毛细管电泳法

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目录毛细管电泳法基本原理 毛细管电泳法仪器构造 毛细管电泳法类型毛细管电泳法特点 CE-MS构造

毛细管电泳法

毛细管电泳法基本原理 CE统指以高压电场为驱动力，以毛细管为分离通道， 依据样品中各组分之间淌度和分配行为上的差异而实现 分离的一类液相分离技术。 通常采用25~74μm内径、长38~80cm的弹性石英毛细 管，使用10~30kV直流电压，形成高强度电场。由于细 管径的毛细管电阻率大、电流小，有效地抑制了焦耳热 效应，而且具有较大的散热比表面积，也限制了电泳过 程中溶液温度升高，使得分离柱效高，分离速度快。

毛细管电泳法

毛细管电泳法基本原理电泳：在电解质溶液中，带电粒子在电场作用下， 以不同的速度 向其所带电荷相反方向迁移的现象。

q Vep=μep ·E= ·E 6πη rVep为离子电泳迁移速度 μep为电泳淌度 E为电场强度 q为离子电荷量 η为介质粘度 r为离子半径。 半径小、电荷高的组分 具有大的迁移率，而半 径大、电荷低的组分具 有小的迁移率。

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毛细管电泳法基本原理CE所用的石英毛细管柱，在pH 3情况下，其内 表面带负电，和溶液接触时形成了一双电层。 电渗：在高电压作用下，双电层中的水合阳离子 引起流体整体地朝负极方向移动的现象。

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毛细管电泳法基本原理v ( / ) E eo 或 ( / ) eo v 电渗速度 eo eo 电渗迁移率 双电层的Zeta电位

介质的介电常数 与电场强度E无关 eo

注意：

影响因素：pH值( pH越高，电渗流越大) 离子强度(离子强度越高，电渗流越小) 缓冲溶液添加剂(离子型表面活性剂、有机溶剂)

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毛细管电泳法基本原理方法 电场强 度 结果 正比于电渗 说明

.电场强度降低分离效率和分辨率的降低 .电场强度增加，焦耳热增加.改变电渗最方便有用的方法 .可能会引起溶质组分电荷和结构的改变 .离子强度增加，电流和焦耳热增加 .低离子强度可能存在样品的吸附问题 .导电性与样品不同可能引起峰形畸变 .离子强度低，样品装载量小

缓冲溶 pH降低，电渗降低 液pH值 pH降低，电渗增加 离子强 度或缓 冲溶液 浓度 温度 有机改 性剂 离子强度增加， Zeta电位降低， 电渗降低

温度改变1℃,黏度 .温度由仪器自动控制，常用方法 变化约2%--3% 改变Zeta电位和黏 度(降低电渗) .变化复杂，其影响宜通过实验测定 .可能改变选择性

毛细管电泳法

毛细管电泳法基本原理粒子在毛细管内电解质中的迁移速度等于电泳和电渗流(EOF) 两种速度的矢量和。正离子的运动方向和电渗流一致，故最先 流出；中性粒子的电泳流速度为“零”,故其迁移速度相当于 电渗流速度；负离子的运动方向和

电渗流方向相反，但因电渗 流速度一般都大于电泳流速度，故它将在中性粒子之后流出， 从而因各种粒子迁移速度不同而实现分离。

V=Vep+Veo=(μep + μeo ) ·E

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毛细管电泳法仪器构造

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毛细管电泳法仪器构造

毛细管柱是CE的核心部件，目前多为25~75μm之间， 材料为聚四氟乙烯、玻璃和弹性石英，以石英居多。 选择细内径毛细管柱有利于最大散热，但比表面积大， 会增加溶质的吸附作用。

高压电源：包括电源、电极和电极槽

进样系统：电动进样、压力进样

毛细管电泳法

毛细管电泳法仪器构造检测方式紫外-可 见光吸收 质量检测限 (mol) 10-13~10-16 10-15~10-17 10-18~10-20 10-18~10-19 浓度检测限 (M)* 10-5~10-8 10-7~10-9 10-14~10-16 10-10~10-11

优缺点接近通用型 DAD可给出光谱信息 灵敏度高 样品常需衍生化 极端灵敏 样品常需衍生化 选择性好 用专门装置测电活性组分 通用型 用专门装置和毛细管处理 灵敏，可给出结构信息 接口复杂

检 测 系 统

荧光 激光诱导 荧光 安培

电导质谱

10-15~10-1610-16~10-17

10-7~10-810-8~10-9

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毛细管电泳法类型毛细管区带电泳(CZE)毛细管凝胶电泳(CGE) 毛细管等电聚焦(CIEF)

毛细管等速电泳(CITP)毛细管胶束电动色谱(MECC/MCKC) 微乳液毛细管电动色谱(MEEKC)

毛细管电色谱(CEC)亲和毛细管电泳(ACE) 非胶毛细管电泳(NGCE)

毛细管电泳法

毛细管电泳法类型 —— 毛细管区带电泳定义：溶质在毛细管内的背景电解质溶液中以不同 速度迁移而形成一个个独立的溶质带的电泳 模式

特点：简单，是CE中应用最广泛的一种操作模式。缺点：不能分离中性物质，因中性物质的淌度差为零。 性质：基于样品中各个组分间质荷比的差异 定性依据：不同组分的迁移时间不同 定量依据：电泳峰的峰面积或峰高荷/质比越大 跑得越快！!

毛细管电泳法

毛细管电泳法类型 —— 毛细管凝胶电泳毛细管中装入凝胶作支持物进行的电泳。因凝胶具 有多孔性，起类似分子筛的作用，使溶质按分子量 大小逐一分离。且凝胶黏度大，可减少溶质的扩散， 使被分离组分峰形尖锐，以达到最高柱效。 关键是毛细管凝胶柱的制备，常用聚丙烯酰胺。 主要用于核酸片断及蛋白分子量分析 缺点：制作麻烦，寿命短

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毛细管电泳法类型 —— 毛细管等电聚焦基本原理：基于两性电介 质在分离介质中的迁移造 成的pH梯度，使物质根据 它们不同的等电点达到分 离的目的。具有一定等电 点的物质顺着这一梯度迁 移到相当于其等电点的那 个位置，并在此停下，产 生非常窄的聚焦带，并使 不同等电点的蛋白聚焦在 不同位置上。优点：极高的分辨率，可以分离等电点差异<

0.01pH单位的两种蛋白质。

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毛细管电泳法类型 —— 毛细管等速电泳 较早采用的模式，目前应用不多。 选用淌度比样品中任何待测组分的淌度都高的电解 质作为先导电解质，用淌度比样品中任何待测组分的 淌度都低的电解质作为尾随电解质，夹在先导电角质 和尾随电解质之间的样品组分根据各自的有效淌度不 同而分离，达到平衡时，各组分区带上电场强度的自 调节作用使各组分区带具有相同的迁移速率。 常用于分离离子型物质。

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毛细管电泳法类型 —— 毛细管胶束电动色谱电解质中加入表面活性剂，使之形成胶束，样品根据 其疏水性强弱的差异，在胶束与电解质的分配系数有 所不同來进行分离，样品疏水性愈強，则进入胶束的 机会愈大。通常物质进入胶束后，泳动的速度会变慢， 因此疏水性愈強的物质则愈慢出來。

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毛细管电泳法类型 —— 毛细管胶束电动色谱优点： 增加对弱极性物质分离的分离度 在中药分析、天然产物分析、农药分析中经常使用 毛细管电泳中唯一能同时分离中性物质和离子型物 质的分离模式。 缺点： 稳定性不佳，达到好的重复性比较困难

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毛细管电泳法类型 —— 微乳液毛细管电动色谱 实质：在毛细管区带电泳缓冲液加入水包油乳液高分

子离子。 微乳液是由正构烷烃、表面活性剂、辅助表面活性剂、 缓冲液通过超声处理而组成的稳定透明液体，纳米级，

分散在缓冲液中作为假固定相。 在MEEKC分离过程中，被分析物的疏水性不同，同微 乳液滴的亲和作用也不同。其脂溶性越强，和微乳液滴 的亲和作用就越强，迁移时间也越长。 可用于分离多环芳烃、固醇类化合物、脂溶性维生素、 糖类，蛋白类以及药物、手性分离和中性化合物

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