1、毛细管电泳,（Capillary Electrophoresis, CE）,一.概述,电泳是电解质中带电粒子在电场力作用下，以不同的速度向电荷相反方向迁移的现象.利用这种现象对化学和生物化学组分进行分离的技术称之为电泳技术。丛20世纪3040年代起 ,相继发展了多种基于抗对流介质的电泳技术(如纸电泳，凝胶电泳等).传统的电泳技术由于受到焦耳热的限制，只能在低电场强度下进行电泳操作，分离时间长，效率低.80年代初,细径毛细管被用于电泳，由此产生了一种新型的分析技术毛细管电泳。 毛细管电泳(CE)又称高效毛细管电泳(HPCE),是指离子或带电粒子以毛细管为分离室,以高压直流电场为驱动力,依据样品中
2、各组分之间淌度和分配行为上的差异而实现分离的液相分离分析技术。由于毛细管内径小，表面积和体积的比值大,易于散热，因此毛细管电泳可以减少焦耳热的产生,这是CE和传统电泳技术的根本区别。,CE开始主要用于蛋白质，多肽的分析,以后逐渐被广泛应用于生物，化学，医药，环保等领域。它具有分离效率高，分析速度快，样品及试剂用量少,洁净无污染等特点,和HPLC(高效液相色谱法)成为分析化学中互补的技术。随着生命科学的发展，毛细管电泳技术也有了广阔的发展空间.目前，不同分离模式的毛细管电泳技术正成为最重要的生物样品分离分析手段。,二.毛细管电泳基本原理,1.基本概念,有效长度 (Ld, cm) 毛细管的入口端到
3、检测器窗口的距离；,迁移时间 (tm min) 带电粒子在电场作用下做定向移动的时间；,电泳速度（Ue cm/s） 在单位时间内，带电粒子在毛细管中定向 移动的距离；,电场强度(E V/cm) 在给定长度毛细管的两端施加一个电场后 所形成的电效应的强度；,电泳淌度（ep cm2/(V.s) ）带电粒子在毛细管中定向移动的速度与所在电场强度之比；,电渗流：毛细管内壁表面的电荷所引起的管内液体的整体流动，来源于外加电场对管壁溶液双电层的作用；,电渗流方向,样品分子泳动方向,1.基本概念,使液体沿毛细管壁均匀移动；使携带不同电性的分子均向负极移动，中性分子也随着电渗流一起移动。,电渗流的作用特点,毛
4、细管电泳仪系统,Come on,进样系统,静压力进样和电动进样进样体积一般在纳升级进样长度必须控制在毛细管总长度的1%2%，否则将影响分离效率,分离系统,毛细管:由熔融石英制成,内径通常为2575m,外径为350400m，有效长度为80100cm;恒温系统:控制柱温变化在0.10C； 高压电源:电流0300A电压030KV,电压稳定性在0.1%;,back,检测系统,常用的检测方式是紫外-可见光吸收.检测器位于距样品盘约毛细管总长的2/34/5处,对毛细管壁内部分进行光聚焦；此外，荧光，激光诱导荧光，质谱等检测方法也被应用于毛细管电泳;,高效毛细管电泳仪实图,3.毛细管电泳基本分离原理,毛细管
5、的两端分别浸在含有电解质的储液槽中，管内也充满同样的电解质,其中一端与检测器相连.当样品被引入后,便开始施加电压，样品中各组分向检测器方向移动,溶质的迁移时间为:,tm = Lt2/UV,Lt-有效长度V-施加电压U-溶质总流速Ue-电泳速度Ueo-电渗流速度,U = Ue/Ueo,其中，,可见，在毛细管长度一定，某时刻电压相同的条件下，迁移时间决定于电泳速度Ue和电渗流速度Ueo,而两者均随组分的不同荷质比而异;所以，基于荷质比的差异就可以实现组分的分离。,电泳仪工作示意图,三.毛细管电泳的分离模式,CE,毛细管区带电泳,毛细管凝胶电泳,胶束电动力学毛细管色谱,毛细管等电聚焦电泳,毛细管电泳
6、有多种分离模式，给样品分离提供了不同的选择机会.根据分离原理可分为:,毛细管区带电泳,毛细管区带电泳(CZE)也称为自由溶液毛细管电泳,是毛细管电泳中最简单，应用最广泛的一种形式。其分离机理在于：不同离子按照各自表面电荷密度的差异也即淌度的差异,以不同的速度在电解质中移动,而实现分离。当然，中性物质的淌度差为零,所以不能以这种形式分离。,四.CE技术的应用,毛细管电泳技术可检测多种样品，如血清、血浆、尿样、脑脊液、红细胞、体液或组织及其实验动物活体实验；且可分离分析多种组分，如核酸/核苷酸、蛋白质/多肽/氨基酸、糖类/糖蛋白、酶、碱氨基酸、微量元素、小的生物活性分子等的快速分析，以及DNA序列
7、分析和DNA合成中产物纯度测定等,毛细管电泳技术不仅在基础科学中得到广泛应用，在临床医学等领域的应用也有较多应用。如临床疾病诊断、临床蛋白分析、临床药物监测、代谢研究、病理研究、同工酶分析、PCR产物分析、DNA片段及序列分析等。,CE和HGP,目前，人类基因测序已基本完成，人类基因组计划进入后基因组时代。但是，耗资巨大的HGP至少在现阶段并没有产生原先设想的强大影响力。这是因为人类基因组图谱并没有告诉我们所有基因的“身份”以及它们所编码的蛋白质。人体内真正发挥作用的是蛋白质，蛋白质扮演着构筑生命大厦的“砖块”角色，其中可能藏着开发疾病诊断方法和新药的“钥匙”。“后基因时代”，一个以“蛋白质组”为重点的生命科学的新时代到来，需要对蛋白质更多的研究，毛细管电泳技术将发挥更大的作用。,蛋白质,肽片段混合物,酶切,CZE,分离,特征性肽图,微量制备,CE,分别测定各片段的氨基酸序列,整个蛋白质的一级结构,CE应用举例-肽的分析,参考文献,仪器分析,吴谋成主编,北京:科学出版社，2003 现代生物样品分离分析方法,张玉奎等编,北京:科学出版社,2003 蛋白质化学与蛋白质组学,夏其昌等编著,北京:科学出版社,2004 毛细管电泳技术发展及应用前景,王雅杰,张银等 毛细管电泳原理及在药学领域的应用,卞红平,陈建彬 03081071,200412-22,谢谢,
