2009-11-10
高效毛细管电泳仪器（ 1）
2009-11-10
高效毛细管电泳仪器（ 2）
2009-11-10
高效毛细管电泳仪器（ 3）
2009-11-10
一、高效毛细管电泳基本原理
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。
1.经典电泳分离法的不足
所用分离柱的柱径大，柱
较短，分离效率不高（远低于
HPLC）,温度影响大 。
高效毛细管电泳在技术上
采取了两项重要改进。
2009-11-10
2.高效毛细管电泳技术上的重要突破
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 。
2009-11-10
3.电泳现象与电渗流现象
电泳现象, 带电离子在电场作用下的迁移，速度 ν 电泳
电渗流现象, 玻璃表面存在硅羟基,pH>3时,形成双电
层，在高电场的作用下引起柱中的溶液整体向负极移动，速
度 ν 电渗流 。
2009-11-10
4,分离过程
? 电场作用下,
柱中出现：电泳
现象和电渗流现
象 。
? 带电粒子的迁移速度 =电泳和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 。
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5.分离类型
八种分离类型
(1) 毛细管区带电泳（ CZE）
最普遍、最基本的一种分离
模式。
(2) 毛细管凝胶电泳（ CGE）
将聚丙烯酰胺在毛细管柱内交联生成凝胶。其具有
多孔性，类似分子筛的作用，试样分子按大小分离。能
够有效减小组分扩散，所得峰型尖锐，分离效率高。可
分离测定蛋白质,DNA等。
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(3) 毛细管胶束电动色谱（ MECC）
在缓冲溶液中加入离子型表面活性剂，形成一疏水内核、外部
带负电的胶束。在电场力的作用下，胶束在柱中移动。由于电泳流
和电渗流的方向相反，且 ν 电渗流 > ν 电泳,则带负电的胶束以较
慢的速度向负极方向移动，中性试样分子在胶束相和溶液（水相）
两相间分配，疏水性强的组分与胶束结合的较牢，流出时间长。可
用来分离中性物质，扩展了高效毛细管电泳的应用范围 。
2009-11-10
二、仪器装置
? 电压,0～ 30KV。
? 分离柱不涂敷任何固定液,
? 紫外或激光诱导荧光检测器
（ 可检测到,10-19～ 10-21 mol/L）
2009-11-10
三、影响柱效的因素及改进方法
热效应, 焦耳热仍是影响柱效的主要因素。采用外部冷却
的方法散热，择合适的电压和电解质也是提高柱效的有效
途径。选择合适的电解质降低电阻，电流低于 200微安，一
般几十微安。
电渗流控制, 电渗流的
大小和方向依赖于毛细
管壁与溶液间电势的极
性和大小。
使用添加剂可以改变电渗流的大小和方向，如添加
NaCl和甲醇可降低电渗流；加入乙腈则可以增大电渗
流。加入反转剂。则可以改变电渗流的方向。
2009-11-10
四、主要特点和应用
?高分辨率：理论塔板数高达数百万块，甚至数千万块。
?高灵敏度：可检测出低至 10-21 mol/L浓度的物质。
?高分析速度：可在 3分钟内分离 30种阴离子； 1.7分钟分离
19种阳离子 ;4分钟可分离 10种蛋白质,
?试样用量少：仅需几 nL（ 10-9 L） 的试样
?仪器简单，操作成本低, 分析一个试样仅需几毫升流动液。
不足之处：
?进样不够方便。应用范围相对较窄。
?分析阴离子时，由阴极进样，在阳极检测。但电渗流方向与
阴离子受电场力作用移动方向相反，出峰时间较长。
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一、高效毛细管电泳基本原理
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。
1.经典电泳分离法的不足
所用分离柱的柱径大，柱
较短，分离效率不高（远低于
HPLC）,温度影响大 。
高效毛细管电泳在技术上
采取了两项重要改进。
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2.高效毛细管电泳技术上的重要突破
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 。
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3.电泳现象与电渗流现象
电泳现象, 带电离子在电场作用下的迁移，速度 ν 电泳
电渗流现象, 玻璃表面存在硅羟基,pH>3时,形成双电
层，在高电场的作用下引起柱中的溶液整体向负极移动，速
度 ν 电渗流 。
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4,分离过程
? 电场作用下,
柱中出现：电泳
现象和电渗流现
象 。
? 带电粒子的迁移速度 =电泳和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 。
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5.分离类型
八种分离类型
(1) 毛细管区带电泳（ CZE）
最普遍、最基本的一种分离
模式。
(2) 毛细管凝胶电泳（ CGE）
将聚丙烯酰胺在毛细管柱内交联生成凝胶。其具有
多孔性，类似分子筛的作用，试样分子按大小分离。能
够有效减小组分扩散，所得峰型尖锐，分离效率高。可
分离测定蛋白质,DNA等。
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(3) 毛细管胶束电动色谱（ MECC）
在缓冲溶液中加入离子型表面活性剂，形成一疏水内核、外部
带负电的胶束。在电场力的作用下，胶束在柱中移动。由于电泳流
和电渗流的方向相反，且 ν 电渗流 > ν 电泳,则带负电的胶束以较
慢的速度向负极方向移动，中性试样分子在胶束相和溶液（水相）
两相间分配，疏水性强的组分与胶束结合的较牢，流出时间长。可
用来分离中性物质，扩展了高效毛细管电泳的应用范围 。
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二、仪器装置
? 电压,0～ 30KV。
? 分离柱不涂敷任何固定液,
? 紫外或激光诱导荧光检测器
（ 可检测到,10-19～ 10-21 mol/L）
2009-11-10
三、影响柱效的因素及改进方法
热效应, 焦耳热仍是影响柱效的主要因素。采用外部冷却
的方法散热，择合适的电压和电解质也是提高柱效的有效
途径。选择合适的电解质降低电阻，电流低于 200微安，一
般几十微安。
电渗流控制, 电渗流的
大小和方向依赖于毛细
管壁与溶液间电势的极
性和大小。
使用添加剂可以改变电渗流的大小和方向，如添加
NaCl和甲醇可降低电渗流；加入乙腈则可以增大电渗
流。加入反转剂。则可以改变电渗流的方向。
2009-11-10
四、主要特点和应用
?高分辨率：理论塔板数高达数百万块，甚至数千万块。
?高灵敏度：可检测出低至 10-21 mol/L浓度的物质。
?高分析速度：可在 3分钟内分离 30种阴离子； 1.7分钟分离
19种阳离子 ;4分钟可分离 10种蛋白质,
?试样用量少：仅需几 nL（ 10-9 L） 的试样
?仪器简单，操作成本低, 分析一个试样仅需几毫升流动液。
不足之处：
?进样不够方便。应用范围相对较窄。
?分析阴离子时，由阴极进样，在阳极检测。但电渗流方向与
阴离子受电场力作用移动方向相反，出峰时间较长。
