毛细管电泳芯片高压电源系统
《毛细管电泳原理》课件
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
毛细管电泳技术
2.毛细管材料的影响 不同材料毛细管的表面电荷特性 不同，产生的电渗流大小不同
3. 电解质溶液性质的影响
（1）溶液pH的影响
对于石英毛细管，溶液pH增高时，表面电离多，电荷密度增加，管 壁zeta电势增大，电渗流增大，pH=7，将近达到最大； pH<3，完全被氢 离子中和，表面电中性，电渗流为零。
（4）毛细管等电聚焦（Capillary Isoelectric Focusing, CIEF） 是一种根据等电点的差别分离生物大分子的电泳技术。两性物质以电中性 状态存在时的pH值称为等电点，用pI表示。将被分离的物质和两性电解质混合 物装入毛细管，在电场作用下，不同等电点的两性载体电解质沿毛细管自动形成 pH梯度，被分离的两性物质各自迁移至其等电点，形成很窄的区带，分辨率很 高。
毛细管电泳仪主要构造
（1）高压电源
能输出0～30kV稳定、连续可调、极性可转换的直流电源，具有恒压、
恒流和恒功率输出，有些仪器还有电场强度程序控制。 （2）毛细管 内径20~100 μm、外径350~400 μm、长20~100 cm的弹性石英毛细管。
（3）缓冲液池 内装缓冲液，为电泳提供工作介质，要求体积小、清洗方便、对缓冲液呈化 学惰性。 （4）检测器
实际操作时，保持毛细管两端缓冲溶液平面高度相同。
毛细管电泳的几种分离模式
（1）毛细管区带电泳（Capillary Zone Electrophoresis, CZE） 是指溶质在毛细管内均一的背景电解质缓冲溶液中以不同速率迁移而 形成彼此分离的溶质带的电泳模式，分离的基础是淌度的差别。CZE只能分 析带有电荷的离子而不能分离中性物质。
1967年，Hjerten使用内径为3mm的石英玻璃管进行了自由溶液电泳。 1979年，Everaerts使用内径为200m的聚四氟乙烯管成功分离了16种有机酸。
高效毛细管电泳技术
2.1 电渗现象
当固体与液体接触时，固体表面带一种电荷，则 因静电引力使其周围液体带有相反电荷，在液-固界 面形成双电层，二者之间存在电位差。
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毛细管电泳
目录
一、概述-毛细管和电泳技术
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毛细管柱是毛细管电泳（CE）的核心部件，目前多为2575μm之间，材料为聚四氟乙烯、玻璃和弹性石英，以石英 居多。 电泳：在电解质溶液中，带电离子在电场力的作用下，以不 同的速度向与其所带电荷相反的电极迁移的现象。由于不同 离子所带电荷及性质的不同，迁移速率不同，可实现分离。
3.2 DNA分析
DNA分析包括碱基、核苷、核苷酸、寡核苷酸、引物、探针、单链 DNA、双链DNA分析。用CE测DNA序列的应用很多, 如用短寡核苷酸
引物库测DNA 序列、高速DNA 序列、毛细管阵列、毛细板阵列。
3.3 环境分析
01
水源是人类生存最重要的环境 资源，对水质的分析是CE 最 广泛的应用领域之一。CE 的 工作环境是水介质，这一特点 为环境分析带来极大方便。目 前，CE已经可以准确测量出 水环境中的多种多环芳烃、多 氯联苯等。
1. 邓光辉用毛细管电泳安培检测法检出了辣椒粉样品中的苏丹红 I 号。 2. 张辰凌等以 20 mmol/L 乳酸溶液为背景电解质，用毛细管电泳-电容耦合非接触
电导法检测了牛奶中的三聚氰胺的含量。 3. 管月清等采用毛细管电泳-电化学检测法同时测定了肉制品中盐酸克伦特罗与沙丁
胺醇的含量。
四、毛细管电泳的特点
毛细管电泳仪核酸分离分析
毛细管电泳仪核酸分离分析毛细管电泳仪核酸分离分析是一种广泛应用于生物技术和生物医学研究领域的分析方法。
它通过将DNA、RNA或其他核酸样品注入到毛细管中，利用电场的作用使核酸在毛细管内迁移，在电泳分离过程中根据核酸分子的大小、电荷和构象差异，实现对核酸样品的分离和定量分析。
本文将从毛细管电泳仪的原理、实验操作和应用领域三个方面展开介绍。
一、毛细管电泳仪的原理毛细管电泳仪是以电泳为基础的仪器设备，主要由高压电源、注射器、分离柱、检测器和数据处理系统等组成。
核酸样品首先通过注射器被导入到毛细管内，然后通过电场力将核酸分子在毛细管内迁移。
毛细管内的分离柱起到了筛选和分离核酸的作用，不同长度或不同带电性质的核酸分子将被分离开来。
分离完成后，检测器会检测样品，根据检测信号进行数据处理和分析。
二、毛细管电泳仪的实验操作1. 样品制备：将待测核酸样品提取并纯化，测定浓度和纯度。
2. 缓冲液的配制：根据实验需要选择合适的缓冲液，调节缓冲液的pH值和离子强度，以优化分离效果。
3. 毛细管的选择：根据样品特性和分离目标，选择合适的毛细管材料、内径和长度。
4. 样品注入：使用专用注射器将核酸样品注入到毛细管中。
5. 分离条件设置：根据样品的性质和实验需要，设置适当的分离电压、电流和温度等条件。
6. 分析与结果解读：根据检测器所得到的信号，进行数据处理和结果解读。
三、毛细管电泳仪的应用领域毛细管电泳仪核酸分离分析广泛应用于生命科学研究、医药领域以及法医学等领域。
具体应用包括但不限于以下几个方面：1. 生物医学研究：在基因工程、遗传学、分子生物学等领域中，毛细管电泳仪被广泛应用于核酸样品的分离、纯化和测序等方面。
2. 临床诊断：毛细管电泳仪可用于检测和分析人体内的基因突变、染色体异常等，对临床疾病的诊断、预测和治疗具有重要意义。
3. 食品安全监测：毛细管电泳仪可以对食品中的转基因成分、有害物质和添加剂等进行快速准确的分析，为食品安全监测提供科学依据。
色谱分析法第九章 毛细管电泳法简介-精品文档
5)CGE中使用改性剂
9.5.4毛细管等电聚焦(CIEF) 1)毛细管等电聚焦原理
毛细管等电聚焦属于毛细管电泳中的一种聚焦技术类型，其溶
质通常是蛋白质，分离基于蛋白质等电点(PI)的差异。毛细管内充 满两性电解质和蛋白质溶液，加上一个电场，在毛细管中产生一个
pH梯度。各种蛋白质因为它们的等电点不同，而在毛细管内聚焦为
图9.6 溶质通过毛细管的顺序
图9.7阳离子、中性分子、阴离子 的电泳谱图
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色谱分析法
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1)电渗流的作用 2)电渗流的产生
图9.8 电渗流的产生
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图9.9 不同驱动力的流型和相应的谱带峰形 3)电渗流的速度和迁移率 (1)电场强度
(2)缓冲液的pH值
子的尺寸和离子所带电荷的大小和符号。
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图9.1 毛细管电泳示意图 9.1.2区带电泳 9.1.3引起区带扩散的因素 9.1.4管的直径对对流扩散的影响
9.1.5介质中的电泳
9.1.6毛细管电泳
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9.2毛细管电泳体系 9.2.1概述 从概念上来讲，毛细管电泳体系比较简单。如图9.2所示，其 主要组成有样品池、入口池、出口池、毛细管、检测器、高压电 源、数字结果处理设备，如一台分析仪或一台计算机。
许多狭小的区带。毛细管内的溶液在动力作用下通过检测器而产生 电泳图。
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2)毛细管内形成pH梯度 3)等电聚焦
图9.13 CIEF分离机理示意图
毛细管电泳原理
纳米材料
纳米材料具有独特的物理和化学性 质，在毛细管电泳中可提高检测灵 敏度和分离性能。
生物材料
利用生物活性物质如蛋白质、酶等 作为分离介质，实现生物分子间的 分离和检测。
新型分离模式的开发
多维分离
将多种分离模式结合，实现复杂样品的高效分离。
反相毛细管电泳
采用反相介质作为分离介质，实现对极性分子的分离。
亲和毛细管电泳
利用生物分子间的特异性亲和力进行分离和检测。
微型化与集成化的发展趋势
微型化
减小设备体积，提高分析速度和降低试剂消耗。
集成化
将多个分离步骤集成在一个系统中，实现全自动化分析。
微流控芯片
将毛细管电泳与微流控技术相结合，实现高效、快速和便携的分 析。
感谢您的观看
THANKS
检测技术
紫外可见光谱检测
电化学检测
紫外可见光谱检测是毛细管电泳中最 常用的检测方法之一。该方法通过检 测样品在紫外可见光下的吸收光谱来 进行分析。
电化学检测利用电极反应来测量样品 中的离子或分子。该方法具有高选择 性、高灵敏度和低背景干扰等优点。
荧光检测
荧光检测具有高灵敏度和高选择性， 因此在毛细管电泳中也被广泛应用。 该方法通过测量样品在特定波长下的 荧光强度来进行分析。
选择合适的毛细管电泳实验条 件，如分离电压、电解质浓度 和pH值等，可以提高分析准 确性和灵敏度。
通过优化进样方式和洗脱液的 组成和浓度，可以改善实验条 件。
实验条件的标准化和规范化也 是毛细管电泳改进的重要方向 之一。
06
毛细管电泳研究前沿与展 望
新材料在毛细管电泳中的应用
高分子材料
利用高分子材料作为毛细管电泳 的分离介质，提高分离效率和分
毛细管电泳
毛细管电泳(CE)又叫高效毛细管电泳(HPCE), 是近年来发展最快的分析方法之一。
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”或“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
2. 药物分析 analysis of pharmaceutics
3. 氨基酸分析 analysis of amino acids 4. 核酸分析及DNA测序 analysis of nucleic acids and sequence of DNA 5. 新进展及热点问题 advances and special topics
2 DL
ap ELef
2D
tR ; 色谱 : n 5.54 Y 1/ 2
2
D—扩散系数；Y1/2--半峰宽
扩散系数小的溶质分离效率高，分离生物大分子的依据。
3.分离度
R 0.177
apVLef
DL
平均
平均
ap1 ap 2
2
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：
苯甲醇、苯甲酸、水杨酸 的毛细管电泳分离
肖艳玲、陶海升
安徽师范大学化学与材料科学学院
一、实验目的
1、掌握毛细管电泳的基本概念； 2、通过实验熟悉毛细管电泳仪的基本原理和操作； 3、了解影响毛细管电泳分离的主要操作参数。
二、基本概念
电泳：在电解质溶液中，位于电场中的带电粒子在电场力的 作用下，以不同的速度向其所带电荷相反的电极方向迁移的 现象，称为电泳。 由于不同粒子所带电荷及性质的不同，迁移速率不同，可实 现分离。利用电泳现象对某些化学或生物物质进行分离分析 的方法(技术)叫电泳法(技术)。 电泳 毛细管电泳
电渗流的速度约等于一般离子电泳速度的5～7倍； （1）可一次完成带正电粒子、带负电粒子以及中性粒子的分离； （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；在CE中，控制电渗流非常重要。