毛細管等速電泳
CE現有六種分離模式,分述如下:
1.毛細管區帶電泳(capillaryzoneelectrophoresis,Cze),又稱(chēng)毛細管自由電泳,是CE中最基本、應用最普遍的一種模式。前述基本原理即是CZE的基本原理。
2.膠束電動(dòng)毛細管色譜(micellarelectrokineticcapillarychromatography,MECC),是把一些離子型表面活性劑(如十二烷基硫酸鈉,SDS)加到緩沖液中,當其濃度超過(guò)臨界濃度后就形成有一疏水內核、外部帶負電的膠束。雖然膠束帶負電,但一般情況下電滲流的速度仍大于膠束的遷移速度,故膠束將以較低速度向陰極移動(dòng)。溶質(zhì)在水相和膠束相(準固定相)之間產(chǎn)生分配,中性粒子因其本身疏水性不同,在二相中分配就有差異,疏水性強的膠束結合牢,流出時(shí)間長(cháng),最終按中性粒子疏水性不同得以分離。MECC使CE能用于中性物質(zhì)的分離,拓寬了CE的應用范圍,是對CE極大的貢獻。 3.毛細管凝膠電泳(capillarygelelectrophoresis,CGE)是將板上的凝膠移到毛細管中作支持物進(jìn)行的電泳。凝膠具有多孔性,起類(lèi)似分子篩的作用,溶質(zhì)按分子大小逐一分離。凝膠粘度大,能減少溶質(zhì)的擴散,所得峰形尖銳,能達到CE中最高的柱效。常用聚丙烯酰胺在毛細管內交聯(lián)制成凝膠柱,可分離、測定蛋白質(zhì)和DNA的分子量或堿基數,但其制備麻煩,使用壽命短。如采用粘度低的線(xiàn)性聚合物如甲基纖維素代替聚丙烯酰胺,可形成無(wú)凝膠但有篩分作用的無(wú)膠篩分(Non-GelSieving)介質(zhì)。它能避免空泡形成,比凝膠柱制備簡(jiǎn)單,壽命長(cháng),但分離能力比凝膠柱略差。CGE和無(wú)膠篩分正在發(fā)展成第二代DNA序列測定儀,將在人類(lèi)基因組織計劃中起重要作用。 4.毛細管等電聚焦(capillaryisoelectricfocusing,CIEF)將普通等電聚焦電泳轉移到毛細管內進(jìn)行。通過(guò)管壁涂層使電滲流減到最小,以防蛋白質(zhì)吸附及破壞穩定的聚焦區帶,再將樣品與兩性電解質(zhì)混合進(jìn)樣,兩端貯瓶分別為酸和堿。加高壓(6~8kV)3~5min后,毛細管內部建立pH梯度,蛋白質(zhì)在毛細管中向各自等電點(diǎn)聚焦,形成明顯的區帶。最后改變檢測器末端貯瓶?jì)鹊膒H值,使聚焦的蛋白質(zhì)依次通過(guò)檢測器而得以確認。 5.毛細管等速電泳(capillaryisotachor-phoresis,,CITP)是一種較早的模式,采用先導電解質(zhì)和后繼電解質(zhì),使溶質(zhì)按其電泳淌度不同得以分離,常用于分離離子型物質(zhì),目前應用不多。 6.毛細管電色譜(capillaryelectrochromatography,CEC)是將HPLC中眾多的固定相微粒填充到毛細管中,以樣品與固定相之間的相互作用為分離機制,以電滲流為流動(dòng)相驅動(dòng)力的色譜過(guò)程,雖柱效有所下降,但增加了選擇性。此法有發(fā)展前景。 毛細管電泳(CE)除了比其它色譜分離分析方法具有效率更高、速度更快、樣品和試劑耗量更少、應用面同樣廣泛等優(yōu)點(diǎn)外,其儀器結構也比高效液相色譜(HPLC)簡(jiǎn)單。CE只需高壓直流電源、進(jìn)樣裝置、毛細管和檢測器。前三個(gè)部件均易實(shí)現,困難之處在于檢測器。特別是光學(xué)類(lèi)檢測器,由于毛細管電泳溶質(zhì)區帶的超小體積的特性導致光程太短,而且圓柱形毛細管作為光學(xué)表面也不夠理想,因此對檢測器靈敏度要求相當高。 當然在CE中也有利于檢測的因素,如:在HPLC中,因稀釋之故,溶質(zhì)到達檢測器的濃度一般是其進(jìn)樣端原始濃度的1%,但在CE中,經(jīng)優(yōu)化實(shí)驗條件后,可使溶質(zhì)區帶到達檢測器時(shí)的濃度和在進(jìn)樣端開(kāi)始分離前的濃度相同。而且CE中還可采用堆積等技術(shù)使樣品達到柱上濃縮效果,使初始進(jìn)樣體積濃縮為原體積的1/10~1%,這對檢測十分有利。因此從檢測靈敏度的角度來(lái)說(shuō),HPLC具有良好的濃度靈敏度,而CE提供了很好的質(zhì)量靈敏度??傊?,檢測仍是CE中的關(guān)鍵問(wèn)題,有關(guān)研究報道很多,發(fā)展也很快。迄今為止,除了原子吸收光譜、電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP)及紅外光譜未用于CE外,其它檢測手段如:紫外、熒光、電化學(xué)、質(zhì)譜、激光等類(lèi)型檢測器均已用于CE。 與HPLC類(lèi)似,CE中應用最廣泛的是紫外/可見(jiàn)檢測器。按檢測方式可分為固定波長(cháng)或可變波長(cháng)檢測器和二極管陣列或波長(cháng)掃描檢測器兩類(lèi)。前一類(lèi)檢測器采用濾光片或光柵來(lái)選取所需檢測波長(cháng),優(yōu)點(diǎn)在于結構簡(jiǎn)單,靈敏度比后一類(lèi)檢測器高;后一類(lèi)檢測器能提供時(shí)間--波長(cháng)--吸光度的三維圖譜,優(yōu)點(diǎn)在于在線(xiàn)紫外光譜可用來(lái)定性、鑒別未知物。有些商用儀器的二極管陣列檢測器還可做到在線(xiàn)峰純度檢查,即在分離過(guò)程中便可得知每個(gè)峰含有幾種物質(zhì);缺點(diǎn)在于靈敏度比前一類(lèi)略差。采用快速掃描的光柵獲取三維圖譜方式時(shí),其掃描速度受到機械動(dòng)作速度的限制。用二極管陣列方式,掃描速度受到計算機數據存貯容量大小的限制。由于CE的峰寬較窄,理論上要求能對最窄的峰采集20個(gè)左右的數據,因此要很好地選取掃描頻率,才能得到理想的結果。 毛細管電泳基本原理
毛細管電泳(CapillaryElectrophoresis,CE)是八十年代后期在全球范圍內迅速崛起的一種分離分析技術(shù)。具有快速、高效、高靈敏度、易定量、重現性好及自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn),已廣泛地應用于小分子、小離子、多肽及蛋白質(zhì)的分離分析研究。它又在核酸分離方面顯示出巨大的潛力。電流通過(guò)導體時(shí)產(chǎn)生焦耳熱。傳統平板凝膠電泳的最大局限性在于其無(wú)法克服兩端高電壓帶來(lái)的焦耳熱所產(chǎn)生的負面影響。焦耳熱可使篩分介質(zhì)內部出現溫度、粘度及分離速度的不均一,影響遷移、降低效率、使區帶變寬。由于這種負面影響與電場(chǎng)強度成正比,所以極大地限制了高電壓的引入。也難以提高電泳速度。毛細管電泳使樣品在一根極細的柱子中進(jìn)行分離。細柱可減小電流,使焦耳熱的產(chǎn)生減少;同時(shí)又增大了散熱面積,提高散熱效率,大大降低了管中心與管壁間的溫差,減少了柱子徑向上的各種梯度差,保證了高效分離。因此可以加大電場(chǎng)強度,達到100~200V/cm,全面提高分離質(zhì)量。