毛细管电泳

毛细管电泳通过离子和带电物质在充满缓冲液的狭窄毛细管内电场中的迁移来分离它们。

Definition

毛细管电泳是一种分离技术，分析物在施加的电场作用下，在充满缓冲液的毛细管中迁移，根据其电泳迁移率叠加电渗流进行分离。

Scope

本主题涵盖在熔融石英毛细管中进行的电驱动分离：毛细管区带电泳及相关模式、电渗流的作用、毛细管内检测以及这些方法实现的高效率。它讨论了基于荷质比而非相分配的分离及其在离子、生物分子和手性分析物中的应用。

Core questions

• 电泳迁移率和电渗流如何共同决定迁移时间？
• 为什么毛细管电泳能实现如此高的分离效率？
• 哪些检测方案与毛细管的小尺寸兼容？
• 哪些分析物类别最适合电泳分离而非色谱分离？

Key theories

电泳迁移和电渗流

每个带电分析物以由其电泳迁移率决定的速度移动，而整个缓冲液则由带电毛细管壁产生的电渗流扫向一个电极；这些速度的总和决定了迁移时间，并且由于流速接近平坦而非抛物线形，因此产生了非常高的效率。

Mechanisms

将狭窄的熔融石英毛细管中充满缓冲液，并施加高电压。管壁上电离的硅醇基团产生电渗流，将大部分溶液带过检测器，而每个分析物自身的电泳迁移率则会增加或减少这种运动。因此，分析物到达检测点的时间由其荷质比决定，并且平坦的流速分布产生极其狭窄的区带和高塔板数。

Clinical relevance

毛细管电泳广泛用于核酸分离，包括DNA测序和片段分析、蛋白质和肽分析、血清蛋白和离子的临床测定、药物和手性分析，以及其微量消耗优势在小体积样品中的应用。

History

电泳作为一种分析技术由阿恩·蒂塞利乌斯（Arne Tiselius）在20世纪30年代确立。约根森（Jorgenson）和卢卡奇（Lukacs）于1981年展示了在开放式熔融石英毛细管中的区带电泳，表明在狭窄毛细管中可能实现的高场强能够提供异常高效的分离，从而开启了现代毛细管电泳及其在自动化DNA测序中的核心作用。

Key figures

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

Seminal works

• jorgenson1981
• skoog2017

Frequently asked questions

毛细管电泳与色谱法有何不同？

色谱法通过两相之间的差异分配进行分离，而毛细管电泳通过带电物质在电场中的迁移进行分离，因此它依赖于荷质比而非对固定相的化学亲和力。

什么是电渗流？

它是缓冲液通过毛细管的整体运动，由施加的电场作用于带电毛细管壁附近的离子引起；它将甚至中性和带相反电荷的物质带向检测器，并在很大程度上决定了整体迁移方向。