第十二章 高效毛细管电泳
High Performance Capillary Electrophoresis
12.3 基本概念电泳,一个,自由,的带电粒子在一定介质中在电场作用下的迁移 。
淌度,μep,表述物质电泳特性的参数,与粒子电荷,质量,半径,介质等有关 。
电渗,μeo：
由于粘滞阻力的存在,离子的电泳会带动溶剂同向运动 。 正负离子当量数相同时,溶剂受到大小相等方向相反的作用力,因此通常观测不到溶剂的运动 。 若设法使某种离子不运动,则作用于溶剂的力便失去了平衡,溶剂发生单向流动,这种流动称电渗 。
在不考虑相互作用的前提下，粒子在毛细管介质中的运动速度是泳流速度和渗流速度的矢量和。
一般情况下，电渗流速度是电泳流速度的 5-7倍，
混合物中所有的组份随电渗流朝一个方向迁移。
式中 E：场强
μeo电渗淌度
μep电泳淌度
Eepeo μμepVeoVV )(
12.2 原理
电渗流方向,高电位 低电位
正溶质离子所受的力,电场力 + 电渗力
负溶质离子所受的力,电场力?电渗力
中性分子所受的力,电渗力
溶质迁移方向由电场力和电渗力的矢量和决定,
一般来说,溶质迁移方向与电渗流同 。
流出顺序：①正离子 ②中性粒子 ③负离子高压
(+)?Θ
Θ
Θ?Θ?Θ
Θ?Θ?Θ
电渗流 (-)
地柱效,N＝ 5.54（ tR /W1/2)2 tR,W1/2取同一单位通常采用石英毛细管柱，一般情况下，表面带负电荷。当其与溶液接触时，在溶液中产生了一种过剩的正电荷与上述的负电荷平衡。在电场作用下，这层正电荷向负极移动，
带动溶剂裹着溶质分子一起移动。
Θ Θ Θ Θ Θ Θ Θ
Θ Θ Θ Θ Θ Θ Θ
12.3 高效毛细管电泳仪器装置图清洗记录检测器高压电源毛细管电解液
12.3.1 高压电源
0-30KV输出,恒压恒流,正负极性可调 。 Pt丝电极
12.3.2 进样系统
A,重力 （ 高度差 ） 进样
B,负压进样
C,电渗法进样
12.3.3 分离系统毛细管,I.D,50?m-75?m，长 30-100cm
12.3.4 检测系统商品仪器,UV-VIS,加石英聚焦镜；激光荧光实验室：质谱,电分析
12.3.5 清洗系统一般用负压法,NaOH洗液，减少吸附清洗对重现性影响重大
12.4 分类
常规区带电泳 （ CZE）
胶束电动毛细管色谱（ MECC）
毛细管离子分析
12.4.1 常规区带电泳 （ CZE）
电解质缓冲液,正高压分离阳离子和大分子阴离子
可控制变量：
操作电压电解液柱长
12.4.2 胶束电动毛细管色谱 （ MECC）
揉合了毛细管电泳和液相分配色谱的原理，
将表面活性剂加到电解液中，溶质分子进入体系后在胶束相和水相之间进行分配，不同的溶质分子因电泳速度和分配系数的不同而分离。
MECC体系存在着类似于色谱的两相,一是流动的水相,另一相是移动的,固定相,— 胶束相,溶质在这两相之间分配 。
主要用于分离中性分子,正高压中性分子单靠电渗流,能移动,但不能分离 。
没有分配上的差异是不行的 。
表面活性剂的浓度足够大时,单体结合在一起,形成一个球体,称为胶束,这个足够大的浓度称为临界浓度 。
SO3－ SO3－
SO3－
SO3－SO3－
SO3－
12.4.3毛细管离子分析加电渗流改性剂使电渗流反向,用于淌度很大的离子的分离,主要是无机阴离子的分离 。 负高压 。
加阳离子表面活性剂,e.g.十六烷基三甲基溴化铵电渗流
Θ Θ Θ Θ Θ
Θ Θ Θ Θ Θ
X－ X－ X－ X－ X－ （－）
高压
（＋）
地
12.5 应用及前景特点,
A,分离效率高,?104理论塔板数,接近 GC
B,分离速度快：优于 LC,接近 GC
C,进样量少,nL
D,可分离 GC受限制的物质应用：
A,药物分析：旋光异构体
B,生化分析：氨基酸衍生物,蛋白,DNA
C,环境分析,PAH,阴离子,酚弱点：
检测器的绝对灵敏度高，但浓度灵敏度仅为 10-6
发展趋势：
A,检测器的创新
B,预浓缩富集技术利用电泳原理富集阴阳离子
C18 等吸附剂在线应用
C,移植成熟的液相色谱技术于毛细管电泳中发展趋势：
D,微流控分析,FIA 与 CE 的结合
90年代兴起 。
几平方厘米芯片,通道宽 20-100?m,深 10-30?m。
进样 pL-nL,几百伏电压,几十秒钟完成分离 。
反应通道废液进样点试样通道试剂杯
High Performance Capillary Electrophoresis
12.3 基本概念电泳,一个,自由,的带电粒子在一定介质中在电场作用下的迁移 。
淌度,μep,表述物质电泳特性的参数,与粒子电荷,质量,半径,介质等有关 。
电渗,μeo：
由于粘滞阻力的存在,离子的电泳会带动溶剂同向运动 。 正负离子当量数相同时,溶剂受到大小相等方向相反的作用力,因此通常观测不到溶剂的运动 。 若设法使某种离子不运动,则作用于溶剂的力便失去了平衡,溶剂发生单向流动,这种流动称电渗 。
在不考虑相互作用的前提下，粒子在毛细管介质中的运动速度是泳流速度和渗流速度的矢量和。
一般情况下，电渗流速度是电泳流速度的 5-7倍，
混合物中所有的组份随电渗流朝一个方向迁移。
式中 E：场强
μeo电渗淌度
μep电泳淌度
Eepeo μμepVeoVV )(
12.2 原理
电渗流方向,高电位 低电位
正溶质离子所受的力,电场力 + 电渗力
负溶质离子所受的力,电场力?电渗力
中性分子所受的力,电渗力
溶质迁移方向由电场力和电渗力的矢量和决定,
一般来说,溶质迁移方向与电渗流同 。
流出顺序：①正离子 ②中性粒子 ③负离子高压
(+)?Θ
Θ
Θ?Θ?Θ
Θ?Θ?Θ
电渗流 (-)
地柱效,N＝ 5.54（ tR /W1/2)2 tR,W1/2取同一单位通常采用石英毛细管柱，一般情况下，表面带负电荷。当其与溶液接触时，在溶液中产生了一种过剩的正电荷与上述的负电荷平衡。在电场作用下，这层正电荷向负极移动，
带动溶剂裹着溶质分子一起移动。
Θ Θ Θ Θ Θ Θ Θ
Θ Θ Θ Θ Θ Θ Θ
12.3 高效毛细管电泳仪器装置图清洗记录检测器高压电源毛细管电解液
12.3.1 高压电源
0-30KV输出,恒压恒流,正负极性可调 。 Pt丝电极
12.3.2 进样系统
A,重力 （ 高度差 ） 进样
B,负压进样
C,电渗法进样
12.3.3 分离系统毛细管,I.D,50?m-75?m，长 30-100cm
12.3.4 检测系统商品仪器,UV-VIS,加石英聚焦镜；激光荧光实验室：质谱,电分析
12.3.5 清洗系统一般用负压法,NaOH洗液，减少吸附清洗对重现性影响重大
12.4 分类
常规区带电泳 （ CZE）
胶束电动毛细管色谱（ MECC）
毛细管离子分析
12.4.1 常规区带电泳 （ CZE）
电解质缓冲液,正高压分离阳离子和大分子阴离子
可控制变量：
操作电压电解液柱长
12.4.2 胶束电动毛细管色谱 （ MECC）
揉合了毛细管电泳和液相分配色谱的原理，
将表面活性剂加到电解液中，溶质分子进入体系后在胶束相和水相之间进行分配，不同的溶质分子因电泳速度和分配系数的不同而分离。
MECC体系存在着类似于色谱的两相,一是流动的水相,另一相是移动的,固定相,— 胶束相,溶质在这两相之间分配 。
主要用于分离中性分子,正高压中性分子单靠电渗流,能移动,但不能分离 。
没有分配上的差异是不行的 。
表面活性剂的浓度足够大时,单体结合在一起,形成一个球体,称为胶束,这个足够大的浓度称为临界浓度 。
SO3－ SO3－
SO3－
SO3－SO3－
SO3－
12.4.3毛细管离子分析加电渗流改性剂使电渗流反向,用于淌度很大的离子的分离,主要是无机阴离子的分离 。 负高压 。
加阳离子表面活性剂,e.g.十六烷基三甲基溴化铵电渗流
Θ Θ Θ Θ Θ
Θ Θ Θ Θ Θ
X－ X－ X－ X－ X－ （－）
高压
（＋）
地
12.5 应用及前景特点,
A,分离效率高,?104理论塔板数,接近 GC
B,分离速度快：优于 LC,接近 GC
C,进样量少,nL
D,可分离 GC受限制的物质应用：
A,药物分析：旋光异构体
B,生化分析：氨基酸衍生物,蛋白,DNA
C,环境分析,PAH,阴离子,酚弱点：
检测器的绝对灵敏度高，但浓度灵敏度仅为 10-6
发展趋势：
A,检测器的创新
B,预浓缩富集技术利用电泳原理富集阴阳离子
C18 等吸附剂在线应用
C,移植成熟的液相色谱技术于毛细管电泳中发展趋势：
D,微流控分析,FIA 与 CE 的结合
90年代兴起 。
几平方厘米芯片,通道宽 20-100?m,深 10-30?m。
进样 pL-nL,几百伏电压,几十秒钟完成分离 。
反应通道废液进样点试样通道试剂杯
