第七节高效毛细管电泳.ppt

第七节高效毛细管电泳 * 第一页，共四十页，2022年，8月28日 一、概述 generalization 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； 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； 第二页，共四十页，2022年，8月28日 1.1、经典电泳分析 traditional electrophoresis 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75μm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。 第三页，共四十页，2022年，8月28日 1.2、高效毛细管电泳分析 high performance capillary electrophoresis 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。 第四页，共四十页，2022年，8月28日 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,一则可以按类分离,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。 第五页，共四十页，2022年，8月28日 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； 第六页，共四十页，2022年，8月28日 二、高效毛细管电泳理论基础 2.1、高效毛细管电泳(HPCE)基本原理 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； ) 第七页，共四十页，2022年，8月28日 所以，迁移速度： （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。 第八页，共四十页，2022年，8月28日 2.2、电渗现象与电渗流 electroosmosis and electroosmotic flow 1.电渗流现象 当固体与液体接触时，固体表面由于某种原因带一种电荷，则因静电引力使其周围液体带有相反电荷，在液-固界面形成双电层，二者之间存在电位差。 当液体两端施加电压时，就会发生液体相对于固体表面的移动，这种液体相对于固体表面的移动的现象叫电渗现象。电渗现象中整体移动着的液体叫电渗流（electroosmotic flow ，简称EOF）。 第九页，共四十页，2022年，8月28日 2.HPCE中的电渗现象与电渗流