毛細管電泳的原理和用途介紹

更新時間：2012-05-14

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

。毛細管電泳的原理和過程是怎樣的？毛細管電泳分離的基本流程有進樣、分離和檢測三步驟。進樣：毛細管電泳的基本裝置是一根充滿電泳緩沖液的毛細管，與毛細管兩端相連的兩個小瓶微量樣品從毛細管的一端通過“壓力”或“電遷移”進入毛細管；分離：電泳時，與高壓電源連接的兩個電極分別浸人毛細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)、等電點等性質的不同而遷移速率不同，依次移動至毛細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間為橫坐標，吸光度為縱坐標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的吸光度不同，當被測組分通過檢測窗時，吸光度發(fā)生的變化服從朗伯-比爾定律，即在一定的實驗條件下，吸光度與被測組分的濃度成正比。

毛細管電泳和普通電泳相比較的優(yōu)勢在哪里？通常電流通過導體時都會產(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)生的負面影響。焦耳熱可使篩分介質內(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。由于這種負面影響與電場強度成正比，所以極大地限制了高電壓的引入，也難以提高電泳速度。毛細管電泳使樣品在一根極細的柱子中進行分離。細柱可減小電流，使焦耳熱的產(chǎn)生減少；同時又增大了散熱面積，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度，達到100～200V/cm，全面提高分離質量。

毛細管電泳主要用于哪些實驗？總的來說，毛細管電泳可用于對有機化合物、無機離子、中性分子、手性化合物、蛋白質和多肽、DNA和核酸片段的分析。具體來說，常見的應用范圍有以下幾個方面：

（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，毛細管電泳在DNA測序中的應用潛力也受到重視。在高電場和使用陣列毛細管條件下，其潛在的測序能力遠遠超過了現(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，研究證明手性手細管電泳是zui簡單的手性分析方法。手性應用的研究包括異構體拆分、能度測定、反應動力學研究、手性藥物篩查等。

（3）蛋白質分析蛋白質分離分析也是毛細管電泳的主要應用方向，包括：蛋白和多肽的純度分析、結構研究、結合蛋白的研究、生化及其過程分析、物化常數(shù)的測定，臨床醫(yī)學研究等。

（4）糖分析糖是自然界中廣泛存在的化學物質，已發(fā)現(xiàn)的蛋白質中90%以上含有糖堿基；糖在細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，對它的分離分析有很大的困難。而近年發(fā)展起來的毛細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）單細胞分析毛細管電泳既能研究許多細胞構成的樣品，也能只研究單個細胞，即單細胞分析。單細胞分析技術為生命科學研究打開了新的天地，推動了一系列的新研究的出現(xiàn)，已被廣泛應用于生物學、免疫學、血液流變學、細胞生理學，臨床醫(yī)學，特別是腫瘤研究和器官移植。

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

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