2015毛细管电泳课件
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《毛细管电泳原理》课件
过程
将样品溶液注入毛细管一端，施加电 场后，带电粒子在电场作用下开始电 泳迁移，经过一定时间后，到达毛细 管的另一端，经过检测器检测。
毛细管电泳的应用
环境监测
用于检测水体、土壤等环境样 品中的污染物，如重金属离子
、有机物等。
生物分析
用于蛋白质、DNA、RNA等生 物分子的分离和检测，可应用 于生物医学研究、临床诊断等 领域。
标准化处理
将数据转换为统一标准，便 于比较和分析。
统计分析
运用统计学方法对实验数据 进行处理，提取有意义的信 息。
结果分析与解读
趋势分析
分析实验数据的变化趋势，揭示潜在规律。
差异分析
比较不同样本或条件下的数据差异，找出关键影响因 素。
相关性分析
探究实验数据之间的关联性，揭示变量之间的相互作 用。
误差来源与控制
06
毛细管电泳的未来发展 与展望
技术创新与改进
高效分离技术的研发
01
通过改进分离介质、优化分离条件等手段，提高毛细管电泳的
分离效率。
检测技术的升级
02
研究新型检测方法，提高检测灵敏度和特异性，满足更多样品
的检测需求。
微型化与集成化
03
将毛细管电泳技术集成到微流控芯片中，实现微型化、便携式
分析。
应用领域的拓展
毛细管清洗
实验结束后，对毛细管进行必要的清洗，以 便下次使用。
数据整理与保存
将实验数据整理并保存，以便后续分析。
仪器清洁与保养
对仪器进行必要的清洁与保养，延长其使用 寿命。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
05
将样品溶液注入毛细管一端，施加电 场后，带电粒子在电场作用下开始电 泳迁移，经过一定时间后，到达毛细 管的另一端，经过检测器检测。
毛细管电泳的应用
环境监测
用于检测水体、土壤等环境样 品中的污染物，如重金属离子
、有机物等。
生物分析
用于蛋白质、DNA、RNA等生 物分子的分离和检测，可应用 于生物医学研究、临床诊断等 领域。
标准化处理
将数据转换为统一标准，便 于比较和分析。
统计分析
运用统计学方法对实验数据 进行处理，提取有意义的信 息。
结果分析与解读
趋势分析
分析实验数据的变化趋势，揭示潜在规律。
差异分析
比较不同样本或条件下的数据差异，找出关键影响因 素。
相关性分析
探究实验数据之间的关联性，揭示变量之间的相互作 用。
误差来源与控制
06
毛细管电泳的未来发展 与展望
技术创新与改进
高效分离技术的研发
01
通过改进分离介质、优化分离条件等手段，提高毛细管电泳的
分离效率。
检测技术的升级
02
研究新型检测方法，提高检测灵敏度和特异性，满足更多样品
的检测需求。
微型化与集成化
03
将毛细管电泳技术集成到微流控芯片中，实现微型化、便携式
分析。
应用领域的拓展
毛细管清洗
实验结束后，对毛细管进行必要的清洗，以 便下次使用。
数据整理与保存
将实验数据整理并保存，以便后续分析。
仪器清洁与保养
对仪器进行必要的清洁与保养，延长其使用 寿命。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
05
毛细管电泳分析解析PPT课件
细管（内经2－5m） 中粗管（内径 25－75m） 粗管（内径100－250m）
第24页/共61页
(3)毛细管的改性： 通常在毛细管内壁涂一层亲水性非离子型聚合物(如：聚 丙烯酰胺、甲基纤维素等)，这些涂层提高了对生物大分 子分离的效率。涂层的方法有两种。 物理涂层：将涂料经适当处理在毛细管内侧形成一层薄膜 化学涂层：是将涂料通过化学键偶联在毛细管的内侧。
第30页/共61页
图表面活性对分离的影响示意图 A: 未加表面活性的分离效果, B:加入表面活性的分离效果
第31页/共61页
5 进样方式 由于毛细管的内径非常细，其进样方式与常规电泳和层析 的进样方式有所不同。毛细管电泳的进样方式主要有两类 ，一类是电迁移进样，另一类是流体力学进样。
第32页/共61页
E = V/Lt V: 电压 Lt: 毛细管两端的总长度
第5页/共61页
(3)电泳淌度(Electric Field Mobility，简称ep ) 带电粒子在毛细管中，作定向运动的电泳速度与所在电 场强度之比。电泳淌度的单位用cm2/V.sec表示。
Ld/tm ep = Vep /E = ───
第25页/共61页
3.3检测器： 毛细管电泳配置的检测器与高效液相层析使用的检测器大 致相同，都属于超微量分析，对检测器的灵敏度要求比较 高，常用的检测器 . 紫外检测器 灵敏度可达到10-17g 激光诱发荧光检测器，灵敏度可达到10-19g 质谱检测器，灵敏度可达到10-21g 核磁共振检测器，灵敏度可达到10-21g
第13页/共61页
(8)热效应 (Joule Heating) 在高电场下毛细管中的电解质和电流发生剧烈的摩擦， 产生大量的热，这种自热现象，称之为热效应。
第14页/共61页
第24页/共61页
(3)毛细管的改性： 通常在毛细管内壁涂一层亲水性非离子型聚合物(如：聚 丙烯酰胺、甲基纤维素等)，这些涂层提高了对生物大分 子分离的效率。涂层的方法有两种。 物理涂层：将涂料经适当处理在毛细管内侧形成一层薄膜 化学涂层：是将涂料通过化学键偶联在毛细管的内侧。
第30页/共61页
图表面活性对分离的影响示意图 A: 未加表面活性的分离效果, B:加入表面活性的分离效果
第31页/共61页
5 进样方式 由于毛细管的内径非常细，其进样方式与常规电泳和层析 的进样方式有所不同。毛细管电泳的进样方式主要有两类 ，一类是电迁移进样，另一类是流体力学进样。
第32页/共61页
E = V/Lt V: 电压 Lt: 毛细管两端的总长度
第5页/共61页
(3)电泳淌度(Electric Field Mobility，简称ep ) 带电粒子在毛细管中，作定向运动的电泳速度与所在电 场强度之比。电泳淌度的单位用cm2/V.sec表示。
Ld/tm ep = Vep /E = ───
第25页/共61页
3.3检测器： 毛细管电泳配置的检测器与高效液相层析使用的检测器大 致相同，都属于超微量分析，对检测器的灵敏度要求比较 高，常用的检测器 . 紫外检测器 灵敏度可达到10-17g 激光诱发荧光检测器，灵敏度可达到10-19g 质谱检测器，灵敏度可达到10-21g 核磁共振检测器，灵敏度可达到10-21g
第13页/共61页
(8)热效应 (Joule Heating) 在高电场下毛细管中的电解质和电流发生剧烈的摩擦， 产生大量的热，这种自热现象，称之为热效应。
第14页/共61页
《毛细管电泳法》PPT课件
蛋白质、DNA等的电荷/质量比与分子大小无关， CZE方式很难分别，采用CGE能获得良好分别。
；
毛细管凝胶电泳综合了电泳技术和平板 凝胶电泳的优点 :
电泳峰锋利，柱效极高 短柱上实现极好的分别 试样容量为10－12g
主要缺陷:制备柱较困难，寿命较短 已成为分别分析生物大分子如蛋白质、 多肽、核 酸、DNA等强有力的工具。 例运用CGE分别与激光诱导荧光检测相 结合，用于DNA序列快速分析。
；
5 毛细管等电聚焦 CIEF
1、毛细管内充有两性电解质〔合成的具有不同等电点 范围的脂肪族多胺基多羧酸混合物〕，当施加直流电压 〔6～8V〕时，管内将建立一个由阳极到阴极逐渐升高 的pH梯度；
2、氨基酸、蛋白质、多肽等的所带电荷与溶液pH有 关，在酸性溶液中带正电荷，反之带负电荷。在其等电 点时，呈电中性，淌度为零；
vT=vA=vB=vC=vL 或：
TET= AEA= BEB= CEC= LEL
式中， ，有效淌度， E，电场强度
由于
T〉 A〉 B〉 C〉 L，
所以有: E T < E A < E B < E C < E L
各区带的电场强度不同。前导电解质区带的电场强度最 小。
；
假设某一区带的离子进入前一区带， 由 于电场强度变小而减速，由假设进入到 下区带，由于电场强度变大而加速， 都 退回到原区带, 结果导致各区带构成鲜 明的界面.
毛细管电泳法
Capillary Electrophoresis, CE
；
毛细管电泳是带电粒子在电场力的 驱动下，在毛细管中按其淌度或分配系 数不同进展高效、快速分别的电泳新技 术，也称为高效毛细管电泳。
一、毛细管电泳的原理 二、分别方式
；
毛细管凝胶电泳综合了电泳技术和平板 凝胶电泳的优点 :
电泳峰锋利，柱效极高 短柱上实现极好的分别 试样容量为10－12g
主要缺陷:制备柱较困难，寿命较短 已成为分别分析生物大分子如蛋白质、 多肽、核 酸、DNA等强有力的工具。 例运用CGE分别与激光诱导荧光检测相 结合，用于DNA序列快速分析。
；
5 毛细管等电聚焦 CIEF
1、毛细管内充有两性电解质〔合成的具有不同等电点 范围的脂肪族多胺基多羧酸混合物〕，当施加直流电压 〔6～8V〕时，管内将建立一个由阳极到阴极逐渐升高 的pH梯度；
2、氨基酸、蛋白质、多肽等的所带电荷与溶液pH有 关，在酸性溶液中带正电荷，反之带负电荷。在其等电 点时，呈电中性，淌度为零；
vT=vA=vB=vC=vL 或：
TET= AEA= BEB= CEC= LEL
式中， ，有效淌度， E，电场强度
由于
T〉 A〉 B〉 C〉 L，
所以有: E T < E A < E B < E C < E L
各区带的电场强度不同。前导电解质区带的电场强度最 小。
；
假设某一区带的离子进入前一区带， 由 于电场强度变小而减速，由假设进入到 下区带，由于电场强度变大而加速， 都 退回到原区带, 结果导致各区带构成鲜 明的界面.
毛细管电泳法
Capillary Electrophoresis, CE
；
毛细管电泳是带电粒子在电场力的 驱动下，在毛细管中按其淌度或分配系 数不同进展高效、快速分别的电泳新技 术，也称为高效毛细管电泳。
一、毛细管电泳的原理 二、分别方式
第三章 毛细管电泳分离技术-2015
一、毛细管电泳的进样技术
• （一）直接在线进样 • （二）近端进样及双向进样 • （三）流动注射与毛细管电泳联用(FI-CE) • （四）液相色谱与毛细管电泳联用 • （五）光学门进样 • （六）流动门进样
光学门进样装置示意图
流动门进样装置示意图
二、毛细管电泳检测器
• 由于样品区带在高压电场作用下，迁移速 度较快，因此，CE要求所用的检测器必须 具有很快的响应速度和很高的灵敏度。
• 例如，在一个电泳泳动期间，两个或更多 的蛋白质一起迁移而只形成一条区带。如 果我们在不同的pH值下进行分析，将导致 多余蛋白质带的出现，促使样品中其它蛋 白质的分离。
（4）操作电压
• 一个分子的迁移速率和媒介两边的场强是 成比例的。
• 但是，随着电压的增大对流也上升，导致 更强大功率的产生（功率以对流平方的方 式增加），这样一些功率以热量形式消散。
1.带电分子的本质
• 微粒的净电荷、大小、形状和相对质量对 它们的电泳淌度有相当大的影响。
• 分子的带电量与大小的比例是一个重要的 参数。
• 电量与大小的比例（e/r）越大，分子在给 定条件下，迁移得越快。
2.电泳系统的性质
• 电泳缓冲液的离子构成、温度、电泳缓冲 液的pH值、操作电压、载体介质的选择
• 固、液两相之间的相对运动发生在吸 附层与扩散层之间的滑动面上，此处 的电动势称为界面电动势，也称ζ电位。
• 由于处在扩散层中的正离子的溶剂化 作用，它在电场中发生迁移时，将带 动整个溶液向阴极移动，所以就形成 电渗流。
eo 4
veo
eoE
E 4
• 电渗流速度Veo与ζ电位、ε、E成正比，而 与介质的粘度η成反比。
• 高压电源可对毛细管施加5~50 kV电压，操作电 压一般控制在5~30 kV范围。
毛细管电泳-2015
6.2 毛细管电泳的特点
与传统的电泳的比较 毛细管电泳的特点：高效、快速、微量、自动化
CE与HPLC比较
动力 分离效率 溶剂耗量 柱 仪器成本 分离速度 样品用量
CE 强电场 ~106/米 极少 便宜 低 更快 <100nL
HPLC 高压 ~50000/米 大 贵 高 快 几微升
毛细管区带电泳
基于试样中各个组分间荷质比的差异进行 分离。该模式的特征是：整个系统都用同 一种缓冲溶液充满。背景电解质的浓度一 般高于试样，起运载电流的作用。如果试 样中不同离子的迁移率差别很大，就能将 不同离子分离。
毛细管区带电泳可分离小离子，或衍生化生成 离子的物质，如抗炎药物，氨基酸等物质。
6.4 毛细管电泳的分类
按分离原理的不同，可将毛细管电泳分成： 毛细管区带电泳 capillary zone electrophoresis, CZE 毛细管凝胶电泳 capillary gel electrophoresis, CGE 毛细管等电聚焦 capillary isoelectric focus, CIEF 毛细管等速电泳 capillary isota- chophoresis, CITP 胶束电动力学毛细管色谱 (micellar electrokinetic capillary chromatography，MEKC) 填充毛细管电色谱 (capillary electroosmostic chromatography ，CEC)
参考书
1. 林炳承，《毛细管电泳导论》，科学出版 社，1996
2. 陈义，《毛细管电泳方法及应用》（第二 版），化学工业出版社，2006
3. 邓延倬，《高效毛细管电泳》，科学出版 社，2000
6.1 分离原理
毛细管电泳课件
一、离子分析 阳离子
阴离子
高效毛细管电泳在药物研发中的应用
二、手性化合物分析
手性药物的对映体在生物体内因 为立体选择性，将作为不同的分 子加以识别。导致具有各自的药 理活性和毒性。
例如：R-反应停是安眠药，S-式 致胎儿畸形；
常用手性选择剂：环糊精及其衍生 物；手性冠醚；手性表面活性剂 （氨基酸衍生物、胆酸钠、牛磺脱 氧胆酸及其钠盐、低聚糖等天然手 性表面活性剂）
高效毛细管电泳在药物研发中的应用
四、临床应用和食品安全检查
毛细管电泳法测定微量清蛋白/肌酐( Alb/Cr) 比值，用于诊断糖尿病肾病
[2] 赵绍林, 吴惠毅, 吉艳等,高效毛细管电泳法同时测定尿液清蛋白和肌酐 [J].临床检验杂志,2007,25(5):338-340.
高效毛细管电泳在药物研发中的应用
类型 紫外-可见 荧光 激光诱导荧光 电导
检测限/mol 10-13～10-15 10-15～10-17 10-18～10-20 10-18～10-19
特点 加二极管阵列，光谱信息 灵敏度高，样品需衍生 灵敏度极高，样品需衍生 离子灵敏，需专用的装置；高效ຫໍສະໝຸດ 细管电泳特点及分离模式高效
快速
微量
自动化 低成本
细菌脂多糖和蛋白聚糖测定
毛细管电泳测定Escherichia coli K4 脂多糖（LPS）
[1].Odile FR, Donatella C, Mario DR. High-performance CE of Escherichia coli K4 cell surface polysaccharides [J]. Electrophoresis 2009, 30:3877–3883. [2]. Nicola Volpi, Francesca M , Jiraporn S. Electrophoresis for the analysis of heparinpurity and quality[J]. Electrophoresis,2012, 33:1531–1537.
《毛细管凝胶电泳》课件
安全。
02
毛细管凝胶电泳的 基本原理
电泳的基本原理
电泳是利用带电粒子 在电场中的迁移速度 差异进行分离的方法 。
迁移速度与带电粒子 的电荷量、半径、介 质粘度等有关。
带电粒子在电场中受 到库仑力的作用，产 生定向移动。
凝胶电泳的原理
凝胶电泳利用凝胶作为支持介 质，对带电粒子进行分离。
凝胶具有三维网络结构，能够 限制带电粒子的迁移路径，从 而实现分离。
拓展应用领域
将毛细管凝胶电泳技术应用于更多领域，如医学诊断、环境监测、 食品安全等，拓展其应用范围。
05
毛细管凝胶电泳的 应用实例
在生物大分子分离中的应用
蛋白质分离
毛细管凝胶电泳在蛋白质分离中具有 高分辨率和高分离效率的特点，可用 于分离复杂的蛋白质混合物，如细胞 提取物、血清等。
多糖分离
利用毛细管凝胶电泳可以分离和表征 各种多糖，如细菌荚膜多糖、植物细 胞壁多糖等，对于糖类化合物的结构 和功能研究具有重要意义。
标准化与规范化
为了更好地推广和应用毛细管凝胶电泳技术，需 要制定相关的标准和技术规范，提高技术的可靠 性和可重复性。
THANKS
感谢您的观看
技术优势与局限性
该技术具有高分辨率、高灵敏度、快速分离等优势，但也 存在一些局限性，如样品制备繁琐、成本较高等。
展望
1 2 3
技术创新
未来毛细管凝胶电泳技术将不断优化和改进，提 高分离效率和检测灵敏度，降低操作成本。
应用拓展
随着技术的进步和应用需求的增加，毛细管凝胶 电泳技术在更多领域将得到应用和推广，如临床 诊断、药物研发等。
优点
高分离效率
毛细管凝胶电泳技术利用微米尺度的 分离通道，能够实现高分离效率，尤 其适合分离复杂生物样品。
02
毛细管凝胶电泳的 基本原理
电泳的基本原理
电泳是利用带电粒子 在电场中的迁移速度 差异进行分离的方法 。
迁移速度与带电粒子 的电荷量、半径、介 质粘度等有关。
带电粒子在电场中受 到库仑力的作用，产 生定向移动。
凝胶电泳的原理
凝胶电泳利用凝胶作为支持介 质，对带电粒子进行分离。
凝胶具有三维网络结构，能够 限制带电粒子的迁移路径，从 而实现分离。
拓展应用领域
将毛细管凝胶电泳技术应用于更多领域，如医学诊断、环境监测、 食品安全等，拓展其应用范围。
05
毛细管凝胶电泳的 应用实例
在生物大分子分离中的应用
蛋白质分离
毛细管凝胶电泳在蛋白质分离中具有 高分辨率和高分离效率的特点，可用 于分离复杂的蛋白质混合物，如细胞 提取物、血清等。
多糖分离
利用毛细管凝胶电泳可以分离和表征 各种多糖，如细菌荚膜多糖、植物细 胞壁多糖等，对于糖类化合物的结构 和功能研究具有重要意义。
标准化与规范化
为了更好地推广和应用毛细管凝胶电泳技术，需 要制定相关的标准和技术规范，提高技术的可靠 性和可重复性。
THANKS
感谢您的观看
技术优势与局限性
该技术具有高分辨率、高灵敏度、快速分离等优势，但也 存在一些局限性，如样品制备繁琐、成本较高等。
展望
1 2 3
技术创新
未来毛细管凝胶电泳技术将不断优化和改进，提 高分离效率和检测灵敏度，降低操作成本。
应用拓展
随着技术的进步和应用需求的增加，毛细管凝胶 电泳技术在更多领域将得到应用和推广，如临床 诊断、药物研发等。
优点
高分离效率
毛细管凝胶电泳技术利用微米尺度的 分离通道，能够实现高分离效率，尤 其适合分离复杂生物样品。
《毛细管电泳原理》课件
分离的程度。
分辨率
02
分辨率是指毛细管电泳谱中相邻两峰之间的分离程度，分辨率
越高，分离效果越好。
检测限
03
指在毛细管电泳谱中能够检测到的最小样品浓度，检测限越低
，灵敏度越高。
定量分析
标准曲线法
通过绘制标准曲线，将毛细管电泳谱中的峰高或峰面积与样品浓度进行线性回归 分析，从而进行定量分析。
内标法
通过在样品中加入内标物，利用内标物与样品中各组分的分离度和响应因子相同 的特点，进行定量分析。
数据分析方法
峰高法
通过测量毛细管电泳谱中各组分的峰高，利用峰高与样品浓 度的线性关系进行定量分析。
峰面积法
通过积分毛细管电泳谱中各组分的峰面积，利用峰面积与样 品浓度的线性关系进行定量分析。
05
毛细管电泳的优缺点与展望
优点与缺点
高分离效能
毛细管电泳具有极高的分离效率，可 实现复杂样品的快速分离。
药物分析
毛细管电泳在药物分析中 可用于药物成分的分离和 检测，以及药物代谢产物 的分析。
食品安全
毛细管电泳可用于食品安 全检测，如食品添加剂、 农药残留等的检测。
02
毛细管电泳的仪器与实验条
件
仪器介绍
毛细管电泳仪的基本构成
检测器的选择
包括高压电源、进样系统、毛细管电 泳柱、检测器和数据采集系统等部分 。
配制电解质溶液
按照所需的浓度和比例，配制 电解质溶液。
数据处理与分析
采集实验数据，进行数据处理 和分析，得出结论。
03
毛细管电泳的分离模式与分
离机制
分离模式
毛细管区带电泳（CZE）
胶束电动色谱（MEKC）
毛细管凝胶电泳（CGE）
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电泳淌度与带电粒子半径（r）及电荷（q）间的关系
ep
q
6 r
电泳淌度的差异构成了电泳分离的基础
3
二、电渗和电渗淌度 电渗（electroosmosis)是毛细管电泳分离理论中 最基本的概念之一。
4
电渗是指在电场作用下，毛细管中或固相多孔物质内，电解
质溶液朝一个方向迁移的现象。电渗速率 ueo与固液两相界面 的双电层Zeta电位 ，缓冲溶液的介电常数 和黏度 有关， 与电场强度成正比。
James W. Jorgenson
North Illinois University
化学系教授
2
第二节 基本原理
一、电泳和电泳淌度
电泳（electrophoresis）是指溶液中带电粒子（离子）在电场中定 向移动的现象。 电泳淌度：单位电场强度下，带点粒子的电泳速率。
ep uep / E
uep 为电泳速率 式中 ep－电泳迁移率（电泳淌度），
app ELd
2D
;
t n 5.54 W 1/2
2
扩散系数小的溶质比扩散系数大的分离效率高，分离生 物大分子的依据。
影响分离度的主要因素；工作电压V；毛细管有效长度 与总长度比；有效淌度差。分离度可按谱图直接由下式计算：
2(t2 t1 ) N R ( ) W2 W1 4 ep1 ep 2 为两组分电泳淌度的差值 2 9
电泳（ C）槽和电极（ V1、V2 ）
1
经典电泳法散热差，分离电压受到限制。
1981年，Jorgenson和Lukacs发表了在毛细管电泳发展史上
具有划时代意义的工作，他们采用75μm内径的石英毛细管
做为分离室，紫外柱上检测的方法，在30kv的分离电压下
分离丹酰化氨基酸，柱效达到40万个理论塔板。他们的工 作为毛细管电泳的发展奠定了基础。
7
2） CE中电渗流的作用 电渗流的速度约等于一般离子电泳速度的5～7倍； 各种电性离子在毛细管柱中的迁移速度为：
app() ep eo app() eo ep
app (中) eo
阳离子运动方向与电渗流一致； 阴离子运动方向与电渗流相反； 中性粒子运动方向与电渗流一致；
第15章
毛细管电泳法
第一节 概述
电泳（Electrophoresis)是指溶液中带电粒子在电场的作用下向与 自身带相反电荷的电极移动的现象。将电泳发展成为分离技术应 归功于Tiselius (瑞典,蒂塞利乌斯)的工作。他于1937年建立“移界 电泳（moving boundary electrophoresis)”，成功地将人血清中的 蛋白质分为白蛋白、α、β、和γ球蛋白，这项工作成为蛋白质化学 发展的基础，因此Tiselius本人荣获1948年诺贝尔化学奖。
有良好的重现性，毛细管在使用时应经常清洗。 ▲空管通常用 0.l～1mol/L NaOH、水和缓冲液顺序冲洗，各洗 5~10min，或增加有机溶剂如甲醇清洗步骤，以除去管中的脂溶性 吸附组分。如果怀疑管内壁吸附有蛋白质或其他有机分子，可用 0.l～1mol/L的HNO3洗 5～10min，然后再按常规清洗。 ▲两次分析之间，可用运行缓冲液清洗、平衡。
源，一般要求电压稳定在±0.1%。电极通常由直径0.5mm
~1mm的铂丝制成。电极槽通常是带螺帽的玻璃瓶或塑料 瓶（1ml ~ 5ml不等），以便于密封。
• 仪器必须接地，操作过.尺寸 毛细管尺寸的选择与分离模式和样品有关。自由溶液电泳 多选用50或75μm内径的毛细管，分离的有效长度常控制在 40～100cm之间。如进行大颗粒如红细胞的分离，则需要内 径大于 300μm的毛细管。CGE或CEC的有效长度一般控制在
20cm左右。
2.涂层 外壁涂一层聚酰亚胺保护层 ，一般内壁不需涂层处理。大 分子化合物分离时，常常需要惰性管壁，以抑制吸附。做 CIEF或CGE时，需要涂层毛细管以抑制电渗。在分离中， 有时为了加强电渗或改变其方向，也需要涂层毛细管。
14
3. 清洗
毛细管在使用过程可能被污染，从而影响分析的结果。为使测定具
第三节 毛细管电泳仪和实验操作
一、毛细管电泳仪
10
自动型毛细管电泳仪结构示意图 1.高压电极槽和进样机构 2.填灌清洗机构 3.毛细管 4.检测器 5.铂丝电极 6.低压电极槽 7.恒温系统 8.数据记录处理系统
11
CE的要求：
▲进样机构不存在死体积，能进行精确的进样控制。
▲需有毛细管清洗机构。
（1）可一次完成阳离子、阴离子、中性粒子的分离； （2）改变电渗流的大小和方向可改变分离效率和选择性，如 同改变LC中的流速； （3）电渗流的微小变化影响结果的重现性； 在CE中，控制电渗流非常重要。
8
3)无涡流扩散项与传质阻力项
在HPCE中，仅存在纵向扩散，H=B/u
N
appVLd
2 DLt
▲高压电源至少应能输出200μA×25kV的功率。 ▲检测器尽量安装在接地端，优先考虑柱上紫外检测方式。 ▲ 温控范围宽，以0 ℃为界，越宽越好，上限不应低于50 ℃ ，最好能达到65～70 ℃ ，至少能在20～40℃内恒温，
恒温精度应小于±0.1 ℃ 。
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一、高压电源
• 高压电源一般采用（0 ~±30）kV连续可调的直流高压电
正离子 中性分子 负离子
由于电渗流速度大大高于电泳速度，所以，不管正离子、负离子还 是中性分子，均随电渗流移动。
6
四、柱效和分离度
1)CE中电渗流的流形 电荷均匀分布，整体移动,电渗流的流动为平流,塞式流 动（谱带展宽很小）； 高效液相色谱中的溶液流动为层流,抛物线流型,管壁处 流速为零，管中心处的速度为平均速度的2倍（引起谱带展 宽较大）。
ueo E
单位场强下的电渗速率 ，称为电渗淌度
ueo eo E
5
三、表观淌度和迁移时间
app
Ld / t ep eo V / Lt
uapp uep ueo （ep eo )E
表观淌度 μep+μeo μeo μeo-μep 表观迁移速度 uep+ ueo ueo ueo - uep
ep
q
6 r
电泳淌度的差异构成了电泳分离的基础
3
二、电渗和电渗淌度 电渗（electroosmosis)是毛细管电泳分离理论中 最基本的概念之一。
4
电渗是指在电场作用下，毛细管中或固相多孔物质内，电解
质溶液朝一个方向迁移的现象。电渗速率 ueo与固液两相界面 的双电层Zeta电位 ，缓冲溶液的介电常数 和黏度 有关， 与电场强度成正比。
James W. Jorgenson
North Illinois University
化学系教授
2
第二节 基本原理
一、电泳和电泳淌度
电泳（electrophoresis）是指溶液中带电粒子（离子）在电场中定 向移动的现象。 电泳淌度：单位电场强度下，带点粒子的电泳速率。
ep uep / E
uep 为电泳速率 式中 ep－电泳迁移率（电泳淌度），
app ELd
2D
;
t n 5.54 W 1/2
2
扩散系数小的溶质比扩散系数大的分离效率高，分离生 物大分子的依据。
影响分离度的主要因素；工作电压V；毛细管有效长度 与总长度比；有效淌度差。分离度可按谱图直接由下式计算：
2(t2 t1 ) N R ( ) W2 W1 4 ep1 ep 2 为两组分电泳淌度的差值 2 9
电泳（ C）槽和电极（ V1、V2 ）
1
经典电泳法散热差，分离电压受到限制。
1981年，Jorgenson和Lukacs发表了在毛细管电泳发展史上
具有划时代意义的工作，他们采用75μm内径的石英毛细管
做为分离室，紫外柱上检测的方法，在30kv的分离电压下
分离丹酰化氨基酸，柱效达到40万个理论塔板。他们的工 作为毛细管电泳的发展奠定了基础。
7
2） CE中电渗流的作用 电渗流的速度约等于一般离子电泳速度的5～7倍； 各种电性离子在毛细管柱中的迁移速度为：
app() ep eo app() eo ep
app (中) eo
阳离子运动方向与电渗流一致； 阴离子运动方向与电渗流相反； 中性粒子运动方向与电渗流一致；
第15章
毛细管电泳法
第一节 概述
电泳（Electrophoresis)是指溶液中带电粒子在电场的作用下向与 自身带相反电荷的电极移动的现象。将电泳发展成为分离技术应 归功于Tiselius (瑞典,蒂塞利乌斯)的工作。他于1937年建立“移界 电泳（moving boundary electrophoresis)”，成功地将人血清中的 蛋白质分为白蛋白、α、β、和γ球蛋白，这项工作成为蛋白质化学 发展的基础，因此Tiselius本人荣获1948年诺贝尔化学奖。
有良好的重现性，毛细管在使用时应经常清洗。 ▲空管通常用 0.l～1mol/L NaOH、水和缓冲液顺序冲洗，各洗 5~10min，或增加有机溶剂如甲醇清洗步骤，以除去管中的脂溶性 吸附组分。如果怀疑管内壁吸附有蛋白质或其他有机分子，可用 0.l～1mol/L的HNO3洗 5～10min，然后再按常规清洗。 ▲两次分析之间，可用运行缓冲液清洗、平衡。
源，一般要求电压稳定在±0.1%。电极通常由直径0.5mm
~1mm的铂丝制成。电极槽通常是带螺帽的玻璃瓶或塑料 瓶（1ml ~ 5ml不等），以便于密封。
• 仪器必须接地，操作过.尺寸 毛细管尺寸的选择与分离模式和样品有关。自由溶液电泳 多选用50或75μm内径的毛细管，分离的有效长度常控制在 40～100cm之间。如进行大颗粒如红细胞的分离，则需要内 径大于 300μm的毛细管。CGE或CEC的有效长度一般控制在
20cm左右。
2.涂层 外壁涂一层聚酰亚胺保护层 ，一般内壁不需涂层处理。大 分子化合物分离时，常常需要惰性管壁，以抑制吸附。做 CIEF或CGE时，需要涂层毛细管以抑制电渗。在分离中， 有时为了加强电渗或改变其方向，也需要涂层毛细管。
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3. 清洗
毛细管在使用过程可能被污染，从而影响分析的结果。为使测定具
第三节 毛细管电泳仪和实验操作
一、毛细管电泳仪
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自动型毛细管电泳仪结构示意图 1.高压电极槽和进样机构 2.填灌清洗机构 3.毛细管 4.检测器 5.铂丝电极 6.低压电极槽 7.恒温系统 8.数据记录处理系统
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CE的要求：
▲进样机构不存在死体积，能进行精确的进样控制。
▲需有毛细管清洗机构。
（1）可一次完成阳离子、阴离子、中性粒子的分离； （2）改变电渗流的大小和方向可改变分离效率和选择性，如 同改变LC中的流速； （3）电渗流的微小变化影响结果的重现性； 在CE中，控制电渗流非常重要。
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3)无涡流扩散项与传质阻力项
在HPCE中，仅存在纵向扩散，H=B/u
N
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▲高压电源至少应能输出200μA×25kV的功率。 ▲检测器尽量安装在接地端，优先考虑柱上紫外检测方式。 ▲ 温控范围宽，以0 ℃为界，越宽越好，上限不应低于50 ℃ ，最好能达到65～70 ℃ ，至少能在20～40℃内恒温，
恒温精度应小于±0.1 ℃ 。
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一、高压电源
• 高压电源一般采用（0 ~±30）kV连续可调的直流高压电
正离子 中性分子 负离子
由于电渗流速度大大高于电泳速度，所以，不管正离子、负离子还 是中性分子，均随电渗流移动。
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四、柱效和分离度
1)CE中电渗流的流形 电荷均匀分布，整体移动,电渗流的流动为平流,塞式流 动（谱带展宽很小）； 高效液相色谱中的溶液流动为层流,抛物线流型,管壁处 流速为零，管中心处的速度为平均速度的2倍（引起谱带展 宽较大）。
ueo E
单位场强下的电渗速率 ，称为电渗淌度
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三、表观淌度和迁移时间
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uapp uep ueo （ep eo )E
表观淌度 μep+μeo μeo μeo-μep 表观迁移速度 uep+ ueo ueo ueo - uep