毛细管电泳原理及分析策略CE
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毛细管电泳法 CE
CE分离原理示意图
⑴ 离子移动的速率：
e E
e
U L
U：毛细管两端施加的电压 V L：毛细管总长度 cm
e 离子运动速度 cm/s
可以看出：采用高电压使离子迅速移动和快速分离 。显然，在分离中不仅需要快速分离，更希望获得高分 离度。
⑵ 毛细管电泳的板高：
在色谱中，纵向扩散和传质阻力是影响谱峰展宽的 重要因素，而毛细管电泳只有纵向扩散影响谱峰展宽 （板高），在电泳中的塔板数：
⑷ 试样用量少：仅需几nL（10-9 L）的试样。 ⑸ 仪器简单，操作成本低：分析一个试样仅需几毫升 流动液。 ⑹ 应用：除分离生物大分子（肽、蛋白、 DNA 、糖 等）外，还可用于小分子（氨基酸、药物等）及离子 (无机、有机)，甚至可以分离各种颗粒（硅胶颗粒等）。 从无机离子到整个细胞，具有“万能”分析功能或潜力。 ⑦ 自动：CE是目前自动化程度最高的分离方法。 ⑧ 通常使用水溶液，对人和环境无害。
N eU
2D
D : 组分扩散系数 U：毛细管两端施加的电压 V
注意：N∝U，R随N增加而增加，因此要获得高的分离 度应采用高电压。电泳与色谱法不同，其塔板数并不随 柱长的加长而增加。
在毛细管电泳中，一般可采用20000～60000V的 高压，使得分离速度和分离度有明显的改善，N一般为 100000 ～200000，而HPLC N为5000～20000。 ⑶ 电渗流(EOF) ：
㈢ 改变电泳介质的温度； ㈣ 处理毛细管壁表面。
⑷ 电渗流的流型 在毛细管内，电渗流的流速轮廓适宜平面，如同瓶
塞一样流动，不存在径向的流速梯度。而在液相色谱
中，由泵推动的压差引起的流速轮廓是抛物面。这是
毛细管电泳柱效高于高效液相色谱法的原因。
⑴ 离子移动的速率：
e E
e
U L
U：毛细管两端施加的电压 V L：毛细管总长度 cm
e 离子运动速度 cm/s
可以看出：采用高电压使离子迅速移动和快速分离 。显然，在分离中不仅需要快速分离，更希望获得高分 离度。
⑵ 毛细管电泳的板高：
在色谱中，纵向扩散和传质阻力是影响谱峰展宽的 重要因素，而毛细管电泳只有纵向扩散影响谱峰展宽 （板高），在电泳中的塔板数：
⑷ 试样用量少：仅需几nL（10-9 L）的试样。 ⑸ 仪器简单，操作成本低：分析一个试样仅需几毫升 流动液。 ⑹ 应用：除分离生物大分子（肽、蛋白、 DNA 、糖 等）外，还可用于小分子（氨基酸、药物等）及离子 (无机、有机)，甚至可以分离各种颗粒（硅胶颗粒等）。 从无机离子到整个细胞，具有“万能”分析功能或潜力。 ⑦ 自动：CE是目前自动化程度最高的分离方法。 ⑧ 通常使用水溶液，对人和环境无害。
N eU
2D
D : 组分扩散系数 U：毛细管两端施加的电压 V
注意：N∝U，R随N增加而增加，因此要获得高的分离 度应采用高电压。电泳与色谱法不同，其塔板数并不随 柱长的加长而增加。
在毛细管电泳中，一般可采用20000～60000V的 高压，使得分离速度和分离度有明显的改善，N一般为 100000 ～200000，而HPLC N为5000～20000。 ⑶ 电渗流(EOF) ：
㈢ 改变电泳介质的温度； ㈣ 处理毛细管壁表面。
⑷ 电渗流的流型 在毛细管内，电渗流的流速轮廓适宜平面，如同瓶
塞一样流动，不存在径向的流速梯度。而在液相色谱
中，由泵推动的压差引起的流速轮廓是抛物面。这是
毛细管电泳柱效高于高效液相色谱法的原因。
毛细管电泳法的特点和CE-MS的构造
自动化与智能化
通过自动化和智能化技术，实现CE-MS的 远程控制和实时监测，提高分析效率。
解决实际应用中的问题
样品处理
优化样品处理方法，减少基质干扰，提高分析准确度。
交叉污染
采取有效措施减少交叉污染，如定期清洗、更换分离介质等，确保分析结果的可靠性。
谢谢
Байду номын сангаасTHANKS
03 CE-MS的构造
CHAPTER
毛细管电泳仪
高效分离
毛细管电泳仪利用电场对 带电粒子的作用力，实现 高效分离不同成分的物质。
微量进样
毛细管电泳仪采用微米级 的进样体积，可减少样品 消耗，降低实验成本。
高灵敏度
毛细管电泳技术结合激光 诱导荧光检测等高灵敏度 检测方法，可实现对痕量 物质的检测。
质谱仪
分子结构分析
质谱仪通过测量分子在电场和磁 场中的行为，确定分子的质量和
结构信息。
高选择性
质谱技术可对复杂混合物中的目标 分子进行高选择性检测，排除干扰 物质。
定量分析
质谱技术可实现目标分子的定量分 析，提供准确的物质浓度信息。
接口设计
高效传输
接口设计的主要目标是实现毛细管电 泳分离后的样品溶液高效传输至质谱 仪。
原理
在毛细管中施加电场，带电粒子在电 场作用下产生迁移，根据其在电场中 的迁移速度差异实现分离。
发展历程
1980年代初期
毛细管电泳技术开始发展，研究者发 现使用毛细管可以产生电渗流，为电 泳提供驱动力。
1980年代中期
成功分离氨基酸和多肽，奠定了毛细 管电泳在生物分析领域的应用基础。
1990年代
毛细管电泳技术得到广泛应用，涉及 蛋白质、DNA、糖类等多种生物分 子的分离分析。
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。
(一)定义毛细管电泳(capillaryelectrophoresis,CE)
第十七章 药品质量控制中现代分析方法的进展
随着我国对药品质量的日益重视和自主药物研发的迫 切需要，色谱分析和光谱分析已成为药物研究中最重要的 分析方法，色谱分析和光谱分析技术结合的联用技术更 是必不可少，发展十分迅速。
现代药物分析方法和技术为药学的发展提供了技术支持。
第十七章 药品质量控制中现代分析方法的进展
一、毛细管电泳及其应用
(二) CE的主要优点：
高效 理论塔板数每米几十万，高者可达 几百万甚至几千万；
高速 最快可在约1分钟完成； 微量 只需纳升级的进样量； 低消耗 只需少量溶剂和价格低廉的毛细管。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、毛细管电泳及其应用
(三)主要分离模式
➢ 毛细管区带电泳：以离子状态存在的样品（最基本、应用最广泛）。 ➢ 胶束电动毛细管色谱：非离子状态的样品。 ➢ 毛细管凝胶电泳：蛋白质，DNA等生物大分子。 ➢ 微芯片毛细管电泳：基因序列分析。 ➢ 毛细管电色谱：带电物质 和中性物质（融合CE和HPLC ） 。 ➢ 毛细管等电聚焦电泳： ➢ 毛细管等速电泳：
一、毛细管电泳及其应用
主 二、手性HPLC技术及其应用
要
三、GC-MS技术及其应用
内
四、LC-MS技术及其应用
容
五、液相色谱-核磁共振技术及其应用
一、毛细管电泳及其应用
一、毛细管电泳及其应用
（一）定义
毛细管电泳（capillary electrophoresis，CE）是指 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（或）分配行为上的差异 而实现分离的一种液相分配技术。它是经典电泳技 术和现代微柱分离相结合的产物。 CE和HPLC的使用范围在很大程度上互为补充。
随着我国对药品质量的日益重视和自主药物研发的迫 切需要，色谱分析和光谱分析已成为药物研究中最重要的 分析方法，色谱分析和光谱分析技术结合的联用技术更 是必不可少，发展十分迅速。
现代药物分析方法和技术为药学的发展提供了技术支持。
第十七章 药品质量控制中现代分析方法的进展
一、毛细管电泳及其应用
(二) CE的主要优点：
高效 理论塔板数每米几十万，高者可达 几百万甚至几千万；
高速 最快可在约1分钟完成； 微量 只需纳升级的进样量； 低消耗 只需少量溶剂和价格低廉的毛细管。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、毛细管电泳及其应用
(三)主要分离模式
➢ 毛细管区带电泳：以离子状态存在的样品（最基本、应用最广泛）。 ➢ 胶束电动毛细管色谱：非离子状态的样品。 ➢ 毛细管凝胶电泳：蛋白质，DNA等生物大分子。 ➢ 微芯片毛细管电泳：基因序列分析。 ➢ 毛细管电色谱：带电物质 和中性物质（融合CE和HPLC ） 。 ➢ 毛细管等电聚焦电泳： ➢ 毛细管等速电泳：
一、毛细管电泳及其应用
主 二、手性HPLC技术及其应用
要
三、GC-MS技术及其应用
内
四、LC-MS技术及其应用
容
五、液相色谱-核磁共振技术及其应用
一、毛细管电泳及其应用
一、毛细管电泳及其应用
（一）定义
毛细管电泳（capillary electrophoresis，CE）是指 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（或）分配行为上的差异 而实现分离的一种液相分配技术。它是经典电泳技 术和现代微柱分离相结合的产物。 CE和HPLC的使用范围在很大程度上互为补充。
毛细管电泳的原理及应用(第二讲)毛细管电泳的原理及应用
５ ０ｍ增至 ５０ｍ； ０ Ｚ型可使光径从 ５ ０ｍ增至
３ ｍ， ｍ 增加 了近 ６ 倍 ， ０ 可使信 噪 比提 高 至原来 的 ６ 倍 ， 因体 积增 加 将 引起 ２％ 但 ０ ３ ％的 谱带 扩 张 ， ０ 导致 柱效 下降［。 ５ 此外 ， 毛细管价格昂贵也是需 ］ 特殊 考虑 的。 对于普通毛细管 ， 有以下两种设计来增加光 路 长度 ： 向照射 是将光 束从毛 细管 末端 沿管 轴方 轴 向入 射 ， 在毛细管侧面进行检测 ［。 ６ 一般用激光作光 ］ 源， 荧光检 测 ， ５ｍ 毛细管 ， 法 可使光 路 长度 对 ０ 此 增 为 ２ ｍ， ｍ 灵敏度可增加近 ５ 倍 ， 效损失 ２ ０ 但柱 ５％ ～ ０ ％。另一种是多次 反射 池［， ７ 毛细管壁 镀上银 ， ］
溶液在几 千伏 电压作 用下 ， 表面 带 电产 生库仑 排斥 力， 使液滴成雾状喷 出。 引入 离子 源中的热氮气流使 雾状液滴蒸发 ， 形成离子流 ， 经聚焦进入质谱仪［ ８。
Ｃ ／ 在肽链序列及蛋白结构、 ＥＭＳ 分子量测定等
方面［］ 卓越 的表现 ， 多方 面 的研 究正 在开 展 ， １有 ９ 许 可以预见这是最有发展前途 的技术之 一。
（ｅ－ ｙ ｐ３， ｐｎｒ ｌ ａ ａ ｍ ］可将光线聚焦到毛细管上， 对溶 菌酶的检测限可达 １ｆｏ １－ｍ ｌ ， ８ｍ ｌ ０５ ｏ Ｌ 线性范围 ／
为４ 个数 量级 ； 展吸光光路长度 ： ③扩 可通过很多巧 妙的设计来扩展光路长度 ， ： 如 为了克 服圆柱形毛细 管表面 引起散射 、 失真 等不 利的光学 特性及 增加光
成。其检测限 以 Ｌ＋计可达 １－ｍ ｌ １－ ｉ ０７ ｏ／ ０１ Ｌ ８
ｍ ｌ［］ 柱尾检测 则在 分离毛细管后再接上 电导检 ｏ ２。 ０ 测器 。还有 的是将柱尾 电导检测器和 安培检测器组
高效毛细管电泳法原理
毛细管区带电泳（CZE）
CZE又称毛细管自由电泳，是毛细管电泳中最基本、应用最普遍的一种模式。它在毛细管中 仅填充缓冲液，基于溶质组分在电场中的迁移速度不同而分离。前述的基本原理即是CZE 的基本原理。
毛细管胶束电动色谱（MECC）
毛细管胶束电动色谱是电泳技术和色谱技术巧妙结合的分离新技术，也是毛细管电泳中唯 一能同时分离中性物质和离子型物质的分离模式。
简称毛细管电泳（Capillary Electrophoresis，CE），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（或）分配行为上的差异而实现分离的一种液相分 配技术。CE是经典电泳技术和现代微柱分离技术相结合的产物。
基本装置
CE 的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。
高效毛细管电泳
高效毛细管电泳相对于经典电泳在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, 二是采用了高达数千伏的电压。 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。
基本理论
在电解质溶液中，带电粒子在电场作用 下，以不同的速度向其所带电荷相反方向迁移。迁 移速度为：
试中Vep为离子电泳迁移速度， μep为电泳淌度，E为电场强度, q为离子电荷量，η为介质粘度， r为离子半径。
Vep=μep ·E=
q
·E 6πηr
基本理论
CE所用的石英毛细管柱，在pH>3时，石英毛细 管壁上的硅醇基(— SiOH）在水溶液中发生电 离，产生的SiOˉ负离子使毛细管壁内表面带负 电，和溶液接触时相应的缓冲液带正电，形成 了双电层。
ce-ms工作原理
ce-ms工作原理
CE-MS是毛细管电泳-质谱联用技术的缩写，它结合了毛细管电泳（CE）和质谱（MS）两种分析技术。
毛细管电泳是一种用于分离离子或分子的技术，它利用带电粒子在电场中的迁移速度差异来实现分离。
而质谱则是一种分析化学技术，用于确定化合物的分子质量和结构。
在CE-MS中，样品首先通过毛细管电泳分离，然后进入质谱分析器进行检测。
这种联用技术可以充分发挥毛细管电泳和质谱的优势，实现对复杂混合物的高效分离和准确检测。
毛细管电泳可以提供高分辨率和高效率的分离，而质谱可以提供高灵敏度和特异性的检测。
因此，CE-MS广泛应用于生物医学、环境分析和食品安全等领域，为复杂样品的分析提供了强大的工具。
毛细管电泳原理及分析策略CE
电源系统
电源要求
毛细管电泳仪的电源系统需要提供稳定的直流电，以保证仪器的 正常运行和实验结果的准确性。
电压调节
毛细管电泳仪的电压调节范围通常很宽，可以从几千伏到几十万伏， 以满足不同实验条件的需求。
电流控制
为了保护仪器和保证实验结果的准确性，电源系统通常需要具备电 流控制功能，能够限制电流的大小和方向。
工业废水等。
重金属离子分析
02
毛细管电泳可以用于分离和测定环境中的重金属离子，如铅、
汞、镉等。
营养物质与毒素分析
03
毛细管电泳可以用于分离和测定环境中的营养物质与毒素，如
硝酸盐、亚硝酸盐等。
04 毛细管电泳的优缺点
CHAPTER
优点
高分离效率
毛细管电泳采用微米级别的分离通道， 能够实现高分离效率，尤其适用于复 杂样品的分析。
毛细管电泳可以分为多种类型， 如自由溶液毛细管电泳、凝胶毛 细管电泳、等电聚焦毛细管电泳、
亲和毛细管电泳等。
根据检测方式分类
毛细管电泳也可以分为多种类型， 如紫外可见吸收光谱检测、荧光检 测、质谱检测等。
根据应用领域分类
毛细管电泳还可以分为临床检测、 生物分子分析、环境监测等领域。
02 毛细管电泳仪器
在药物分析中的应用
药物成分分离
毛细管电泳能够快速分离和测定药物中的有效成分和杂质。
药物代谢产物分析
毛细管电泳可以用于药物代谢产物的分离和鉴定，有助于药物代 谢动力学研究。
药物质量控制
毛细管电泳可用于药物质量控制，确保药物的有效性和安全性。
在环境监测中的应用
有机污染物分析
01
毛细管电泳可以用于分离和测定环境中的有机污染物，如农药、
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电流。 那些被称为生物“优良缓冲液”的，如Tris, borate, CAPS等特别有用，因为这些缓冲溶液中的离子一般较 大，能够在较高浓度下使用而不会产生大的电流，但 一个潜在的缺点是这些大的缓冲离子有强的紫外吸收。
常用的CE缓冲体系
• 磷酸钠体系 宽缓冲范围 • 硼酸钠体系 高pH范围 • Tris-HCl体系 低pH范围 • 醋酸-醋酸铵体系 CE/MS常用体系
• 电渗流的波动极大的影 响了迁移时间的重复性
影响电渗流的因素
• pH值 pH越高，电渗流越大
• 离子强度 离子强度越高，电渗流越小
• 缓冲溶液添加剂 离子型表面活性剂、有机溶剂、环糊精
电渗流随pH的变化情况
控制电渗流的三个重要手段
1. 采用涂层毛细管，消除电渗流的影响 2. 改变pH，从而调整电渗流的管胶束电动色谱
电解质中加入表面活性剂(surfactant，例如 SDS)，使之形成胶束（Micelle），样品根据其 疏水性(Hydrophobicity)强弱的差异，在胶束与 电解质的分配系数有所不同來进行分离 ，样品 疏水性愈強，则进入胶束的机会愈大。通常物 质进入胶束后，泳动的速度会变慢，因此疏水 性愈強的物质则愈慢出來。
添加剂的选择
• 目的：
1. 改善分离 2. 抑制分析物在毛细管上的吸附
添加剂的选择
1. 甲醇|乙腈（5-50%） • 降低电渗流，增加分离有效距离，从而改善分离效果 • 增加非极性物质的水溶性 2. 环糊精|SDS等表面活性剂 • 增加分离选择性，提高分析效果 • 降低电渗流，增加分离有效距离，从而改善分离效果 3. 非极性高分子聚合物 • 掩蔽毛细管内壁电荷，抑制分子吸附 • 降低电渗流 • 形成一定的分子筛，提高分子大小选择性
毛细管电泳分离原理及分析策略
CE分离原理-与模式有关
• 毛细管区带电泳（CZE） • 毛细管胶束电动色谱（MECC/MCKC） • 毛细管凝胶电泳（CGE） • 毛细管等电聚焦（cIEF） • 亲和毛细管电泳（ACE） • 毛细管电色谱（CEC）
第一章 毛细管区带电泳
样品在电解 液中泳动,根 据物质的荷/ 质比差异来 进行分离， 比值愈大,跑 得愈快
• EOF gives plug flow
– Minimizes band broadening – Narrows detection zone
电渗流是CE中最大的驱动力来源之一
电渗流的正面及负面作用
• 正面作用
• 负面作用
• 增加分离速度
• 使得正、负电荷物质同 时分离
• 减少分离时间和分离有 效距离
进样方式
压力进样 电动进样 浓缩进样
毛细管种类
• 非涂层毛细管（裸管） • 内壁涂层毛细管（涂层管）
非涂层毛细管-电渗流的概念
低pH
高pH
- H+
电渗流的特点
EOF
纯电泳状态
+
-
电泳+电渗流
EOF
+
-
tm (min)
0
电渗流的作用
电渗流的活塞流特点
• Hydrodynamic flow – Parabolic – Resistance to flow at surface – More diffusion/broader detection zone
缓冲溶液及pH值的选择
研究经验表明：对于蛋白质、肽和氨基酸等两 性样品，采用酸性（pH 2）或碱性（pH＞9） 分离条件，比较容易得到好的分离结果；糖类 样品通常在pH=9～11之间能获得最佳分离； 羧酸或其他样品多在pH=5～9之间选择分离条 件。
缓冲溶液及pH值的选择
pH 的选择也和所用的毛细管种类有关，许多 涂层毛细管只能在一定的pH范围内工作，例如 聚丙烯酰胺涂层毛细管，在3＜pH＜8的范围以 外工作，其涂层容易水解失效。
• EOF gives plug flow
– Minimizes band broadening – Narrows detection zone
电渗流的活塞流特点
• Hydrodynamic flow – Parabolic – Resistance to flow at surface – More diffusion/broader detection zone
渗流很低；当pH>10以后，电渗流基本不增 加 3. 添加剂：有机溶剂可以降低电渗流的大小， 从而增加分离的有效距离；表面活性剂可以 彻底改变电渗流的方向和大小，主要是在阴 离子分析时使用
缓冲溶液的影响和选择
• 在CE中应该根据以下性质来选择缓冲溶液： 1. 在所选的pH范围内有较强缓冲能力； 2. 在检测波长处有低的紫外吸收； 3. 小的淌度（即大体积、低电荷离子）以降低所产生的
缓冲溶液及pH值的选择
在相同的 pH下，不同缓冲体系的分离效果不 尽相同，有的可能相差甚远。一般的经验是， 能与样品发生相互作用的试剂，有可能就是最 好的试剂。一个典型的例子是，在分离糖类和 DNA等分子时优先使用硼酸盐缓冲体系，因为 硼酸根能与糖羟基形成配位键，从而增加糖的 负电荷和分离度。硼酸缓冲试剂也适用于其他 含邻位羟基或多羟基化合物的分离。
缓冲溶液及pH值的选择
缓冲试剂及pH调节剂的浓度也需要优化。缓 冲试剂的浓度一般控制在10～200 mmol/L之间。 电导率高的缓冲试剂如磷酸盐和硼砂等，其浓 度多控制在20 mmol/L附近，而电导小的试剂 如硼酸及HEPES等，其浓度可在100 mmol/L以 上。有时为了抑制蛋白质吸附等特殊目的，可 采用很高（＞0.5mol/L）的试剂浓度，此时要 注意减少分离电压，分析速度自然也将随之降 低。
CZE分离条件的选择
• 毛细管类型--涂层还是非涂层？ • 毛细管长度--长毛细管还是短毛细管？ • 缓冲液体系--种类和pH值 • 添加剂类型--甲醇|环糊精|乙腈 • 检测器选择--紫外|二极管阵列|激光诱导荧光
缓冲溶液的选择
可先用磷酸缓冲体系为搜寻基础，初步确定 （最佳）pH范围后，再进一步细选出更好pH 和缓冲试剂。磷酸盐是毛细管电泳中最常用的 缓冲体系之一，它的紫外吸收低，pH缓冲范围 比较宽（pH=1.5～13），但电导也比较大。
常用的CE缓冲体系
• 磷酸钠体系 宽缓冲范围 • 硼酸钠体系 高pH范围 • Tris-HCl体系 低pH范围 • 醋酸-醋酸铵体系 CE/MS常用体系
• 电渗流的波动极大的影 响了迁移时间的重复性
影响电渗流的因素
• pH值 pH越高，电渗流越大
• 离子强度 离子强度越高，电渗流越小
• 缓冲溶液添加剂 离子型表面活性剂、有机溶剂、环糊精
电渗流随pH的变化情况
控制电渗流的三个重要手段
1. 采用涂层毛细管，消除电渗流的影响 2. 改变pH，从而调整电渗流的管胶束电动色谱
电解质中加入表面活性剂(surfactant，例如 SDS)，使之形成胶束（Micelle），样品根据其 疏水性(Hydrophobicity)强弱的差异，在胶束与 电解质的分配系数有所不同來进行分离 ，样品 疏水性愈強，则进入胶束的机会愈大。通常物 质进入胶束后，泳动的速度会变慢，因此疏水 性愈強的物质则愈慢出來。
添加剂的选择
• 目的：
1. 改善分离 2. 抑制分析物在毛细管上的吸附
添加剂的选择
1. 甲醇|乙腈（5-50%） • 降低电渗流，增加分离有效距离，从而改善分离效果 • 增加非极性物质的水溶性 2. 环糊精|SDS等表面活性剂 • 增加分离选择性，提高分析效果 • 降低电渗流，增加分离有效距离，从而改善分离效果 3. 非极性高分子聚合物 • 掩蔽毛细管内壁电荷，抑制分子吸附 • 降低电渗流 • 形成一定的分子筛，提高分子大小选择性
毛细管电泳分离原理及分析策略
CE分离原理-与模式有关
• 毛细管区带电泳（CZE） • 毛细管胶束电动色谱（MECC/MCKC） • 毛细管凝胶电泳（CGE） • 毛细管等电聚焦（cIEF） • 亲和毛细管电泳（ACE） • 毛细管电色谱（CEC）
第一章 毛细管区带电泳
样品在电解 液中泳动,根 据物质的荷/ 质比差异来 进行分离， 比值愈大,跑 得愈快
• EOF gives plug flow
– Minimizes band broadening – Narrows detection zone
电渗流是CE中最大的驱动力来源之一
电渗流的正面及负面作用
• 正面作用
• 负面作用
• 增加分离速度
• 使得正、负电荷物质同 时分离
• 减少分离时间和分离有 效距离
进样方式
压力进样 电动进样 浓缩进样
毛细管种类
• 非涂层毛细管（裸管） • 内壁涂层毛细管（涂层管）
非涂层毛细管-电渗流的概念
低pH
高pH
- H+
电渗流的特点
EOF
纯电泳状态
+
-
电泳+电渗流
EOF
+
-
tm (min)
0
电渗流的作用
电渗流的活塞流特点
• Hydrodynamic flow – Parabolic – Resistance to flow at surface – More diffusion/broader detection zone
缓冲溶液及pH值的选择
研究经验表明：对于蛋白质、肽和氨基酸等两 性样品，采用酸性（pH 2）或碱性（pH＞9） 分离条件，比较容易得到好的分离结果；糖类 样品通常在pH=9～11之间能获得最佳分离； 羧酸或其他样品多在pH=5～9之间选择分离条 件。
缓冲溶液及pH值的选择
pH 的选择也和所用的毛细管种类有关，许多 涂层毛细管只能在一定的pH范围内工作，例如 聚丙烯酰胺涂层毛细管，在3＜pH＜8的范围以 外工作，其涂层容易水解失效。
• EOF gives plug flow
– Minimizes band broadening – Narrows detection zone
电渗流的活塞流特点
• Hydrodynamic flow – Parabolic – Resistance to flow at surface – More diffusion/broader detection zone
渗流很低；当pH>10以后，电渗流基本不增 加 3. 添加剂：有机溶剂可以降低电渗流的大小， 从而增加分离的有效距离；表面活性剂可以 彻底改变电渗流的方向和大小，主要是在阴 离子分析时使用
缓冲溶液的影响和选择
• 在CE中应该根据以下性质来选择缓冲溶液： 1. 在所选的pH范围内有较强缓冲能力； 2. 在检测波长处有低的紫外吸收； 3. 小的淌度（即大体积、低电荷离子）以降低所产生的
缓冲溶液及pH值的选择
在相同的 pH下，不同缓冲体系的分离效果不 尽相同，有的可能相差甚远。一般的经验是， 能与样品发生相互作用的试剂，有可能就是最 好的试剂。一个典型的例子是，在分离糖类和 DNA等分子时优先使用硼酸盐缓冲体系，因为 硼酸根能与糖羟基形成配位键，从而增加糖的 负电荷和分离度。硼酸缓冲试剂也适用于其他 含邻位羟基或多羟基化合物的分离。
缓冲溶液及pH值的选择
缓冲试剂及pH调节剂的浓度也需要优化。缓 冲试剂的浓度一般控制在10～200 mmol/L之间。 电导率高的缓冲试剂如磷酸盐和硼砂等，其浓 度多控制在20 mmol/L附近，而电导小的试剂 如硼酸及HEPES等，其浓度可在100 mmol/L以 上。有时为了抑制蛋白质吸附等特殊目的，可 采用很高（＞0.5mol/L）的试剂浓度，此时要 注意减少分离电压，分析速度自然也将随之降 低。
CZE分离条件的选择
• 毛细管类型--涂层还是非涂层？ • 毛细管长度--长毛细管还是短毛细管？ • 缓冲液体系--种类和pH值 • 添加剂类型--甲醇|环糊精|乙腈 • 检测器选择--紫外|二极管阵列|激光诱导荧光
缓冲溶液的选择
可先用磷酸缓冲体系为搜寻基础，初步确定 （最佳）pH范围后，再进一步细选出更好pH 和缓冲试剂。磷酸盐是毛细管电泳中最常用的 缓冲体系之一，它的紫外吸收低，pH缓冲范围 比较宽（pH=1.5～13），但电导也比较大。