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第六章毛细管电泳

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《毛细管电泳》PPT课件

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毛细管等电聚焦
基于不同蛋白质或多肽之间等电点pH的差异进行 分离。毛细管内充有两性电解质（合成的具有不同 等电点范围的脂肪族多胺基多羧酸混合物），当施 加直流电压（6～8V）时，管内将建立一个由阳极 到阴极逐步升高的pH梯度。具有不同等电点的生物 试样在电场力的作用下迁移，分别到达满足其等电 点pH的位置时，呈电中性，停止移动，形成窄溶质 带而相互分离。分辨率极高。
qE q E E f 6π
q —离子所带的有效电荷；E —电场强度；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 )；为淌度
2. 电渗流
在毛细管电泳过程中还存在另一种电动现象，即电渗。 当高电压通过含有缓冲溶液的毛细管柱时，管内的溶液 向阴极或阳极移动，产生电渗流。在柱内层氧化硅与溶 质的界面上形成双电层是电渗流产生的原因。
第六章 毛细管电泳 (CE) （Capillary Electrophoresis）
参考书
1. 林炳承，《毛细管电泳导论》，科学出版社，1996 2. 陈义，《毛细管电泳方法及应用》，化学工业出版社，2000
7.1 分离原理
1. 电泳
电介质中带电粒子在 电场作用下以不同的速度向 电荷相反方向迁移的现象。 离子在电场中的迁移速度为：
在多孔的凝胶基质上进行分离，凝胶的孔穴中含有 缓冲混合物。最常用的凝胶是在交联剂的存在下聚 合丙烯酸酰胺。聚合物的孔穴大小取决于单体与交 联剂的比例。扩散小，柱效极高。
是将生物大分子如蛋白质、DNA片断等，按相对分子 质量大小进行分离的一种分离方法。 如DNA测序
毛细管等速电泳
试样引入在两种不同的电解质之间，其中一种是迁移率较高的前 导离子溶液另一种是迁移率较低的尾随离子溶液。当施加电场 后，由于各种离子迁移率不同，向正极迁移的速度不同，故电解 质溶液将形成由负极到正极增加的离子浓度梯度，而电位梯度与 电导率呈反比，故低浓度离子区即低电导区有较高的电位梯度。 因此泳池内电解质溶液的电位梯度由正极向负极增加。由于离子 的迁移速度与电场强度呈正比，随着电泳的进行，离子进入等速 状态，形成紧紧相邻而又彼此完全分离的单组分区带。

《毛细管电泳原理》课件

《毛细管电泳原理》课件
过程
将样品溶液注入毛细管一端，施加电 场后，带电粒子在电场作用下开始电 泳迁移，经过一定时间后，到达毛细 管的另一端，经过检测器检测。
毛细管电泳的应用
环境监测
用于检测水体、土壤等环境样 品中的污染物，如重金属离子
、有机物等。
生物分析
用于蛋白质、DNA、RNA等生 物分子的分离和检测，可应用 于生物医学研究、临床诊断等 领域。
标准化处理
将数据转换为统一标准，便 于比较和分析。
统计分析
运用统计学方法对实验数据 进行处理，提取有意义的信 息。
结果分析与解读
趋势分析
分析实验数据的变化趋势，揭示潜在规律。
差异分析
比较不同样本或条件下的数据差异，找出关键影响因 素。
相关性分析
探究实验数据之间的关联性，揭示变量之间的相互作 用。
误差来源与控制
06
毛细管电泳的未来发展 与展望
技术创新与改进
高效分离技术的研发
01
通过改进分离介质、优化分离条件等手段，提高毛细管电泳的
分离效率。
检测技术的升级
02
研究新型检测方法，提高检测灵敏度和特异性，满足更多样品
的检测需求。
微型化与集成化
03
将毛细管电泳技术集成到微流控芯片中，实现微型化、便携式
分析。
应用领域的拓展
毛细管清洗
实验结束后，对毛细管进行必要的清洗，以 便下次使用。
数据整理与保存
将实验数据整理并保存，以便后续分析。
仪器清洁与保养
对仪器进行必要的清洁与保养，延长其使用 寿命。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
05

第6章- 高效毛细管电泳

第6章- 高效毛细管电泳

24
不同内径毛细管的管壁温度
及其轴心与管壁的温差
内半径（μm） 25 50 75 100 125 壁温度（K） 299.0 301.2 304.2 307.7 311.6 温差（K） 0.53 1.39 3.14 5.58 8.72
25
3. 扩散与吸附 扩散
纵向扩散：
2 2 DLd /u 2 Dtm
ห้องสมุดไป่ตู้
36
第四节 毛细管电泳仪
基本结构： 高压电源、进样、填灌/清洗、毛细管 温控、检测、记录/数据处理
毛细管电泳仪示意图
37
一、高压电源 包括：电源、电极、电极槽
0~±30kV,精度1%
6
（二）毛细管电泳的分类 按毛细管中填充物的性质分类： 自由溶液 毛细管内填充物为pH缓冲的电解质 溶液。如：毛细管区带电泳（CZE）。 非自由溶液 毛细管内填充物为凝胶或其他筛 分介质。如：毛细管凝胶电泳（CGE）。 按分理机制分类： 电泳型: 色谱型: CZE、CGE、NACE（非水） 胶束电动毛细管色谱（MECC） 微乳液电动毛细管色谱（MEECC） 电泳/色谱型:毛细管电色谱（CEC）


电渗流的速度约等于一般离子电泳速度的5～7倍；
各种电性离子在毛细管柱中的迁移速度为：


ν+ =ν电渗流+ ν+ef 阳离子运动方向与电渗流一致；
ν- =ν电渗流- ν-ef 阴离子运动方向与电渗流相反；


ν0 =ν电渗流中性粒子运动方向与电渗流一致；
（1）可一次完成阳离子、阴离子、中性粒子的分离；
（1）溶液pH的影响 对于石英毛细管，溶液pH增高时，表面电离多，电荷 密度增加，管壁zeta电势增大，电渗流增大，pH=7， 达到最大； pH<3，完全被氢离子中和，表面电中性， 电渗流为零。分析时，采用缓冲溶液来保持pH稳定。 （2）阴离子的影响 在其他条件相同，浓度相同而阴离子不同时，毛细管 中的电流有较大差别，产生的焦耳热不同。 缓冲溶液离子强度，影响双电层的厚度、溶液黏度和工 作电流，明显影响电渗流大小。缓冲溶液离子强度增加， 电渗流下降。

第06章 电泳技术和常用电泳仪习题

第06章 电泳技术和常用电泳仪习题

六章电泳技术和常用电泳仪首页习题习题参考答案习题名词解释选择题简答题一、名词解释1．电泳2．毛细管电泳的电场强度3．蛋白质的等电点4．电泳速度5．迁移率6．毛细管电泳技术7．电泳淌度8．迁移时间9．毛细管电泳电渗流10．焦耳热11．电渗12. 吸附作用二、选择题【A型题】在五个选项中选出一个最符合题意的答案（最佳答案）。

1．瑞典科学家A．Tiselius首先利用U形管建立移界电泳法的时间是（）A．1920年B．1930年C．1937年D．1940年E．1948年2．大多数蛋白质电泳用巴比妥或硼酸缓冲液的pH值是（）A．7.2～7.4B．7.4～7.6C．7.6～8.0D．8.2～8.8E．8.8～9.23．下列有关电泳时溶液的离子强度的描述中，错误的是（）A．溶液的离子强度对带电粒子的泳动有影响B．离子强度越高、电泳速度越快C．离子强度太低，缓冲液的电流下降D．离子强度太低，扩散现象严重，使分辨力明显降低E．离子强度太高，严重时可使琼脂板断裂而导致电泳中断4．电泳时pH值、颗粒所带的电荷和电泳速度的关系，下列描述中正确的是（）A．pH值离等电点越远，颗粒所带的电荷越多，电泳速度也越慢B．pH值离等电点越近，颗粒所带的电荷越多，电泳速度也越快C．pH值离等电点越远，颗粒所带的电荷越少，电泳速度也越快D．pH值离等电点越近，颗粒所带的电荷越少，电泳速度也越快E．pH值离等电点越远，颗粒所带的电荷越多，电泳速度也越快5．一般来说，颗粒带净电荷量、直径和泳动速度的关系是（）A．颗粒带净电荷量越大或其直径越小，在电场中的泳动速度就越快B．颗粒带净电荷量越小或其直径越小，在电场中的泳动速度就越快C．颗粒带净电荷量越大或其直径越大，在电场中的泳动速度就越快D．颗粒带净电荷量越大或其直径越小，在电场中的泳动速度就越慢E．颗粒带净电荷量越小或其直径越大，在电场中的泳动速度就越快6．电泳时对支持物的一般要求除不溶于溶液、结构均一而稳定外，还应具备（）A．导电、不带电荷、没有电渗、热传导度小、B．不导电、不带电荷、没有电渗、热传导度大C．不导电、带电荷、有电渗、热传导度大D．导电、不带电荷、有电渗、热传导度大E．导电、带电荷、有电渗、热传导度小7．醋酸纤维素薄膜电泳的特点是（）A．分离速度慢、电泳时间短、样品用量少B．分离速度快、电泳时间长、样品用量少C．分离速度快、电泳时间短、样品用量少D．分离速度快、电泳时间短、样品用量多E．分离速度慢、电泳时间长、样品用量少8．聚丙烯酰胺凝胶是一种人工合成的凝胶，其优点是（）A．机械强度好、弹性小、无电渗作用、分辨率高B．机械强度好、弹性大、有电渗作用、分辨率高C．机械强度好、弹性大、有电渗作用、分辨率低D．机械强度好、弹性大、无电渗作用、分辨率低E．机械强度好、弹性大、无电渗作用、分辨率高9．20世纪60年代中期问世的等电聚焦电泳，是一种（）A．分离组份与电解质一起向前移动的同时进行分离的电泳技术B．能够连续地在一块胶上分离数千种蛋白质的电泳技术C．利用凝胶物质作支持物进行的电泳技术D．利用有pH值梯度的介质，分离等电点不同的蛋白质的电泳技术E．用滤纸作为支持载体的电泳技术10．毛细管等电聚焦电泳具有极高的分辨率，通常可以分离的两种蛋白质其等电点差异小于（）A．0.01pH单位B．0.05pH单位C．0.10pH单位D．0.15pH单位E．0.20pH单位11．双向凝胶电泳（二维电泳），最多可以分辨出的斑点数量是（）A．500～1000B．1000～2000C．2000～4000D．4000～5000E．5000～1000012．下述免疫电泳优点的描述中，错误的是（）A．加快了沉淀反应的速度B．是将某些蛋白组分根据其带电荷的不同而将其分开，再与抗体起反应C．本法微量化程度高D．多样化程度高E．应用范围小13．毛细管电泳技术最初发展的时期是（）A．20世纪60年代B．20世纪70年代C．20世纪80年代初期D．20世纪80年代中后期E．20世纪90年代初期14．毛细管电泳时进样体积在nL级，样品浓度可低于的数量是（）A．可低于10一2mo1/LB．可低于10一3mo1/LC．可低于10一4mo1/LD．可低于10一5mo1/LE．可低于10一6mo1/L15．毛细管电泳的特点（）A．容易自动化，操作繁杂，环境污染小B．容易自动化，操作简便，环境污染大C．容易自动化，操作繁杂，环境污染大D．不易自动化，操作简便，环境污染小E．容易自动化，操作简便，环境污染小16．毛细管等速电泳常用于分离（）A．小离子、小分子、肽类及蛋白质B．大离子、小分子、肽类及蛋白质C．小离子、大分子、肽类及蛋白质D．小离子、中分子、肽类及蛋白质E．大离子、中分子、肽类及蛋白质17．理想的毛细管柱除应具有一定的柔性、易于弯曲，还应是（）A．化学和电惰性的、紫外光可以透过、耐用又便宜B．化学和电惰性的、红外光可以透过、耐用又便宜C．化学和电惰性的、可见光可以透过、耐用又便宜D．化学和电惰性的、紫外和可见光可以透过、耐用又便宜E．化学和电惰性的、紫外和红外光可以透过、耐用又便宜18．目前所使用的毛细管柱内径是（）A．5μm～25μmB．15μm～35μmC．25μm～75μmD．30μm～80μmE．50μm～100μm19．最初出现的电泳毛细管直径为（）A．1mm～2mmB．1mm～3mmC．2mm～4mmD．3mm～5mmE．3mm～6mm20．毛细管电泳紫外检测器质量检测极限为（）A．10-10～10-12B．10-13～10-16C．10-14～10-17D．10-15～10-18E．10-16～10-1921．毛细管电泳紫外检测器浓度检测极限为（）A．10-1～10-3B．10-2～10-6C．10-5～10-8D．10-7～10-9E．10-10～10-1222．稳压稳流电泳仪属于中压电泳仪。

电泳技术和常用电泳仪习题参考答案

电泳技术和常用电泳仪习题参考答案

第六章电泳技术和常用电泳仪习题参考答案一、名词解释1．电泳：指带电荷的溶质或粒子在电场中向着与其本身所带电荷相反的电极移动的现象。

2．毛细管电泳的电场强度：在给定长度的毛细管两端施加一个电压后所形成的电效应强度。

3．蛋白质的等电点：当溶液的酸碱度处于某一特定pH值时，它将带有相同数量的正、负电荷（即净电荷为零），致使蛋白质分子在电场中不会移动，称此特定的pH值为该蛋白质的等电点。

4．电泳速度：在单位时间内，带电粒子在毛细管中定向移动的距离。

5．迁移率：带电粒子在单位电场强度下的移动速度，常用μ来表示。

6．毛细管电泳技术：是一类以毛细管为分离通道、以高压直流电场为驱动力，根据样品中各组分之间迁移速度（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。

7．电泳淌度：带电粒子在毛细管中定向移动的速度与所在电场强度之比。

8．迁移时间：毛细管中，带电粒子在电场作用下作定向移动的时间。

9．毛细管电泳电渗流：在高电压下，溶液中的正电荷与毛细管壁表面的负电荷之间作用，引起流体朝负极方向运动的现象。

10．焦耳热：在高电场下，毛细管中的电解质会产生自热现象，称该热量为焦耳热。

11．电渗：电场中液体对于固体支持物的相对移动。

12.吸附作用：介质对样品的滞留作用。

二、选择题【A型题】1．C2．D3．B4．E5．A6．B7．C8．E9．D10．A11．E12．E13．D14．C15．E16．A17．D18．C19．E20．B21．C22．D23．E24．B25．D26．E27．D28．B29．C30．A31．B32．D33．C34．D35．B36．C37．D38D【X型题】1．ABCE2．ABCD3．ABCDE4．ABCE5．ABCD6．ABCE7．ABE8．ACE9．ABC10．ACDE11．ABCD12．ABCDE13．ABCE14．ABCD15．BCDE16．ABCDE17．BCDE18．ABCE19．ABDE20．ABCDE21．ABCD22．ABCD23．ABCE24．ABCD25．BCDE26．ABDE三、简答题1．简述电泳、电泳技术的概念。

《毛细管电泳法》PPT课件

《毛细管电泳法》PPT课件
蛋白质、DNA等的电荷/质量比与分子大小无关， CZE方式很难分别，采用CGE能获得良好分别。
；
毛细管凝胶电泳综合了电泳技术和平板 凝胶电泳的优点 :
电泳峰锋利，柱效极高 短柱上实现极好的分别 试样容量为10－12g
主要缺陷:制备柱较困难，寿命较短 已成为分别分析生物大分子如蛋白质、 多肽、核 酸、DNA等强有力的工具。 例运用CGE分别与激光诱导荧光检测相 结合，用于DNA序列快速分析。
；
5 毛细管等电聚焦 CIEF
1、毛细管内充有两性电解质〔合成的具有不同等电点 范围的脂肪族多胺基多羧酸混合物〕，当施加直流电压 〔6～8V〕时，管内将建立一个由阳极到阴极逐渐升高 的pH梯度；
2、氨基酸、蛋白质、多肽等的所带电荷与溶液pH有 关，在酸性溶液中带正电荷，反之带负电荷。在其等电 点时，呈电中性，淌度为零；
vT=vA=vB=vC=vL 或：
TET= AEA= BEB= CEC= LEL
式中， ，有效淌度， E，电场强度
由于
T〉 A〉 B〉 C〉 L，
所以有: E T < E A < E B < E C < E L
各区带的电场强度不同。前导电解质区带的电场强度最 小。
；
假设某一区带的离子进入前一区带， 由 于电场强度变小而减速，由假设进入到 下区带，由于电场强度变大而加速， 都 退回到原区带, 结果导致各区带构成鲜 明的界面.
毛细管电泳法
Capillary Electrophoresis, CE
；
毛细管电泳是带电粒子在电场力的 驱动下，在毛细管中按其淌度或分配系 数不同进展高效、快速分别的电泳新技 术，也称为高效毛细管电泳。
一、毛细管电泳的原理 二、分别方式

毛细管电泳课件


一、离子分析 阳离子
阴离子
高效毛细管电泳在药物研发中的应用
二、手性化合物分析
手性药物的对映体在生物体内因 为立体选择性，将作为不同的分 子加以识别。导致具有各自的药 理活性和毒性。
例如：R-反应停是安眠药，S-式 致胎儿畸形；
常用手性选择剂：环糊精及其衍生 物；手性冠醚；手性表面活性剂 （氨基酸衍生物、胆酸钠、牛磺脱 氧胆酸及其钠盐、低聚糖等天然手 性表面活性剂）
高效毛细管电泳在药物研发中的应用
四、临床应用和食品安全检查
毛细管电泳法测定微量清蛋白/肌酐( Alb/Cr) 比值，用于诊断糖尿病肾病
[2] 赵绍林, 吴惠毅, 吉艳等,高效毛细管电泳法同时测定尿液清蛋白和肌酐 [J].临床检验杂志,2007,25(5):338-340.
高效毛细管电泳在药物研发中的应用
类型 紫外-可见 荧光 激光诱导荧光 电导
检测限/mol 10-13～10-15 10-15～10-17 10-18～10-20 10-18～10-19
特点 加二极管阵列，光谱信息 灵敏度高，样品需衍生 灵敏度极高，样品需衍生 离子灵敏，需专用的装置；高效ຫໍສະໝຸດ 细管电泳特点及分离模式高效
快速
微量
自动化 低成本
细菌脂多糖和蛋白聚糖测定
毛细管电泳测定Escherichia coli K4 脂多糖（LPS）
[1].Odile FR, Donatella C, Mario DR. High-performance CE of Escherichia coli K4 cell surface polysaccharides [J]. Electrophoresis 2009, 30:3877–3883. [2]. Nicola Volpi, Francesca M , Jiraporn S. Electrophoresis for the analysis of heparinpurity and quality[J]. Electrophoresis,2012, 33:1531–1537.

毛细管电泳原理及分析策略课件


以上内容涵盖了毛细 管电泳的基本原理和 分析策略课件的部分 内容。在实际应用中， 还需根据具体需求和 样品特性选择合适的 分离模式和分析方法。
CATALOGUE
毛细管电泳分析方法
毛细管电泳的定性分析方法
峰识别法
紫外可见光谱法
质谱联用法
毛细管电泳的定量分析方法
01
02
外标法
内标法
03 标准加入法
数据处理 原始数据的获取，通过电泳仪器获取原始电泳图谱数据。
数据预处理，包括基线校正、峰识别、去噪等步骤，以提高数据质量。
毛细管电泳实验数据处理和分析方法
毛细管电泳实验数据处理和分析方法
01
02
03
04
实验结果展示和讨论
结果展示 通过图表、电泳图谱等方式清晰展示实验结果，包括分离效果、组分定量等信息。
毛细管电泳原理及 分析策略课件
contents
目录
• 毛细管电泳简介 • 毛细管电泳原理 • 毛细管电泳分析方法 • 毛细管电泳在分析化学中的应用策略 • 毛细管电泳实验技术 • 前沿进展与未来展望
CATALOGUE
毛细管电泳简介
毛细管电泳的定义和发展历程
定义
发展历程
毛细管电泳的技术特点
01
环境污染物分析策略
重金属离子分析
毛细管电泳可用于环境水样中重金属离子的分离和检测，为环境监测和污染治理 提供依据。
有机污染物分析
采用毛细管电泳-质谱联用技术，可实现环境中有机污染物的痕量分析和结构鉴 定，提高环境分析的准确性和灵敏度。
CATALOGUE
毛细管电泳实验技术
毛细管电泳实验准备和操作技巧
对比不同实验条件下的结果，展示实验条件对分离效果和定量的影响。

毛细管电泳

被分析离子在电场作用下移动的速率不同而达到分离的目的，
特 点
瑞典化学家Tiselius建立了“移 界电泳”，成功地将人血清中的 蛋白质分为5个主要成分，为蛋 白质化学的发展奠定了基础。
诺贝尔奖
优点: 操作简单，试样量少，分离效率高， 成本低等。 在迁移时间上的重现性，进样的准确性和检 测灵敏度方面比高效液相色谱法稍逊。
毛细管等电聚焦
是基于不同蛋白质或多肽之间等电点pH的差异进行分 离。分子中既有酸性基团又有碱性基团的两性物质，如蛋白 质，有一个等电点pI, 即电荷为零时的pH。当溶液中的pH正 好是两性物质的等电点时，它们在电场中不移动。高于此pH 时，它们失去质子带负电荷，在电场作用下向正极移动 低 于此pH时，移向负极。若在毛细管柱中置一pH梯度缓冲溶液， 从一端向另一端递增。当两性物质，如蛋白质进入毛细管柱 置于高于它的pI的地方，它就带负电荷，趋向正极 而朝这 个方向pH逐渐变小，最后达到pH等于它的pI值的部位，此时 净电荷为零，速度也为零。
毛细管电动色谱的优点
像高效液相色谱，能够分离不带电荷的物质。 像毛细管电泳法，不需要压力泵系统的情况 下，提供了微量体积试样溶液的高效分离 通过电渗流泵，而不是通过机械输送流动相 通过固定相的。明显地简化了输送体系。 电渗泵产生的是塞子式流动轮廓，而不是流 体动力学轮廓，因此毛细管电色谱的分离柱 效比高效液相色谱法高。
U是毛细管柱两端施加的压力 L是毛细管柱总长。 采用高电压 可以达到使离子迅速移动和快速分离。
2 毛细管电泳中的板高
N = eU/2D
由于分离度随塔板数的增加而增加，因此为了获得高的分 离度应采用高电压。 在凝胶板形电泳中，一般最高使用的电压约为500 V。 在毛细管电泳中，一般可采用20,000 ~ 60,000 V的高电压。

《毛细管电泳原理》课件


分离的程度。
分辨率
02
分辨率是指毛细管电泳谱中相邻两峰之间的分离程度，分辨率
越高，分离效果越好。
检测限
03
指在毛细管电泳谱中能够检测到的最小样品浓度，检测限越低
，灵敏度越高。
定量分析
标准曲线法
通过绘制标准曲线，将毛细管电泳谱中的峰高或峰面积与样品浓度进行线性回归 分析，从而进行定量分析。
内标法
通过在样品中加入内标物，利用内标物与样品中各组分的分离度和响应因子相同 的特点，进行定量分析。
数据分析方法
峰高法
通过测量毛细管电泳谱中各组分的峰高，利用峰高与样品浓 度的线性关系进行定量分析。
峰面积法
通过积分毛细管电泳谱中各组分的峰面积，利用峰面积与样 品浓度的线性关系进行定量分析。
05
毛细管电泳的优缺点与展望
优点与缺点
高分离效能
毛细管电泳具有极高的分离效率，可 实现复杂样品的快速分离。
药物分析
毛细管电泳在药物分析中 可用于药物成分的分离和 检测，以及药物代谢产物 的分析。
食品安全
毛细管电泳可用于食品安 全检测，如食品添加剂、 农药残留等的检测。
02
毛细管电泳的仪器与实验条
件
仪器介绍
毛细管电泳仪的基本构成
检测器的选择
包括高压电源、进样系统、毛细管电 泳柱、检测器和数据采集系统等部分 。
配制电解质溶液
按照所需的浓度和比例，配制 电解质溶液。
数据处理与分析
采集实验数据，进行数据处理 和分析，得出结论。
03
毛细管电泳的分离模式与分
离机制
分离模式
毛细管区带电泳（CZE）
胶束电动色谱（MEKC）
毛细管凝胶电泳（CGE）
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Apparent Mobility of An Ion
Apparent Mobility (mapp)
mapp = mep + meo mapp =
unet E = Ld/t
V/Lt
Ld is the length from the injector to the detector Lt is the length from one end to another V the voltage applied t is the time required for solute to migrate from the injector to the detector
Measurement of Electroosmotic mobility
unutral Ld/tneutral meo= = E V/Lt
Unet= v
mapp E (mep meo )E
V = solution velocity (linear velocity) mapp = apparent electrophoretic mobility E = potential field strength (V/cm) mep = true mobility meo = electroosmotic flow
Smoluchowski Equation
meo h h
=zeta potential
2I F 0r RT
I=ionic strength F=Faraday constant
1 2
=surface charge d= double layer thickness D= dielectric constant
10 to 100 mm
• High performance Capillary Electrophoresis (HPCE) 1981 Jorgenson and Luckas 75μm capillary high voltage power • theoretical plates 400,000/m
i. Molecules of similar size, the magnitude of the mobility (mep ) increases with charge
Fused SiO2 Capillary Tube?
Fused silica capillary has exposed silanol groups which have a pKa ~ 2 which means that at pH’s above this there is a negative surface charge (-SiO-)
Frictional force
mep E =vep
q uep mep = = f E
Electrophoretic mobility
Electrophoretic Mobilitys equation: f = 6phr
•
Properties that effect mobility
Modes of CE
• • • • Capillary Zone Electrophoresis (CZE)
毛细管区带电泳 – Basic mode using open channels
Micellar Electrokinetic Chromatography (MEKC or MECC)
毛细管胶束电动色谱 – Separates compounds with micelles
+
qE
f uep
q: charge E: electric field strength f: friction coefficient uep: velocity of the ion of electrophoresis migration
=
Accelerating force b. Electrophoretic mobility uep q = E f
• Separation method carried out in a buffer-filled capillary tube that is typically 0.05mm in internal diameter and 40 to 100 cm in length. The tube extends between two buffer reservoirs that also hold Pt electrodes. The sample is introduced into one end of the tubing, and a dc potential in the 10 to 30 kV range is applied between the two electrodes • throughout the separation. The separated analytes are observed by a detector at the end of the capillary opposite the end where the sample was introduced.
Advantages of Capillary Electrophoresis
• • • •
• • • •
Extremely high separation efficiency Small sample size required (1-10 ul) Fast separation (1 to 45 min) 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 Easy and predictable selectivity Automation Reproducibility Couple to mass spectrophotometer
毛细管等电聚焦电泳
Capillary Isotachphoresis(CITP)
毛细管等速电泳
Capillary Electrophoresis- Capillary
Zone Electrophoresis (CZE) as a mode
Important Concepts:
Electrophoresis 电泳 Electrophoretic mobility 电泳淌度 Electroosmosis and Electroosmotic flow 电渗和电渗流 Apparent Mobility 表观淌度 Capillary electrophoresis 毛细管电泳 Separation Efficiency 分离效果
Electroosmosis
Electroosmosis
When DC voltage is applied, the excess positive charge ions (cations) migrate toward cathode. This migration is called electroosmosis. The resulted flow of bulk solvents is called electroosmotic flow (EOF)
Electroosmotic Flow
• Capillary flow mechanism based on applied potential • Provides bulk solution flow in capillaries with moderate to low concentration buffers are used • No mechanical parts • Very dependent on solution ionic strength and surface chemistry
Capillary Electrophoresis
1. Introduction a. electrophoresis: the migration of ions in solution under the influence of an electric flied.
+ + + + +
qE
f uep
Capillary Electrophoresis
Apparent Mobility uapp ueo uep
+ (+) anode n ++ (-) cathode
C. Capillary electrophoresis
Capillary electrophoresis is formed in fused SiO2 capillary tube long ~ 0.5 m, inner diameter: 25-75 mm.
Poisson-Boltzmann eq.
d 2kT ze [ ] sinh( ) dx ze 2kT
Ψ=electric potential X= distance from the outer Helmholtz plane = Debye-Huckel parameter k= Boltzmann constant z =valence charge e = electric charge
charge density on the silica)
Laminar
Plug-like flow
This is one reason why capillary electrophoresis has better separation efficiency.
EOF flow profiles
Capillary Electrophoresis 毛细管电泳
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,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； 样品的迁移速度和方向由其电荷和淌度决定； 第一次 的自由溶液电泳；第一台电泳仪； 1948年诺贝尔化学奖；