microfluidicchip1.Samplepreparation2.Masstransport3.mixing4.reaction5.Sampleinjection6.separation7.detection2020/1/1632芯片毛细管电泳的优点截面积小、比表面积大,焦耳热影响高效高速分离,提高工作效率进样量小易于实现高通量体积小而轻便2020/1/1633结构：单通道2020/1/1634芯片毛细管电泳的基本示意图2020/1/1635简单芯片高密度集成2020/1/1636