キャピラリー電気泳動

キャピラリー電気泳動は、細い緩衝液充填キャピラリー内の電場におけるイオンおよび荷電種の移動に基づいて、それらを分離する手法です。

Definition

キャピラリー電気泳動は、分析物が印加された電場の下で緩衝液が充填されたキャピラリー内を移動し、電気浸透流に重ね合わされた電気泳動移動度に従って分離される分離技術です。

Scope

このトピックでは、溶融シリカキャピラリー内で実行される電気駆動分離、すなわちキャピラリーゾーン電気泳動および関連モード、電気浸透流の役割、キャピラリー上での検出、およびこれらの方法が達成する高い効率について扱います。これは、相分配ではなく電荷対サイズ比に基づく分離と、イオン、生体分子、キラル分析物へのその応用を扱います。

Core questions

• 電気泳動移動度と電気浸透流はどのように組み合わさって移動時間を決定するのでしょうか？
• キャピラリー電気泳動はなぜこれほど高い分離効率を達成するのでしょうか？
• キャピラリーの小さな寸法と互換性のある検出スキームにはどのようなものがありますか？
• クロマトグラフィー分離よりも電気泳動分離に適している分析物クラスは何ですか？

Key theories

電気泳動移動と電気浸透流

各荷電分析物は、その電気泳動移動度によって設定される速度で移動し、一方、緩衝液全体は、荷電したキャピラリー壁から生じる電気浸透流によって一方の電極に向かって掃引されます。これらの速度の合計が移動時間を決定し、流れが放物線状ではなくほぼ平坦であるため、非常に高い効率が得られます。

Mechanisms

細い溶融シリカキャピラリーに緩衝液が充填され、高電圧が印加されます。壁面のイオン化されたシラノール基は電気浸透流を生成し、それがバルク溶液を検出器の過去に運びます。一方、各分析物自身の電気泳動移動度は、その動きに加算または減算されます。したがって、分析物は電荷対サイズ比によって決定される時間で検出点に到達し、平坦な流れプロファイルは極めて狭いゾーンと高い理論段数をもたらします。

Clinical relevance

キャピラリー電気泳動は、DNAシーケンシングやフラグメント解析を含む核酸分離、タンパク質およびペプチド解析、血清タンパク質およびイオンの臨床的測定、医薬品およびキラル分析、ならびにその最小限の消費が有利な少量サンプルに広く使用されています。

History

分析技術としての電気泳動は、1930年代にアルネ・ティセリウスによって確立されました。ヨルゲンソンとルカックスによる1981年の開放溶融シリカキャピラリーにおけるゾーン電気泳動の実証は、狭いキャピラリーで可能な高電場が非常に効率的な分離をもたらすことを示し、現代のキャピラリー電気泳動と自動DNAシーケンシングにおけるその中心的な役割を確立しました。

Key figures

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

Seminal works

• jorgenson1981
• skoog2017

Frequently asked questions

キャピラリー電気泳動はクロマトグラフィーとどのように異なりますか？

クロマトグラフィーは2つの相間の差動分配によって分離しますが、キャピラリー電気泳動は電場における移動によって荷電種を分離するため、固定相への化学的親和性ではなく電荷対サイズ比に依存します。

電気浸透流とは何ですか？

これは、荷電したキャピラリー壁付近のイオンに作用する印加電場によって引き起こされる、キャピラリーを通る緩衝液のバルク移動です。これは中性種や反対に荷電した種さえも検出器に向かって運び、全体的な移動方向を大きく決定します。