毛细管区带电泳测定纳米粒子粒径分布的探索

毛细管电泳的基本原理及应用

毛细管电泳的基本原理及应用 摘要：毛细管电泳法是以弹性石英毛细管为分离通道，以高压直流电场为驱动力，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电泳分离分析方法。该技术可分析的成分小至有机离子、大至生物大分子如蛋白质、核酸等。可用于分析多种体液样本如血清或血浆、尿、脑脊液及唾液等，比HPLC 分析高效、快速、微量。 关键词：毛细管电泳原理分离模式应用 1概述 毛细管电泳(Caillary Electrophoresis)简称CE，是一类以毛细管为分离通道，以高压直流场为驱动力的新型液相分离分析技术。CE的历史可以追溯到1967年瑞典Hjerten最先提出在直径为3mm的毛细管中做自由溶液的区带电泳(Capillary Zone Electro-phoresis，CZE)。但他没有完全克服传统电泳的弊端[1]。现在所说的毛细管电泳(CE)是由Jorgenson和Lukacs在1981年首先提出，他们使用了75mm的毛细管柱，用荧光检测器对多种组分实现了分离。1984年Terabe将胶束引入毛细管电泳，开创了毛细管电泳的重要分支: 胶束电动毛细管色谱(MEKC)。1987年Hjerten等把传统的等电聚焦过程转移到毛细管内进行。同年，Cohen 发表了毛细管凝胶电泳的工作。近年来，将液相色谱的固定相引入毛细管电泳中，又发展了电色谱，扩大了电泳的应用范围。 毛细管电泳和高效液相色谱（HPLC）一样，同是液相分离技术，因此在很大程度上HPCE与HPLC可以互为补充，但是无论从效率、速度、样品用量和成本来说，毛细管电泳都显示了一定的优势毛细管电泳（C E）除了比其它色谱分离分析方法具有效率更高、速度更快、样品和试剂耗量更少、应用面同样广泛等优点外，其仪器结构也比高效液相色谱（HPLC）简单。C E只需高压直流电源、进样装置、毛细管和检测器。 毛细管电泳具有分析速度快、分离效率高、试验成本低、消耗少、操作简便等特点，因此广泛应用于分子生物学、医学、药学、材料学以及与化学有关的化工、环保、食品、饮料等各个领域[2]。

毛细管区带电泳

毛细管区带电泳（CZE）分离硝基苯酚异构体 一、实验背景 毛细管电泳、气相色谱、液相色谱是目前应用最广泛的高效分离技术，与气相色谱、液相色谱相比，毛细管电泳具有许多独特的优点，如分析速度快、柱效可高达数十万塔板/米、适用于带电样品的分离等，另外毛细管电泳具有样品消耗少、实验试剂成本低等优点，已广泛应用于生物、医药等领域的分离检测。毛细管电泳技术是现代分离科学中必不可少的重要内容。 二、实验目的 1．了解CZE分离的基本原理。 2．了解毛细管电泳仪的基本构造，掌握其基本操作技术。 3．学会计算CZE的重要参数。 4．运用CZE分离硝基苯酚异构体。 三、实验原理 毛细管电泳是指以毛细管为通道、以高压直流电场为驱动力的一类液相分离分析技术。毛细管区带电泳是最常用的一种毛细管电泳分离模式，它是根据被分离物质在毛细管中的迁移速度不同进行分离。毛细管电泳分离分析装置如图1所示。 被分离物质在毛细管中的迁移速度决定于电渗淌度和该物质自身的电泳淌度。一定介质中的带电离子在直流电场作用下的定向运动称为电泳。单位电场下的电泳速度称为电泳淌度或电泳迁移率。电泳速度的大小与电场强度、介质特性、离子的有效电荷及其大小和形状有关。电渗是伴随电泳而产生的一种电动现象。就毛细管区带电泳而言，电渗是指毛细管中电解质溶液在外加直流电场作用下的整体定向移动。电渗起因于固液界面形成的双电层。用熔融石英拉制成的毛细管，其内壁表面存在弱酸性的硅羟基，当毛细管中存在一定pH值的缓冲液时，硅羟基发生电离，在毛细管内壁形成带负电荷的“定域电荷”。根据电中性的要求，

“定域电荷”吸引缓冲液中的反号离子（阳离子）形成双电层。在直流电场作用下双电层中的水合阳离子向负极迁移，并通过碰撞等作用给溶剂施加单向推力，使之通向运动，形成电渗。单位电场下的电渗速度称为电渗淌度。电渗速度与毛细管中电解质溶液的介电常数和粘度、双电层的 电势以及外加直流电场强度有关。若同时含有阳离子、阴离子和中性分子的样品溶液在正极端引入毛细管后，在外加直流电场的作用下，样品组分在毛细管中的迁移情况如图2所示。样品中阳离子组分的电泳方向与电渗流一致，因此迁移速度最快，最先到达检测窗口。中性组分电泳速度为零，它随电渗流而行。阴离子组分因其电泳方向与电渗相反，当电渗速度大于电泳速度时，它将在中性组分之后到达检测窗口；若其电泳速度大于电渗速度，则无法达到检测窗口。由此可见，毛细管电泳分离的出峰顺序是：阳离子>中性分子>阴离子。 毛细管高压电源铂丝 缓冲溶液 记录仪 图1 毛细管电泳分离分析装置 硝基苯酚是弱酸性物质，其邻、间、对位异构体由于pK a 值不同，在一定pH 值的缓冲液中电离程度不同。因此，它们在毛细管电泳分离过程中表现出不同的迁移速度，从而实现分离。

毛细管电泳出现问题分析

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ramp time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。

荧光检测毛细管电泳法

通过荧光检测毛细管电泳法 快速灵敏地检测人体血浆中的亚硝酸盐的方法 本文选自塔兰塔(Talanta)，爱思唯尔(Elsevier)出版，纯分析化学期刊。 作者：安范舒普代尔，来自比利时鲁汶大学。 摘要:分析亚硝酸盐,NO指示剂在体内的产生,为研究NO在体内的合成提供 了一个有用的工具。通过其衍生反应和2、3二氨基萘(DAN)中一个快速、灵敏荧光-毛细管电泳法被发展来测定了人体血浆中的亚硝酸盐。亚硝酸盐在人体血浆中很容易与DAN在酸性条件下反应得到收益率很高的荧光2,3-萘 酚三唑(NAT)。荧光检测是完成施达赛检测的最佳化方式，它允许一种等离子体样品的直接分析而不像大多数堆积样品的CE-UV方法。乙腈可去除蛋白质。短程注射和高压电(30千伏)可缩短分析时间。用20mm,pH值为9.23的缓冲溶液可更好的分离。NAT的分离在1.4分钟内完成，除蛋白等离子体样品以5s每50 mbar水动力地的速度被注射到60厘米×75微米的内部直径无涂层的玻璃毛细管里。激发波长被选中为一个宽带滤波器(240-400nm),发射光在418nm被测量通过采用一个截止过滤器。在2到500nm的范围内获得一个好的线性关系(R2=0.9975)。在原始血浆样本中亚硝酸盐的检测极限是0.6nm, 比我们此前的CE-UV法低了750倍。先进的荧光-毛细管电泳法相对于目前的荧光高效液相色谱法，具有更简单的系统和更低的成本优势，同时也很灵敏。这个研究表明该方法测定人体血浆中亚硝酸盐在的浓度与频繁报道的一致。 1介绍 研究表明，亚硝酸盐在生理和病理条件下有可能成为NO合成的一个标志，因此在实验和临床研究中可能作为一个生化参数。 但是到目前为止，还没有真正关于人体血浆中亚硝酸盐的浓度的共识。具报告，一般水平的亚硝酸盐在人体血浆中“不能检测”的范围达到26微米。人体血浆中亚硝酸盐的浓度最合理的范围是从100纳米到1微米，通过大多数研究者团体的测量最常报道的结果是从100纳米到200纳米。因此，对于分析学科来说测定人体血浆中的亚硝酸浓度是一个挑战。在样品配制的过程中，高灵敏度测定和一定的防范措施可以提高测量的精密度和准确度。荧光法已广泛用于亚硝酸盐的灵敏分析。这些方法涉及亚硝酸盐衍生化反应——由2,3-二氨基萘(DAN)合成2,3-萘酚三唑(NAT)。有一些使用高效液相荧光检测的方法用在检测水、尿液和细胞培养液中的亚硝酸盐。然而，大多数荧光高效液相色谱法对样品需要一个复杂的制备过程来去除一些小元件并需要一个保护柱。这些额外的合成步骤可能会引入环境中杂质

毛细管电泳操作手册

毛细管电泳操作手册 一.毛细管紫外检测器简介 分高压电源（左侧）与毛细管检测主机（右侧）（紫外检测器）。 1.高压电源 设置高压电源分离电压范围在0-30 kV，最高设置不能超过25 kV，参考文献中如若提及分离电压在30 kV，务必不要将本高压电源也设置在30 kV。 2.毛细管检测主机 主机分毛细管系统、进样系统、和紫外检测系统。

a.毛细管系统主要包括：缓冲池、冲洗器、毛细管、高压电极。 缓冲池是两个高约3.5 cm 的玻璃瓶，用于乘装运行缓冲液。 冲洗器包括弹簧压力器和2.5 mL的医用注射器，注射器中乘装与缓冲池中一样的运行缓冲液，依靠弹簧压力将运行缓冲液推入毛细管中。 毛细管主要用的是未涂层的50 μm口径石英毛细管，有效长度在50 cm左右。 高压电极的作用是将高压电源产生的高压传输到两个缓冲池中形成电回路。 b.进样系统为一可伸缩的高度进样杆，一般进样升到最高点，所产生的高度差提供0.5 psi 的进样压力。 c.紫外检测系统提供各个波长的紫外光，可根据所做物质的紫外吸收最大波长进行手动 调节。

二.毛细管电泳的日常维护以及注意事项 1.毛细管每次使用之前必须检查正负铂丝电极是否断裂——用手指轻轻挑动电极； 2.毛细管电泳使用完毕后一定要将干燥硅胶置入主机内，如若变红，须烘箱干燥后再放入； 3.毛细管主机内部不能用水清洗，只能在关机状态下用酒精浸泡的脱脂棉擦拭，或用小毛 刷扫除主机内部的灰尘； 4.非正常情况下不要将紫外检测器的暗池打开，以免损坏紫外光接收器； 5.高压电源与主机非正常情况下不要轻易移动位置； 6.实验中手法保持轻盈，毛细管较易折断，主机窗门轻开轻关； 7.实验结束后一定要将高压电源和主机的插头都拔掉，也不要将试验样品留在主机内部的 样品架上，要保持主机内部无任何附加的化学试剂； 8.下雨天或者潮湿天气不要开机，高压电源对湿度比较敏感，湿度较大的情况下开机可能 会使高压电源击穿，造成仪器损坏； 9.寒暑假实验室无人的情况下要将毛细管主机及高压电源用干净的实验服盖住，门窗关 好，保持实验室无人的状态下也干燥； 10.若仪器长时间不用，须定时在不插电关机状态下将毛细管冲洗一次，以免毛细管堵塞。

高效毛细管电泳实验

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 6 q 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 EO F ηεξν/= （3） 或者 ηεξμ/=EO F （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

外文翻译--毛细管电泳电化学检测方法中文版-精品

毕业设计（论文）外文翻译 Electrochemical detection methods in capillary electrophoresis and applications to inorganic species 毛细管电泳电化学检测方法 在无机元素中的应用

电化学检测法在毛细管电泳 和无机元素中的应用 摘要：本文论述了毛细管电泳的三种电化学检测即电导检测法、安培检测法和电位检测法，并与较常见的光学检测方法进行了比较。详细介绍了三种检测方法的原理及其实现方法，同时介绍了它们在无机元素分析物中的应用情况。 关键字：电化学检测、毛细管电泳；无机阴离子、金属阳离子。 目录： 1.简介--------------------------------------------------------------1 2.电导检测法--------------------------------------------------------2 2.1原理----------------------------------------------------------2 2.2实现方法------------------------------------------------------3 3安培检测法--------------------------------------------------------6 3.1原理----------------------------------------------------------6 3.2实现方法------------------------------------------------------6 4电位检测法--------------------------------------------------------5 4.1原理----------------------------------------------------------9 4.2实现方法------------------------------------------------------9 5在无机元素中的应用------------------------------------------------9 6总结-------------------------------------------------------------10 7参考文献---------------------------------------------------------10 1．简介 毛细管电泳的检测方法通常采用光学方法（激光诱导荧光检测法），而毛细管电泳的三种电化学检测法即电导测定法、安培检测法、和电位测定法是非常有吸引力的一种替代方法，尽管目前开发的还相对较少。相对套色板离子法来说（其他和以前一般化的检测方法）他主要借助于电导性能而不是运用光学方法。由与针对毛细管中更小体积细胞的光学检测变得更加困难，而且事实上许多离子也不能直接由光学方法直接检测到，或许当人们意识到这些的时候会感到很惊讶。关于这一情况或许有两种解释。首先由于高性能流体套色板的广泛应用，我们在毛细管电泳中通常采用光学吸收检测法，许多毛细管电泳仪器制造商似乎已经走上

毛细管电泳法快速检测糖化血红蛋白概要

[4]郝贤 , 吴茜 , 杨丰源 . 2型糖尿病胰岛素抵抗的实验与临床研 究进展 [J]. 中国初级卫生保健 , 2006, 20(8 :60. [5]毛晓明 , 刘志民 . 氧化应激在糖尿病糖代谢中的作用 [J]. 江苏医 药 , 2005, 31(3 :212. [6]赵宝珍 , 白秀平 , 荣青峰 . 实验性 2型糖尿病大鼠模型的研究 [J]. 中国药物与临床 , 2002, 2(6 :383. [7]郭昆全 , 湛冯岚 . 硫酸镁对 2型搪尿病及糖耐量异常 (IGT 患者胰 岛素敏感性的影响 [J]. 中国糖尿病杂志 , 2001, 9(6 :355. [8]梁丽 , 李成江 . 低血镁与糖尿病的关系 [J]. 浙江医学 , 2005, 27 (12:958. [9]杨月莲 , 梁瑜祯 . 氧化应激与 2型糖尿病 [J]. 医学综述 , 2008, 14 (3 :429. [10]Firdlyand LE, Phlipson LH. Reactive s pecies and early manifes tation of ins ulin resis tance i n type 2diabetes [J ]. Di abtes Obes M etab, 2006, 8(2 :136. [11]张秋梅 . 氧化应激与 2型糖尿病的关系及 a 硫辛酸的应用 [J ]. 医学综述 , 2007, 13(24 :1984. [12]范晓岚 , 杨军 , 糜漫天 , 等 . B -胡萝卜素的抗氧化作用与疾病预 防 [J]. 中国公共卫生 , 2003, 19(4 :479. (收稿日期 :2008-11-20

毛细管区带电泳电化学检测人体尿样中的双氯灭痛、氯丙嗪

毛细管区带电泳电化学检测人体尿样中的双氯灭痛、氯丙嗪 目的建立毛细管区带电泳法测定人体尿样中双氯灭痛、氯丙嗪含量的方法。方法采用弹性石英毛细管（31.5 cm，25 μm i.d.，360 μm o.d.），以4.90×10-3 mol/L Na2HPO4 - 7.80×10-3 mol/L NaH2PO4（pH = 7）为缓冲液，10 kV分离电压，5 kV电渗进样10 s，碳纤维电极工作电极（长200 μm，直径8 μm），检测电势0.72 V。结果双氯灭痛、氯丙嗪两种药物分别在9.90×10-6～5.00×10-4 mol/L（r = 0.998 2）、5.0×10-7～1.0×10-4 mol/L（r = 0.999 8）范围内表现出良好的线性，其回收率分别为104%，96.0%。结论该方法简便、快速、准确，可作为人体尿样中双氯灭痛、氯丙嗪的分离检测方法。 标签：毛细管区带电泳；电化学检测；双氯灭痛；氯丙嗪 毛细管电泳是在散热效率很高的毛细管内进行的电泳，具有“高效、低耗、快速、应用广泛”等特点，在药物的分析方面得到了广泛的应用[1-5]。氯丙嗪是一种抗精神病药，近年来，用HPLC、毛细管气相色谱法[6-9]检测氯丙嗪皆有所报道；双氯灭痛是一种抗风湿药，对该药的检测，HPLC[10-12]曾有过报道。用毛细管电泳在同一缓冲体系中电化学同时检测两种药物还未见报道。本研究建立了毛细管电泳电化学安培检测人体尿样中双氯灭痛、氯丙嗪含量的方法，为双氯灭痛、氯丙嗪体内药代动力学的研究提供了一条可行性途径。 1 仪器与试药 1.1 仪器 高压电源（山东省化工研究所与山东大学联合研制）；901-μA型微电流伏安仪（福建宁德分析仪器厂）；碳纤维（上海碳素厂）；弹性石英毛细管（河北永年光学纤维厂）。 1.2 试药 氯丙嗪（江苏常州东庆制药有限公司）；双氯灭痛（兖州制药厂）；其他试剂均为分析纯，实验用水均为亚沸蒸馏水。 2 方法与结果 2.1 溶液的配制 2.1.1 双氯灭痛标准溶液准确称取0.159 0 g双氯灭痛，用水稀释至50.00 mL，配成1.00×10-2 mol/L储备液。 2.1.2 氯丙嗪标准溶液准确称取0.177 7 g盐酸氯丙嗪，用水稀释至50.00 mL，配成1.00×10-2 mol/L储备液。 2.2 毛细管电泳电化学安培检测条件的选择 2.2.1 缓冲液pH的选择试验了双氯灭痛、盐酸氯丙嗪在pH为6.6、7.0、7.4、7.7、8.0条件下的柱效及峰电流值：（1）双氯灭痛，n分别为1.63×104、1.77×104、1.80×104、1.81×104、1.64×104，iP（pA）分别为83、108、104、99、89；（2）盐酸氯丙嗪，n分别为6 499、6 404、6 404、6 404、6 310，iP（pA）分别为162、174、185、181、181。因此选择pH = 7.0的缓冲液。 2.2.2 缓冲液浓度的选择缓冲液浓度以Na2HPO4（NaH2PO4∶Na2HPO4为1.6∶1.0）计，试验了双氯灭痛、盐酸氯丙嗪在Na2HPO4浓度为2.40×10-3、 3.10×10-3、 4.90×10-3、 5.80×10-3、 6.70×10-3 mol/L条件下的柱效及峰电流值：（1）双氯灭痛，n分别为6.73×103、8.80×103、1.67×104、1.31×104、1.31×104，iP（pA）分别为99、99、104、105、104；（2）盐酸氯丙嗪，n分别为4 740、5 140、

毛细管电泳技术在检测分析中的应用

2011-12-31 毛细管电泳技术及其在检测分析中的应用分析化学毛细管电泳技术及其在检测分析中的应用 摘要：毛细管电泳技术(CE)作为现今一种主要的分析技术，凭借其高效、灵敏、快速、设备简单、广泛适用性等特点，广泛应用于各个领域。本文简要概述了CE技术的原理及特点，并简述了它在环境分析、食品分析、药物分析、生物大分子分析等各个领域的应用。 关键词：毛细管电泳；分析；应用 1.毛细管电泳技术简介 1.1 产生与发展 毛细管电泳技术（Capillary Electrophoresis, CE）是一种在电泳技术的基础上发展的一种现代分 离技术。电泳技术作为一种分离技术已有近百年历史，1937 年A.Tiselius首先提出：传统电泳最大的局限是难以克服由高电压引起的焦耳热。1967年，Hjerten最先提出了毛细管电泳的雏形，即在直径为3mm的毛细管中做自由溶液的区带电泳。但他并没有完全克服传统电泳的弊端。直至1981年Jorgenson 和Lukacs提出在75μm内径毛细管柱内用高电压进 行分离, 这时现代毛细管电泳技术真正产生。1984 年Terabe将胶束引入毛细管电泳，开创了毛细管电 泳的重要分支：胶束电动毛细管色谱（MEKC）。1987年Hjerten等把传统的等电聚焦过程转移到毛细管 内进行。同年，Cohen 发表了毛细管凝胶电泳的工作。近年来，将液相色谱的固定相引入毛细管电泳中，又发展了电色谱，扩大了电泳的应用范围。 毛细管电泳技术兼有高压电泳及高效液相色谱 等优点，其突出特点是： （1）所需样品量少、仪器简单、操作简便。 （2）分析速度快，分离效率高，分辨率高，灵 敏度高。 （3）操作模式多，开发分析方法容易。 （4）实验成本低，消耗少。 （5）应用范围极广。 自1988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。 1.2 毛细管电泳技术的简单原理 毛细管电泳的基本装置是一根充满电泳缓冲液的毛细管（如图1），和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”或“电迁移”进入毛细管。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。 图 1 图 2 1.3毛细管电泳技术的分离模式 （1）毛细管区带电泳（ Capillary Zone

高效毛细管区带电泳色谱的原理和应用

色谱论文 高效毛细管区带电泳色谱的原理和应用

高效毛细管区带电泳色谱原理、方法和应用（化学化工学院 08级化学专业潘超张循） 摘要：高效毛细管电泳( High Performance Capillary Electrophoresis缩写为H P C E ) , 是20 世纪末发展的一种高效、快速的分离技术，是经典电泳技术和现代微柱分离相结合的产物，是继高效液相色谱（HPLC）之后又一重大进展。已在国际学术界引起强烈的反响和关注。高效毛细管区带电泳是最基本、操作最简单、应用最广泛的一种毛细管电泳的分离模式, 通常看作其它模式的母体。本文主要介绍它的原理和一些应用。 关键词：毛细管电泳毛细管区带电泳电渗流电渗现象 引言 在毛细管中进行区带电泳，一方面可减少焦耳热效应导致的区带加宽, 另方又可借用高效液相色谱的检测技术实现在线检测, 免除染色、脱色和扫描或照相。1979年Mikkers 等[1]在内径为0.2mm长为20cm的毛细管中做区带电泳, 达到3.6万理论板。1981年, Jorgenson和Lukacs做了理论上的初步考察, 认为在毛细管长度足够时, 电泳的分离效率与长度无关而与电压成正比：N=mV/2D。其中N为理论板数, m为离子的迁移率, V为电压, D为离子的扩散系数。为了提高电压而又不使电流太大, 同时也为了减小焦耳热效产生的径向温度梯度, 他们使用内径为0.075mm的毛细管。在管长1米,电压3万伏时, 控制进样量尽量小, 达到约40万理论板的效率（用荧光胺衍生的肽）[2.3]是毛细管区带电泳的一次突破。毛细管的采用使产生的热量能够较快散发，大大减小了温度效应，使电场电压可以很高。电压升高，电场推动力大，又可进一步使柱径变小，柱长增加，高效毛细管电泳的柱效远高于高效液相色谱，理论塔板数高达几十万块/米，特殊柱子可以达到数百万。为今后毛细管区带电泳的快速发展奠定了基础。 1、高效毛细管区带电泳色谱的原理 1.1装置的结构 高效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的差异而实现分离的一类液相分离技术[ 4]。高效毛细管电泳系统主要由高压电源、毛细管、检测器、电解液池、进样系统、冷却系统、计算机管理与数据处理等部分组成( 如图1 所示) 。各个部分的特点介绍如

高效毛细管电泳色谱仪的介绍

高效毛细管电泳色谱仪的介绍 高效毛细管电泳色谱仪（CE）是以毛细管为分离通道，以高压直流电场为驱动力，利用荷电粒子之间的淌度差异和分配系数差异进行分离。由于CE溶质区带的超小体积特性导致光程太短，圆柱形毛细管作为光学表面不够理想，对检测器灵敏度要求相当高。CE常用检测器有紫外检测器、激光诱导荧光检测器、质谱检测器和电化学检测器等。 一、紫外检测器： 紫外检测器是基于物质对紫外吸收进行检测，是成熟的检测器，在CE中应用广。 1、原理： 入射紫外光通过样品时，被吸收的多少符合朗伯－比耳定律。 检测点在毛细管的末端，检测点的毛细管的外涂层要烧掉。 2、检测方法： （1）固定波长： 光源为低紫外氘灯，用滤光片获得固定波长的光。 （2）可变波长： 光源为氘灯或钨灯，用单色器（棱镜或光栅）获得连续可调波长的光。 （3）快速扫描： 1）利用线性二极管阵列快速捕获紫外光。 2）利用硅光电倍增管作快速扫描。 3、特点： （1）通用性好，特别是对蛋白质的适用性很强。 （2）灵敏度不足。 4、提高灵敏度的方法： 由于CE检测池的光路长度为毛细管内径，一般不超过100μm，小内径的毛细管限制了紫外检测器的灵敏度，可采用以下几种方法来提高灵敏度。 （1）优化测定波长： 通过测定不同波长下的信噪比来选择测定波长，以提高灵敏度。

（2）减少检测噪音： 1）提高光源强度。 2）采用聚焦和狭缝等减少背景光的影响。 3）采用良好的信号放大系统。 （3）扩展吸光光路长度： 1）为了克服圆柱形毛细管表面引起的散射、失真等不利的光学特性和增加光路长度，可采用矩形、扁形、Z形和泡型等特殊毛细管。当然柱效会有所下降。 2）对于普通毛细管，可采用轴向照射和多次反射来增加光路长度。 ①轴向照射：将激光光束从毛细管末端沿管轴方向入射，在毛细管侧面进行检测。 ②多次反射：在毛细管壁镀上银，分别开入射窗和出射窗。当入射光以特定角度入射后，在毛细管内反射30～40次后从出射窗口射出。 二、激光诱导荧光检测器： 激光诱导荧光检测器采用激发光源使检测物质产生荧光进行检测。 检测下限为10ˉ12～10ˉ10mol/L。 三、质谱检测器： 在CE－MS联用中，毛细管区带电泳为常用。电子喷雾离子源可检测多种高质量的带电分子，从CE分离出来的分子经过接口后直接进入MS，是MS的离子源。 检测下限为10ˉ9～10ˉ7mol/L，通用性好，可获得溶质的结构信息，但接口复杂。 四、电化学检测器： 电化学检测器可避免光学类检测器遇到的光程太短的问题，是CE中灵敏的检测器之一。 1、电导检测器： 柱上电导检测是在毛细管壁上用激光钻两个孔，插上两根铂电极，再将孔封住进行检测。 检测下限为10ˉ7～10ˉ5mol/L，通用性好，但需专门装置和毛细管处理。 2、安培检测器： CE中微量样品可使库仑效率大大提高，可达40%以上，而在HPLC中很少超过10%。 检测下限为10ˉ9～10ˉ8mol/L，灵敏度高，选择性好，但仅适用于电活性物

毛细管电泳中常用的检测方法.

毛细管电泳中常用的检测方法 毛细管电泳(C E 以其高效、快速的分离, 成为一种令人瞩目的分析手段。为了便于热量散失和进行柱上检$lJ , 采用了极小内径的毛细管(≤50 umi.d. , 这样允许进样量就很小(10 一9 g 。如此小的进样量要求有高灵敏的检测方法, 才能进行定性、定量分析。 紫外吸收法: 一般, 常用于C E 的检测器是市售的紫外和荧光检测器。当采用紫外一可见吸收法时, 石英毛细管壁的内涂层常常用有机溶剂溶解或灼烧而刮去, 使出现一个“小窗口” , 作为柱上检测的流通池。内径很小的毛细管使得流通池的长度也相应很小, 检测灵敏度相当有限, 尤其在生物样品分析中常常需要先行样品预富集然后再检测, 以提高灵敏度。在使用长方形徽面的毛细管进行电泳分离分析时,柱上检测的光学流通池长度明显增大, 使检测灵敏度提高7 1 5 倍。采用高能量的光源, 如氨灯、激光等, 可较大地提高检测灵敏度, 但费用较高, 又因可供选择使用的人射光波长范围较窄, 限制了它的应用。 荧光检测法: 荧光检测的灵敏度比紫外吸收法高几个数量级。对于有适当的激发荧光和发射荧光的供试品, 采用激光诱导荧光检测法和光电倍增管, 可使检测灵敏度大大提高, 而对于绝大多数无自然荧光的化合物, 则必须进行柱前或柱后衍生化, 才能进行荧光检测。 间接检测法: 对供试品进行衍生化的操作繁琐, 且易引入误差, 对于被测浓度极低的生物样品更是如此。于是, 间接检测法应运而生。间接检测就是在电泳缓冲液中加入具有检测响应的检测剂, 如发色团、荧光物质等, 作为本底响应,以产生基线信号。供试品进样后, 供试品离子与反电荷的检测剂离子形成离子对, 或置换了检测剂的同电荷离子, 分别产生正峰和负峰,使基线信号发生改变而被检测。在间接荧光法中, 被分析

高效毛细管电泳的发展及应用

高效毛细管电泳的发展及应用 摘要：高效毛细管电泳（即HPCE）是在传统电泳基础上继现代高效液相色谱技术之后发展起来的一种新型高效分离技术，由于效率更高、速度更快、样品和试剂消耗量特少的特性，逐渐受到越来越多科学家们的青睐。本文结合HPCE的发展史、基本原理、分离模式以及在现实中的实际应用，对毛细管电泳做了系统的分析，并提出合理的展望。 关键字：毛细管电泳；发展史；原理；分离模式；应用 高效毛细管电泳（即HPCE）是在传统电泳基础上继现代高效液相色谱技术之后发展起来的一种新型高效分离技术，它是在熔融的石英毛细管（内径为25～100μm）中进行电泳，其管内填充缓冲液或凝胶，是近年来进展最快的分析方法之一。 毛细管电泳可以说是电泳技术和现代微柱分离相结合的产物，它具有效率更高、速度更快、样品和试剂消耗量特少的特性，因而也受到越来越多科学家们的青睐。 一、毛细管电泳的发展史 1967年在高电场作用下，以3mm直径的毛细管内进行自由溶液的区带电泳，1974年报道了以200-500μm内径玻璃毛细管内进行的区带电泳分析，早期的研究受当时检测灵敏度的影响，未获预期的高效分离效率，但为毛细管电泳分离的发展奠定了基础。 1981年人们第一次展示了毛细管区带电泳，使用75微米内径的玻璃毛细管和荧光检测器进行在线检测，在30KV电压下，分离了氨基酸和多肽类物质，塔板数高达40万，这一工作被认为是现代毛细管电泳发展的里程碑。1983年将聚胶柱制备困难的缺点。1984年使用含有表面活性剂的背景电解质，开辟了毛细管电泳另一个重要分支——胶束毛细管电动力学色谱。1987年又结合传统的等电聚焦电泳和凝胶电泳原理，并移到毛细管内进行电泳，1988年实现了微量制备的可能性，提取和分离了50μmol的蛋白质、肽和寡核苷酸等。80年代未，

毛细管电泳法测定毛发中氨基酸

毛细管电泳电化学检测分离测定毛发中的色氨酸酪氨酸和半胱氨酸 1.试验部分 1.1仪器与试剂 毛细管电泳-电化学检测系统(CE - ED) 为自组装, 包括±30 kV 高压电源(上海原子核研究所) ；三电极工作系统（直径为300μm的碳圆盘电极为检测电极、铂丝为辅助电极、饱和甘汞电极为参比电极）；三维定位调节器（上海联谊光纤激光 器械厂）；BAS LC- 3D 安培检测器(Bioanalytical Systems , USA) ；HW色谱工作 站（上海千谱软件有限公司）；熔融石英毛细管(长70cm，内径25μm，河北永年光导纤维厂)；超声波清洗器；毛细管清洗器（上海医科大学仪器厂）；分析天平色氨酸，酪氨酸，半胱氨酸；头发样品：志愿者提供；其它试剂为分析纯。 1.2标准溶液及样品溶液的制备 标准溶液：色氨酸，半胱氨酸储备液：1.0×10- 3 g/m L，酪氨酸储备液：0.5×10- 3 g/m L，用50mmol/L硼砂－20mmol/L氢氧化钠溶液配置，再用运行缓冲液稀 释至所需浓度。 样品溶液：将头发用石油醚脱脂，干燥后称取50mg置于水解管中，加入3mL6mol/L氢氧化钠（含0.5％可溶性淀粉）；水解管用真空泵抽真空3min，在酒精 喷灯上封管；然后，将封好的水解管置于110o C烘箱中水解20小时。将水解液置于已 加有2.9mL6mol/L盐酸溶液的25mL容量瓶中，用蒸馏水洗涤水解管3～4次，最后用 蒸馏水定容。 1.3 试验方法 毛细管使用前依次用0.1mol/L的NaOH、二次水、缓冲液各冲洗5min、2min、10min。自制碳圆盘电极使用前要用细砂纸打磨，并用超声波清洗2min，使用自组装的CE-ED检测系统，通过三维定位调节器使工作电极与毛细管的出口在同一直线上，并尽可能靠近毛细管的末端，以50mmol/L的硼砂（pH ＝8.98）缓冲液为运行液，采用电动进样，检测池内为0.1mol/L的NaO H溶液，阴极电泳槽为检测端。所有溶液使用前均用0.25μm聚丙烯滤膜过滤。 2 结果与讨论 2.1 3种氨基酸的分子量及等电点的比较 3种氨基酸的分子量：色氨酸（M r=204.11）>酪氨酸（M r=181.09）》半胱氨酸（M r=121.12）；等电点：色氨酸（pI=5.89）> 酪氨酸（pI=5.66）> 半胱氨酸（pI=5.07）；毛细管电泳的分

毛细管电泳原理及其应用

毛细管电泳原理及其应用 学院：海洋港口学院班级：14制药工程学号：1423014113 姓名：蒋佳丽时间：2015年1月7日 前言 毛细管电泳(capillary electrophoresis, CE)是近十几年来迅速发展起来的一种分离技术，虽说在上世纪六七十年代就有人对毛细管内电渗流形式做了理论探索并也开始尝试毛细管电泳技术，但都因为受到检测器灵敏度限制、电 泳过程中产生的焦耳热无法有效散失等因素的制约，影响分离效果。八十年代初，外壁涂有聚二酞亚胺，内径小于100}m 的熔融石英毛细管的使用[1]及检测器灵敏度的提高大大推动了毛细管电泳技术的发展，由于CE具有普通电泳和色谱 的优点及具有高效、高灵敏度、快速、低运行成本、犬信息量和易于自动化等特点，近年来在生物化学、临床诊断、 法医刑侦学等领域应用广泛。 一、CE设备及原理 毛细管电泳是以高压电场为驱动力，以毛细管为分离通道，根据样品各组分之间的淌度及分配上的行为差异而实现分离目的的一类液相分离技术。其仪器装置一般由以下几部分组成(见图一)1.高压电源;2.毛细管;3.在线检测器;4.电极及电极液;5.加样系统。毛细管是由熔融石英加工制成的(内径20一100}m，长度为20一100cm )，外壁涂有一层聚二酞亚胺以增加其柔韧性，内壁通常直接和溶液接触，有时也可根据需要涂上一层高聚物。与平板凝胶电泳类似的， 毛细管内也可填充支持介质，如琼脂糖，聚丙烯酞胺及甲基纤维素等。 图一毛细管电泳仪装置示意图(Tagliaro, 1998)[1] 在线检测器位于距样品盘约三分之二至五分之四毛细管总长处，对毛细管壁内部进行光学聚焦(在此处的毛细管外 壁的保护层是被烧掉或刮去的，以利于光的通透)。在线检测器通常有紫外、荧光和激光等多种检测方式。对DNA的分析通常使用紫外检测，对200bp的DNA片段的最小检测浓度是O.5mg/L。但对于生物样品中在和许多其他成分共存的痕量物质测定时，或对特殊分析(如DNA序列测定)时就要使用激光诱导的荧光检测器(laser induced fluorescence, LIF)，使用LIF在非液相毛细管电泳中的检测灵敏度要比非激光诱导的荧光检测提高6倍[2]，比紫外检测高100倍。另外，加入染料EB还可改善分离度，能将碱基长度相同但序列不同的DNA片段分开[3]。 毛细管中充满具有一定离子强度的缓冲液后，在其两端加上高电压，带电粒子在电场作用下以不同速度向其所带电荷反方向迁移，当pH>3时，毛细管内壁的石英分子因玫Siq分子的解离，而在表面形成一层负电荷，吸引缓冲液中的正离子，形成一个双电层。在高电压作用下，双电层水合阳离子层引起整个溶液在毛细管中向负极方向移动，形成电 渗流。带电粒子在毛细管内的电解质溶液中的迁移速度等于电泳和电渗流二者的矢量和，因此阳离子首先从负极流出;中性离子的速度等于电渗流速度，随后流出;而由于电渗流速度大于电泳速度，因此阴离子最后流出。 内壁石英分子除能造成电渗流外，还会吸附溶质中带正电荷的分子，从而影响分离效果。为了避免分析物被管壁 吸附，可选用缓冲液的pH大于样品混合物中蛋白质和多肤的等电点，或者选用pH接近pH2.0，此时毛细管内壁无解离的负电荷，但在这种酸性环境下，蛋白质容易失活，一般仅用于多肤分析。有时也可对毛细管内壁进行涂层，如中性

毛细管电泳测定阿片肽方法的探索

毛细管电泳测定阿片肽方法的探索 项目完成人员：董标董方霆梁月琴吴胜明杨征* 项目完成单位：军事医学科学院国家生物医学分析中心 *中国人民解放军第307医院 摘要阿片肽是一类具有广泛作用的神经肽，放射免疫分析（RIA）是目前测定生物体内微量阿片肽的一种灵敏方法，但也存在诸多缺点。为了开辟阿片肽定量的新途径，我们以阿片肽的标准品（脑啡肽、强啡肽、β-内啡肽）为分离目标，采用毛细管电泳技术对此进行摸索。以荧光素异硫氰酸盐（FITC）为衍生化试剂，建立用毛细管区带电泳-激光诱导荧光检测测定亮氨酸脑啡肽（Leu-ENK）的方法，检测限达10-14mol，线性范围是35.2~563.1 fmol/μL，（n=7）r=0.9985。测得样品微透析液中脑啡肽的含量为7.4?10-15 mol/μL，并对串联质谱测定阿片肽的方法进行尝试。 阿片肽存在于哺乳动物的组织和体液中，作用极为广泛，具有镇痛、抑制呼吸和参与应激反应等功能，与学习和记忆、生殖内分泌、免疫功能的调节也密切相关[1]。阿片肽的定量测定最常用的方法是放射免疫分析（Radioimmunoassay，RIA），它是通过专一活性（specific activity）高的示踪物，观察抗原与抗体结合反应产物来定量微量物质的一种分析方法。其缺点是一个抗体和其它肽的交叉免疫反应，限制了分子的专一性；其次放免试剂盒的成本较高，一种放免试剂盒只能测定其中一种阿片肽，操作复杂费时，使用时接触有生物毒性的放射性物质（如125 I），易对人体造成损害。毛细管电泳是上世纪80年代初迅速发展起来的一门分离分析技术，具有高效、快速、灵敏、样品用量少等特点，在生命科学、环境科学、食品科学、临床等领域有着广泛的应用[2-3]。毛细管电泳的分离模式众多，分离机理也各不相同，对样品来源受到限制的少量体积样品（如微透析液）分析，尤其是毛细管电泳-激光诱导荧光检测（CE-LIF），已成为首选技术。目前，CE-LIF 用于直接测定微透析液中物质主要集中在一些氨基酸和生物胺等小分子物质方面[4-5]，未见测定多肽、蛋白等生物大分子的报道。为了开辟阿片肽定量的新途径，对生物样品中微量的阿片肽能同时测定，我们以阿片肽的标准品（脑啡肽、强啡肽、β-内啡肽）为分离目标，采用毛细管电泳技术对此进行摸索。 一、实验部分 1.1仪器与试剂 P/ACE5000型毛细管电泳仪（Beckman 公司，美国），配有紫外-可见检测器和氩离

毛细管电泳实验讲义-13级

预习要求： 1、思考题无论正确与否，需全部作答；最后一道思考题要写原因。 2、预习报告中要包含实验原理，仪器试剂，实验步骤，记录表格。 3、查阅毛细管电泳四种待分析物(苯甲醇、苯甲酸、水杨酸、对氨基苯甲酸)的p K a值，并标明所查文献或网址。 4.3毛细管电泳法 4.3.1原理 1808年俄国物理学家V on Reuss首次发现电泳现象，即溶液中的荷电粒子在电场作用下会因为受到排斥或吸引力而发生差速迁移。1937年瑞典科学家Arene Tiselius成功地把电泳技术用于人血清中不同蛋白质的分离，因此而获得了1948年诺贝尔化学奖。在传统电泳中凝胶可以抑制因热效应而导致的对流，但如果在自由溶液中施加高的电压，就会导致大的焦耳热，严重影响分离。因此，人们一直致力于减小分离介质的尺寸。1981年美国学者Jorgenson 和Lukacs使用内径为75 μm的熔融石英毛细管，配合30 kV的高电压进行自由溶液电泳，获得了高于40万理论塔板数的分离柱效。这标志着毛细管电泳（capillary electrophoresis, CE）作为一种新型分离分析技术的诞生。经过近30年的发展，CE现已广泛应用于无机离子、中性分子、药物、多肽、蛋白质、DNA及糖等各类化合物的分析，并被认为是20世纪分析化学领域中最有影响的进展之一。20世纪90年代后期出现的阵列CE技术作为基因测序的关键方法在人类基因组计划中发挥了极其重要的作用。 CE的的分离原理如图4.6所示。在毛细管中充满缓冲液，将其两端置于缓冲溶液瓶中，当样品被引入毛细管后，在毛细管两端施加直流电压，此时，电渗流带动整个溶液在毛细管中流动，不同的带电粒子因其电泳淌度的不同而发生差速迁移，从而实现分离。与传统的电泳技术相比，CE具有应用范围广、分离效率高、分离模式多、样品用量少、分析成本低、环境友好等特点。 CE有6种分离模式，见表4.14。毛细管区带电泳 （CZE）是最简单的模式，因为毛细管中的分离介质只 是缓冲液。在电场的作用下，样品组分以不同的速率在 分立的区带内进行迁移而被分离。由于电渗流的作用， 正负离子均可以实现分离。在正极进样的情况下，正离 子首先流出毛细管，负离子最后流出。中性分子由于不 带电荷，故随电渗流一起运动，故CZE模式不能分离不 同的中性化合物。MEKC和CEC则可同时分离带电的和 中性化合物。 图4.6 CE仪器组成示意图 表4.14 6种CE分离模式的分离依据及应用范围 分离模式分离依据应用范围 毛细管区带电泳（CZE）溶质在自由溶液中的淌度差异可解离的或离子化合物、手性化合物及蛋白质、多肽等 毛细管胶束电动色谱（MECC）溶质在胶束与水相间分配系数 的差异 中性或强疏水性化合物、核酸、 多环芳烃、结构相似的肽段 毛细管凝胶电泳（CGE）溶质分子大小与电荷/质量比差蛋白质和核酸等生物大分子