毛细管电泳及其应用
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药物分析中的毛细管电泳法测定药物含量毛细管电泳法(Capillary Electrophoresis,CE)是一种常用于药物分析的高效分离技术。
它基于药物在电场中的电荷迁移速率不同,通过毛细管内的电场驱动,实现对药物的定量分析。
本文将详细介绍药物分析中的毛细管电泳法测定药物含量的原理、方法和应用,以及该技术在药物分析中的优势。
一、原理毛细管电泳法测定药物含量,是利用毛细管的微小通道对药物进行分离和测量的一种分析技术。
它利用药物分子在电场作用下受到电荷的影响,从而在毛细管内发生电泳迁移,实现对药物的分离和定量测定。
其原理主要包括三个方面:1. 药物分子的电荷特性:药物分子可以分为带正电荷、带负电荷和无电荷的三类。
根据药物的电荷特性,调整毛细管内的电荷环境,使药物分子在电场中按照不同的电荷迁移速率进行分离。
2. 毛细管的表面电荷:毛细管内壁会带有一定的电荷,称为表面电荷。
表面电荷与药物分子的电荷有相互作用,影响药物在毛细管内的迁移速率。
3. 毛细管内的电场:在毛细管内施加电场,通过电泳迁移,使药物分子按照不同速率进行分离。
二、方法毛细管电泳测定药物含量的方法主要包括前处理、样品准备、色谱条件设置、电泳分离和定量测定等步骤。
下面将简要介绍这些步骤的具体操作:1. 前处理:对于复杂的样品,如血液、尿液等,需要进行前处理。
常用的前处理方法包括样品提取、样品净化等。
2. 样品准备:将提取的药物样品溶解于适宜的溶剂中,得到适宜的药物浓度。
3. 色谱条件设置:选择合适的色谱柱、毛细管和分离液,调整电泳分析的条件,如缓冲液的浓度、pH值等。
4. 电泳分离:将样品注入毛细管中,施加电场,使药物分子在毛细管内发生电泳迁移,实现对药物的分离。
5. 定量测定:通过荧光检测、紫外吸收等方法,测定药物的峰面积或峰高,从而确定药物的含量。
三、应用毛细管电泳法作为一种高效的药物分析技术,广泛应用于药物研发、生产和质量控制等领域。
说明毛细管电泳特点及应用
毛细管电泳是一种高效液相色谱技术,其基本原理是利用电场将带电粒子在毛细管中的移动速率和荷电量的差异进行分离和富集。
毛细管电泳具有高分离效率、快速分离、小量样品、自动化程度高等特点,已经成为了化学、生物、环境学等领域的一个重要分析工具。
其主要应用领域和特点如下:
1.分离生化分子
毛细管电泳可以用于分离和富集DNA、RNA、蛋白质、糖类和小分子有机物等生物分子。
这些生物分子在酸碱性、水解、氧化还原等条件下有不同的化学性质和电荷性质,可以被毛细管电泳技术精确分离和定量。
例如在DNA分离和定量方面,毛细管电泳已经成为PCR扩增产物检测、基因测序、DNA指纹鉴定等分子生物学技术中的重要手段。
2.分析环境污染物
毛细管电泳可以用于环境监测和食品安全检测等领域,可以对水、空气、土壤和食品中的有机和无机污染物进行快速准确定量分析。
例如利用毛细管电泳技术可以分析环境中的氨、硝酸盐、荧光增白剂、PESTICIDE 等有害物质含量,以及酒类中的苯甲酸、乙酸等有害物质。
3.分析药品和代谢产物
毛细管电泳可以快速、灵敏地分离和鉴定药品和代谢产物,具有药动学和毒理学研究的重要意义。
毛细管电泳技术节省反应时间,减少实验操作时间,可对液-液、液-固、固-液等反应进行分离和分析,得到精确的数据和结果。
如利用毛细管电泳技术,可以分析身体内的有机酸、氨基酸、代谢产物等物质。
总之,毛细管电泳技术在化学分析和生物分析中均有广泛应用,且已成为学术研究和工业生产的一种重要分离分析手段。
毛细管电泳技术在化学分析中的应用随着科学技术的不断进步,越来越多的新技术应用于化学分析领域。
其中,毛细管电泳技术是一种非常有潜力的技术,其应用广泛,可以应用于食品、医药、环境等多个领域,极大地提高了化学分析的效率和准确性。
下面,本文将从毛细管电泳技术的原理、优点、应用以及发展前景等方面,分析其在化学分析中的应用。
一、毛细管电泳技术的原理毛细管电泳技术是基于毛细管内样品分子的电荷和尺寸的差异进行分离的一种方法,其分离原理是利用电场力、液相流动力和溶剂静电引力等相互作用力,将带电分子分离开来的过程。
其中,毛细管电泳分离过程是在毛细管内部一个微小的空间内进行的,这个微小的空间称为分离柱。
分离柱中填充有分离介质,通常使用胶体硅、聚丙烯酰胺凝胶、聚合物微球等。
当外加高压电场作用于分离柱时,其他因素不影响下,分别具有不同电荷的分子将因其电荷大小而在分离柱内发生移动,这样就完成了样品分析。
二、毛细管电泳技术的优点毛细管电泳技术在化学分析中的应用范围非常广泛,具有以下优点:1.分离效率高:毛细管电泳技术分离效果很好,可以分离出电泳物质的同分异构体和混杂物,从而使分析的结果更加准确可靠。
2.快速分析:毛细管电泳技术可以在短时间内完成分析,不仅提高了分析效率,而且缩短了分析时间。
3.高选择性:毛细管电泳技术在分离和检测过程中,只会对一些特定的物质进行分离,因此,在检测过程中可以不用去关注所有的物质,从而可以降低实验成本和实验时间。
4.成本低:毛细管电泳技术不需要使用昂贵的设备,其使用成本比较低,适合化学实验室使用。
三、毛细管电泳技术在化学分析中的应用非常广泛,主要包括以下几个方面:1.食品领域:毛细管电泳技术可以用于饮料、果汁、啤酒等中硫酸盐和氰化物的检测和分析。
2.环境领域:毛细管电泳技术可以用于环境污染物的检测和分析,如有机污染物、金属离子等。
3.医药领域:毛细管电泳技术可以用于药物的研究和分析,包括药物分子的结构、成分、质量等。
药物分析中的毛细管电泳法发展近年来,毛细管电泳法在药物分析领域中得到了广泛应用和发展。
毛细管电泳法是一种基于药物分子在电场中迁移速率的差异来进行分离和检测的技术。
它具有操作简便、分离效果好、分析速度快等优点,并且可以适用于各种药物分析的需求。
本文将从毛细管电泳法的原理、应用及发展前景等方面进行探讨。
一、毛细管电泳法的原理毛细管电泳法是基于毛细管对带电分子的选择性迁移来实现分离和检测的。
在毛细管电泳法中,主要利用了电双层效应和溶剂流体力学效应。
当样品溶液被注入到带电的毛细管中,带电粒子在电场的作用下迁移,由于不同药物分子的电荷量和分子结构不同,它们在电场中的迁移速率也不同,从而实现了分离。
同时,通过控制电场强度和溶液流速等参数,还可以实现对分离效果和灵敏度的调节。
二、毛细管电泳法在药物分析中的应用1. 药物成分分析:毛细管电泳法可以用于药物成分的分离和定量分析。
通过调节毛细管电泳法的分离条件,可以实现对药物中各个成分的分离并进行定量检测。
这对于药物的质量控制和药物研发具有重要意义。
2. 药物代谢物分析:毛细管电泳法也可以用于药物代谢物的分离和分析。
药物在人体内经过代谢后,会产生各种代谢产物。
通过毛细管电泳法的分离作用,可以将代谢产物从药物中分离出来,并进行鉴定和定量分析,有助于了解药物的代谢规律和代谢途径。
3. 药物残留量检测:毛细管电泳法可以用于药物残留量的检测。
在农药使用和食品加工过程中,会存在一定的农药残留量。
毛细管电泳法可以将农药残留物与食品基质分离开来,并进行定量检测,有助于保障食品安全。
三、毛细管电泳法发展前景展望毛细管电泳法具有多种优点,如分离效果好、操作简便、分析速度快等,因此在药物分析领域中具有广泛的应用前景。
随着科学技术的不断进步和技术的不断更新,毛细管电泳法将更加成熟和完善,其应用范围也将进一步拓展。
例如,近年来,一些新型的毛细管电泳仪器和柱材料的开发推动了毛细管电泳法在药物分析中的应用,使其在分离效果和分析速度上有了更大的突破。
毛细管电泳及其应用摘要:毛细管电泳技术(Capillary Electrophoresis, CE),是近二十年来发展最为迅速的新型液相分离分析技术之一。
CE实际上包含电泳、色谱及其相互交叉的内容,是继高效液相色谱之后的又一重大进展,具有分离效率高、简单、经济、快速和微量、自动化程度高等优点。
毛细管电泳这些特点使其成为一种极为有效的分离技术,目前已是生命科学及其它学科中一种常用的分析手段,已广泛应用于蛋白质、氨基酸、无机离子、有机化合物等的分离分析。
关键词:毛细管电泳,分离效率高,生命科学引言毛细管电泳是在传统电泳技术的基础上逐步发展起来的。
电泳技术的出现可以追溯到100多年前[1]。
1807-1809年,俄国物理学家F.F.Reuss首次发现黏土颗粒的电迁移现象,并开始研究带电粒子在电场中的电迁移行为,测定它们的迁移速度。
起初电泳只是作为一种物理化学现象来研究。
电泳真正意义上进入分析化学被视为一种重要意义的技术,是在瑞士化学家Tiselius[2]公布了移动界面电泳技术的细节之后。
他首先将电泳现象成功的应用于人血清的分离,获得了多种血清蛋白,他制成第一台电泳仪,并进行自由溶液电泳。
Tisedius对电泳技术的发展和应用所做的巨大贡献,使他获得了1948年诺贝尔化学奖。
但是传统电泳最大的局限是难以克服由高电压引起的焦耳热。
1967年Hjerten[3]最先使用慢速旋转的内径为3 mm的石英玻璃管进行自由溶波电泳,以UV进行检测,成功地分离了蛋白质、多肽、无机离子、有机离子等,Hjerten最早证明可以把高电场用于细内径的毛细管电泳,但他没有完全克服传统电泳的弊端。
1974年Virtanen提出使用细毛细管提高分离效率,阐明电渗流就像泵一样可以驱动液体流过毛细管,并说明了使用更细内径的毛细管做毛细管电泳的特点。
1979年Everaerts和Mikkers[4]使用内径为200μm聚四氟乙烯毛细管,提高了毛细管的分离效率,成功分离了16种有机酸。
1981年Jorgenson和Luckas[5]发表了划时代的研究工作,采用内径为75μm 石英毛细管进行实验,采用高电场电迁移进样,以灵敏的荧光检测器进行检测,使丹酞化氨基酸高效、快速分离,首次获得理论塔板数高达4x105/m的柱效。
Jorgenson和Lucas等人的开创性工作,使CE发生了根本性的变革,标志着CE从此跨入高效毛细管电泳时代。
1983年Hjerten[6]将毛细管的内壁填充聚丙烯酰胺凝胶并将其用于毛细管电泳分离,发展了毛细管凝胶电泳(CGE)。
CGE具有极高的分辨本领。
凝胶作为支持介质的引入大大促进了电泳技术的发展,可用于蛋白质碎片的分离及DNA序列的快速分析。
1984年Terabe等[7]将胶束引入毛细管电泳,开创了毛细管电泳的重要分支—胶束电动毛细管色谱(MECC)。
他首次将表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)加入缓冲液中,在溶液中形成离子胶束作假固定相,实现了中性离子的分离,目前,MEKC己成为应用非常广泛的电泳模式之一。
1985年Hjerten[8]等把平板等电聚焦电泳过程转移到毛细管内进行,发展了等电聚焦毛细管电泳(CIEF)。
他是将带有两性基团的样品、载体两性电解质、缓冲剂和辅助添加剂的混合物注入毛细管内[9],当在毛细管两端加上直流电压时,载体两性电解质可以在管内形成一定范围的pH梯度,从而达到使复杂样品中各组分分离的目的。
1987年,Karger等[10]对凝胶填充技术进行了改进,优化了CGE技术,极大提高了其分离效率并阐明了用小内径毛细管可进行毛细管凝胶电泳。
同年Smith等[11]将毛细管通过电喷射接口与质谱相连,从而实现了质谱和毛细管电泳联用的检测法,毛细管电泳-电喷雾质谱联用技术以其高效及高准确性被广泛应用于很多领域。
毛细管电泳根据分离机理和介质不同,具有多种分离模式,每种模式的选择性不同。
毛细管电泳现有以下六种经典分离模式:毛细管区带电泳(Capillary Zone Electrophoresis, CZE),CZE是毛细管电泳中应用最广泛的一种分离模式,CZE用以分析带电溶质,其分离机理是基于各被测物质的净电荷与质量之间比值的差异,粒子以不同的速度在分立的区带内进行迁移而被分离。
CZE的特点是操作简单、快速、应用范围广,从理论上讲适用于分离所有具有不同淌度的荷电粒子,其广泛应用于蛋白质、氨基酸、多肽、对映体拆分和其它带电物质的分析。
胶束电动毛细管色谱(Micellar Electrokinetic Capillary Chromatography, MECC),MECC是指在缓冲液中添加表面活性剂(如十二烷基硫酸钠,SDS),当添加剂浓度超过临界胶束浓度后,就形成了胶束。
被分离物质在水相和胶束相(准固定相)之间产生分配,并随电渗流在毛细管内迀移,达到分离。
MECC是电泳技术和色谱技术巧妙结合的分离技术,既能用于分离中性物质又能分离带电组分,主要用于分析手性对映体和药物小分子等。
常用的表面活性剂有各种阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子和两性表面活性剂、混合胶束(如阴离子表面活性剂和胆酸盐组合混合胶束)。
毛细管凝胶电泳(Capillary Gel Electrophoresis, CGE),CGE是80年代后期发展起来的毛细管电泳的主要分离模式之一,它的原理是把单体装入到毛细管中引发聚合形成凝胶作支持物进行的电泳。
凝胶具有多孔性结构,能够起到类似分子筛的作用,当带电溶质在电场作用下通过凝胶的多孔性结构时,将会因溶质分子大小不同而产生不同的阻力,溶质按分子大小逐一分离。
CGE将毛细管电泳的快速和微量分析与凝胶电泳对生物大分子的高效分离能力相结合,发展为当今分离度极高的一种电泳分离技术。
尤其对那些荷质比不随分子大小而变的大分子如DNA、蛋白质,CE其他分离模式很难对其分离,采用凝胶的筛分作用就能获得良好分离。
而且凝胶能减小溶质的扩散,所得峰型尖锐,能达到CE中的最高柱效。
CGE在DNA、RNA片段分离和排序、原蛋白和结合蛋白的分离及PCR产物分析中有着十分广阔的应用。
聚丙烯酸胺作为最常用的单体在毛细管内交联生成凝胶,但其使用寿命短、制备比较烦琐。
毛细管等电聚焦(Capillary Isoelectric Focusing, CIEF),CIEF为毛细管里进行的等电聚焦电泳过程。
它是结合了传统等电聚焦和毛细管电泳高效、快速、微量等优点,根据溶质的等电点(pi)不同而进行分离的技术。
其基本原理是将毛细管内壁涂覆聚合物减小电渗流,再将分析样品和两性电解质溶液混合进样,两个电极槽中分别加入酸液和碱液,加高电压后,在毛细管内壁建立pH梯度,溶质在毛细管中迁移至各自的等电点时呈电中性,不再移动,产生非常窄的聚焦带,并使不同等电点的溶质聚焦在不同位置上而相互分离。
聚焦后,改变检测器末端电极槽储液的pH值或用压力使溶质通过检测器。
CIEF有非常高的分辨率,可以分离等电点差异小于0.01pH单位的两种蛋白质。
CIEF己经成功用于测定蛋白质等电点,蛋白质、多肽的分离分析,异构体分离等方面。
毛细管等速电泳(Capillary Iso-TachoPhoresis, CITP),CITP的基本原理是将两种滴度差别很大的缓冲体系分别作为先导电解质和后继电解质,带不同电荷的被分析组分按其电泳淌度不同迁移至各个狭窄的区带,得以分离。
这种分离模式主要用于离子型物质的分离。
CITP具有界面明显、富集、浓缩的特点,所以现在常用作柱前浓缩方法用以富集样品,以解决CE测定中灵敏度不高的问题。
毛细管电色谱(Capillary Electro Chromatography, CEC),CEC是一种比较新颖的分离分析方法。
它是将高效液相色谱(HPLC)的细粒径固定相微粒填充到毛细管中,或在毛细管内壁涂布固定相,以样品与固定相之间的相互作用为分离机制,以电渗流(或电渗流结合高压输液泵)为流动相驱动力的色谱过程。
此模式兼具电泳和液相色谱的优势,因为采用柱塞流来推动流动相,克服了高效液相色谱中用压力驱动流体,流速不均匀引起的峰扩展,因而使毛细管电色谱的理论塔板数远远高于高效液相色谱,能达到接近于HPCE的高理论塔板数,虽然其柱效相对HPCE有所下降,但是由于引入了高效液相色谱的固定相,使毛细管电色谱具备了固定相所具有的高选择性,使它不仅能分离带电物质,也能分离中性化合物。
CE的装置比较简单,由高压直流电源、进样系统、分离毛细管和检测器构成,前三个部件均易实现。
CE采用了极小内径的分离毛细管虽然带来了很高的分离效能,但同时进样量也很小,对检测技术的灵敏度相应提出了较高的要求。
检测器是毛细管电泳仪的关键部件,为了适应CE微体积检测的需要,在检测器方面已开展了大量而有意义的研究。
目前,原子吸收光谱、电感稱合等离子体发射光谱及红外光谱还未被用做CE的检测器。
目前在CE检测中应用较多并且己经商品化的光学检测器主要包括紫外可见(UV-Vis)、荧光、化学发光、拉曼光谱等以激光为光源的检测器。
其中UV-Vis装置简单、操作易行、灵敏度适中是CE常用的检测方法。
因为大多数有机分子在较低的紫外可见波长范围内都有吸收,所以UV-Vis检测是CE中应用最广泛的一种检测方法。
检测方式可分为波长固定或可变的检测器和二极管阵列或波长扫描检测器两类。
前一类检测器采用滤光装置来选取所需检测波长,结构简单,灵敏度比后一类检测器高;但是后一类检测器能提供关于时间-波长-吸光度的三维图谱。
荧光检测器是CE中使用的第二大类已成熟化、商品化的检测器。
主要包括采用氚灯、氙弧灯和钨灯作为激发光源的普通荧光检测器和用氦-镉激光器和氩离子激光器作为激励源的激光诱导荧光检测器(LIF)[12,13]。
荧光检测法其实也是毛细管电泳中一种“在柱”检测法,因其对分析物区带不会引起额外的展宽,所以该检测器的灵敏度和选择性都很高,尤其是LIF,其灵敏度可高达10-12-10-15mol/L,是目前毛细管电泳中灵敏度最高的一种检测方法。
在众多检测方法中,电化学检测以其检测灵敏度高、线性范围比较宽、选择性好、仪器简单、价格低廉以及可避免CE中光学类检测器遇到的光程太短的问题而得到了广泛的使用。
毛细管电泳-质谱联用技术(CE-MS)由Olivares[14]于1987年首次报道,它将CE溶剂用量少,分析速度快及分离效率高等优势和质谱(MS)能提供组分结构信息,具有较强的定性功能的优势结合起来,提供了一种样品分离和鉴定相结合的强有力的方法。
随着人们生活水平的提高以及科学技术的发展,食品的种类和数量日趋增多,消费者对食品营养和安全越来越关注。
食品安全通常是针对食品质量而言,主要是指食品中不应含有可能损害或威胁人体健康的有毒、有害物质或因素。