Électrophorèse capillaire

L'électrophorèse capillaire sépare les ions et les espèces chargées en fonction de leur migration dans un champ électrique au sein d'un capillaire étroit rempli de tampon.

Definition

L'électrophorèse capillaire est une technique de séparation dans laquelle les analytes migrent à travers un capillaire rempli de tampon sous l'effet d'un champ électrique appliqué, se séparant en fonction de leur mobilité électrophorétique superposée au flux électroosmotique.

Scope

Ce sujet aborde les séparations électrophorétiques réalisées dans des capillaires en silice fondue : l'électrophorèse capillaire de zone et les modes associés, le rôle du flux électroosmotique, la détection sur capillaire, et les rendements élevés que ces méthodes permettent d'atteindre. Il traite de la séparation basée sur le rapport charge/taille plutôt que sur le partage de phase, et de son application aux ions, aux biomolécules et aux analytes chiraux.

Core questions

• Comment la mobilité électrophorétique et le flux électroosmotique se combinent-ils pour déterminer le temps de migration ?
• Pourquoi l'électrophorèse capillaire atteint-elle une efficacité de séparation si élevée ?
• Quels sont les systèmes de détection compatibles avec les petites dimensions d'un capillaire ?
• Quelles classes d'analytes sont les mieux adaptées à la séparation électrophorétique plutôt que chromatographique ?

Key theories

Migration électrophorétique et flux électroosmotique

Chaque analyte chargé se déplace à une vitesse déterminée par sa mobilité électrophorétique, tandis que l'ensemble du tampon est entraîné vers une électrode par le flux électroosmotique provenant de la paroi chargée du capillaire ; la somme de ces vitesses détermine le temps de migration et, parce que le flux est presque plat plutôt que parabolique, il en résulte une très haute efficacité.

Mechanisms

Un capillaire étroit en silice fondue est rempli d'un tampon et une haute tension y est appliquée. Les groupes silanol ionisés sur la paroi génèrent un flux électroosmotique qui entraîne la solution en vrac au-delà du détecteur, tandis que la mobilité électrophorétique propre à chaque analyte s'ajoute ou se soustrait à ce mouvement. Les analytes atteignent donc le point de détection à des moments régis par leur rapport charge/taille, et le profil d'écoulement plat produit des zones extrêmement étroites et des nombres de plateaux élevés.

Clinical relevance

L'électrophorèse capillaire est largement utilisée pour les séparations d'acides nucléiques, y compris le séquençage de l'ADN et l'analyse de fragments, l'analyse de protéines et de peptides, la détermination clinique des protéines sériques et des ions, l'analyse pharmaceutique et chirale, ainsi que pour les échantillons de petit volume où sa consommation minimale est avantageuse.

History

L'électrophorèse en tant que technique analytique a été établie par Arne Tiselius dans les années 1930. La démonstration par Jorgenson et Lukacs en 1981 de l'électrophorèse de zone dans des capillaires ouverts en silice fondue a montré que les intensités de champ élevées possibles dans les capillaires étroits permettaient des séparations exceptionnellement efficaces, lançant ainsi l'électrophorèse capillaire moderne et son rôle central dans le séquençage automatisé de l'ADN.

Key figures

• James W. Jorgenson
• Krynn D. Lukacs
• Arne Tiselius

Seminal works

• jorgenson1981
• skoog2017

Frequently asked questions

En quoi l'électrophorèse capillaire diffère-t-elle de la chromatographie ?

La chromatographie sépare par partage différentiel entre deux phases, tandis que l'électrophorèse capillaire sépare les espèces chargées par leur migration dans un champ électrique ; elle dépend donc du rapport charge/taille plutôt que de l'affinité chimique pour une phase stationnaire.

Qu'est-ce que le flux électroosmotique ?

C'est le mouvement global du tampon à travers le capillaire, provoqué par le champ appliqué agissant sur les ions proches de la paroi chargée du capillaire ; il entraîne même les espèces neutres et de charge opposée vers le détecteur et détermine en grande partie la direction globale de la migration.