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毛細管電泳的原理和用途介紹
日期：2024-10-22 23:13
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摘要：
什么(me)是毛(mao)細管電泳(yong)？毛(mao)細管電泳(yong)(capillary electrophoresis, CE)又叫效毛細管電泳(HPCE), 是(shi)近年(nian)來發展快的分(fen)析方法之。效毛(mao)(mao)細(xi)(xi)管(guan)電(dian)(dian)泳(yong)是(shi)類以(yi)毛(mao)(mao)細(xi)(xi)管(guan)為(wei)分(fen)離通(tong)道、以(yi)壓直流電(dian)(dian)場為(wei)驅動力的新型液(ye)相分(fen)析技(ji)術。毛(mao)(mao)細(xi)(xi)管(guan)電(dian)(dian)泳(yong)是(shi)將電(dian)(dian)泳(yong)的場所置(zhi)于(yu)毛(mao)(mao)細(xi)(xi)管(guan)中的種(zhong)電(dian)(dian)泳(yong)分(fen)離方法，它的裝(zhuang)置(zhi)結構(gou)(gou)通(tong)常(chang)由壓電(dian)(dian)源、鉑電(dian)(dian)、緩沖液(ye)池、樣品池、毛(mao)(mao)細(xi)(xi)管(guan)、檢測(ce)器和分(fen)析記錄儀構(gou)(gou)成(cheng)
。毛(mao)(mao)細(xi)管電泳的原(yuan)理和過程(cheng)是怎樣(yang)(yang)的？毛(mao)(mao)細(xi)管電泳分離的基本流程(cheng)有進樣(yang)(yang)、分離和檢測三步驟。進樣(yang)(yang)：毛(mao)(mao)細(xi)管電泳的基本裝置(zhi)是根(gen)充(chong)滿電泳緩沖液的毛(mao)(mao)細(xi)管，與(yu)毛(mao)(mao)細(xi)管兩(liang)端(duan)相連的兩(liang)個小瓶微量樣(yang)(yang)品從毛(mao)(mao)細(xi)管的端(duan)通過“壓力(li)”或“電遷移”進(jin)入毛細(xi)管(guan)(guan)；分(fen)(fen)(fen)離：電(dian)泳(yong)(yong)時(shi)，與(yu)壓(ya)電(dian)源(yuan)連接的(de)(de)兩(liang)個(ge)電(dian)分(fen)(fen)(fen)別浸人(ren)毛細(xi)管(guan)(guan)兩(liang)端小(xiao)(xiao)瓶的(de)(de)緩沖液中。樣品朝與(yu)自身所帶(dai)電(dian)荷性(xing)相反的(de)(de)電(dian)方向泳(yong)(yong)動。各組分(fen)(fen)(fen)因其分(fen)(fen)(fen)子大小(xiao)(xiao)、所帶(dai)電(dian)荷數、等電(dian)點等性(xing)質的(de)(de)不(bu)同(tong)(tong)而遷移(yi)速率(lv)不(bu)同(tong)(tong)，依次移(yi)動至毛細(xi)管(guan)(guan)輸出端附(fu)近的(de)(de)光(guang)檢測器(qi)，檢測、記(ji)錄吸(xi)(xi)光(guang)度，并在(zai)屏(ping)幕(mu)上以遷移(yi)時(shi)間為橫坐標，吸(xi)(xi)光(guang)度為縱坐標將各組分(fen)(fen)(fen)以吸(xi)(xi)收峰的(de)(de)形式動態直(zhi)觀地(di)記(ji)錄下來；檢測：檢測的(de)(de)原理基(ji)于被測組分(fen)(fen)(fen)和背景電(dian)解質的(de)(de)吸(xi)(xi)光(guang)度不(bu)同(tong)(tong)，當被測組分(fen)(fen)(fen)通過檢測窗時(shi)，吸(xi)(xi)光(guang)度發生的(de)(de)變化(hua)服從朗伯-比爾定(ding)律(lv)，即在定(ding)的(de)實驗條件下，吸光度(du)(du)與被測組(zu)分(fen)的(de)濃度(du)(du)成正比。
毛(mao)細(xi)管(guan)電(dian)泳和普(pu)通(tong)(tong)電(dian)泳相比較的(de)勢在(zai)哪里(li)？通(tong)(tong)常電(dian)流(liu)通(tong)(tong)過(guo)導體時都會(hui)產(chan)生焦耳熱(re)。傳(chuan)統(tong)平(ping)板凝膠電(dian)泳的(de)大(da)局限性在(zai)于，其無法克(ke)服兩端電(dian)壓帶來的(de)焦耳熱(re)所產(chan)生的(de)負面影(ying)響。焦耳熱(re)可(ke)使篩分介質內(nei)部出(chu)現溫(wen)度(du)(du)(du)、粘(zhan)度(du)(du)(du)及分離速度(du)(du)(du)的(de)不均，影(ying)響遷移、降低(di)(di)效(xiao)率、使區帶變寬。由于這種(zhong)負面影(ying)響與電(dian)場(chang)強(qiang)度(du)(du)(du)成正比，所以(yi)大(da)地限制了(le)(le)電(dian)壓的(de)引入，也難(nan)以(yi)提(ti)(ti)電(dian)泳速度(du)(du)(du)。毛(mao)細(xi)管(guan)電(dian)泳使樣品在(zai)根細(xi)的(de)柱(zhu)(zhu)子中進行(xing)分離。細(xi)柱(zhu)(zhu)可(ke)減(jian)小電(dian)流(liu)，使焦耳熱(re)的(de)產(chan)生減(jian)少(shao)；同(tong)時又(you)增大(da)了(le)(le)散(san)熱(re)面積，提(ti)(ti)散(san)熱(re)效(xiao)率，大(da)大(da)降低(di)(di)了(le)(le)管(guan)中心(xin)與管(guan)壁間的(de)溫(wen)差，減(jian)少(shao)了(le)(le)柱(zhu)(zhu)子徑(jing)向上(shang)的(de)各種(zhong)梯度(du)(du)(du)差，保證了(le)(le)效(xiao)分離。因此可(ke)以(yi)加(jia)大(da)電(dian)場(chang)強(qiang)度(du)(du)(du)，達到100～200V/cm，**提分離質量(liang)。
毛細管(guan)電泳主要用于哪些實驗(yan)？總的來說，毛細管(guan)電泳可用于對有(you)機化(hua)(hua)合(he)物(wu)、無機離子、中性分子、手性化(hua)(hua)合(he)物(wu)、蛋白(bai)質和多肽、DNA和核酸片(pian)段(duan)的分(fen)析(xi)。具體來說，常見的應用范圍有以下(xia)幾個(ge)方面：
（1）速DNA測序：由于(yu)人類基因(yin)組工程的提出，速(su)DNA測序引起了廣泛注意，由于對核苷酸及其聚合物(wu)的分辨率，毛細管電(dian)泳在DNA測序中的應(ying)用潛力也受到重(zhong)視。在(zai)電場(chang)和使用陣列(lie)毛細管條件下，其潛在(zai)的測序能力遠遠超過了現有方法。
（2）手性(xing)分(fen)(fen)離現(xian)代社會中(zhong)，手性(xing)分(fen)(fen)析常牽涉到人(ren)類生(sheng)(sheng)命、動植物(wu)的生(sheng)(sheng)存和(he)演化，在**研(yan)究(jiu)和(he)生(sheng)(sheng)產(chan)中(zhong)也是必須考慮的問題，研(yan)究(jiu)證明手性(xing)手細(xi)管電(dian)泳是簡單效的手性(xing)分(fen)(fen)析方法(fa)。手性(xing)應(ying)用(yong)的研(yan)究(jiu)包括異構(gou)體拆分(fen)(fen)、能度測定、反應(ying)動力學研(yan)究(jiu)、手**物(wu)篩查等。
（3）蛋(dan)(dan)白(bai)質(zhi)(zhi)分(fen)析蛋(dan)(dan)白(bai)質(zhi)(zhi)分(fen)離分(fen)析也(ye)是毛細管電泳的(de)(de)(de)主要應用(yong)方向，包(bao)括：蛋(dan)(dan)白(bai)和多肽的(de)(de)(de)純(chun)度分(fen)析、結構研(yan)(yan)究(jiu)、結合蛋(dan)(dan)白(bai)的(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)、生化(hua)及其(qi)過程分(fen)析、物(wu)化(hua)常數的(de)(de)(de)測定，臨床(chuang)醫(yi)學(xue)研(yan)(yan)究(jiu)等。
（4）糖分析糖是(shi)自然界(jie)中廣泛存在的化學(xue)物質(zhi)，已(yi)發(fa)現(xian)的蛋白質(zhi)中90%以上含有(you)糖堿基(ji)；糖在細胞識別以及其(qi)它生物分(fen)(fen)子識別中也(ye)具(ju)(ju)有(you)不(bu)可(ke)替代的(de)作(zuo)用(yong)。但是由于糖的(de)些特殊性質，對(dui)它的(de)分(fen)(fen)離(li)分(fen)(fen)析有(you)很大的(de)困難。而近(jin)年發(fa)展起來的(de)毛細管(guan)電(dian)泳儀用(yong)于糖的(de)分(fen)(fen)析取得了巨(ju)大的(de)成功(gong)，成為糖分(fen)(fen)離(li)分(fen)(fen)析的(de)有(you)效工具(ju)(ju)。
（5）單(dan)細(xi)胞分析(xi)毛細(xi)管電泳(yong)既(ji)能研(yan)究許多細(xi)胞構(gou)成的(de)樣(yang)品，也能只研(yan)究單(dan)個(ge)細(xi)胞，即單(dan)細(xi)胞分析(xi)。單(dan)細(xi)胞分析(xi)技術為生(sheng)命科學(xue)研(yan)究打開(kai)了新的(de)天地，推動了系列的(de)新研(yan)究的(de)出(chu)現，已被廣泛應(ying)用于生(sheng)物學(xue)、**學(xue)、血液流(liu)變學(xue)、細(xi)胞生(sheng)理學(xue)，臨床(chuang)醫學(xue)，特別是腫瘤研(yan)究和器(qi)官移植(zhi)。
（6）聯(lian)用(yong)技術(shu)聯(lian)用(yong)技術(shu)的研(yan)究(jiu)將是毛(mao)細(xi)管電(dian)泳(yong)儀(yi)的重大(da)(da)發(fa)展方(fang)向之(zhi)，與(yu)譜(pu)、質譜(pu)等方(fang)法的聯(lian)用(yong)將會大(da)(da)大(da)(da)提毛(mao)細(xi)管電(dian)泳(yong)儀(yi)的應用(yong)范圍。
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