第二章毛细管电泳技术及其应用 Capillary Electrophoresis
第二章 毛细管电泳技术及其应用 Capillary Electrophoresis
CE概述 1.经典平板电泳的最大局限 高压电场产生的焦耳热效应,导致 电泳区带展宽,分离度降低。这种影响 还会由于电场强度的增大而迅速加剧, 极大地限制了高电压的使用,难以提高 电泳分离速度
◼ 1．经典平板电泳的最大局限： 高压电场产生的焦耳热效应，导致 电泳区带展宽，分离度降低。这种影响 还会由于电场强度的增大而迅速加剧， 极大地限制了高电压的使用，难以提高 电泳分离速度。 一 . CE概述
2.CE及其特点 毛细管电泳或高效毛细管电泳(CE或HPCE) 是以高压直流电场为驱动力,荷电粒子在毛细 管内按其电泳淌度或/和分配系数不同进行分 离的一种电泳新技术 和平板电泳相比,CE过程在散热效率极高的毛 细管内进行,从而可引入高电场强度,全面改 善分离质量。 ■CE最显著特点:高效、快速和样品用量少
2．CE及其特点 ◼ 毛细管电泳或高效毛细管电泳（CE 或HPCE） 是以高压直流电场为驱动力，荷电粒子在毛细 管内按其电泳淌度或/和分配系数不同进行分 离的一种电泳新技术。 ◼ 和平板电泳相比，CE过程在散热效率极高的毛 细管内进行，从而可引入高电场强度，全面改 善分离质量。 ◼ CE最显著特点: 高效、快速和样品用量少
3.CE与HPLC的比较 CE优势:柱效更高,分析速度更快,而 样品用量仅为HPLC的几百分之一;同时, 它不需高压泵输送系统,溶剂消耗极少 成本相对较低;另外,通过简单的操作模 式和缓冲液体系改变,CE即可实现不同 理化性质样品组分的有效分离,而为了达 到类似目的,HPLC需要价格相对昂贵的 色谱柱和有机溶剂
3．CE与HPLC的比较 ◼ CE优势：柱效更高，分析速度更快，而 样品用量仅为HPLC的几百分之一；同时， 它不需高压泵输送系统，溶剂消耗极少， 成本相对较低；另外，通过简单的操作模 式和缓冲液体系改变，CE即可实现不同 理化性质样品组分的有效分离，而为了达 到类似目的，HPLC需要价格相对昂贵的 色谱柱和有机溶剂
3.CE与HPLC的比较 CE不足:由于进样量小,采用柱上在线 检测,光径长度短,其灵敏度不如HPLC 同时由于电渗流难以定量控制及进样精确 性的影响,CE的分离重现性和定量准确 性也比HPLC逊色
3．CE与HPLC的比较 ◼ CE 不足：由于进样量小，采用柱上在线 检测，光径长度短，其灵敏度不如HPLC； 同时由于电渗流难以定量控制及进样精确 性的影响，CE的分离重现性和定量准确 性也比HPLC逊色
4.CE发展趋势 目前,CE仍然是分析化学的一个热门研究分 支,其理论、仪器、应用等各方面都在不断 发展。其中CE在生物学、医学和药学领域的 应用已相当广泛,分离分析对象涉及到多肽、 蛋白质、核酸、氨基酸、有机药物、无机离 子等多种物质以及单个细胞中各种化学成分
4．CE发展趋势 ◼ 目前，CE仍然是分析化学的一个热门研究分 支，其理论、仪器、应用等各方面都在不断 发展。其中CE在生物学、医学和药学领域的 应用已相当广泛，分离分析对象涉及到多肽、 蛋白质、核酸、氨基酸、有机药物、无机离 子等多种物质以及单个细胞中各种化学成分
4.CE发展趋势 最新版中国药典(2000年版)和美国药 典(第26版)均已收录CE。 在今后较长一段时间内,CE将和HPLC 并驾齐驱,互为补充,成为生物医药学 领域的一种重要分离分析工具
4．CE发展趋势 ◼ 最新版中国药典（2000年版）和美国药 典（第26版）均已收录CE。 ◼ 在今后较长一段时间内，CE 将和HPLC 并驾齐驱，互为补充，成为生物医药学 领域的一种重要分离分析工具
二.CE基本理论 1.电泳和电泳淌度 电泳是带电粒子在电场作用下的定向迁移。电泳分离是 基于组分在电场作用下的差速迁移进行的。带电粒子在 电场下的迁移速度(电泳速度)为: E 式中E为电场强度,是指单位距离的电压降(Vcm); μ为电泳淌度,是指单位电场下带电粒子的迁移速度 对给定粒子、分离介质和操作温度,电泳淌度为一常数
二．CE基本理论 1．电泳和电泳淌度 电泳是带电粒子在电场作用下的定向迁移。电泳分离是 基于组分在电场作用下的差速迁移进行的。带电粒子在 电场下的迁移速度（电泳速度）为： νe = μe E (1) 式中E为电场强度，是指单位距离的电压降（V/cm）； μe为电泳淌度，是指单位电场下带电粒子的迁移速度。 对给定粒子、分离介质和操作温度，电泳淌度为一常数
处于电场中的带电粒子以迁移速度v运动时,受到电 场力和粘滞阻力(或称摩擦力)两种力的作用,对 电场力(FE)有 FE=9E (2) 而粘滞阻力(FF)正比于粒子的迁移速度,方向与电 场力相反: F==f (3) 对于球形粒子, Stokes定律给出: f=tNr 式中q为粒子电荷,f为摩擦系数,n为介质粘度,r为 粒子半径
处于电场中的带电粒子以迁移速度νe运动时，受到电 场力和粘滞阻力（或称摩擦力）两种力的作用，对 电场力（FE）有： FE = qE (2) 而粘滞阻力（FF）正比于粒子的迁移速度，方向与电 场力相反： FF = f νe (3) 对于球形粒子，f由Stokes定律给出： f = 6 π η r (4) 式中q为粒子电荷，f为摩擦系数，η为介质粘度，r为 粒子半径
当电场力与摩擦力相对平衡时,离子以稳定速 度运动。即: qE=6丌nrve (5) 显然,电泳淌度为: 6nr (6) 可见,粒子半径越小、粒子所带电荷越多、分 离介质的粘度越小,电泳淌度越大。电泳淌度 不同是电泳分离的基础
当电场力与摩擦力相对平衡时，离子以稳定速 度运动。即： qE = 6 π η r νe (5) 显然，电泳淌度为： μe = (6) 可见，粒子半径越小、粒子所带电荷越多、分 离介质的粘度越小，电泳淌度越大。电泳淌度 不同是电泳分离的基础。 r q 6