高效毛细管电泳分析 High Performance Capillary Electrophoresis (HPCE) 2021/2/25
2021/2/25 高效毛细管电泳分析 High Performance Capillary Electrophoresis (HPCE)
一、概述 第一节 generalization 二、经典电泳分析法 概述 traditional electrophoresis 三、高效毛细管电泳分析 法 Generalization high performance capillary electrophoresis 下一页 2021/2/25
2021/2/25 一、概述 generalization 二、经典电泳分析法 traditional electrophoresis 三、高效毛细管电泳分析 法 high performance capillary electrophoresis 第一节 概 述 Generalization
概述 在电解质溶液中,位于电场中的带电离子在电场力的作 用下,以不同的速度向其所带电荷相反的电极方向迁移的现 象,称之为电泳。由于不同离子所带电荷及性质的不同,迁 移速率不同,可实现分离。 1937年, Tiselius(瑞典)将蛋白质混合液放在两段缓冲 溶液之间,两端施以电压进行自由溶液电泳,第一次将人血 清提取的蛋白质混合液分离出白蛋白和a、B、y球蛋白; 发现样品的迁移速度和方向由其电荷和淌度决定; 第一次的自由溶液电泳;第一台电泳仪; 1948年,获诺贝尔化学奖 2021/2/25
2021/2/25 一 .概述 在电解质溶液中，位于电场中的带电离子在电场力的作 用下，以不同的速度向其所带电荷相反的电极方向迁移的现 象，称之为电泳。由于不同离子所带电荷及性质的不同，迁 移速率不同，可实现分离。 1937年，Tiselius(瑞典)将蛋白质混合液放在两段缓冲 溶液之间，两端施以电压进行自由溶液电泳，第一次将人血 清提取的蛋白质混合液分离出白蛋白和α、β、γ球蛋白； 发现样品的迁移速度和方向由其电荷和淌度决定； 第一次的自由溶液电泳；第一台电泳仪； 1948年，获诺贝尔化学奖
二.经典电泳分析 利用电泳现象对某些化学或生物物质进行分离分析的方 法和技术叫电泳法或电泳技术。 按形状分类:U型管电泳、柱状电泳、板电泳; 按载体分类:滤纸电泳、琼脂电泳、聚丙烯酰胺电泳 自由电泳; 传统电泳分析:操作烦琐,分离效率低,定量困难,无 法与其他分析相比。 1981年, Jorgenson和 Luckas,用75m内径石英毛细管 进行电泳分析,柱效高达40万/m,促进电泳技术发生了根本 变革,迅速发展成为可与GC、HLC相媲美的崭新的分离分 析技术—高效毛细管电泳 2021/2/25 贝 页
2021/2/25 二.经典电泳分析 利用电泳现象对某些化学或生物物质进行分离分析的方 法和技术叫电泳法或电泳技术。 按形状分类：U型管电泳、柱状电泳、板电泳； 按载体分类：滤纸电泳、琼脂电泳、聚丙烯酰胺电泳、 自由电泳； 传统电泳分析：操作烦琐，分离效率低，定量困难，无 法与其他分析相比。 1981年，Jorgenson和Luckas，用75m内径石英毛细管 进行电泳分析，柱效高达40万/m，促进电泳技术发生了根本 变革，迅速发展成为可与GC、HPLC相媲美的崭新的分离分 析技术——高效毛细管电泳
三高效毛细管电泳分析 高效毛细管电泳在技术上采取了两项重要改进 是采用了0.05mm内径的毛细管, 二是采用了高达数千伏的电压。 毛细管的采用使产生的热量能够较快散发,大大减 小了温度效应,使电场电压可以很高 电压升高,电场推动力大,又可进一步使柱径变小, 柱长增加, 高效毛细管电泳的柱效远高于高效液相色谱,理论塔 板数高达几十万块/米,特殊柱子可以达到数百万。 2021/2/25 贝 页
2021/2/25 三.高效毛细管电泳分析 高效毛细管电泳在技术上采取了两项重要改进： 一是采用了0.05mm内径的毛细管, 二是采用了高达数千伏的电压。 • 毛细管的采用使产生的热量能够较快散发，大大减 小了温度效应，使电场电压可以很高。 • 电压升高，电场推动力大，又可进一步使柱径变小， 柱长增加， • 高效毛细管电泳的柱效远高于高效液相色谱，理论塔 板数高达几十万块/米，特殊柱子可以达到数百万
分离过程 V电泳 电廖流 v电场作用下,毛细 由由由d由由由由由由由由⊕⊕ ← 管柱中出现:电泳现 ④⊕⊕④④⊕⊕⊕田④⊕⊕⊕④④⊕ 象和电渗流现象。 v带电粒子的迁移速度=电泳+电渗流;两种速度的矢量和。 正离子:两种效应的运动方向一致,在负极最先流出; 中性粒子无电泳现象,受电渗流影响,在阳离子后流出; v阴离子:两种效应的运动方向相反。V电渗流>V电泳时,阴 离子在负极最后流出,在这种情况下,不但可以按类分离,除中 性粒子外,同种类离子由于受到的电场力大小不一样也同时被 相互分离。 2021/2/25
2021/2/25 分离过程 电场作用下，毛细 管柱中出现：电泳现 象和电渗流现象。 带电粒子的迁移速度=电泳+电渗流；两种速度的矢量和。 正离子：两种效应的运动方向一致，在负极最先流出； 中性粒子无电泳现象，受电渗流影响，在阳离子后流出； 阴离子：两种效应的运动方向相反。ν电渗流 >ν电泳时,阴 离子在负极最后流出,在这种情况下,不但可以按类分离,除中 性粒子外,同种类离子由于受到的电场力大小不一样也同时被 相互分离
高效毛细管电泳的特点 MANWAN 1.仪器简单、易自动化 电源、毛细管、检测器、溶液瓶L2 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/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. 2021/2/25 贝 页
2021/2/25 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/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
PHCE基本原理 basic principles of Phce 第二节 二、电渗现象与电渗流 高效毛细管电泳理论ow electroosmosis and electroosmotic 基础 三、影响电渗流的因素 factors influenced electroosmosis 四、淌度 mobility 五、PHCE中的参数与关系 basic theory of HPCe parameters and relation in HPCE 六、影响分离效率的因素 factors influenced separation efficiency 下一页 2021/2/25
2021/2/25 一、PHCE基本原理 basic principles of PHCE 二、电渗现象与电渗流 electroosmosis and electroosmotic flow 三、影响电渗流的因素 factors influenced electroosmosis 四、淌度 mobility 五、PHCE中的参数与关系 式 parameters and relation in HPCE 六、影响分离效率的因素 factors influenced separation efficiency 第二节 高效毛细管电泳理论 基础 basic theory of HPCE
高效毛细管电泳(HPCE)基本原理 Basic principles of phce 电泳是指带电离子在电场中的定向移动,不同离子具有 不同的迁移速度,迁移速度与哪些因素有关? 当带电离子以速度v在电场中移动时,受到大小相等、 方向相反的电场推动力和平动摩擦阻力的作用。 电场力:FE=qE 阻力:F=f 故:qE=fv q离子所带的有效电荷; Buffer Sample E一电场强度 Electrode 离子在电场中的迁移速度; ∫—平动摩擦系数(对于球形离子:f=6πy;y—离子的表观液态动力 学半径;n—介质的粘度 2021/2/25 贝 页
2021/2/25 一、高效毛细管电泳(HPCE)基本原理 Basic principles of PHCE 电泳是指带电离子在电场中的定向移动，不同离子具有 不同的迁移速度，迁移速度与哪些因素有关？ 当带电离子以速度ν 在电场中移动时，受到大小相等、 方向相反的电场推动力和平动摩擦阻力的作用。 电场力：FE = qE 阻 力：F = fν 故： qE = fν q—离子所带的有效电荷； E —电场强度； ν—离子在电场中的迁移速度； f —平动摩擦系数( 对于球形离子：f =6πηγ；γ —离子的表观液态动力 学半径；η —介质的粘度； )
所以,迁移速度: ge q E(球形离子) f6τym 物质离子在电场中差速迁移是电泳分离的基础。 淌度u:单位电场强度下的平均电泳速度。 Detector e 6r yn Buffer Samp 2021/2/25 贝 末 页
2021/2/25 所以，迁移速度： E q f qE 6π = = （球形离子） 物质离子在电场中差速迁移是电泳分离的基础。 淌度μ ：单位电场强度下的平均电泳速度。 6π q E = =