毛細(xì)管電泳的原理和用途介紹

更新時(shí)間：2012-05-14

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什么是毛細(xì)管電泳？毛細(xì)管電泳（capillary electrophoresis, CE）又叫毛細(xì)管電泳（HPCE）, 是近年來發(fā)展zui快的分析方法之一。毛細(xì)管電泳是一類以毛細(xì)管為分離通道、以高壓直流電場為驅(qū)動力的新型液相分析技術(shù)。毛細(xì)管電泳是將電泳的場所置于毛細(xì)管中的一種電泳分離方法，它的裝置結(jié)構(gòu)通常由高壓電源、鉑電極、緩沖液池、樣品池、毛細(xì)管、檢測器和分析記錄儀構(gòu)成

。毛細(xì)管電泳的原理和過程是怎樣的？毛細(xì)管電泳分離的基本流程有進(jìn)樣、分離和檢測三步驟。進(jìn)樣：毛細(xì)管電泳的基本裝置是一根充滿電泳緩沖液的毛細(xì)管，與毛細(xì)管兩端相連的兩個(gè)小瓶微量樣品從毛細(xì)管的一端通過“壓力”或“電遷移”進(jìn)入毛細(xì)管；分離：電泳時(shí)，與高壓電源連接的兩個(gè)電極分別浸人毛細(xì)管兩端小瓶的緩沖液中。樣品朝與自身所帶電荷極性相反的電極方向泳動。各組分因其分子大小、所帶電荷數(shù)、等電點(diǎn)等性質(zhì)的不同而遷移速率不同，依次移動至毛細(xì)管輸出端附近的光檢測器，檢測、記錄吸光度，并在屏幕上以遷移時(shí)間為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)將各組分以吸收峰的形式動態(tài)直觀地記錄下來；檢測：檢測的原理基于被測組分和背景電解質(zhì)的吸光度不同，當(dāng)被測組分通過檢測窗時(shí)，吸光度發(fā)生的變化服從朗伯-比爾定律，即在一定的實(shí)驗(yàn)條件下，吸光度與被測組分的濃度成正比。

毛細(xì)管電泳和普通電泳相比較的優(yōu)勢在哪里？通常電流通過導(dǎo)體時(shí)都會產(chǎn)生焦耳熱。傳統(tǒng)平板凝膠電泳的zui大局限性在于，其無法克服兩端高電壓帶來的焦耳熱所產(chǎn)生的負(fù)面影響。焦耳熱可使篩分介質(zhì)內(nèi)部出現(xiàn)溫度、粘度及分離速度的不均一，影響遷移、降低效率、使區(qū)帶變寬。由于這種負(fù)面影響與電場強(qiáng)度成正比，所以極大地限制了高電壓的引入，也難以提高電泳速度。毛細(xì)管電泳使樣品在一根極細(xì)的柱子中進(jìn)行分離。細(xì)柱可減小電流，使焦耳熱的產(chǎn)生減少；同時(shí)又增大了散熱面積，提高散熱效率，大大降低了管中心與管壁間的溫差，減少了柱子徑向上的各種梯度差，保證了分離。因此可以加大電場強(qiáng)度，達(dá)到100～200V/cm，全面提高分離質(zhì)量。

毛細(xì)管電泳主要用于哪些實(shí)驗(yàn)？總的來說，毛細(xì)管電泳可用于對有機(jī)化合物、無機(jī)離子、中性分子、手性化合物、蛋白質(zhì)和多肽、DNA和核酸片段的分析。具體來說，常見的應(yīng)用范圍有以下幾個(gè)方面：

（1）高速DNA測序：由于人類基因組工程的提出，高速DNA測序引起了廣泛注意，由于對核苷酸及其聚合物*的分辨率，毛細(xì)管電泳在DNA測序中的應(yīng)用潛力也受到重視。在高電場和使用陣列毛細(xì)管條件下，其潛在的測序能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了現(xiàn)有方法。

（2）手性分離現(xiàn)代社會中，手性分析常牽涉到人類生命、動植物的生存和演化，在藥物研究和生產(chǎn)中也是必須考慮的問題，研究證明手性手細(xì)管電泳是zui簡單的手性分析方法。手性應(yīng)用的研究包括異構(gòu)體拆分、能度測定、反應(yīng)動力學(xué)研究、手性藥物篩查等。

（3）蛋白質(zhì)分析蛋白質(zhì)分離分析也是毛細(xì)管電泳的主要應(yīng)用方向，包括：蛋白和多肽的純度分析、結(jié)構(gòu)研究、結(jié)合蛋白的研究、生化及其過程分析、物化常數(shù)的測定，臨床醫(yī)學(xué)研究等。

（4）糖分析糖是自然界中廣泛存在的化學(xué)物質(zhì)，已發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)中90%以上含有糖堿基；糖在細(xì)胞識別以及其它生物分子識別中也具有不可替代的作用。但是由于糖的一些特殊性質(zhì)，對它的分離分析有很大的困難。而近年發(fā)展起來的毛細(xì)管電泳儀用于糖的分析取得了巨大的成功，成為糖分離分析的有效工具。

（5）單細(xì)胞分析毛細(xì)管電泳既能研究許多細(xì)胞構(gòu)成的樣品，也能只研究單個(gè)細(xì)胞，即單細(xì)胞分析。單細(xì)胞分析技術(shù)為生命科學(xué)研究打開了新的天地，推動了一系列的新研究的出現(xiàn)，已被廣泛應(yīng)用于生物學(xué)、免疫學(xué)、血液流變學(xué)、細(xì)胞生理學(xué)，臨床醫(yī)學(xué)，特別是腫瘤研究和器官移植。

（6）聯(lián)用技術(shù)聯(lián)用技術(shù)的研究將是毛細(xì)管電泳儀的重大發(fā)展方向之一，與譜、質(zhì)譜等方法的聯(lián)用將會大大提高毛細(xì)管電泳儀的應(yīng)用范圍。

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