毛細管電泳的主要分離模式 免費

常用分離模式毛細管電泳是指所有在極細毛細管內進行的電泳新技術，它根據(jù)分離機理不同具有多種分離模式，能夠提供互不相關而又相互補充的信息。毛細管電泳常用的分離模式包括毛細管區(qū)帶電泳（CZE）或稱自由溶液毛細管電泳（FSCE）、膠束電動毛細管色譜（MECC）、毛細管凝膠電泳（CGE）、毛細管等電聚焦（CIEF）和毛細管等速電泳（CITP）,各分離模式、分離機理見下表。在大多數(shù)情況下，可以通過改變緩沖液的組成來實現(xiàn)不同的操作模式。毛細管區(qū)帶電泳毛細管區(qū)帶電泳（CZE）是毛細管電泳中最簡單、最基本、應用最廣泛的一種分離模式。在毛細管中僅填充緩沖液，基于溶質組分的遷移時間或淌度的不同而分離。除了溶質組分本身的結構特點和緩沖液組成，不存在其他因素如聚合物網(wǎng)絡、pH梯度或另一分配相對分離的影響。CZE分離無需固體支持介質，不存在基質效應，能分離淌度差別很小的組分。CZE中由于電滲流的存在，陰、陽離子可以同時分析，中性溶質電泳遷移為零與電滲流同時流出，如下圖。CZE的特點是操作簡單、快速、分離效率高，應用范圍廣。從原理上講可以適用于所有具有不同淌度的荷電粒子的分離，分子量范圍從十幾的小分子離子到幾十萬的生物大分子。膠束電動毛細管色譜膠束電動毛細管色譜（MECC或MEKC）是電泳技術和色譜技術巧妙結合的分離新技術。MECC是在電泳分離緩沖液中加人離子型表面活性劑膠束，使電中性物質能根據(jù)其在膠束相和水相的分配系數(shù)不同而進行分離。MECC是毛細管電泳中唯一能同時分離中性物質和離子型物質的分離模式。它是1984年由Terabe首先報道的一種新型的毛細管電泳技術，也是目前研究較多，應用較廣的一種毛細管電泳操作模式。MECC是基于膠束增溶和電遷移過程進行的，因此其分離要求有兩相：一相是帶電的離子膠束，是不固定在毛細管中的假固定相，它具有與周圍緩沖液介質不同的電泳淌度，也可稱為膠束電泳淌度（綣丿，并且與分離溶質相互作用（膠束增溶過程）；另一相是導電的水溶液相，在電場作用下，水相由電滲流驅動流向陰極（電遷移過程）。對于常用的十二烷基硫酸鈉（SDS）膠束，因其表面帶負電荷，泳動方向與電滲流相反，朝陽極方向泳動。在緩沖液pH>5時，電滲流速度大于膠束電泳速度，所以膠束的實際移動方向和電滲流相同，都向陰極移動。中性溶質基于色譜分配原理，在以電滲流驅動的水溶液相和膠束相之間進行分配，疏水性較強的溶質與膠束的作用較強，結合到膠束中的溶質較多也較穩(wěn)定，相對于疏水性較弱的溶質遷移較慢，未結合的溶質則隨電滲流流出。因此，中性溶質按其疏水性不同在兩相間的分配系數(shù)不同而得到分離，下圖是MECC的分離原理示意圖。MECC實際是一種區(qū)帶電泳技術，只是用離子膠束溶液代替CZE中簡單的緩沖溶液，從而引起電泳行為和分離機理上的差別。目前MECC已成功地用于生物醫(yī)藥分析、環(huán)境監(jiān)測及化工產(chǎn)品與食品檢驗等領域。特別是MECC采用手性分配相，可用于手性化合物的分離，這一方法比氣相色譜（GC）和高效液相色譜（HPLC，采用手性固定相更為方便、實用具有很好的應用前景。毛細管凝膠電泳毛細管凝膠電泳（CGE）是80年代后期發(fā)展起來的毛細管電泳的主要分離模式之一。它將凝膠電泳對生物大分子的高效分離能力和毛細管電泳的快速、微量和定量分析相結合。成為當今分離度極高的一種電泳分離技術。在CZE中，荷電粒子的分離主要是基于它的荷質比不同，而在CGE中，溶質的分離依賴于溶質的凈電荷性質和分子大小兩個因素。凝膠的網(wǎng)絡結構對溶質具有分子篩作用，當帶電溶質通過聚合物網(wǎng)絡時，產(chǎn)生了阻礙，溶質分子越大，阻礙越大。尤其是對那些荷質比不隨分子大小而變的大分子如DNA或SDS—蛋白質復合物,沒有凝膠的篩分作用就不能分離。下圖為帶電生物大分子在CGE中的分離過程。CGE在分子生物學和蛋白質化學上有著十分廣泛的應用。在分子生物學上實現(xiàn)了包括寡聚核苷酸純化、反應基因療法、DNA測序和PCR產(chǎn)物的分析，在蛋白質化學方面用于多肽和蛋白質分子的分子量測定，原蛋白和SDS結合蛋白的分離等。另外，CGE還可用于其他帶電物質的分離,并可通過加入添加劑如手性添加劑、離子對試劑、絡合試劑等改變分離的選擇性。毛細管等電聚焦毛細管等電聚焦（CIEF）是指在毛細管中進行的等電聚焦，由于毛細管本身的抗對流性質，CIEF可在自由溶液中進行，也可在凝膠中進行oCIEF不但具有傳統(tǒng)等電聚焦的優(yōu)點而且也同時具有毛細管電泳的高效、快速、微量和往上檢測等特點，使CIEF在蛋白質、多肽的分離分析上有很好的應用前景。CIEF是根據(jù)蛋白質的等電點（pl）不同而進行分離的。采用兩性電解質混合物作為載體電解質，當在用溶質和兩性電解質混合溶液充滿的毛細管兩端加電場時，pI值大于兩性電解質混合物pH值的溶質和兩性電解質帶正電，向負極移動；pI值小于兩性電解質混合物pH值的溶質和兩性電解質帶負電，向正極移動，當它們遷移至pH=pI值區(qū)帶時，凈電荷為零，不再遷移。因此不同等電點的兩性電解質在電場中從陽極到陰極按pl值逐漸增加連續(xù)排列，從而形成穩(wěn)定的pH梯度，梯度中每一處的pH，將取決于該處兩性電解質的pl值。同樣，蛋白質由于其等電點的不同而得到分離。這個過程稱為等電聚焦°CIEF整個分離過程如下圖所示。等電聚焦過程的狀態(tài)可以用電流來指示，一旦聚焦完成達到穩(wěn)態(tài)，電荷不再移動，即電流為零。在聚焦完成后，溶質和兩性電解質被移動，區(qū)帶通過檢測窗。這種移動可以通過從毛細管一端施加壓力或在一個電極槽中加入鹽類來實現(xiàn)。毛細管等速電泳毛細管等速電泳（CITP）是一種“移動界面”電泳技術。在CITP中，使用兩個緩沖液系統(tǒng)，建立一個所有區(qū)帶以相同速度移動的狀態(tài)。兩個緩沖液分別稱為前導電解質和尾隨電解質，樣品加在前導和尾隨電解質交界處。一次CITP實驗只能分離正離子或負離子，不能同時分析。CITP的分離過程見下圖所示。在CITP中，各種離子（正或負離子）以獨立的區(qū)帶移動，但移動速度相等，等于前導離子的移動速度。如果任何兩個相鄰區(qū)帶中正或負離子移動速度不一樣，則必然導致區(qū)帶之間脫開，使脫開區(qū)缺少正離子或負離子，這是電中性原理不容許的。在分離過程中場強會自行調整以維持區(qū)帶的等速移動（遷移速率二淌度X場強），淌度大的離子所在的區(qū)帶場強較低，這種現(xiàn)象使各個區(qū)帶間保持著明顯的界面。如果一個離子擴散到另一個相鄰的區(qū)帶，它的遷移速率發(fā)生變化，使其很快又回到原來所在的區(qū)帶。CITP另一個有趣特征是在每一個區(qū)帶內，溶質的濃度