แคปิลลารีอิเล็กโทรโฟรีซิส

แคปิลลารีอิเล็กโทรโฟรีซิสจะแยกไอออนและสารที่มีประจุโดยอาศัยการเคลื่อนที่ของสารเหล่านั้นในสนามไฟฟ้าภายในหลอดแคปิลลารีแคบๆ ที่บรรจุด้วยสารละลายบัฟเฟอร์

Definition

แคปิลลารีอิเล็กโทรโฟรีซิสเป็นเทคนิคการแยกสารที่สารวิเคราะห์เคลื่อนที่ผ่านหลอดแคปิลลารีที่บรรจุด้วยบัฟเฟอร์ภายใต้สนามไฟฟ้าที่ใช้ โดยแยกตามความสามารถในการเคลื่อนที่ด้วยอิเล็กโทรโฟรีซิสของสารเหล่านั้นที่ซ้อนทับกับการไหลแบบอิเล็กโทรออสโมติก

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมการแยกสารที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าซึ่งดำเนินการในหลอดแคปิลลารีที่ทำจากฟิวส์ซิลิกา ได้แก่ แคปิลลารีโซนอิเล็กโทรโฟรีซิสและโหมดที่เกี่ยวข้อง บทบาทของการไหลแบบอิเล็กโทรออสโมติก การตรวจจับบนแคปิลลารี และประสิทธิภาพสูงที่วิธีการเหล่านี้ทำได้ โดยจะกล่าวถึงการแยกสารโดยอิงจากอัตราส่วนประจุต่อขนาด แทนที่จะเป็นการแบ่งส่วนเฟส และการประยุกต์ใช้กับไอออน ชีวโมเลกุล และสารวิเคราะห์แบบไครัล

Core questions

• ความสามารถในการเคลื่อนที่ด้วยอิเล็กโทรโฟรีซิสและการไหลแบบอิเล็กโทรออสโมติกรวมกันเพื่อกำหนดเวลาการเคลื่อนที่ได้อย่างไร?
• เหตุใดแคปิลลารีอิเล็กโทรโฟรีซิสจึงมีประสิทธิภาพการแยกสูงเช่นนี้?
• รูปแบบการตรวจจับใดบ้างที่เข้ากันได้กับขนาดเล็กของหลอดแคปิลลารี?
• สารวิเคราะห์ประเภทใดที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการแยกด้วยอิเล็กโทรโฟรีซิสมากกว่าการแยกด้วยโครมาโตกราฟี?

Key theories

การเคลื่อนที่ด้วยอิเล็กโทรโฟรีซิสและการไหลแบบอิเล็กโทรออสโมติก

สารวิเคราะห์ที่มีประจุแต่ละชนิดเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่กำหนดโดยความสามารถในการเคลื่อนที่ด้วยอิเล็กโทรโฟรีซิสของสารนั้น ในขณะที่บัฟเฟอร์ทั้งหมดถูกพัดพาไปยังขั้วไฟฟ้าหนึ่งโดยการไหลแบบอิเล็กโทรออสโมติกที่เกิดจากผนังแคปิลลารีที่มีประจุ ผลรวมของความเร็วเหล่านี้จะกำหนดเวลาการเคลื่อนที่ และเนื่องจากการไหลเกือบจะราบเรียบมากกว่าเป็นรูปพาราโบลา จึงให้ประสิทธิภาพที่สูงมาก

Mechanisms

หลอดแคปิลลารีฟิวส์ซิลิกาแคบๆ จะถูกเติมด้วยบัฟเฟอร์และมีการใช้แรงดันไฟฟ้าสูงข้ามหลอด กลุ่มไซลานอลที่มีไอออนบนผนังจะสร้างการไหลแบบอิเล็กโทรออสโมติกที่พาสารละลายส่วนใหญ่ผ่านเครื่องตรวจจับ ในขณะที่ความสามารถในการเคลื่อนที่ด้วยอิเล็กโทรโฟรีซิสของสารวิเคราะห์แต่ละชนิดจะเพิ่มหรือลดจากการเคลื่อนที่นั้น ดังนั้น สารวิเคราะห์จึงไปถึงจุดตรวจจับในเวลาที่กำหนดโดยอัตราส่วนประจุต่อขนาดของสารเหล่านั้น และโปรไฟล์การไหลที่ราบเรียบจะสร้างโซนที่แคบมากและจำนวนเพลทที่สูง

Clinical relevance

แคปิลลารีอิเล็กโทรโฟรีซิสมีการใช้อย่างแพร่หลายสำหรับการแยกกรดนิวคลีอิก รวมถึงการจัดลำดับดีเอ็นเอและการวิเคราะห์ชิ้นส่วน การวิเคราะห์โปรตีนและเปปไทด์ การตรวจหาโปรตีนและไอออนในซีรัมทางคลินิก การวิเคราะห์ทางเภสัชกรรมและไครัล และตัวอย่างปริมาตรน้อยที่การบริโภคที่น้อยที่สุดของเทคนิคนี้เป็นประโยชน์

History

อิเล็กโทรโฟรีซิสในฐานะเทคนิคการวิเคราะห์ได้รับการก่อตั้งโดย Arne Tiselius ในทศวรรษ 1930 การสาธิตของ Jorgenson และ Lukacs ในปี 1981 เกี่ยวกับโซนอิเล็กโทรโฟรีซิสในหลอดแคปิลลารีฟิวส์ซิลิกาแบบเปิด แสดงให้เห็นว่าความแรงของสนามไฟฟ้าสูงที่เป็นไปได้ในหลอดแคปิลลารีแคบๆ ทำให้เกิดการแยกที่มีประสิทธิภาพเป็นพิเศษ ซึ่งเป็นการเริ่มต้นแคปิลลารีอิเล็กโทรโฟรีซิสสมัยใหม่และบทบาทสำคัญในการจัดลำดับดีเอ็นเออัตโนมัติ

Key figures

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

Seminal works

• jorgenson1981
• skoog2017

Frequently asked questions

แคปิลลารีอิเล็กโทรโฟรีซิสแตกต่างจากโครมาโตกราฟีอย่างไร?

โครมาโตกราฟีแยกสารโดยการแบ่งส่วนที่แตกต่างกันระหว่างสองเฟส ในขณะที่แคปิลลารีอิเล็กโทรโฟรีซิสแยกสารที่มีประจุโดยการเคลื่อนที่ของสารเหล่านั้นในสนามไฟฟ้า ดังนั้นจึงขึ้นอยู่กับอัตราส่วนประจุต่อขนาดมากกว่าความสัมพันธ์ทางเคมีกับเฟสคงที่

การไหลแบบอิเล็กโทรออสโมติกคืออะไร?

เป็นการเคลื่อนที่ของบัฟเฟอร์จำนวนมากผ่านหลอดแคปิลลารีที่เกิดจากสนามไฟฟ้าที่กระทำต่อไอออนใกล้ผนังแคปิลลารีที่มีประจุ ซึ่งจะพาสารที่เป็นกลางและสารที่มีประจุตรงข้ามไปยังเครื่องตรวจจับ และส่วนใหญ่จะกำหนดทิศทางการเคลื่อนที่โดยรวม