高效毛细管电泳技术.ppt

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1、毛细管电泳毛细管电泳 组员：组员：一、概述一、概述-毛细管和毛细管和电泳电泳二、毛细管电泳原理二、毛细管电泳原理和设备和设备三、毛细管电泳的应三、毛细管电泳的应用用四、毛细管电泳的特四、毛细管电泳的特点点五、毛细管电泳的发五、毛细管电泳的发展前景展前景目目 录录一、概述一、概述-毛细管和电泳技术毛细管和电泳技术毛细管柱毛细管柱是毛细管电泳（CE）的核心部件，目前多为25-75m之间，材料为聚四氟乙烯、玻璃和弹性石英，以石英居多。电泳电泳：在电解质溶液中，带电离子在电场力的作用下，以不同的速度向与其所带电荷相反的电极迁移的现象。由于不同离子所带电荷及性质的不同，迁移速率不同，可实现分离。2023

2、/3/13-+一、概述一、概述-毛细管和电泳技术毛细管和电泳技术电泳技术的发展电泳技术的发展1808年，ReussReuss（俄国）首次发现电泳现象；1937年，TiseliusTiselius(瑞典)第一次将人血清提取的蛋白质混合液分离出白蛋白和、球蛋白；经典电泳是在平板介质平板介质如多孔半固体或滤纸上进行分离，而毛细管电泳是在毛细管柱中完成分离。传统电泳分析：操作烦琐，分离效率低，定量困难。1981年，JorgensonJorgenson和LuckasLuckas，用75m内径石英毛细管进行电泳分析，柱效高达40万/m，促进电泳技术发生了根本变革，迅速发展成为可与GC、HPLC相媲美的崭新

3、的分离分析技术高效毛细管电泳。2.1 电渗现象2.2 HPCE中的电渗现象2.3 分离原理2.4 毛细管电泳的分离模式2.5 高效毛细管电泳设备二、毛细管电泳原理和设备二、毛细管电泳原理和设备高效毛细管电泳高效毛细管电泳简称毛细管电泳毛细管电泳，指以高压电场为驱动力，以毛细管为分离通道，依据样品中各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分配技术。技术上采取了两项重要改进：技术上采取了两项重要改进：一是采用了0.05mm内径的毛细管，大大减小减小了温度效应温度效应；二是采用了高达数千伏的电压电压，又可进一步使柱径变小，柱长增加，柱效柱效远高于高效液高效液相相色谱；二、高效毛细管电泳二

4、、高效毛细管电泳EOF2.1 2.1 电渗现象电渗现象当固体与液体接触时，固体表面带一种电荷，则因静电引力使其周围液体带有相反电荷，在液液-固界固界面面形成双电层双电层，二者之间存在电位差。当液体两端施加电压时，就会发生液体相对于固体表面的移动，这种液体相对于固体表面的移动的现象叫电渗现象电渗现象。2.2.2 HPCE2 HPCE中的电渗现象中的电渗现象石英毛细管柱，内充液pH3时，石英毛细管壁毛细管壁上的硅醇基(-SiOH）电离成-SiO-（负电荷负电荷）,与之接触的缓冲液缓冲液带正电正电，形成了双电层双电层。在高电场的作用下，带正电荷的溶液表面及扩散层向阴极阴极移动，故将引起柱中的溶液整体

5、溶液整体向负极移动负极移动，速度电渗流电渗流。2.3 2.3 分离原理分离原理电场作用下，带电粒子在毛细管柱中出现：电电泳泳现现象象和电渗流现象电渗流现象。带电粒子的迁移速度迁移速度=电泳+电渗流 两种速度的矢量和两种速度的矢量和；正离子正离子：两种效应的运动方向一致，在负极最先流出负极最先流出；中性粒子中性粒子：无电泳，受电渗流影响，在正离子后流出正离子后流出；负离子负离子：两种效应方向相反，在负极最后流出负极最后流出；（电渗流电渗流 电泳）电泳）2023/3/13毛细管电泳根据分离机理不同，具有多种分离模式分离模式：毛细管区带电泳（CZE）毛细管胶束电动色谱（MECC）毛细管凝胶电泳（CG

6、E）毛细管等电聚焦（CIEF）毛细管等速电泳（CITP）毛细管电色谱（CEC）2.42.4毛细管电泳的分离模式毛细管电泳的分离模式毛细管电泳2.42.4毛细管电泳的分离模式毛细管电泳的分离模式分离模式分离模式分离依据分离依据应用范围应用范围毛细管区带电泳(CZE)分析物在自由溶液中淌度生差异可离解或离子化的化合物、手性分子(氨基酸、蛋白质、多肤、糖、DNA、药物、环境污染物等)胶束电动毛细管色谱(MECC)分析物在自由溶液中淌度的差异及其在胶束、水相间分配系数的差异中性或强疏水性化合物、核酸、多环芳烃等毛细管电色谱(CEC)分析物在毛细管内填充的固定相与水相间分配行为的差异及其在自由溶液中淌度

7、的差异与HPLC近似毛细管凝胶电泳(CGE)分析物的分子大小与荷质比差异蛋白质、DNA等生物大分子毛细管等速电泳(CITP)分析物在电场梯度下的分布差异(移动界面)与CZE近似，也可用于电泳分离的预浓缩毛细管等电聚焦(CIEF)分析物的等电点差异蛋白质、多肽2023/3/132.5 2.5 高效毛细管电泳设备高效毛细管电泳设备2023/3/13基本装置包括一个高压支流电源、一根毛细管、一个检测器及两个供毛细管两端插入而又可和电源相连的缓冲液贮瓶。2.5 2.5 高效毛细管电泳设备高效毛细管电泳设备2023/3/13三、毛细管电泳的应用三、毛细管电泳的应用3.1 药物分析3.2 DNA分析3.3

8、 环境分析3.4 食品检测3.1 3.1 药物分析药物分析毛细管电泳(CE)因其高效、高速、高灵敏度、高自动化以及样品和试剂耗用量少等特点,被广泛应用于药物的研究和分析之中。在手性药物拆分、中成药制剂、西药复方制剂手性药物拆分、中成药制剂、西药复方制剂及中草药等药物和制剂的分离、鉴定和分析中草药等药物和制剂的分离、鉴定和分析中,均能显示出其独特的优势,因而越来越受到人们的重视。3.2 DNA3.2 DNA分析分析 DNA分析包括碱基、核苷、核苷酸、寡核苷酸、引物、探针、单链DNA、双链DNA分析。用CE测DNA序列的应用很多,如用短寡核苷酸引物库短寡核苷酸引物库测DNA 序列、高速DNA 序列

9、、毛细管阵列、毛细板阵列。3.3 3.3 环境分析环境分析水源是人类生存最重要的环境资源，对水质的分析是CE 最广泛的应用领域之一。CE 的工作环境是水介质，这一特点为环境分析带来极大方便。目前，CE已经可以准确测量出水环境中的多种多多环芳环芳烃、多氯联苯烃、多氯联苯等。农药残留分析农药残留分析是一项对复杂混合物中痕量组分的分析技术,它要求微量操作方法、灵敏度高、特异性强，而毛细管电泳正好满足这些要求。毛细管电泳对农药残留的检测基本上主要集中在除草剂范围，还可应用于水、土壤和农作物中的磷酸盐、有机磷和化学战的毒性化学品的检测。3.4 3.4 食品检测食品检测食品添加剂是用于改善食品的品质、延长

10、食品保存期、便于食品加工和增强食品营养成分的一类化学合成或天然物质。3.4 3.4 食品检测食品检测CE 以其样品处理简单、多组分同时测定、及越来越低的检出限,被广泛应用在食品添加剂食品添加剂的检测中，尤其在食品防腐剂、食品抗氧化剂、食品着色剂、食品酸味剂、食品甜味剂、食品营养强化剂等食品添加剂方面具有重要意义。3.4 3.4 食品检测食品检测 近年来，非法使用添加剂的现象比较多，包括苏丹红、瘦肉精、三聚氰胺等，CE同样可以应用这些物质的检测:(1)邓光辉用毛细管电泳安培检测法检出了辣椒粉样品中的苏丹红苏丹红 I I 号号。(2)张辰凌等以 20 mmol/L 乳酸溶液为背景电解质，用毛细管电

11、泳-电容耦合非接触电导法检测了牛奶中的三聚氰胺三聚氰胺的含量。(3)管月清等采用毛细管电泳-电化学检测法同时测定了肉制品中盐酸克伦特罗盐酸克伦特罗与沙丁胺醇沙丁胺醇的含量。四、毛细管电泳的特点四、毛细管电泳的特点4.1 毛细管电泳优点4.2 毛细管电泳缺点1.高效高效 效率在105106片/m间，毛细管凝胶电泳 （CGE）效率可达107片/m以上；2.快速快速 几十秒至十几分钟完成分离；3.微量微量 进样所需的体积可小到1l，消耗体积在1 50nl间；4.多模式多模式 可根据需要选用不同的分离模式，且仅需一台仪器；5.样品对象广样品对象广 从无机离子到整个细胞，具有“万能”分析功能或潜力；6.

12、经济经济 实验消耗不过几毫升缓冲溶液；7.自动自动 CE是目前自动化程度最高的分离方法；8.洁净洁净 通常使用水溶液，对人对环境无害；4.1 4.1 毛细管电泳优点毛细管电泳优点1.制备能力差2.灵敏度和线性范围不如HPLC3.仅能够实现微量制备4.定量精密度稍低于HPLC4.2 4.2 毛细管电泳缺点毛细管电泳缺点五、发展前景五、发展前景1.使用激光诱导突光检测器(LIF)、电化学检测器(EC)和质谱检测器(MS)等更加灵敏的检测器检测器来代替紫外、二极管阵列检测器(PDA)等检测器，来提高CE的灵敏度。2.联用在线富集技术在线富集技术，不需要对仪器和毛细管进行改造，成本较低，且操作简单，不需要昂贵的检测器，可显著地提高CE的灵敏度。3.结合芯片、纳米等技术，朝着商品化、微型化和集成化商品化、微型化和集成化的方向的发展，进一步拓展其应用范围。