芯片毛细管电泳电动进样的数值分析

一、无样品峰出现A、检查电流是否稳定：①没有电流。

可能原因——毛细管堵塞或断裂。

解决方法——用水冲洗毛细管，并观察是否有水流出，若无水流出请拆下卡盒检查毛细管两端和窗口是否断裂；毛细管没有断裂的话可以用水反向高压冲洗以试图解决此问题。

缓冲溶液需要过滤，将样品过滤或者离心去除其中的颗粒。

②电流波动很大，直至几乎消失。

可能原因——缓冲溶液中有气泡产生或者区带中样品析出。

解决方法——将缓冲溶液超声脱气，如果还有此现象发生，则可能是样品区带有析出，可以通过降低样品浓度/延长ramptime来试图解决这一问题；对于在缓冲溶液中溶解度不高的样品则需要在缓冲溶液中加入添加剂以解决此问题。

③电流初始值较小，后逐渐增大。

可能原因——样品进样量过大。

解决方法——减少进样量，通常进样参数设置在0.5psi,5sec 左右。

④电流正常。

可能原因：a样品浓度过低：使用高浓度样品测试，如果无法解决则有可能是以下其他原因。

b检测波长设置不正确：请确认被分析物的特征吸收，检查方法中的检测波长设置。

c分离极性错误：对于蛋白样品，请注意蛋白在分离条件下其PI及所带电荷；对于核酸样品，通常条件下会带负电荷。

d样品在毛细管内壁吸附：对于蛋白及核酸样品应尽量采用涂层毛细管分离，或采用极端pH条件或动态涂层防止样品吸附。

e光学检测器或光纤损坏：进行标准样品的测试，如果没有对应的结果出现，则有可能存在硬件问题，请联系工程师。

B、检查毛细管窗口，是否有透明窗口：可能原因——忘记开毛细管窗口或窗口位置不正。

解决方法——重新开毛细管检测窗口，或将窗口调整到正确位置。

二、样品峰出现拖尾可能原因——样品在毛细管内壁吸附。

解决方法——对于蛋白及核酸样品应尽量采用涂层毛细管分离，或采用极端pH条件或动态涂层防止样品吸附。

三、样品峰形不对称A、检查毛细管入口：可能原因——毛细管入口切口不平齐。

解决方法——重新切割毛细管入口，注意毛细管切割方法，不可以用力过猛或反复刮擦。

3.缓冲液池
化学惰性，机械稳定性好；
4. 检测器
要求：具有极高灵敏度，可柱端检测； 检测器、数据采集与计算机数据处理一体化；
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；
三、毛细管电泳的进样方式
injection method of HPCE
进样量：毛细管长度的1%-2%；纳升级、非常小；
1. 流体力学进样方式
（1）进样端加压 （2）出口端抽真空 （3）虹吸进样
进样体积 Pd 4π t
128L
2. 电动进样方式
毛细管一端插入样品瓶，加电压；
进样量
（
eo
ef
)Vπ
r
2ct
t
L
进样不均：电歧视现象，淌度大的离子比淌度大的进样 量大；
离子丢失：淌度大且与电渗流方向相反的离子可能进不 去；
特别适合黏度大的试样；
3. 扩散进样 试样通过扩散作用进入分离柱端口处。
内容选择
第一节 概述
generalization
第二节 高效毛细管电泳的理论基础
basic theory of HPCE
1.高压电源
（1）0～30 kV 稳定、连续可调的直流电源； （2）具有恒压、恒流、恒功率输出； （3）电场强度程序控制系统； （4）电压稳定性：0.1%； （5）电源极性易转换；
2. 毛细管柱
（1）材料：石英：各项 性能好；玻璃：光学、机 械性能差；
（2）规格：内径20～ 75μm，外径350～400μm； 长度<=1m

CGE在分子生物学和蛋白质化学上有着十分广 阔的应用。在分子生物学上实现了包括寡聚核 苷酸纯化、DNA测序和PCR产物的分析，在蛋 白质化学方面用于多肽和蛋白质分子的分子量 测定，原蛋白和结合蛋白的分离等。此外， CGE还可用于其它带电物质的分离，并可通过 加入手性试剂、离子对试剂、络合试剂等添加 剂改变分离的选择性。
离子色谱的固定相是离子交换树 脂。在固定相的表面，分布着许多适 合于分离阴离子的活性中心（如：
+ − — N(CH3 )3 OH，或适合于分离阳离子
的活性中心（如： SO− H+ ）。当被测 — 3 定的混合离子随流动相（淋洗液）流 经固定相时，由于不同离子的电荷数
或离子半径不同，使它与固定相的作 用力大小不同，造成各种离子在相对 运动的两相之间的分配系数不同，因 此，它们在柱中的迁移速度也就不同， 从而达到分离的目的。
图 毛细管分离示意图
在HPCE中电渗流的一个重要特点是具有 平面流型，电渗的驱动力沿毛细管均匀分 布，它使整个流体象一个塞子一样以均匀 的速度向前运动。而在HPLC中流体流型 则是抛物线型的层流，其中心处速度是平 均速度的2倍。
电渗流的平面流型和HPLC中高压泵驱动 所产生的抛物线型层流的速度曲线不同， 不会直接引起样品组分区带在柱内扩张， 这是HPCE获得高效分离的重要原因之一。
3．毛细管凝胶电泳（capillary gel ．毛细管凝胶电泳（ 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，它将凝胶电泳对生 物大分子的高效分离能力和毛细管电泳的 快速、微量和定量分析相结合，成为当今 分离度极高的一种电泳分离技术。
毛细管电泳一般由一个高压电源，一 根毛细管，一个检测器及两个缓冲液 贮液槽及数据记录系统组成，其仪器 结构示意图如图

电极槽和毛细管内的溶液为缓冲液，可以加入有机溶剂作为改性剂，以及加入表面活性剂，称作运行缓冲液。 运行缓冲液使用前应脱气。电泳谱中各成分的出峰时间称迁移时间。胶束电动毛细管色谱中的胶束相当于液相色 谱的固定相，但它在毛细管内随电渗流迁移，故容量因子为无穷大的成分最终也随胶束流出。其他各种参数都与 液相色谱所用的相同。
此外，还有一类基于芯片的二维分离系统主要应用于蛋白质酶解物的分离分析。
除上述分离模式外，芯片自由流电泳也是芯片电泳分离蛋白质的重要方法。芯片自由流电泳是指在芯片中通 过外加电场使样品随缓冲液连续流动的同时沿电场方向进行电迁移，从而按照电泳淌度不同实现分离的电泳分离 模式。Raymond等采用芯片自由流电泳模式分离了人血清蛋白、缓激肽和核糖核酸酶A，其分离长度为3.1 cm，流 出时间为62 S。Kobayashi等采用自由流电泳的分离模式在一个体积为56.5 mm×35 mm×30 mm的微分离室 (60uL)中实现了持续的蛋白质分离，并用羟丙基甲基纤维素涂覆来抑制蛋白质吸附，在25 min内有效分离了细胞 色素C和肌红蛋白。最近，Kohl．heyer等H 3。制作了一种自由流等电聚焦分离蛋白质的玻璃芯片，成功地将人 血清白蛋白(pI=4.4)与等电聚焦标记物(pH 3和9)分离。
仪器要求
所用的仪器为毛细管电泳仪。正文中凡采用毛细管电泳法测定的品种，其所规定的测定参数，除分析模式、 检测方法(如紫外光吸收或荧光检测器的波长、电化学检测器的外加电位等)应按照该品种项下的规定外，其他参 数如毛细管内径、长度、缓冲液的pH值、浓度、改性剂添加量、运行电压或电流的大小、运行的时间长短、毛细 管的温度等，均可参考该品种项下规定的数据，根据所用仪器的条件和预试验的结果，进行必要的调整。
检测方法
毛细管电泳通常用到的检测方法有吸收光谱，荧光光谱，热镜，拉曼光谱，质谱和电化学方法。

高效毛细管电泳实验一、实验目的1. 进一步理解毛细管电泳的基本原理；2. 熟悉毛细管电泳仪器的构成；3. 了解影响毛细管电泳分离的主要操作参数。

二、实验原理1．电泳淌度毛细管电泳（CE ）是以电渗流 (EOF)为驱动力，以毛细管为分离通道，依据样品中组分之间淌度和分配行为上的差异而实现分离的一种液相微分离技术。

离子在自由溶液中的迁移速率可以表示为：ν = μE （1）r 6q πημ= （2）式中ν是离子迁移速率，μ为电泳淌度，E 为电场强度。

η为介质粘度，r 为离子的流体动力学半径，q 为荷电量。

因此，离子的电泳淌度与其荷电量呈正比，与其半径及介质粘度呈反比。

2．电渗流和电渗淌度电渗流（EOF ）指毛细管内壁表面电荷所引起的管内液体的整体流动，来源于外加电场对管壁溶液双电层的作用。

在水溶液中多数固体表面根据材料性质的不同带有过剩的负电荷或正电荷。

就石英毛细管而言，表面的硅羟基在pH 大于3以后就发生明显的解离，使表面带有负电荷。

为了达到电荷平衡，溶液中的正离子就会聚集在表面附近，从而形成所谓双电层，如图1所示。

这样，双电层与管壁之间就会产生一个电位差，叫做Zeta 电势。

但毛细管两端施加一个电压时，组成扩散层的阳离子被吸引而向负极移动。

由于这些离子是溶剂化的，故将拖动毛细管中的体相溶液一起向负极运动，这便形成了电渗流。

电渗流的大小可用速率和淌度来表示：()E EOF ηεξν/=（3） 或者 ηεξμ/=EOF （4）式中νEOF 为电渗流速率，μEOF 为电渗淌度，ξ为Zeta 电势，ε为介电常数。

3．毛细管电泳的分离模式CE 有6种常用的分离模式，其中毛细管区带电泳（CZE ）、胶束电动毛细管色谱（MEKC ）和毛细管电色谱（CEC ）最为常用。

本实验的内容为CZE 。

4．毛细管电泳的基本参数CE 中的分析参数可以用色谱中类似的参数来描述，比如与色谱保留时间相对应的有迁移时间，定义为一种物质从进样口迁移到检测点所用的时间，迁移速率（ν）则是迁移距离（l ，即被分析物质从进样口迁移到检测点所经过的距离，又称毛细管的有效长度）与迁移时间（t ）之比：t l=ν （5）因为电场强度等于施加电压(V)与毛细管长度(L)之比：L VE = （6）就CE 的最简单的模式—毛细管区带电泳（CZE ）而言，结合式（1），可得：tV lL tE l a ==μ （7）在毛细管区带电泳(CZE ）条件下测得的淌度是电泳淌度与电渗流淌度的矢量和，我们称之为表观淌度μa ，即：EOF e a μμμ+= （8）实验中可以采用一种中性化合物，如二甲亚砜或丙酮等，来单独测定电渗流淌度，然后求得被分析物的有效淌度。

•
CE开始主要用于蛋白质，多肽的分析,以 后逐渐被广泛应用于生物，化学，医药， 环保等领域。它具有分离效率高，分析速 度快，样品及试剂用量少,洁净无污染等特 点,和HPLC(高效液相色谱法)成为分析化学 中互补的技术。随着生命科学的发展，毛 细管电泳技术也有了广阔的发展空间.目前， 不同分离模式的毛细管电泳技术正成为最 重要的生物样品分离分析手段。
二.毛细管电泳基本原理
1.基本概念
有效长度 (Ld, cm)
迁移时间 (tm min)
毛细管的入口端到检测器窗口的距离；
带电粒子在电场作用下做定向移动的时间；
电泳速度（Ue cm/s） 在单位时间内，带电粒子在毛细管中定向 移动的距离； 电场强度(E V/cm) 在给定长度毛细管的两端施加一个电场后 所形成的电效应的强度；
tm = Lt2/UV
其中， U = Ue/Ueo
可见，在毛细管长度一定，某时刻电压 相同的条件下，迁移时间决定于电泳速 度Ue和电渗流速度Ueo,而两者均随组分 的不同荷质比而异;所以，基于荷质比 的差异就可以实现组分的分离。
Lt---有效长度 V---施加电压 U---溶质总流速 Ue---电泳速度 Ueo---电渗流速度
电泳仪工作示意图
三.毛细管电泳的分离模式
毛细管电泳有多种分离模式，给样品分离提供了不同的 选择机会.根据分离原理可分为:
毛细管区带电泳
毛细管凝胶电泳 CE 胶束电动力学毛细管色谱 毛细管等电聚焦电泳
毛细管区带电泳
毛细管区带电泳(CZE)也 称为自由溶液毛细管电泳, 是毛细管电泳中最简单， 应用最广泛的一种形式。 其分离机理在于：不同离子 按照各自表面电荷密度的差 异也即淌度的差异,以不同的 速度在电解质中移动,而实现 分离。当然，中性物质的淌 度差为零,所以不能以这种形 式分离。

微流控芯片毛细管电泳中电动进样和分离对分离效率的影响李舟;徐光明;方群
【期刊名称】《浙江大学学报（理学版）》
【年(卷),期】2004(31)6
【摘要】电动进样和分离技术是微流控芯片毛细管电泳分析应用中一项重要的技术环节.通过外加电压调节玻璃基材微芯片"十"字通道内的场强分布,改变分析样品在芯片内电渗流的方向和速率,考察样品的分离效率并得出最佳的外加电压控制方案.
【总页数】4页(P657-660)
【作者】李舟;徐光明;方群
【作者单位】浙江大学,化学系,微分析系统研究所,浙江,杭州,310028;浙江大学,化学系,微分析系统研究所,浙江,杭州,310028;浙江大学,化学系,微分析系统研究所,浙江,杭州,310028
【正文语种】中文
【中图分类】O652
【相关文献】
1.基于场放大进样-电动反平衡扫集的毛细管电泳富集分离系统的研究及其在铁矿石检测中的应用 [J], 张效伟
2.基于毛细管电泳及微流控芯片的药物提取分离技术 [J], 宋智瑞;张贝贝;陈缵光
3.纳米粒子毛细管电泳/微流控芯片新技术及其在手性分离中的应用 [J], 陈杰;丁国生;岳春月;唐安娜
4.微流控芯片毛细管电泳在蛋白质分离分析中的应用研究进展 [J], 董娅妮;方群
5.微流控芯片单细胞进样,溶膜及分离检测胞内谷胱甘肽 [J], 高健;殷学锋;方肇伦因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

5)CGE中使用改性剂
9.5.4毛细管等电聚焦(CIEF) 1)毛细管等电聚焦原理
毛细管等电聚焦属于毛细管电泳中的一种聚焦技术类型，其溶
质通常是蛋白质，分离基于蛋白质等电点(PI)的差异。毛细管内充 满两性电解质和蛋白质溶液，加上一个电场，在毛细管中产生一个
pH梯度。各种蛋白质因为它们的等电点不同，而在毛细管内聚焦为
图9.6 溶质通过毛细管的顺序
图9.7阳离子、中性分子、阴离子 的电泳谱图
8页
退出
色谱分析法
出版社 社文分社
1)电渗流的作用 2)电渗流的产生
图9.8 电渗流的产生
9页
退出
色谱分析法
出版社 社文分社
图9.9 不同驱动力的流型和相应的谱带峰形 3)电渗流的速度和迁移率 (1)电场强度
(2)缓冲液的pH值
子的尺寸和离子所带电荷的大小和符号。
2页
退出
色谱分析法
出版社 社文分社
图9.1 毛细管电泳示意图 9.1.2区带电泳 9.1.3引起区带扩散的因素 9.1.4管的直径对对流扩散的影响
9.1.5介质中的电泳
9.1.6毛细管电泳
3页
退出
色谱分析法
出版社 社文分社
9.2毛细管电泳体系 9.2.1概述 从概念上来讲，毛细管电泳体系比较简单。如图9.2所示，其 主要组成有样品池、入口池、出口池、毛细管、检测器、高压电 源、数字结果处理设备，如一台分析仪或一台计算机。
许多狭小的区带。毛细管内的溶液在动力作用下通过检测器而产生 电泳图。
15 页
退出
色谱分析法
出版社 社文分社
2)毛细管内形成pH梯度 3)等电聚焦
图9.13 CIEF分离机理示意图

上一世纪后二十年分析化学领域中发展最迅速的分离分析方法
4
高效毛细管电泳（High-Performance CE）
高效毛细管电泳在技术上采取了两项重要改进： 高效毛细管电泳在技术上采取了两项重要改进： 一是采用了细内径的毛细管（ 一是采用了细内径的毛细管（ 2-75 µm ）； 二是采用了高达数千伏至数万伏的电压
毛细管电泳
Capillary Electrophoresis, CE
1
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； 发现样品的迁移速度和方向由 其电荷和淌度决定； 其电荷和淌度决定； 第一次的自由溶液电泳； 第一次的自由溶液电泳；第一 的自由溶液电泳 电泳仪； 台电泳仪； 1948年，获诺贝尔化学奖； 年 获诺贝尔化学奖；
14
5 HPCE中电渗流的流型 HPCE中电渗流的流型
电荷均匀分布，整体移动，电渗流的流动为平流，塞式 流动（谱带展宽很小）； 液相色谱中的溶液流动为层流，抛物线流型，管壁处流 速为零，管中心处的速度为平均速度的2倍（引起谱带展宽 较大）。
15
6 HPCE中电渗流的作用 HPCE中电渗流的作用
电渗流的速度约等于一般离子电泳速度的5～7倍； 电渗流的速度约等于一般离子电泳速度的5 各种电性离子在毛细管柱中的迁移速度为： 各种电性离子在毛细管柱中的迁移速度为：
10
(3)电泳淌度 电泳淌度(Electric Field Mobility，简称µep ) 电泳淌度 带电粒子在毛细管中，作定向运动的电泳速度与所在电场强度之比。电泳淌 度的单位用cm2/V.sec表示。 Ld/tm µep = Vep /E = ─── V/Lt Vep:电泳速度 E：电场强度 Ld: 毛细管入口端至检测器长度 (4) ξ电势(Zeta Potential) 电势(Zeta 参与形成双电层被毛细管表面吸附的一层离子与溶液中的游离阳离子之间会 产生一个电势，称为毛细管壁Zeta电势。毛细管壁为高电位区，中心点为低 电位区，毛细管的半径越大电位差越大，形成的ξ电势越大。

芯片毛细管电泳法测定盐酸阿霉素注射剂中盐酸阿霉素含量彭怀东;孙悦;莫满芳;杨端辉;李海秀【摘要】目的建立用微流控芯片毛细管电泳激光诱导荧光检测盐酸阿霉素注射剂中盐酸阿霉素含量的方法.方法以荧光素钠为内标物,20 mmol/L的Na2B4O7 -NaOH缓冲溶液(pH 10.0)作为电泳缓冲液,采用夹流进样和分离方式,进样电压500 v,分离电压1800 V.结果1.5 min内即可完成进样和分离,盐酸阿霉素质量浓度在0.58～5.8 μg/mL范围内线性关系良好(r=0.996),检出限为0.17μg/mL(S/N=3),加标回收率为97.7％～101.5％,结论微流控芯片毛细管电泳法简单、快速、准确,样品用量少,可用于测定盐酸阿霉素注射剂中盐酸阿霉素的含量.%Objective To establish a new method for the determination of doxorubicin in doxorubicin hydrochloride injection by microfluidic chip with laser-induced fluorescence detection. Methods Fluorescein sodium was used as the internal standard. The optimal separation conditions, such as the pH and concentration of buffer solution, separation voltage and injection time, were investigated. 20 mmol/L sodium borate-sodium hydroxide was used as electrophoresis buffer solution (pH 10.0). The introduction voltage was 500 V, and the separation voltage was 1 800 V. Results The separation was finished in 1.5 min. Good linearity can be observed in a range of 0.58-5. 8 jig/mL ( r = 0. 996), and the detection limit ( S/N = 3 ) was 0.17 μg/mL and the recovery ratio was within 97.7% -101.5%. Conclusion The method established on microchip was simple, rapid, accurate, and low cost, which can be used in the assay of doxorubicin hydrochloride.【期刊名称】《广东药学院学报》【年(卷),期】2011(027)006【总页数】4页(P587-590)【关键词】微流控芯片;激光诱导荧光;盐酸阿霉素【作者】彭怀东;孙悦;莫满芳;杨端辉;李海秀【作者单位】广东药学院中药学院,广东广州 510006;广东药学院中药学院,广东广州 510006;广东药学院中药学院,广东广州 510006;广东药学院中药学院,广东广州 510006;广东药学院中药学院,广东广州 510006【正文语种】中文【中图分类】R917阿霉素(doxorubicin，DOX)，又称多柔比星，是一种应用广泛的抗肿瘤药物[1-2]。

第十九章：
毛细管电泳法
Capillary Electrophoresis
概述
电泳: 电解质溶液中，位于电场中的带电离子在电场力的作用
下，发生差速迁移，可实现分离。
毛细管电泳
经典电泳法散热差，难以克服高电压引起的焦耳热，限
制了高电压的使用，分离电压受到限制。 乔更森和鲁卡斯采用75μm内径的石英毛细管做为分离室， 紫外柱上检测的方法，在30kv的分离电压下分离丹酰化氨基 酸，柱效达到40万个理论塔板。
课后习题： P427：3，4
的溶液整体向负极移动，形成电渗流（EOF）。
1.2 毛细管电泳原理
电渗速度uos以下式表示：
os uos os E E 4 os ：电渗率或电渗淌度 os ：管壁的Zeta电势 ：介质介电常数 ：介质黏度
E ：电场强度
1.3 CE中电渗流的方向
电渗流的方向取决于毛细管内表面电荷的性质：
Qin c0 π r (eff +os )Et
2
电场：1-10kv 时间：1-10s 特别适合黏度大的试样。
存在的问题：
进样不均：淌度大的离子比淌度小的进样量大。 离子丢失：淌度大且与电渗流方向相反的离子可能进不去。 偏向性，准确性可靠性差，重现性差
2.3.3 扩散进样 试样通过扩散作用进入分离柱端口处。
由于电渗流速度大大高于电泳 速度，一般为电泳的5-7倍，所 以，不管正离子、负离子还是 中性分子，均随电渗流移动。
第二节、毛细管电泳仪
结构与流程
主要由高压电源、缓冲液及进样系统、毛细管柱、检测 器及数据处理等五部分组成 。
2.1 高压电源
（1）0～30 kV 稳定、连续可调的直流电源；
（2）具有恒压、恒流、恒功率输出；

芯片毛细管电泳电化学发光法快速测定盐酸普鲁卡因的含量杨晖;和素娜;杨帆;张贝贝;于艳艳;陈缵光【摘要】建立了芯片毛细管电泳电化学发光法快速测定盐酸普鲁卡因含量的新方法.采用三联吡啶钌(Ru(bpy)32+)为电化学发光试剂,三电极体系(直径300 μm的铂圆盘电极为工作电极,集成在铂圆盘工作电极外的钛管为对电极,Ag/AgCl丝为参比电极)进行检测.分别考察了运行缓冲溶液pH值、检测缓冲溶液pH值、检测电位以及分离电压对分离和检测性能的影响.在优化条件下,即运行缓冲溶液为10 mmol/L磷酸盐溶液(pH 4.0),检测池缓冲溶液为含5 mmol/L Ru(bpy)32+的50 mmol/L磷酸盐缓冲溶液(pH 7.0),检测电位为1.25 V,分离电压为300 V/cm时,盐酸普鲁卡因可在40 s内实现较好的分离与检测,其线性范围为10～2000μg/mL(r2 =0.999 1),检出限(S/N=3)为3.0 μg/mL,加标回收率为97％～ 99％,相对标准偏差为1.8％～2.2％.该方法简便、快速、准确,可用于盐酸普鲁卡因注射液的质量控制.【期刊名称】《分析测试学报》【年(卷),期】2014(033)011【总页数】5页(P1302-1306)【关键词】微流控芯片;电化学发光检测;盐酸普鲁卡因;三联吡啶钌【作者】杨晖;和素娜;杨帆;张贝贝;于艳艳;陈缵光【作者单位】中山大学药学院,广东广州510006;河南科技大学医学院,河南洛阳471003;河南科技大学医学院,河南洛阳471003;中山大学药学院,广东广州510006;湖北中医药大学检验学院,湖北武汉430065;中山大学药学院,广东广州510006;中山大学药学院,广东广州510006;中山大学药学院,广东广州510006【正文语种】中文【中图分类】O657.1;TQ460.72芯片毛细管电泳(Microchip capillary electrophoresis,MCE)因具有试样消耗少、分析时间短、灵敏度高、微型化等特点，近年来得到迅速发展，并已应用于各分析领域[1-5]。

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。

基本原理
HPLC分离原理是基于分配系数的差别， 保留时间不同而分离—色谱行为
CE是在电场作用下离子的大小与电荷数 量、符号不同，电位不同，导致迁移速 度不同而分离—电泳行为。
毛细管电色谱（CEC），则具有电泳及色 谱二种分离行为。
电泳与电泳淌度
电泳速率 uep 荷电质点在电场作用下，在电解质溶液
因此, H =B/u
（2）流型不同 CE
HPLC
毛细管电泳与高效液相色谱的流型与峰型的比较
毛细管电泳的重复性
提高定量重复性，可采用叠加 对比法或内标法，RSD < 4%
提高迁移时间的重复性，可采 用相对保留值RSD < 3%
毛细管电泳法用于中药及生物样品分 析的优点
一、具有柱效高、进样体积小等特点。 二、抗污染能力强。分析中药样品时，前处理 简单，
Kmw
水相
-
+
电渗流的迁移速度ueo和电场强度E 成正比。
电渗淌度μeo 单位场强下的电渗速率为电渗淌度。 μeo= ueo /E = /
缓冲溶液的介电常数 双电层电位 缓冲溶液的粘度
表观淌度
在CE中，离子被观测到的淌度是离子
的电泳淌度（μep）和背景电解质溶液的
电渗淌度（μeo）的矢量和，称为表观淌
分离机制 MEKC是在缓冲溶液中加入 表面活性剂，当表面活性剂的浓度超 过临界胶束浓度（CMC）时，则形成荷 电胶束。在无胶束存在时，所有中性 分子将同时随同电渗流到达检测器， 而不能分离。
在有胶束存在时，带负电荷的胶束在 电场作用下向相反方向（阳极）泳动（但 速度一般小于电渗流的速度，因此也缓慢 跟随电渗流向阴极迁移）。中性分子在胶 束（准固定相）和水相间形成分配平衡， 靠中性分子在胶束中的保留（“溶解”） 能力的不同而分离。

毛细管电泳分析方法的工作原理介绍毛细管电泳(capillary electrophoresis, CE)又叫高效毛细管电泳(HPCE), 是近年来发展最快的分析方法之一。

1981年Jorgenson和Lukacs首先提出在75μm内径毛细管柱内用高电压进行分离, 创立了现代毛细管电泳。

1984年Terabe等建立了胶束毛细管电动力学色谱。

1987年Hjerten 建立了毛细管等电聚焦, Cohen和Karger提出了毛细管凝胶电泳。

1988～1989年出现了第一批毛细管电泳商品仪器。

短短几年内, 由于CE符合了以生物工程为代表的生命科学各领域中对多肽、蛋白质(包括酶，抗体)、核苷酸乃至脱氧核糖核酸(DNA)的分离分析要求, 得到了迅速的发展。

CE是经典电泳技术和现代微柱分离相结合的产物。

CE和高效液相色谱法(HPLC)相比, 其相同处在于都是高效分离技术, 仪器操作均可自动化, 且二者均有多种不同分离模式。

二者之间的差异在于：CE用迁移时间取代HPLC中的保留时间, CE的分析时间通常不超过30min, 比HPLC速度快；对CE而言, 从理论上推得其理论塔板高度和溶质的扩散系数成正比, 对扩散系数小的生物大分子而言, 其柱效就要比HPLC高得多；CE所需样品为nl级, 最低可达270fl, 流动相用量也只需几毫升, 而HPLC所需样品为μl 级, 流动相则需几百毫升乃至更多；但CE仅能实现微量制备, 而HPLC可作常量制备。

CE和普通电泳相比, 由于其采用高电场, 因此分离速度要快得多；检测器则除了未能和原子吸收及红外光谱连接以外, 其它类型检测器均已和CE实现了连接检测；一般电泳定量精度差,而CE和HPLC相近；CE操作自动化程度比普通电泳要高得多。

总之, CE的优点可概括为三高二少：高灵敏度, 常用紫外检测器的检测限可达10-13～10-15mol,激光诱导荧光检测器则达10-19～10-21mol；高分辨率, 其每米理论塔板数为几十万；高者可达几百万乃至千万, 而HPLC一般为几千到几万；高速度, 最快可在60s内完成, 在250s内分离10种蛋白质, 1.7min分离19种阳离子, 3min内分离30种阴离子；样品少, 只需nl (10-9 L)级的进样量；成本低, 只需少量(几毫升)流动相和价格低廉的毛细管。