仪器分析——毛细管电泳法

毛细管电泳是以弹性应时毛细管为分离通道，以高压DC电场为驱动力，根据样品中各组分的迁移率(单位电场强度下的迁移速度)和/或分布行为实现分离的分析方法。

当熔融的应时毛细管中充满操作缓冲液时，管内壁的硅羟基离解，释放氢离子到溶液中，使管壁带负电，与溶液形成双电层(ζ电位)，即使在pH值较低的缓冲液中也是如此。当在毛细管两端施加DC电压时，带正电的溶液会整体向负极移动。溶液在电场作用下的整个运动称为电渗(EOF)。内壁硅羟基的解离程度与操作缓冲液的pH值和加入的改性剂有关。降低溶液的pH值会降低离解度和电渗流；增加溶液的pH值会增加电离度和电渗流。有机添加剂的加入有时可以抑制内壁硅羟基的解离，降低电渗流。在操作缓冲区中，带电粒子在电场的作用下以不同的速度向带相反电荷的电极运动，形成电泳。带电粒子在工作缓冲液中的运动速度等于其电泳速度和电渗速度的矢量和。电渗速度通常高于电泳速度，所以即使是各组分的阴离子，在电泳过程中也会从毛细管的阳极端流向阴极端。为了减少或消除电渗流，除了降低操作缓冲液的pH值外，还可以使用内壁涂有聚合物涂层的毛细管。这种涂层毛细管可以减少大分子在管壁上的吸附。

1.分离模式

毛细管电泳的分离模式如下。

(1)毛细管区带电泳(CZE)将待分析的溶液引入毛细管进样的一端。施加DC电压后，各组分按电泳流和电渗流的矢量和流向毛细管出口端，按阳离子、中性粒子、阴离子及其电荷的顺序通过检测器。中性成分不能相互分离。峰时间称为迁移时间(tm)，相当于高效液相色谱和气相色谱中的保留时间。

(2)毛细管凝胶电泳(CGE)，主要用于分析蛋白质、DNA等生物大分子。通过将单体和引发剂填充到毛细管中来引发聚合以生成凝胶。此外，还可以利用高分子溶液如葡聚糖的筛选作用进行分析，称为毛细管无胶筛选。有时统称为毛细管筛分电泳，可分为凝胶电泳和无凝胶筛分。

(3)毛细管等速电泳(CITP)采用先行电解质和拖尾电解质。在毛细管中填充先行电解质后，引入样品，并在电极槽中替换拖尾电解质用于电泳分析。带不同电荷的组分迁移到各个窄区，然后依次通过检测器。

(4)毛细管等电聚焦电泳(CIEF)在毛细管内壁涂上聚合物以降低电渗流，然后将样品与两性电解质混合，在两个电极槽中分别加入酸溶液和碱溶液。施加电压后，毛细管中的工作电解质溶液逐渐形成pH梯度，并且当每种溶质迁移到毛细管中其各自的等电点(pI)时，其变成中性以形成聚焦区。然后，溶质通过压力或改变检测器末端电极槽中液体的pH值通过检测器。

(5)胶束电动毛细管色谱(MEKC或MECC)在操作缓冲液中加入浓度大于其临界胶束浓度的离子表面活性剂时，表面活性剂会聚集形成胶束，亲水端朝外，疏水非极性核朝内。溶质会在水和胶束之间进行分配，由于分配系数的不同，每种溶质都会被分离。对于常用的阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠，强亲水组分注射后不能进入胶束，随操作缓冲液(容量因子k′= 0)流过检测器；极疏水组分进入胶束核心，永不返回水相，最终到达检测器(k′=∞)。其他常用的胶束试剂包括阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵、胆酸等。

(6)毛细管电色谱(CEC)是将细颗粒固定相填充到毛细管中或在毛细管内壁涂上固定相，通过电渗(有时加辅助压力)驱动操作缓冲液进行分离。

上述分离模式(1)和(5)被广泛使用。两种模式(5)和(6)的分离机理主要是色谱，但带电溶质也有电泳。

在操作缓冲液中加入各种添加剂可以获得各种分离效果。如环糊精、衍生化环糊精、冠醚、血清蛋白、多糖、胆酸盐或某些抗生素等。，可用于分离手性化合物；加入有机溶剂可以提高某些组分的分离效果，使其可以在非水溶液中进行分析。