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毛细管电泳的原理和用途介绍
更新时间:2012-05-14 点击次数:4366

 

什么是毛细管电泳?毛细管电泳(capillary electrophoresis, CE)又叫毛细管电泳(HPCE), 是近年来发展zui快的分析方法之一。毛细管电泳是一类以毛细管为分离通道、以高压直流电场为驱动力的新型液相分析技术。毛细管电泳是将电泳的场所置于毛细管中的一种电泳分离方法,它的装置结构通常由高压电源、铂电极、缓冲液池、样品池、毛细管、检测器和分析记录仪构成
。毛细管电泳的原理和过程是怎样的?毛细管电泳分离的基本流程有进样、分离和检测三步骤。进样:毛细管电泳的基本装置是一根充满电泳缓冲液的毛细管,与毛细管两端相连的两个小瓶微量样品从毛细管的一端通过压力电迁移进入毛细管;分离:电泳时,与高压电源连接的两个电极分别浸人毛细管两端小瓶的缓冲液中。样品朝与自身所带电荷极性相反的电极方向泳动。各组分因其分子大小、所带电荷数、等电点等性质的不同而迁移速率不同,依次移动至毛细管输出端附近的光检测器,检测、记录吸光度,并在屏幕上以迁移时间为横坐标,吸光度为纵坐标将各组分以吸收峰的形式动态直观地记录下来;检测:检测的原理基于被测组分和背景电解质的吸光度不同,当被测组分通过检测窗时,吸光度发生的变化服从朗伯-比尔定律,即在一定的实验条件下,吸光度与被测组分的浓度成正比。
毛细管电泳和普通电泳相比较的优势在哪里?通常电流通过导体时都会产生焦耳热。传统平板凝胶电泳的zui大局限性在于,其无法克服两端高电压带来的焦耳热所产生的负面影响。焦耳热可使筛分介质内部出现温度、粘度及分离速度的不均一,影响迁移、降低效率、使区带变宽。由于这种负面影响与电场强度成正比,所以极大地限制了高电压的引入,也难以提高电泳速度。毛细管电泳使样品在一根极细的柱子中进行分离。细柱可减小电流,使焦耳热的产生减少;同时又增大了散热面积,提高散热效率,大大降低了管中心与管壁间的温差,减少了柱子径向上的各种梯度差,保证了分离。因此可以加大电场强度,达到100200V/cm,全面提高分离质量。
毛细管电泳主要用于哪些实验?总的来说,毛细管电泳可用于对有机化合物、无机离子、中性分子、手性化合物、蛋白质和多肽、DNA和核酸片段的分析。具体来说,常见的应用范围有以下几个方面:
1)高速DNA测序:由于人类基因组工程的提出,高速DNA测序引起了广泛注意,由于对核苷酸及其聚合物*的分辨率,毛细管电泳在DNA测序中的应用潜力也受到重视。在高电场和使用阵列毛细管条件下,其潜在的测序能力远远超过了现有方法。
2)手性分离现代社会中,手性分析常牵涉到人类生命、动植物的生存和演化,在药物研究和生产中也是必须考虑的问题,研究证明手性手细管电泳是zui简单的手性分析方法。手性应用的研究包括异构体拆分、能度测定、反应动力学研究、手性药物筛查等。
3)蛋白质分析蛋白质分离分析也是毛细管电泳的主要应用方向,包括:蛋白和多肽的纯度分析、结构研究、结合蛋白的研究、生化及其过程分析、物化常数的测定,临床医学研究等。
4)糖分析糖是自然界中广泛存在的化学物质,已发现的蛋白质中90%以上含有糖碱基;糖在细胞识别以及其它生物分子识别中也具有不可替代的作用。但是由于糖的一些特殊性质,对它的分离分析有很大的困难。而近年发展起来的毛细管电泳仪用于糖的分析取得了巨大的成功,成为糖分离分析的有效工具。
5)单细胞分析毛细管电泳既能研究许多细胞构成的样品,也能只研究单个细胞,即单细胞分析。单细胞分析技术为生命科学研究打开了新的天地,推动了一系列的新研究的出现,已被广泛应用于生物学、免疫学、血液流变学、细胞生理学,临床医学,特别是肿瘤研究和器官移植。
6)联用技术联用技术的研究将是毛细管电泳仪的重大发展方向之一,与谱、质谱等方法的联用将会大大提高毛细管电泳仪的应用范围。

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