Điện di mao quản

Điện di mao quản tách các ion và các chất tích điện dựa trên sự di chuyển của chúng trong điện trường bên trong một mao quản hẹp chứa đầy dung dịch đệm.

Definition

Điện di mao quản là một kỹ thuật tách trong đó các chất phân tích di chuyển qua một mao quản chứa đầy dung dịch đệm dưới tác dụng của điện trường, tách ra theo độ linh động điện di của chúng được chồng lên dòng điện thẩm thấu.

Scope

Chủ đề này bao gồm các phương pháp tách bằng điện trường được thực hiện trong các mao quản silica nung chảy: điện di vùng mao quản và các chế độ liên quan, vai trò của dòng điện thẩm thấu, phát hiện trên mao quản và hiệu quả cao mà các phương pháp này đạt được. Nó đề cập đến sự tách dựa trên tỷ lệ điện tích trên kích thước hơn là sự phân chia pha và ứng dụng của nó đối với các ion, phân tử sinh học và các chất phân tích chiral.

Core questions

• Độ linh động điện di và dòng điện thẩm thấu kết hợp với nhau như thế nào để xác định thời gian di chuyển?
• Tại sao điện di mao quản đạt được hiệu quả tách cao như vậy?
• Những sơ đồ phát hiện nào tương thích với kích thước nhỏ của mao quản?
• Những lớp chất phân tích nào phù hợp nhất với phương pháp tách điện di hơn là sắc ký?

Key theories

Sự di chuyển điện di và dòng điện thẩm thấu

Mỗi chất phân tích tích điện di chuyển với vận tốc được xác định bởi độ linh động điện di của nó, trong khi toàn bộ dung dịch đệm được cuốn về một điện cực bởi dòng điện thẩm thấu phát sinh từ thành mao quản tích điện; tổng của các vận tốc này xác định thời gian di chuyển và, vì dòng chảy gần như phẳng chứ không phải parabol, mang lại hiệu quả rất cao.

Mechanisms

Một mao quản silica nung chảy hẹp được đổ đầy dung dịch đệm và một điện áp cao được đặt vào hai đầu mao quản. Các nhóm silanol bị ion hóa trên thành mao quản tạo ra một dòng điện thẩm thấu mang toàn bộ dung dịch đi qua đầu dò, trong khi độ linh động điện di riêng của từng chất phân tích cộng hoặc trừ vào chuyển động đó. Do đó, các chất phân tích đến điểm phát hiện vào những thời điểm được xác định bởi tỷ lệ điện tích trên kích thước của chúng, và cấu hình dòng chảy phẳng tạo ra các vùng cực kỳ hẹp và số đĩa lý thuyết cao.

Clinical relevance

Điện di mao quản được sử dụng rộng rãi để tách axit nucleic bao gồm giải trình tự DNA và phân tích đoạn, phân tích protein và peptide, xác định protein huyết thanh và ion trong lâm sàng, phân tích dược phẩm và chiral, và các mẫu thể tích nhỏ nơi mà mức tiêu thụ tối thiểu của nó là một lợi thế.

History

Điện di như một kỹ thuật phân tích được Arne Tiselius thiết lập vào những năm 1930. Thử nghiệm của Jorgenson và Lukacs năm 1981 về điện di vùng trong các mao quản silica nung chảy mở cho thấy cường độ điện trường cao có thể đạt được trong các mao quản hẹp mang lại sự tách hiệu quả đặc biệt, khởi đầu cho điện di mao quản hiện đại và vai trò trung tâm của nó trong giải trình tự DNA tự động.

Key figures

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

Seminal works

• jorgenson1981
• skoog2017

Frequently asked questions

Điện di mao quản khác với sắc ký như thế nào?

Sắc ký tách bằng sự phân chia khác biệt giữa hai pha, trong khi điện di mao quản tách các chất tích điện bằng sự di chuyển của chúng trong điện trường, vì vậy nó phụ thuộc vào tỷ lệ điện tích trên kích thước hơn là ái lực hóa học đối với pha tĩnh.

Dòng điện thẩm thấu là gì?

Đó là sự di chuyển khối của dung dịch đệm qua mao quản do điện trường tác dụng lên các ion gần thành mao quản tích điện; nó mang cả các chất trung tính và các chất tích điện trái dấu về phía đầu dò và phần lớn xác định hướng di chuyển tổng thể.