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毛细管电泳技术 一、毛细管电泳技术概述 毛细管电泳技术（capillaryelectrophoresis，CE）又称高效 毛细管电泳（highperformancecapillaryelectrophoresis，HPCE）， 是在传统电泳基础上发展的一种新型分离技术。与传统电泳相比具有 样品用量少、高效、快速等特点，广泛应用于药物、多肽、蛋白质、 核苷酸和DNA分析。 （一）基本原理 HPCE是以高压直流电场为驱动力，以毛细管为分离通道，依据 样品中各组分间迁移差异，达到高效分离的一种液相分离技术。HPCE 是在10～200μm微小内径的石英毛细管中进行的，毛细管两端分别 浸入缓冲液中，在此两缓冲液中分别插入连有高压电源的电极。在高 电场强度作用下，毛细管中的待测物质按其相对分子质量、电荷、形 状等的差异得以高效分离。 和传统电泳相比，HPCE在电场作用下，亦出现带电荷组分朝相 反极性电极方向移动。但同时石英毛细管内壁在缓冲液中生成带负电 荷的硅羟基，吸引缓冲液中正电荷离子集聚，在电场作用下形成向负 极端移动的电渗流。因此，样品是在电场和电渗流综合作用下，实现 高效分离。电渗流大小取决于电场强度、缓冲液组成、pH和离子强 度、黏度、内摩擦力等，优化这些因素能提高分离效果。 HPCE基本装置由毛细管、电解液槽、冷却装置、进样器、高压 电源和检测器组成（图19-1）。由于HPCE是在极高电压下进行，势 必产生大量焦耳热，因此必须有制冷装置。进样装置应用气压、电压 或浓度差扩散将样品引入毛细管中，当毛细管内径小于100μm时， 采用电压差或气动进样方式，电压差进样施加500～1000V电压，用 凝胶式填料充填的毛细管电泳柱，只能用电压差进样法。 毛细管电泳技术的分离模式有多种，经典的分离模式有毛细管区 带电泳、毛细管胶束电动色谱、毛细管凝胶电泳、毛细管等电聚集电 泳等；新的分离模式和联用技术相结合是毛细管电泳发展的特点之一， 如阵列毛细管电泳（CAE），亲和毛细管电泳技术（ACE），非水毛细 管电泳技术（NACE）等。 图-1毛细管电泳仪结构示意图 （二）高效毛细管电泳的分离模式 1.毛细管区带电泳（capiIIaryzoneeIectrophoresis，CZE） 也称自由溶液毛细管电泳，是HPCE最基本也是应用最广的方式。 其分离原理是基于各被分离物质的净电荷与质量比值的差异，不同离 子以不同的速度在电场及电渗流中移动而达到分离。它要求均一性缓 冲液，毛细管内各处具有恒定的电场强度。适用于蛋白质、氨基酸、 肽和无机离子的分析。 2.毛细管凝胶电泳（capiIIarygeIeIectrophoresis，CGE） CGE是将凝胶装填入毛细管中进行的电泳。利用凝胶的分子筛效 应，按照分子的大小进行分离，尤其适用于生物大分子分析。可测定 蛋白质的相对分子质量，亦可分离DNA片段，甚至识别一个碱基差异 的寡核苷酸，如微卫星分析、PCR产物分析等。 3.胶束电动毛细管色谱（miceIIareIectrokineticcapiIIary chromatography，MECC） 是以胶束为类似色谱固定相的一种电泳技术。当浓度足够大的离 子型表面活性剂（如SDS）加入缓冲液中，表面活性剂单体结合在一 起，形成球体状胶束。MECC存在流动的水相和起到固定相作用的胶 束相，被分离物在两个相之间分配，由于它们在胶束中具有保留能力 而产生不同保留时间。和CZE一样，缓冲液在管壁处也形成向负极方 向移动的电渗流，而SDS胶束由于外壳带负电荷，具有向正极迁移倾 向。一般电渗流的速度大于胶束向正极迁移速度，使胶束以较低的速 度向负极移动。中性粒子的分离则根据其本身疏水性的不同和胶束间 相互作用不用而实现。疏水性强的作用力大，保留时间长。MECC是 目前既能分离中性离子又能分离带电组分的HPCE技术。 4.毛细管电色谱（capiIIaryeIectrochromatography，CEC） 是将HPLC中众多的固定相微粒填充到毛细管中（或涂渍到管壁）， 以高压电下产生的电渗流为流动相驱动力的色谱过程，通过样品与固 定相间的相互作用实现分离。虽然柱效有所下降，但增加了选择性。 5.毛细管等电聚焦电泳（capiIIaryisoeIectricfocusing， CIEF） CIEF将普通等电聚焦电泳转移到毛细管内进行。通过管壁特殊 涂层使电渗流减到最小，以防止蛋白质吸附和pH梯度破坏，再将样 品与两性电解质混合进样，两端贮瓶分别为酸（正极）和碱（负极）。 加高压（6～8kV）3～5分钟后，毛细管内部建立pH梯度，蛋白质在 毛