高效毛細(xì)管電泳儀

（highperformancecapillaryelectrophoresis,HPCE）主要內(nèi)容電泳的基本原理電泳的影響因素毛細(xì)管電泳的基本結(jié)構(gòu)毛細(xì)管電泳的分離模式毛細(xì)管電泳的臨床應(yīng)用一、電泳的定義電泳（electrophoresis，EP）是指帶電荷的溶質(zhì)或粒子在電場(chǎng)中向著與其本身所帶電荷相反的電極移動(dòng)的現(xiàn)象。利用電泳現(xiàn)象將多組分物質(zhì)分離、分析的技術(shù)叫做電泳技術(shù)（electrophoresistechnique）

2、1948年Wieland和Fischer重新發(fā)展了以濾紙作為支持介質(zhì)的電泳方法，對(duì)氨基酸的分離進(jìn)行過研究。3、1959年Raymond和Weintraub利用人工合成的凝膠作為支持介質(zhì)，創(chuàng)建了聚丙烯酰胺凝膠電泳，極大地提高了電泳技術(shù)的分辨率，開創(chuàng)了近代電泳的新時(shí)代。4、1967年Hjerten最先提出在高電場(chǎng)強(qiáng)度，直徑為3mm的毛細(xì)管中作自由溶液的區(qū)帶電泳(CZE,capillaryzoneelectrophoresis)。三、電泳原理物質(zhì)分子在正常情況下一般不帶電，即所帶正負(fù)電荷量相等故不顯示帶電性。但是在一定的物理作用或化學(xué)反應(yīng)條件下，某些物質(zhì)分子會(huì)成為帶電的離子（或粒子），不同的物質(zhì)，由于其帶電性質(zhì)、顆粒形狀和大小不同，因而在一定的電場(chǎng)中它們的移動(dòng)方向和移動(dòng)速度也不同，因此可使它們分離。電泳原理

若將帶凈電荷Q的粒子放入電場(chǎng)，則該粒子所受到的電荷引力為：F引=EQ（6-1）在溶液中,運(yùn)動(dòng)粒子與溶液之間存在阻力F阻F阻=6πrηV（6-2）當(dāng)F引=F阻時(shí)EQ=6πrηVV=EQ/6πrη（6-3）由上式可以看出,粒子的移動(dòng)速度(泳動(dòng)速度V)與電場(chǎng)強(qiáng)度(E)和粒子所帶電荷量(Q)成正比,而與粒子的半徑(r)及溶液的粘度(η)成反比。合并上面兩式：設(shè)有A和B兩種帶電粒子，它們能否在電場(chǎng)中電泳分離，可由它們的移動(dòng)距離的差值來判斷，設(shè)A和B的電泳移動(dòng)距離分別為和，兩物質(zhì)移動(dòng)的距離差為：由此可知，物質(zhì)A和B能否分離，決定于兩者的遷移率。四、影響電泳的因素電場(chǎng)強(qiáng)度：電場(chǎng)強(qiáng)度越大，帶電粒子泳動(dòng)越快溶液的pH值：pH值離等電點(diǎn)愈遠(yuǎn)，粒子所帶靜電荷越多，電泳速度愈快。等電點(diǎn)（isoelectricpoint,pI):當(dāng)溶液的酸堿度處于某一特定pH值時(shí)，它將帶有相同數(shù)量的正負(fù)電荷，致使蛋白質(zhì)分子在電場(chǎng)中不會(huì)移動(dòng)，此特定的pH值被稱為~。溶液離子強(qiáng)度：強(qiáng)度愈高，電泳速度愈慢。適宜強(qiáng)度0.02~0.20mol/kg.四、影響電泳的因素電滲：液體相對(duì)于固體支持物的移動(dòng)。泳動(dòng)方向與電滲方向一致時(shí)，則加快泳動(dòng)速度；當(dāng)顆粒的泳動(dòng)方向與電滲方向相反時(shí)，則降低顆粒的泳動(dòng)速度。溫度：溫度每升高10c,遷移率增加2.4%遷移率：五、常用的電泳方法紙電泳：用濾紙作為支持載體的電泳方法醋酸纖維素薄膜電泳：纖維素的羥基乙?；纬傻睦w維素醋酸酯制成的薄膜作支持載體凝膠電泳：瓊脂糖、聚丙烯酰胺06-02平臥式電泳槽裝置示意圖06-03血清蛋白的電泳圖譜

平板電泳槽等電聚焦電泳（isoelectricfocusing,IEF)利用具有pH梯度的支持介質(zhì)分離等點(diǎn)電不同的蛋白質(zhì)的電泳技術(shù)。各種蛋白質(zhì)各自都有一個(gè)等電點(diǎn),在一特殊的pH環(huán)境中,蛋白質(zhì)分子呈電中性,在電場(chǎng)中不會(huì)遷移。等電聚焦電泳（isoelectricfocusing,IEF)等電聚焦就是在電泳介質(zhì)中放入載體兩性電解質(zhì)，當(dāng)通以直流電時(shí)，兩性電解質(zhì)即形成一個(gè)由陽極到陰極逐步增加的pH梯度，在此體系中，不同的蛋白質(zhì)即移動(dòng)到或聚焦于其相當(dāng)?shù)牡入婞c(diǎn)位置上，也就是說被聚焦于一個(gè)狹的區(qū)帶中，電泳技術(shù)中的等電點(diǎn)聚焦也稱為聚焦電泳。兩性電解質(zhì)：就是在不同PH環(huán)境下,電解質(zhì)可酸性電離,也可堿性電離,如磷酸(二)氫鈉等電聚焦電泳蛋白質(zhì)分子在不同pH下的解離狀態(tài)NH3+NH3+NH2PPPCOOHCOO-COO-

pH＜pIpH＝pIpH＞pIH+OH-H+OH-等速電泳(isotachophoresis,ITP)是一種分離組分與電解質(zhì)一起向前移動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行分離的電泳方法常用于分離小離子、小分子、肽類及蛋白質(zhì)等速電泳采用兩種不同濃度的電解質(zhì)組成，一種前導(dǎo)電解質(zhì)遷移率高于任何樣品組分，充滿整個(gè)毛細(xì)管柱；另一種尾隨電解質(zhì)遷移率低于任何樣品組分，置于一端的電泳槽中被分離組分按其不同的遷移率夾在中間，在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下，各被分離組分在前導(dǎo)電解質(zhì)與尾隨電解質(zhì)之間的空隙中移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)分離等速電泳在毛細(xì)管中的電滲流為零毛細(xì)管電泳技術(shù)毛細(xì)管的特點(diǎn)：比表面積大散熱快可以用很高的電壓分析速度加快分離效能提高熔融石英毛細(xì)管毛細(xì)管內(nèi)徑毛細(xì)管外徑電場(chǎng)作用下，毛細(xì)管柱中出現(xiàn)：電泳現(xiàn)象和電滲流現(xiàn)象。電滲流（electroosmotic

flow,EOF)：在毛細(xì)管中，溶液中的正電荷與毛細(xì)管壁表面的負(fù)電荷之間的作用形成雙電層，引起流體朝一個(gè)方向移動(dòng)的現(xiàn)象.

EOF+-電滲流的速度、方向A.電滲流淌度：

電滲的大小受到電勢(shì)和介質(zhì)粘度的影響，一般說來，電勢(shì)越大，粘度越小，電滲流值越大．在不少情況下，電滲流的速度是泳流速度的5一7倍。B.電滲流方向：在通常的熔融石英毛細(xì)管區(qū)帶電泳中，電滲流由正極流向負(fù)極.毛細(xì)管電泳中，離子遷移的順序V總=V+VEOF正離子：電泳方向與電滲流方相同，最先流出；中性粒子：電泳速度為零，隨電滲流流出。負(fù)離子：電泳方向與電滲流方向相反；

V>VEOF，無法流出

V<VEOF，在中性粒子后流出+--NNNNNNNEOF都是從負(fù)極流出２．毛細(xì)管電泳儀系統(tǒng)電泳儀進(jìn)樣系統(tǒng)

分離系統(tǒng)

檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(一)高壓電源（1）0～30kV穩(wěn)定、連續(xù)可調(diào)的直流電源；（2）具有恒壓、恒流、恒功率輸出；（3）電場(chǎng)強(qiáng)度程序控制系統(tǒng)；（4）電壓穩(wěn)定性：0.1%；（5）電源極性易轉(zhuǎn)換；(二)進(jìn)樣系統(tǒng)進(jìn)樣量：毛細(xì)管長(zhǎng)度的1%-2%；納升級(jí)、非常??；1.流體力學(xué)進(jìn)樣方式（1）進(jìn)樣端加壓（2）出口端抽真空（3）虹吸進(jìn)樣2.電動(dòng)進(jìn)樣方式：毛細(xì)管一端插入樣品瓶，加電壓；凝膠電泳進(jìn)樣的唯一方式(三）緩沖液池

化學(xué)惰性，機(jī)械穩(wěn)定性好；(四)檢測(cè)器要求：具有極高靈敏度，可柱端檢測(cè)；檢測(cè)器、數(shù)據(jù)采集與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理一體化；

類型檢測(cè)限/mol特點(diǎn)紫外-可見10-13～10-15加二極管陣列，光譜信息熒光10-15～10-17靈敏度高，樣品需衍生激光誘導(dǎo)熒光10-18～10-20靈敏度極高，樣品需衍生電導(dǎo)10-18～10-19離子靈敏，需專用的裝置3.高效毛細(xì)管電泳儀實(shí)圖4.毛細(xì)管電泳的分離模式1毛細(xì)管區(qū)帶電泳(CZE)2膠束電動(dòng)色譜3毛細(xì)管凝膠電泳(CGE)4毛細(xì)管等速電泳5毛細(xì)管等電聚焦6毛細(xì)管電色譜5.毛細(xì)管電泳的臨床應(yīng)用血清蛋白分析血紅蛋白成分分析肌紅蛋白分析脂蛋白分析糖化血紅蛋白（HbAlc）分析同工酶的分離免疫復(fù)