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毛细管电泳仪的优势介绍毛细管电泳仪是在分子生物学领域中广泛应用的分离和分析技术之一。
毛细管电泳仪的原理是将带电的DNA、RNA、蛋白质等生物分子在电场的作用下通过毛细管中的电泳缓冲液分离。
毛细管电泳仪的优势主要体现在以下几个方面。
高分辨率毛细管电泳仪具有高分辨率的优势。
由于毛细管内径只有数十微米，分子在得到相同电荷后在这么小的空间内分离，因此能够实现对分子的高分辨率分离。
这种高分辨率不仅能够分离不同大小的分子，还能够分离同分子不同异构体和不同修饰状态的分子，比如糖基化和磷酸化等。
快速高效毛细管电泳仪具有快速高效的优势。
由于毛细管内径小，缓冲液量少，所需的电场强度低，因此分析时间较短，通常只需要数分钟至半小时不等。
同时，由于分子在电场作用下迁移速度较快，分子的分离效率较高，对于一些具有快速分离、高通量分析需求的实验，毛细管电泳仪是一个理想的选择。
操作简便毛细管电泳仪具有操作简便的优势。
毛细管电泳仪的使用无需费时费力地制备大量试剂和设备，操作简便、样品准备简单，省去了复杂的前处理步骤，即可获得高灵敏度的分离结果，是一种快捷高效的实验方法。
灵敏度高毛细管电泳仪具有灵敏度高的优势。
由于毛细管内径小，对于小分子、低浓度样品的分析具有很高的灵敏度，常用于微量生物分子的分离和检测。
此外，在近年来的发展中，一些高灵敏度检测技术如荧光检测、激光诱导荧光检测等结合了毛细管电泳技术，使其灵敏度更加提高。
成本低毛细管电泳仪具有成本低的优势。
相比于传统的大型仪器，毛细管电泳仪體積小，占用空间少，使用维护成本低。
同时，毛细管电泳仪适用于多样品分析，不同基因跑不同的配置文件，不需要额外的分析时间和费用。
综上，毛细管电泳仪以其高分辨率、快速高效、操作简便、灵敏度高和成本低等优势成为现代分子生物学实验中应用广泛的分离和分析技术之一。
面对分子生物学中越来越多的实验需求，毛细管电泳仪必将发挥更加重要的作用。
摘要在蛋白质组学研究中，多肽类物质的分析测定是非常重要和活跃的研究领域，从中可以发现和利用其重要的生物活性组分，是目前新药物研发的关键。
近年来，随着新仪器和检测技术的开发，国内外在研究多肽的分析检测方法上取得了较大进展。
就目前国内外多肽类物质分析测定的最新方法和进展情况加以概述。
关键词多肽分析高效液相色谱毛细管电泳质谱中图分类号TQ 464.7第一作者简介：杜晓宁女1955年生教授级高工从事同位素化学与仪器分析多肽是一种由56个天然氨基酸以不同组成和排列方式构成的聚合物，当氨基酸残基在20个以下时称为寡肽，超过20个氨基酸残基则称为多肽，当聚合的氨基酸多于50个时，常称为蛋白质。
通常在不严格区分的情况下，寡肽和多肽都称为多肽。
多肽广泛存在于自然界中，并对人体有着重要的生理作用。
近年来，随着生命科学研究的蓬勃发展，有关多肽的研究进展也日新月异。
多肽已在免疫功能、信息传导、细胞分泌、前体信号、疾病发生及治疗等方面显示出了神奇的研究应用价值。
在对多肽的结构与功能研究过程中，必然会涉及多肽的测定。
目前，多肽的测定主要包括结构的测定（即测定多肽的氨基酸组成、含量）及多肽测序（即组成多肽的氨基酸的连接次序）。
本文就目前国内外多肽类物质分析测定的最新方法和进展情况加以概述。
1多肽测定的传统方法传统的多肽结构测定方法是采用柱前或柱后衍生的氨基酸分析方法测定多肽水解后得到的各种氨基酸及其含量，以确定其组成；同时，还可根据氨基酸的数目计算多肽含量。
经典的多肽测序方法有N-末端序列测定的化学方法（Edman 降解法）和C-末端酶解方法两种[1]，分别是利用不同的物质与多肽的N-端氨基或C-端羧基反应生成相应的氨基酸。
并将这一反应重复循环，测定多肽中的氨基酸排列顺序。
2多肽测定方法的新进展随着科学技术发展的日新月异，各种新的测试技术和检测仪器不断涌现，对于多肽，无论是在其结构测定还是测序方面均取得了巨大的进展。
目前，高效液相色谱（HPLC ）、毛细管电泳（CE ）、质谱（MS ）及其联用技术已成为多肽测定的主要手段，并正得到越来越广泛的应用。
毛细管电泳技术研究进展胡晓峰(中国矿业大学化工学院，徐州)摘要：本文对毛细管电泳技术基本原理进行回顾，并简要介绍了当前毛细管电泳技术发展情况。
关键词：毛细管电泳技术；原理；发展毛细管电泳法（capillary electrophoresis，CE）是20世纪80年代发展起来的一种以电场为推动力的高效分离技术，利用离子在电场力作用下迁移速度的不同对组分进行分离和分析，该方法具有成本低、污染小、高效和操作简单等优点[1]。
1.原理离子或带电粒子在外加电场的作用下，在分散介质中定向移动的现象称作电泳。
粒子带电量不同，在电场中电泳速率也不同，因而可以获得分离，因此电泳技术是适合分离离子和带电粒子的技术。
毛细管电泳以毛细管为分离通道，毛细管能有效减少因焦耳热效应导致的区带展宽，以高压电场为驱动力，在外电场作用下，带电粒子在毛细管内电解质溶液中作定向移动，获得很高的分离效率，分析时间也大大缩短，试样分析范围宽，检出限低。
当pH>3时，毛细管内壁的硅羟基Si-OH电离成SiO-，使其带负电荷。
与所接触的电解质溶液形成双电层，于是毛细管内溶液表层形成了一个圆筒形的阳离子套，在高压作用下，该阳离子套将携带整个溶液向负极方向流动。
管内液体在外加电场的作用下朝一个方向移动的现象，称为电渗流（EOF）。
电渗流与溶液成分、浓度及pH、毛细管材质、溶液离子淌度有关。
通过对电渗流大小的控制可以影响电泳分离的效率、选择性和分离度。
带电粒子在毛细管内电解质溶液中的迁移速率等于电泳速率和电渗速率的总和。
电渗流方向正极到负极，阳离子向阴极迁移，与电渗流方向一致，移动速率最快，最先流出；阴离子向阳极运动与电渗流方向相反，但是电渗流移动速率比电泳速率大，所以，阴离子缓慢的在电渗流作用下移向阴极，最后流出：中性分子随电渗流迁移，利用中性分子出峰时间可以测定电渗流迁移速率的大小[2]。
2.毛细管电泳仪组成毛细管电泳仪主要由高压电源、毛细管、电泳槽和检测器等部件组成。
毛细管电泳-质谱联用技术及其在药物和生物分析中的应用周韦;刘易昆;陈子林【摘要】毛细管电泳-质谱(CE-MS)联用技术是在液相色谱-质谱联用技术基础上发展起来的一项新型分析技术,它结合了毛细管电泳具有的分离效率高、分离速度快、样品消耗量少以及质谱检测具有的高灵敏度和强结构解析能力等优点,现已成为倍受分析化学工作者关注的新型微量分析技术.目前,CE-MS联用技术是中药有效成分分析,体内药物分析以及生物样品,如氨基酸、多肽、蛋白质和多糖等分析的重要手段.本文对CE-MS联用技术中同轴鞘流及无鞘流纳流电喷雾等几种接口装置的研究进展,CE-MS技术在中药活性成分分析及多级质谱结构解析以及氨基酸、多肽及蛋白质等生物样品分析中的应用研究进行了综述,并对该技术的发展进行了展望.%Capillary electrophoresis-mass spectrometry (CE-MS), developed on the basis of liquid chromatography-mass spectrometry, is a new hyphenated technique that combines the advantages like high separation efficiency, short analytical time, low sample consumption in CE and the high sensitivity, powerful molecular structure elucidation in MS.It has been paid great attention by analytical scientists and become a powerful tool for analysis of active components in Chinese medicine, in vivo drugs and bio-samples like amino acids, peptides, proteins and polysaccharides.In this paper, a brief review was given on recent advance in CE-MS and its applications, including advance in sheath-flow and sheathless nano-spray interfaces and applications in analysis of pharmaceutical and biological samples.The first part of this review summarizes the development of stable and efficient interfaces to improve the feasibility of CE-MStechnique.Several interfaces like coaxial sheath-flow, electrokinetic sheath-flow, liquid injection and sheathless interface with etching emitter have been reviewed.The second part introduces the application of CE-MS in the past few years.The applications are categorized according to the types of analytes, including the analysis for active components in Chinese medicines, in vivo drugs, amino acids, peptides, proteins and carbohydrates.Coatings for capillary inner wall, online processing strategies, sample preparation methods and other experiment methods have been discussed in each category.In the last part of this review, a perspective of this technique has been discussed.【期刊名称】《质谱学报》【年(卷),期】2017(038)004【总页数】13页(P362-374)【关键词】毛细管电泳-质谱(CE-MS);电喷雾离子化接口装置;药物分析;生物分析;综述【作者】周韦;刘易昆;陈子林【作者单位】武汉大学药学院,湖北武汉 430071;武汉大学药学院,湖北武汉430071;武汉大学药学院,湖北武汉 430071【正文语种】中文【中图分类】O657.63毛细管电泳(CE)具有分离速度快、样品消耗量少、分离效率高等特点。
烟草SSR荧光标记与毛细管电泳检测技术研究陈雅琼;李凤霞;李锡坤;徐军;张磊;王绍美;孙玉合【摘要】将毛细管电泳荧光检测技术应用于烟草SSR标记分析,以期借助自动化、智能化的仪器设备加速对烟草遗传分析的研究进程.采用毛细管电泳荧光检测技术和聚丙烯酰胺凝胶电泳技术,对9份烟草材料进行SSR位点分析,用相同的材料和引物,对这两种方法的检测结果进行比较,建立并优化了毛细管电泳荧光检测法应用于烟草SSR标记分析的技术体系.结果表明,荧光检测法克服了银染法的不足,具有简便、可靠及高通量的优点.同时对微卫星荧光标记技术中低成本、高通量多重PCR 体系建立的一些技术问题进行了探讨.%In order to expedite the process of tobacco genetic analysis by using automatic and intelligent equipment, the capillary electrophoresis with fluorescent detection technique was applied to tobacco SSR analysis.Nine tobacco materials were analyzed by the capillary electrophoresis with fluorescent detection technique and the polyacrylamide gel electrophoresis technique.In the same materials and the same set of SSR primer, the detection efficiency of the two systems was compared, and the fluorescent detection technical system was established and optimized in tobacco SSR analysis.The results showed that the fluorescent detection technique overcame the shortage of silver staining and had merits of simple, reliable and high-throughput.The strategy for building low cost and high throughput multiple PCR system in nucrosatellite genotyping was also discussed.【期刊名称】《中国烟草科学》【年(卷),期】2011(032)002【总页数】6页(P66-70,80)【关键词】烟草;微卫星;SSR;毛细管电泳;荧光标记检测;CEQ8000遗传分析系统【作者】陈雅琼;李凤霞;李锡坤;徐军;张磊;王绍美;孙玉合【作者单位】中国农业科学院烟草遗传改良与生物技术重点开放实验室,中国农业科学院烟草研究所,青岛,266101;中国农业科学院研究生院,北京,100081;中国农业科学院烟草遗传改良与生物技术重点开放实验室,中国农业科学院烟草研究所,青岛,266101;中国农业科学院烟草遗传改良与生物技术重点开放实验室,中国农业科学院烟草研究所,青岛,266101;中国农业科学院研究生院,北京,100081;中国农业科学院烟草遗传改良与生物技术重点开放实验室,中国农业科学院烟草研究所,青岛,266101;中国农业科学院研究生院,北京,100081;中国农业科学院烟草遗传改良与生物技术重点开放实验室,中国农业科学院烟草研究所,青岛,266101;中国农业科学院研究生院,北京,100081;中国农业科学院烟草遗传改良与生物技术重点开放实验室,中国农业科学院烟草研究所,青岛,266101;中国农业科学院烟草遗传改良与生物技术重点开放实验室,中国农业科学院烟草研究所,青岛,266101【正文语种】中文【中图分类】TS413烟草是我国重要的经济作物，也是生物技术研究的模式植物之一。
DO I :10.3724/S P.J .1096.2010.00622激光诱导荧光毛细管电泳法优化随机寡核苷酸文库聚合酶链反应扩增的条件季颖 王清清 付洁 高新 宋海峰*(军事医学科学院放射与辐射医学研究所,北京100850)摘 要 寡核苷酸文库的聚合酶链反应(PCR )扩增是指数富集系统配基进化技术(SELEX )筛选适配子技术中的重要步骤。
本研究采用毛细管电泳技术结合激光诱导荧光检测器(CE-L IF ),通过对双链产物、PCR 副产物以及剩余引物的考察,研究了寡核苷酸文库PCR 扩增时的影响因素,并对其进行优化。
结果表明,随机寡核苷酸文库的扩增与传统均一模板的扩增显著不同,其在扩增十几个循环时产物就达到最大值;此外,初始模板数、退火温度、DNA 聚合酶浓度等条件也有所不同。
因此,在进行SELEX 筛选之前必须对文库PCR 条件进行详细优化。
本研究中N39文库优化后的PCR 扩增条件为:初始模板的量为105个分子,DNA 聚合酶浓度0.05U / L,退火温度70 ,18个循环。
本研究为利用SELEX 技术有效筛选适配子,降低筛选的假阳性及提高特异性提供了参考依据。
关键词 毛细管电泳;指数富集系统配基进化技术;聚合酶链式反应;寡核苷酸文库;适配子 2009-08-21收稿;2009-12-08接受本文系国家自然科学基金(N o .30801375)资助项目*E-m ai:l bapk lab @yah oo .co m1 引 言核酸适配子(Apta m ers)是从大量的组合化学库中筛选出的短链寡核苷酸,它具有靶分子范围广、稳定性好、亲和力高等特点,从亲和分析到疾病诊断与治疗方面,为自然科学和生命科学领域带来了革命性进展[1,2]。
目前用于治疗老年性黄斑退行性病变第一个适配子药物M acugen 已于2004年获得了美国FDA 批准[3]。
筛选适配子的经典方法是指数富集配基系统进化技术(Syste m atic evo l u ti o n of ligands by exponenti a l enrichm en,t SELEX),主要有3个关键步骤:随机寡核苷酸文库的设计合成、结合适配子与未结合适配子的分离和结合适配子的PCR 扩增。
文库PCR 过程中非特异性产物的出现是一个普遍的现象,而聚合酶链式反应(Po l y m erase cha i n reaction ,PCR )扩增条件的特异性决定了SELEX 技术筛选与靶蛋白特异性结合的适配子假阳性的高低,因此结合适配子的PCR 扩增是SELEX 技术筛选的关键。
目前,分析PC R 扩增产物的主要方法是聚丙烯酰胺凝胶电泳[4]和琼脂糖凝胶电泳[5],通过电泳条带的数目和深浅判断PCR 条件的优劣,对扩增片段大小的判断并不十分准确。
利用毛细管电泳技术定性和定量分析核酸类物质是近几年的分析工作者研究热点,毛细管电泳(C apillary e lectropho resis ,CE )分析具有准确、精确、灵敏和重现性好的特点,现已广泛应用于PCR 产物的定量分析[6~9]。
本研究采用毛细管电泳技术优化随机寡核苷酸文库PCR 条件,如PCR 循环次数、初始模板分子数、DNA 聚合酶浓度以及退火温度等,并将其与均一模板的扩增条件的异同进行比较。
实验发现,寡核苷酸文库与均一模板的PCR 扩增方式明显不同。
在考察初始模板分子数对文库PCR 扩增的影响时发现,初始模板分子数对文库的PCR 扩增影响显著,提示文库的随机性不同扩增条件也有所差别,所以在进行SELEX 筛选之前一定要对文库的PCR 扩增进行优化。
2 实验部分2.1 仪器与试剂P /ACE MDQ 毛细管电泳仪(美国B eckm an 公司),配有激光诱导荧光检测器(LI F);Beck m an MDQ 第38卷2010年5月 分析化学(FENX I HUAXUE ) 研究报告Ch i nese Journal o fA na l y tica lChe m istry 第5期622~626毛细管电泳仪,配488n m 氩离子激光诱导荧光检测器,激发波长/发射波长为488/520nm;未涂层熔融石英毛细管(50c m (有效分离长度)/60.2c m (总长度) 75 m 内径,河北永年光纤厂);M J Opticon -chro m o 4荧光定量PCR 仪(美国B i o Rad 公司)。
TaqDNA 聚合酶、PCR 缓冲液、dNTP(Ta Ka Ra 公司)。
DNA 随机寡核苷酸文库及引物由上海生工合成,并经聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)纯化。
所有缓冲液均使用去离子水配制,并用0.22 m 滤膜过滤。
2.2 实验方法2.2.1 PCR 扩增设计合成随机DNA 文库[10] 5 -CTTCTGCCCGCCTCCTTCC -(N39)-GGAGACGAGATAGGCGGACACT-3 ,80nt 的均一模板:5 -CTTCTGCCCGCCTCCTTCC GGGAGGACGATGCGGATCAGCCAT GTTTACGTCACTCCTGGAGACGAGATAGGCGGAC ACT -3 PCR 。
5 端引物:5 -FAM-CTTCTGCCCGCC TCC TCC -3 ,其中荧光素标记以便毛细管电泳检测;3 端引物:5 -AGTGTCCGCC TATCTC GTCTCC -3 。
PCR 混合液(1.25mm o l/L M g C l 2,10mm o l/L T ris -H C,l 50nm o l/L KC,l 250 m o l/L dNTP ,5U / L Taq DNA 聚合酶,一定浓度的模板和引物)。
PCR 最终条件模板的量为6 105个分子,引物的量为6pm o,l DNA 聚合酶的浓度为0.05U / L 。
PCR 扩增条件:94 预变性5m in ;94 变性10s ;70 退火10s ;72 延伸10s ;最终72 延伸5m i n ;18个循环。
PCR 反应后,PCR 混合物用于CE 分离检测。
2.2.2 毛细管电泳条件 分离温度:25 ;进样方式:压力进样(2.07kPa);进样时间:5s 。
25mmo l/L 硼酸钠电泳缓冲液(p H 9.4)。
新毛细管活化条件:1m ol/L Na OH 活化30m i n 。
每天实验之前,毛细管冲洗条件:1mo l/L HC ,l H 2O,1m ol/L N a OH,H 2O 依次冲洗3m i n 。
分离前,毛细管淋洗条件:0.5m o l/L N a OH 、H 2O 、电泳缓冲液顺序淋洗3m i n 。
3 结果与讨论3.1 PCR 扩增产物出峰位置的确定本实验采用的毛细管电泳分离模式是自由区带电泳(Cap illary zone electrophoresis ,CZE ),其分离的机理是基于被分离物质的净电荷与其质量比间的差异;而CZE 与琼脂糖凝胶电泳的不同之处在于CZE 不仅和被分离物质长度有关还与其所带电荷有关。
切胶回收后的CE分离有助于快速确定了双链产物 图1 PCR 扩增产物的毛细管电泳分离图(A )和1%琼脂糖凝胶电泳分离图(B)F i g .1 R epresentati v e chro m atogra m s of PCR produc ts by cap ill ary e l ec trophoresis and 1%agarose ge l electrophoresi s A,B,C 分别为,图1B 切胶回收产物的分离图、PCR 产物、引物;峰1,2,3分别为引物、产物d s D NA 、副产物(A,B,C w as c h ro m atogra m of agarose gel recovered p roducts ,PCR product s and p ri m er res p ectivel y .Peak 1,2,3was identified as p ri m er ,d s DNA p roducts and by -produ cts ,res pecti vel y)。
的出峰位置(图1中峰2)。
非特异性扩增是PCR 过程中经常遇到的问题,对于均一模板而言,随着初始模板浓度的下降,达到产物最大量时非特异扩增增加显著[11]。
本研究中PCR 扩增总长为80nt 的随机寡核苷酸文库,5 -FA M 引物利于对扩增产物进行CE -LI F 检测。
在毛细管分离扩增产物时观察到一个展宽较严重的峰(图1中峰3),但随机文库模板数的降低(109~103),此峰的丰度变化并不显著。
M usheev 等[10]发现对于随机的寡核苷酸文库进行PCR 扩增时,当引物的量还远远大于产物时,产物的形成便开始停止;但随着循环次数的增加,产物开始向另一产物转化,M ichael 称其为副产物。
本研究将这个类似于文献中扩增情况的PCR 产物称为 副产物 。
3.2 随机寡核苷酸文库PCR 扩增特点对常规PCR 扩增而言,产物量一般随扩增循环次数增加而增加,但本研究却发现随机寡核苷酸文库扩增的dsDNA 产量并不是逐渐增加的,而是随着循环次数的增加呈先增加后减少的趋势。
PCR 扩增到达18个循环时(图2B),dsDNA 产量接近最高,同时有少量副产物的出现;继续增加PCR 循环次数,产物的量不增加而副产物的量明显增加。
623第5期季颖等:激光诱导荧光毛细管电泳法优化随机寡核苷酸文库聚合酶链反应扩增的条件同样PCR 扩增条件下与文库长短相同的80n t ss DNA 均一模板的扩增情况完全不同(图2A )。
随着扩增循环次数增加dsDNA 的量也逐步增加的,在实验考察的循环次数范围内,30多个循环时产量最高,而此时未见副产物出现。
图2 80nt ss DNA PCR 扩增产物(A )和随机寡核苷酸文库PCR 扩增产物(B )的毛细管电泳分离图F ig .2 CE chro m atog ra m s of PCR products f o r the ho m og eneous 80nt ss DNA (A )and for the ssDNA li bra ry (B)RSD <20%(n =3)。
起始模板分子数为105,DNA 聚合酶浓度为0.05u i n ts / L ,退火温度为70 。
毛细管电泳条件如2.2.2所述(The initi al numb er of te m p l ate mo l ecules w as 105,t h e concentrati on of T aq DNA pol y m eras e w as 0.05un its perm i croliters ,t h e anneali ng te m perat u re w as 70 ,and cond itions ofCE w ere descri b ed i n Secti on 2.2.2)。
