第二十章毛细管电泳法
电泳(Capillary Electrophoresis,CE)是电介质中带电粒子在电场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组分进行分离分析的技术称为电泳技术。电泳作为一种技术出现,已有近百年的历史,但真正被视为一种在生物化学中有重要意义的技术,是由1937年A.Tiselius首先提出,他利用电泳技术第一次从人的血清中分离出白蛋白、a球蛋白、b球蛋白和g球蛋白。A.Tiselius对电泳技术的贡献,使他获得了1948年诺贝尔奖。
传统电泳最大的局限是难以克服由高电压引起的焦耳热,1967年 Hjerten最先提出在直径为3mm的毛细管中做自由溶液的区带电泳(Capillary Zone Electro-phoresis,CZE)。但他没有完全克服传统电泳的弊端。现在所说的毛细管电泳(CE)是由Jorgenson和Lukacs在1981年首先提出,他们使用了75mm的毛细管柱,用荧光检测器对多种组分实现了分离。1984年Terabe将胶束引入毛细管电泳,开创了毛细管电泳的重要分支: 胶束电动毛细管色谱(MEKC)。1987年Hjerten等把传统的等电聚焦过程转移到毛细管内进行。同年,Cohen 发表了毛细管凝胶电泳的工作。近年来,将液相色谱的固定相引入毛细管电泳中,又发展了电色谱,扩大了电泳的应用范围。
毛细管电泳在技术上采取了两项重要改进:
1、采用了几十微米小内径的毛细管;
2、采用了高达数千伏的电压。
由于毛细管内径小,表面积和体积的比值大,易于散热,因此可减少焦耳热的产生,可采用电压电场,电压升高,电场推动力大,可进一步使柱径变小,柱长增加,柱效增加,理论塔板数高达几十万块/米。
第一节毛细管电泳基础理论
一、电渗和电渗流
毛细管电泳所用的石英毛细管柱,在pH>3的情况下,其内表面带负电,和缓冲液接触时形成双电层,在高压电场的作用下,形成双电层一侧的缓冲液由于带正电荷而向负极方向移动形成电渗流。同时,在缓冲液中,带电粒子在电场的作用下,以不同的速度向其所带电荷极性相反方向移动,形成电泳,电泳流速度即电泳淌度。带电粒子在毛细管缓冲液中的迁移速度等于电泳淌度和电渗流的矢量和。各种粒子由于所带电荷多少、质量、体积以及形状
不同等因素引起迁移速度不同而实现分离。
电渗速度u os 以下式表示:
os 4os os os os u E E E εζμπη
μζεη== :电渗率或电渗淌度 :管壁的Zeta电势
:介质介电常数
:介质黏度
:电场强度
电渗流的方向取决于毛细管内表面电荷的性质, 内表面带负电荷,溶液带正电荷,电渗流流向阴极;内表面带正电荷,溶液带负电荷,电渗流流向阳极。在大多数的水溶液中,石英和玻璃毛细管的表面由于硅羟基离解会产生负电荷,聚四氟乙烯和聚苯乙烯也会因为残余的羧基产生副电荷,因此产生指向阴极的电渗流,因此在一般的区带电泳的条件下,电渗流的方向指向阴极,其大小受电场强度、Zeta 电势、介电常数和黏度的影响,在通常的情况下,电渗速度是电泳速度的5-7倍,因此,在区带电泳中,正负离子和中性分子的移动方向都与电渗流方向同向。
电渗流的大小受PH 值影响,随着pH 的增大,石英管壁表面的硅羟基解离度增加,界面有效电荷密度增大,电渗流随之增大。在缓冲液中加入有机添加剂,如甲醇、异丙醇等,或水溶性高分子物质,对电渗流也有较显著的抑制作用。
改变电渗流方向,通常有两种方法:
(1)毛细管改性
表面键合阳离子基团,使得毛细管石英表面带上正电荷。
(2)加电渗流反转剂
加入大量的阳离子表面活性剂,.阳离子表面活性剂在毛细管壁表面的吸附;继续增大阳离子表面活性剂的浓度,在毛细管柱表面形成双分子层,使电渗流反转。
由于电荷均匀分布,整体移动,电渗流的流动为平流,塞式流动(谱带展宽很小);液相色谱中的溶液流动为层流,抛物线流型,管壁处流速为零,管中心处的速度为平均速度的2倍(引起谱带展宽较大)。这是毛细管电泳分离柱效高于HPLC 的原因之一。
二、电泳和电泳淌度
电泳(electrophoresis )是指溶液中带电粒子(离子)在电场中定向移动的现象。
电泳迁移速度 u ep 为:
ep ep ep V u E L
μμ==?
式中:ep μ-电泳迁移率(电泳淌度)
V -毛细管柱两端施加的电压,
L -毛细管柱长 在空心毛细管中一个粒子的淌度可近似表示为:i ep 4εζμπη
= i ζ是粒子的Zeta 电势,其大小和离子表面的电荷密度有关,近似正比于Z/M 2/3,其中M 是摩尔质量,Z 是净电荷,表面电荷越大,质量越小,Zeta 电势越大。因此,离子可按照其不同的表面电荷大小,以不同的速度在电解质中移动,从而实现分离。
三、表观淌度
在毛细管电泳中,电渗流和电泳同时存在,因此在不考虑相互影响的前提下,粒子在毛细管内的运动速度为二者的矢量和。
)ap eff os eff os ap eff os
u u u E
μμμμμ=+=+=+(
ap u 为表观迁移速度 ap μ为表观淌度
对于正负离子和中性分子,其表观淌度和表观迁移度如表20-1.
表20-1 电泳中的组分迁移速度
表观淌度 表观迁移速度 正离子
μeff+μos ueff+ uos 中性分子
μos uos 负离子 μeff-μos ueff - uos
由于电渗流速度大大高于电泳速度,所以,不管正离子、负离子还是中性分子,均随电渗流移动。
四、分离效率和谱带展宽
由于毛细管电泳和高效液相色谱的相似性,因此,在讨论其分离效率时引入色谱的塔板数的概念,用于描述柱效。
其理论塔板数可表示如下:
2
1/25.54m t n W ??=????
d L H n = 物质在毛细管中的保留时间为:
m d d ap ap L LL t u V
μ== Ld 为毛细管柱进样端至检测窗口的距离(有效长度)
2
2d L n σ
= 22m σDt =
m d d ap ap L LL t u V
μ== 从以上公式可推断出毛细管电泳分离方程式:
2ap d
μVL n DL =
从分离柱效方程可知:
(1)分离电压V 上升, n 增大
(2)V 一定时,Ld/L 增大, n 增大
(3)扩散系数D 下降, n 增大;大分子的D 小,故CE 对大分子分离柱效高。
引起电泳谱带展宽的因素很多,主要有以下几种:
1、分子扩散
2、自热(焦耳热)
电流通过毛细管中的电解质溶液时会产生焦耳热,使毛细管内及周围温度分布。由于毛细管柱中沿径向存在一个抛物线型的温度梯度,由此引起介质的粘度在径向上的梯度分布,进而引起径向上的电泳速度梯度。
满足1/31500Edc <,自热影响不大因此采用25-75mm 内径毛细管
3、吸附
产生原因:
(1)阳离子溶质和带负电的管壁的离子相互作用
(2)疏水作用。
对于生物大分子,如碱性蛋白和多肽等,吸附严重时可能导致测不到信号。因此,生物大分子分析时常需用涂层处理的毛细管柱。
4、进样 (过载)
5、电泳
样品区带与周围电解质溶液间的电导率差,从而导致峰形展宽。
五、分离度
分离度是指将淌度相近的组分分离的能力
2121122()4m m m m t t t t R W W σ
??==+ 分离度也可表示为柱效的函数:
4u R u
Δ=? 2/1os eff d eff 241
])([μμμ+Δ=
DL VL R 分离度是下列因素的函数:①外加电压V ;②有效柱长与总长度之比(Ld/L );③电泳有效淌度差;④电渗淌度
第二节 毛细管电泳的主要分离模式
一、毛细管电泳的分类
毛细管电泳根据其分离模式,可分为以下几种类型: (1)毛细管区带电泳(Capillary Zone Electrophoresis, CZE )
最常见的模式,用以分析带电溶质。样品中各个组分因为迁移率不同而分成不同的区带。为了降低电渗流和吸附现象,可将毛细管内壁做化学修饰。
(2)毛细管凝胶电泳(Capillary Gel Electrophoresis, CGE )
毛细管凝胶电泳,在毛细管中装入单体,引发聚合形成凝胶,主要用于测定蛋白质、DNA 等大分子化合物。另有将聚合物溶液等具有筛分作用的物质,如葡聚糖、聚环氧乙烷,装入毛细管中进行分析,称毛细管无胶筛分电泳,故有时将此种模式总称为毛细管筛分电泳,下分为凝胶和无胶筛分两类。
(3)胶束电动毛细管色谱(Micellar Electrokinetic Capillary Electrophoresis, MECC )
胶束电动毛细管色谱,在缓冲液中加入离子型表面活性剂如十二烷基硫酸钠,形成胶束,被分离物质在水相和胶束相(准固定相)之间发生分配并随电渗流在毛细管内迁移,达到分离。本模式能用于中性物质的分离。
(4)亲和毛细管电泳(Affinity Capillary Electrophoresis, ACE)
亲和毛细管电泳,在毛细管内壁涂布或在凝胶中加入亲和配基,以亲和力的不同达到分离目的。
(5)毛细管电色谱(Capillary Electrochromatography, CEC)
毛细管电色谱,是将HPLC的固定相填充到毛细管中或在毛细管内壁涂布固定相,以电渗流为流动相驱动力的色谱过程,此模式兼具电泳和液相色谱的分离机制。
(6)毛细管等电聚焦电泳(Capillary Isoelectric Focusing, CIEF)
毛细管等电聚焦电泳,是通过内壁涂层使电渗流减到最小,再将样品和两性电解质混合进样,两个电极槽中分别为酸和碱,加高电压后,在毛细管内建立了pH梯度,溶质在毛细管中迁移至各自的等电点,形成明显区带,聚焦后用压力或改变检测器末端电极槽储液的pH值使溶质通过检测器。
(7)毛细管等速电泳(Capillary Isotachophoresis, CITP)
毛细管等速电泳,采用先导电解质和后继电解质,使溶质按其电泳倘度不同得以分离。
以上各模式以(1)、(2)、(3)种应用较多。
电极槽和毛细管内的溶液为缓冲液,可以加入有机溶剂作为改性剂,以及加入表面活性剂,称作运行缓冲液。运行缓冲液使用前应脱气。电泳谱中各成分的出峰时间称迁移时间。胶束电动毛细管色谱中的胶束相当于液相色谱的固定相,但它在毛细管内随电渗流迁移,故容量因子为无穷大的成分最终也随胶束流出。其他各种参数都与液相色谱所用的相同。二、毛细管区带电泳
毛细管区带电泳也称为也称为毛细管自由溶液区带电泳,是毛细管电泳的一种最基本也是有用最广的一种操作模式,其分离原理是基于样品组分荷质比的差异。
在电泳过程中,需要控制的操作变量主要是电压、缓冲液浓度、pH值和添加剂等。
1、分离电压
分离体系的电压与毛细管的内径和长度及缓冲溶液浓度有关,在其他条件确定的情况下,随着电压增大,电渗流和电泳流的速度增加,迁移时间缩短,升高电压的同时,焦耳热增加,黏度减小,因此操作电压和迁移时间呈现非线性的变化。随电压变化,分离效率存在极大值,称为最佳工作电压。实际操作中,依据实际情况来选择。
2、缓冲溶液
缓冲液的选择通常须遵循下述要求:
(1).在所选择的pH范围内有合适的缓冲容量。
(2).本底检测响应低。
(3).自身的淌度低,即离子大而荷电小。
3、添加剂
为了改善分离效果,可加入一些添加剂,添加剂种类较多,如无机电解质,高浓度的无机电解质可以压缩区带,抑制蛋白质的吸附,但是太高的浓度会导致过热,影响分离效果。高分子添加剂可以形成分子团,影响迁移速度,改善分离,甲醇等有机溶剂可以抑制电渗。
三、胶束电动毛细管色谱
胶束电动毛细管色谱是在电泳缓冲溶液中加入表面活性剂,当溶液中表面活性剂浓度超过临界胶束浓度时,表面活性剂分子之间的疏水基团聚集在一起形成胶束,成为分离体系的准固定相,溶质基于在水相和胶束相之间的分配系数不同而得到分离。
其分离过程有如下特点:
1、缓冲溶液中加入离子型表面活性剂,其浓度达到临界浓度,形成一疏水内核,外部带负电的胶束。
2、电泳流和电渗流的方向相反,且v电渗流 > v电泳,负电胶束以较慢的速率向负极移动。
3、中性分子在胶束相和溶液(水相)间分配,疏水性强的组分与胶束结合的较牢,流出时间长。
4、可用来分离中性物质,扩展了高效毛细管电泳的应用范围。
5、色谱与电泳分离模式的结合。
四、毛细管电色谱
毛细管电色谱(CEC)是毛细管电泳与高效液相色谱的有机结合,其基本理论、仪器装置与毛细管电泳大致类似。
可认为是毛细管柱引入了色谱固定相,也可认为是机械泵被电渗泵取代,使CEC同时具有CE与HPLC的分离机理,对中性物质和荷电物质都能达到理想的分离效果。
因此毛细管柱是CEC的心脏,制柱技术是CEC的关键。按照固定相不同形式,CEC 可分为填充柱、开管柱和整体柱。
第三节毛细管电泳仪
毛细管电泳仪只要由高压电源、缓冲液及进样系统、毛细管柱、检测器及数据处理等五
部分组成。
1、高压电源
(1)0~30 kV 稳定、连续可调的直流电源;
(2)具有恒压、恒流、恒功率输出;
(3)电场强度程序控制系统;
(4)电压稳定性:0.1%;
(5)电源极性易转换。
2、 毛细管柱
(1)材料:玻璃、聚四氟乙烯、熔融石英:化学、电惰性,透紫外、可见光。
(2)规格:内径25~75μm ,外径350~400μm ;长度30-70cm 。
3、进样系统
进样量:毛细管长度的1%~2%;纳升级、非常小。
进样方式分为3种:
A 、压力进样,又分为3种方式,
(1)进样端加压
(2)虹吸进样
(3)出口端抽真空
进样量满足以下关系:
40πr ΔP 8in c Q t L
η= B. 电动进样
特别适合黏度大的试样。
其进样量满足以下关系:
20os π(+)in eff Q c r Et μμ=
电动进样存在的以下问题:
进样不均:淌度大的离子比淌度大的进样量大。
离子丢失:淌度大且与电渗流方向相反的离子可能进不去。
C. 扩散进样
试样通过扩散作用进入分离柱端口处。
进样量有如下公式:
Q=400c rπ
in0
扩散进样可以抑制背景干扰,提高分离效率。
4、检测器
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2/3~4/5处,对毛细管壁内部分进行光聚焦;在毛细管出口端是的位置除去不透明的保护涂层,让透明窗口对准光路,可实现柱上检测。
另一种常用的检测器为激光诱导荧光,采用光源为激发光(强度高,准直性好,可聚焦成比毛细管更细的光束射入毛细管内部),激发出强的荧光。该检测器能减小因毛细管壁的散射所引起的背景噪声。
常用的检测器如下表所示:
毕业设计(论文)外文翻译 Electrochemical detection methods in capillary electrophoresis and applications to inorganic species 毛细管电泳电化学检测方法 在无机元素中的应用
电化学检测法在毛细管电泳 和无机元素中的应用 摘要:本文论述了毛细管电泳的三种电化学检测即电导检测法、安培检测法和电位检测法,并与较常见的光学检测方法进行了比较。详细介绍了三种检测方法的原理及其实现方法,同时介绍了它们在无机元素分析物中的应用情况。 关键字:电化学检测、毛细管电泳;无机阴离子、金属阳离子。 目录: 1.简介--------------------------------------------------------------1 2.电导检测法--------------------------------------------------------2 2.1原理----------------------------------------------------------2 2.2实现方法------------------------------------------------------3 3安培检测法--------------------------------------------------------6 3.1原理----------------------------------------------------------6 3.2实现方法------------------------------------------------------6 4电位检测法--------------------------------------------------------5 4.1原理----------------------------------------------------------9 4.2实现方法------------------------------------------------------9 5在无机元素中的应用------------------------------------------------9 6总结-------------------------------------------------------------10 7参考文献---------------------------------------------------------10 1.简介 毛细管电泳的检测方法通常采用光学方法(激光诱导荧光检测法),而毛细管电泳的三种电化学检测法即电导测定法、安培检测法、和电位测定法是非常有吸引力的一种替代方法,尽管目前开发的还相对较少。相对套色板离子法来说(其他和以前一般化的检测方法)他主要借助于电导性能而不是运用光学方法。由与针对毛细管中更小体积细胞的光学检测变得更加困难,而且事实上许多离子也不能直接由光学方法直接检测到,或许当人们意识到这些的时候会感到很惊讶。关于这一情况或许有两种解释。首先由于高性能流体套色板的广泛应用,我们在毛细管电泳中通常采用光学吸收检测法,许多毛细管电泳仪器制造商似乎已经走上
信阳师范学院 研究生课程论文 2014—2015学年第1学期 毛细管电泳电化学发光联用技术及应用新进展提交日期:2015 年 1 月 6 日研究生签名:
毛细管电泳电化学发光联用技术及应用新进展 姓名:学号:2 摘要:生命与健康是关系人类生活和可持续发展的永恒话题。为了检测食品中的有毒物质和人类身体内的有害物质,并达到快速检测和灵敏度高的目的,毛细管电泳(CE)和电化学发光(ECL)技术相结合的方法应运而生。这种方法充分利用了CE技术快速、灵敏、需样量少的优点及ECL线性范围宽和仪器简单的特点,使其在生命和医药等方面得到了广泛的应用。 关键词:毛细管电泳;电化学发光;生命;医药 引言 毛细管电泳法(Capillary Electrophoresis,CE)也叫做高效毛细管电泳(HPCE),是二十世纪八十年代问世的高效液相分离法之一[1],是将经典的电泳技术和现代微柱分离相结合的产物。它是一类以毛细管为分离通道,以高压直流电场为驱动力,以样品的多种特性(大小、电荷、等电点、极性、亲和行为、相分配特性等)为依据的液相微分离分析技术。与传统的分离分析方法相比,毛细管电泳显著特点是简单、高效、快速和微量。另外,毛细管电泳还有经济、清洁、易于自动化和环境污染小等优点。因此,毛细管电泳迅速发展为高效的分离和检测技术,广泛应用于物质的检测与分离。 电化学发光(electrochemiluminescence,ECL)是指电极表面通过电子的转移形成激发态,电子从激发态返回基态而产生的发光过程[2],由电极上施加的电压所引发和控制[3],以电激发为驱动力,通过电化学反应产生光信号。因此,电化学发光兼有化学发光的特点,是一种可控性强,灵敏度高的检测方法。 将毛细管电泳和电化学发光技术联用,产生了毛细管电泳-电化学发光检测技术(CE-ECL),该技术兼有CE微量、迅速、高效及ECL高选择性、高灵敏等特点。这些特点使CE-ECL检测技术在药物分析、生命分析等领域应用越来越广泛,在实际样品的分离和分析工作中也发挥着重要的作用。本文主要简述毛细管电泳-电化学发光联用技术在各个领域的应用进展。 1. 毛细管电泳-电化学发光联用技术
毛细管电泳分析方法在食品安全监控中的应用(华东师大化学系叶建农) 食品安全是指食品中不应含有可能损害或威胁人体健康的有毒、有害物质或因素,从而导致消费者急性或慢性毒害或感染疾病、或产生危及消费者及其后代健康的隐患。近年来,世界范围内食品安全方面的恶性和突发事件不断发生。据美国疾控中心研究报告估计,美国每年因食品中毒而死亡的人数约5000人左右。日本也先后发生出血性大肠埃希菌O157食品中毒事件,以及导致上万人中毒的雪印牛奶事件。目前我国食品安全形势不容乐观,食品中毒事件时有所闻。据不完全统计,我国每年实际发生的食物中毒例数在200万人次以上,其中有相当比例是由违禁食品添加剂引起,如2005年“苏丹红”事件,2006年“瘦肉精”事件,2008年“三聚氰氨”事件等。这类事件不仅严重危害人们身体健康,而且也对经济发展和国家形象产生及其负面的影响。客观而言,目前我国食品安全仍处于风险高发期和矛盾凸显期,有必要进行全方位的整治。其中的一个环节,就是要切实做好食品安全监控工作。 食品分析大致可分为两大类,即食品中营养成分分析,以及
食品中化学添加剂、化学污染物的分析。由此可见,食品安全监控的主要内容,本质上是指能够准确分析和严格控制食品中化学添加剂及化学污染物的种类和含量。其中食品添加剂属限用品。根据我国卫生部2008年新修订的“食品添加剂使用卫生标准”(GB2760-2007)规定,在一定前提下可合法使用的食品添加剂总数为1812种,共分为22大类。这一千多种食品添加剂虽然已经卫生部认可,但对其允许的添加范围及添加量却有严格的规定和限制。至于化学污染物则属违禁品,有时又叫禁用品,即在任何条件下均不得人为添加,如苏丹红、瘦肉精、孔雀石绿、三聚氰氨等。 从理论上讲,现有的化学分析方法都有可能在某种程度上应用于食品安全监控。如比色法、滴定法、水解法、蔡氏砷斑法、凯氏定氮法、薄层色谱法、气相色谱法、高效液相色谱法、色谱-质谱联用法、毛细管电泳法等。 毛细管电泳(CapillaryElectrophoresis,CE)是近二十来发展最快的一种分离分析技术,具有分离效率高、所需样品量少、分析成本低等优点。毛细管电泳分析法是以毛细管为分离通道、以高压直流电场为驱动力,根据样品中各组分之间迁移速度的差
中文5300字 毕业设计(论文)外文翻译 Electrochemical detection methods in capillary electrophoresis and applications to inorganic species 毛细管电泳电化学检测方法 在无机元素中的应用 出处:Journal of Chromatography A, 1999, 834(1): 89-101
电化学检测法在毛细管电泳 和无机元素中的应用 Thomas Kappes, Peter C. Hauser 摘要: 本文论述了毛细管电泳的三种电化学检测即电导检测法、安培检测法和电位检测法,并与较常见的光学检测方法进行了比较。详细介绍了三种检测方法的原理及其实现方法,同时介绍了它们在无机元素分析物中的应用情况。 关键字:电化学检测、毛细管电泳;无机阴离子、金属阳离子。 目录: 1.简介--------------------------------------------------------------1 2.电导检测法--------------------------------------------------------2 2.1原理----------------------------------------------------------2 2.2实现方法------------------------------------------------------3 3安培检测法--------------------------------------------------------6 3.1原理----------------------------------------------------------6 3.2实现方法------------------------------------------------------6 4电位检测法--------------------------------------------------------5 4.1原理----------------------------------------------------------9 4.2实现方法------------------------------------------------------9 5在无机元素中的应用------------------------------------------------9 6总结-------------------------------------------------------------10 7参考文献---------------------------------------------------------10
收稿日期:2002-12-05 通讯联系人:曹玉华 第20卷第2期Vol .20 N o .2分析科学学报 JOU RNA L OF ANA LY T ICA L SCIENCE 2004年4月A pr . 2004 文章编号:1006-6144(2004)02-0187-03 毛细管电泳电化学检测测定阿司匹林 水解反应速率常数 曹玉华,汪 云 (江南大学化学与材料工程学院,江苏无锡214036) 摘 要:本文利用毛细管电泳-电化学检测方法研究了阿司匹林水解产物水杨酸的浓度 随反应时间变化的规律。在pH 7.4的中性条件下,在不同温度下对阿司匹林水解反应 速率进行了测定,并分别求得反应活化能E a 为786.8kJ /mol 。 关键词:毛细管电泳;电化学检测;阿司匹林;反应速率常数;水解 中图分类号:O657.8;R917 文献标识码:A 阿司匹林为最常用的解热镇痛抗炎药,解热、镇痛作用温和,抗炎和抗风湿作用较强,并有促进尿酸排泄作用。但是,阿司匹林容易水解,其水解产物水杨酸对胃肠道有刺激作用,可出现恶心、呕吐等现象,严重时导致胃肠道出血[1]。所以研究阿司匹林的水解反应速率及相关动力学常数有重要的意义。 阿司匹林水解反应为二级反应[2],如果保持溶液的pH 值恒定,可以认为阿司匹林水解反应是准一级 反应。目前已有一些研究阿司匹林水解反应的报道[3-5],但尚未见毛细管电泳法用于测定该药物的水解 反应速率常数的研究。目前,毛细管电泳-电化学检测(CE -ED )的应用主要用于定量分析领域,而将它运 用于物理化学常数的测定还不多[6,7]。将毛细管电泳引入到蔗糖、乳糖、麦芽糖水解的反应速率常数的测 定中,取得了较为满意的结果[8,9]。 本文以碳圆盘电极为工作电极,用CE -ED 技术对阿司匹林水解反应速率常数及相关的反应活化能进行了测定,该法能直观地监测反应产物———水杨酸的电泳峰高随着水解反应的进程而发生的变化,方法直观、可靠,结果令人满意。 1 实验部分 1.1 仪器装置与试剂 自组装毛细管电泳-柱端射壁安培法电化学检测系统[10],三电极工作系统(300μm 碳圆盘工作电极,铂对电极,饱和甘汞参比电极);超级恒温水浴(重庆实验仪器厂)。 阿司匹林(Sigma ,USA ),水杨酸(分析纯,上海试剂公司),0.2mol /L 的NaH 2PO 4-Na 2HPO 4缓冲溶液(pH 7.4)。 1.2 实验方法 实验前先用金相砂纸对碳圆盘工作电极抛光,在超声波下清洗2min ,用三维定位调节器使工作电极与毛细管成一直线,并靠近毛细管端口。在长45cm 的毛细管两端加高压电源,微电流经LC -3D 型安培检测器放大后由记录仪记录毛细管电泳图。在22kV 下电迁移进样8s 。 1.3 水解反应步骤 在10mL 容量瓶中加入9.5mL 0.2mol /L 磷酸盐缓冲液(pH 7.4),在超级恒温槽中加热至所需水解温度(分别为55、60、65和70℃);将0.5m L 已恒温的0.1000mol /L 阿司匹林乙醇溶液迅速加入到容量瓶中,在注入一半时记下反应起始时间,然后每隔15min 移取100μL 水解溶液,迅速加入到0.9m L pH 187
下面是对毛细管电泳的摘录总结,并非自己创作,非占有版权 产品可广泛应用于遗传分析,疾病检测,以及食品鉴定等。可对多重PCR产物进行病原微生物检测,动植物SSR标记检测,转基因食品及动植物检测,SNP, Microsatellites, RFLP, STR 等。新型生物药物的质量保证/质量控制、环境分析、食品安全和生命科学等领域。 白质、DNA、细胞、免疫等前沿领域的科学研究提供了一个新的多功能分析平台,也为一些重大疾病的早期诊断和医治提供了有力的支撑,是我国电分析化学领域。汇聚电分析化学、分离科学、电子工程、物理、自动化控制和机械加工等方面的专家及技术人员,历时三年多研制而成,广泛应用于生命科学、医药科学、分子生物学、环境科学及单细胞、单分子分析等领域。 可广泛用于无机离子、药物、生物、环境分析以及氨基酸、蛋白质、DNA分离分析。对映异构体的手性分子分离;中药成分鉴定及杂质测定等;糖及其缀和物的分析(单糖组成的测定等);核酸及碎片分析(片段分离,DNA测定,基因分析);蛋白质或核酸的分子的相互作用。 与传统的电泳技术一样,CE的主要应用领域是生命科学,分离对象主要涉及氨基酸、多肽、蛋白质、核酸等生物分子。CE技术一开始就紧紧地结合这一重点应用领域,开展了消除管壁吸附、提高分离度等一系列的研究。至今,CE分离蛋白质有了很大的进展,分离效率达到了105~106理论塔板数。样品已从模型蛋白质转到生物工程等实际样品。对蛋白质结构分析具有重要意义的“肽图”(Peptide mapping),对人体基因工程有决定性作用的DNA测序等许多当代生命科学中的分离分析问题,CE都已涉足,而且将日益向深度和广度扩展。 由于HPCE具有高效、快速和样品用量少等特点,在应用于生命科学的同时,近年来迅速扩展到其它领域,包括食品化学、药物化学、环境化学、毒物学、医学和法医学等。用CE分离无机离子,可在1.8min内分离18种阳离子,3min内分离30种阴离子,它在无机离子分离方面无以伦比的能力,使已盛行十几年的离子色谱黯然失色。CE分离有机分子、药物分子,特别是手性分子和生物大分子方面的能力,也对HPLC地位提出了严峻的挑战。 核酸的分析 核酸是基本遗传物质。HPCE对DNA、RNA及其水解产物核苷酸等的分离研究是热门课题之一。用MECC在40min以内分离出14种核酸成分。采用动态pH梯度将CZE扩展到具有不同pK值混合物,分离出11种嘌呤和嘧啶混合物。从水解的RNA中用CZE在5min以内分离
毛细管电泳电化学检测分离测定毛发中的色氨酸酪氨酸和半胱氨酸 1.试验部分 1.1仪器与试剂 毛细管电泳-电化学检测系统(CE - ED) 为自组装, 包括±30 kV 高压电源(上海原子核研究所) ;三电极工作系统(直径为300μm的碳圆盘电极为检测电极、铂丝为辅助电极、饱和甘汞电极为参比电极);三维定位调节器(上海联谊光纤激光 器械厂);BAS LC- 3D 安培检测器(Bioanalytical Systems , USA) ;HW色谱工作 站(上海千谱软件有限公司);熔融石英毛细管(长70cm,内径25μm,河北永年光导纤维厂);超声波清洗器;毛细管清洗器(上海医科大学仪器厂);分析天平色氨酸,酪氨酸,半胱氨酸;头发样品:志愿者提供;其它试剂为分析纯。 1.2标准溶液及样品溶液的制备 标准溶液:色氨酸,半胱氨酸储备液:1.0×10- 3 g/m L,酪氨酸储备液:0.5×10- 3 g/m L,用50mmol/L硼砂-20mmol/L氢氧化钠溶液配置,再用运行缓冲液稀 释至所需浓度。 样品溶液:将头发用石油醚脱脂,干燥后称取50mg置于水解管中,加入3mL6mol/L氢氧化钠(含0.5%可溶性淀粉);水解管用真空泵抽真空3min,在酒精 喷灯上封管;然后,将封好的水解管置于110o C烘箱中水解20小时。将水解液置于已 加有2.9mL6mol/L盐酸溶液的25mL容量瓶中,用蒸馏水洗涤水解管3~4次,最后用 蒸馏水定容。 1.3 试验方法 毛细管使用前依次用0.1mol/L的NaOH、二次水、缓冲液各冲洗5min、2min、10min。自制碳圆盘电极使用前要用细砂纸打磨,并用超声波清洗2min,使用自组装的CE-ED检测系统,通过三维定位调节器使工作电极与毛细管的出口在同一直线上,并尽可能靠近毛细管的末端,以50mmol/L的硼砂(pH =8.98)缓冲液为运行液,采用电动进样,检测池内为0.1mol/L的NaO H溶液,阴极电泳槽为检测端。所有溶液使用前均用0.25μm聚丙烯滤膜过滤。 2 结果与讨论 2.1 3种氨基酸的分子量及等电点的比较 3种氨基酸的分子量:色氨酸(M r=204.11)>酪氨酸(M r=181.09)》半胱氨酸(M r=121.12);等电点:色氨酸(pI=5.89)> 酪氨酸(pI=5.66)> 半胱氨酸(pI=5.07);毛细管电泳的分
毛细管电泳分析方法在食品安全监控中的应用 (华东师大化学系叶建农) 食品安全是指食品中不应含有可能损害或威胁人体健康的有毒、有害物质或因素,从而导致消费者急性或慢性毒害或感染疾病、或产生危及消费者及其后代健康的隐患。近年来,世界范围内食品安全方面的恶性和突发事件不断发生。据美国疾控中心研究报告估计,美国每年因食品中毒而死亡的人数约5000人左右。日本也先后发生出血性大肠埃希菌O157食品中毒事件,以及导致上万人中毒的雪印牛奶事件。目前我国食品安全形势不容乐观,食品中毒事件时有所闻。据不完全统计,我国每年实际发生的食物中毒例数在200万人次以上,其中有相当比例是由违禁食品添加剂引起,如2005年“苏丹红”事件,2006年“瘦肉精”事件,2008年“三聚氰氨”事件等。这类事件不仅严重危害人们身体健康,而且也对经济发展和国家形象产生及其负面的影响。客观而言,目前我国食品安全仍处于风险高发期和矛盾凸显期,有必要进行全方位的整治。其中的一个环节,就是要切实做好食品安全监控工作。 食品分析大致可分为两大类,即食品中营养成分分析,以及食品中化学添加剂、化学污染物的分析。由此可见,食品安全监控的主要内容,本质上是指能够准确分析和严格控制食品中化学添加剂及化学污染物的种类和含量。其中食品添加剂属限用品。根据我国卫生部2008年新修订的“食品添加剂使用卫生标准”
(GB2760-2007)规定,在一定前提下可合法使用的食品添加剂总数为1812种,共分为22大类。这一千多种食品添加剂虽然已经卫生部认可,但对其允许的添加范围及添加量却有严格的规定和限制。至于化学污染物则属违禁品,有时又叫禁用品,即在任何条件下均不得人为添加,如苏丹红、瘦肉精、孔雀石绿、三聚氰氨等。 从理论上讲,现有的化学分析方法都有可能在某种程度上应用于食品安全监控。如比色法、滴定法、水解法、蔡氏砷斑法、凯氏定氮法、薄层色谱法、气相色谱法、高效液相色谱法、色谱-质谱联用法、毛细管电泳法等。 毛细管电泳(Capillary Electrophoresis, CE)是近二十来发展最快的一种分离分析技术,具有分离效率高、所需样品量少、分析成本低等优点。毛细管电泳分析法是以毛细管为分离通道、以高压直流电场为驱动力,根据样品中各组分之间迁移速度的差异而实现分离的一种液相分离技术。由于食品组成的复杂性,检测前的各组分之间的分离是必不可少的。食品中各组分经毛细管分离后,即可选用合适的检测器进行检测,如紫外吸收检测(UV)、激光诱导荧光检测(LIF)、电化学检测(EC)等。 近年来,国内外化学工作者开展了大量的研究工作,探索和开发毛细管电泳分析方法在食品安全监控中的具体应用。众所周知,有机磷农药是目前使用量最大的杀虫剂,占全部农药用量的80%以上,广泛用于谷物、棉花、果树等农作物。有机磷农药
收稿日期:2002-12-12;修回日期:2003-09-13 作者简介:曹玉华(1964-),女,江苏通州人,副教授,博士. 毛细管电泳电化学检测法测定胡黄连中 香草酸和阿魏酸的含量 曹玉华,汪云 (江南大学化学与材料工程学院,江苏无锡214036) 摘要:采用毛细管电泳电化学检测法测定了胡黄连中香草酸和阿魏酸的含量;研究了电极电位、运行缓冲液的浓度和酸度、电泳电压及进样时间等对电泳的影响,得到了最优化的测定条件;以直径为300μm 的碳圆盘电极为检测电极,工作电极电位为0.8V (v s .SCE ),在50mm ol/L 硼砂(p H 8.4)运行缓冲液中,上述两组分 在8m in 内完全分离;香草酸和阿魏酸线性范围分别为5×10-4~1×10-6m ol/L 和1×10-3~1×10-6m ol/L ,检出限分别为4.2×10-7和3.0×10-7m ol/L ;7次平行进样的相对标准偏差(RS D )为2.2%和2.8%,回收率 (n =3)分别为99%和103%,该法灵敏可靠,结果令人满意。 关键词:毛细管电泳;电化学检测;胡黄连;香草酸;阿魏酸中图分类号:O657.8;Q949.777.8 文献标识码:A 文章编号:1004-4957(2003)06-0095-03 胡黄连为玄参科植物胡黄连的根茎[1],具有清热凉血、燥湿消疳的作用[2],用于治疗肝脏、肺部疾病,也可治疗慢性痢疾[3]。主要含胡黄连素、胡黄连醇、D -甘露醇、香草酸、三棕榈酸甘油脂、类倍半萜挥发油及少量的阿魏酸等芳香酸。1995年版的《中国药典》是以香草酸为胡黄连的质量检测依据。已有薄层扫描[4]、高效液相色谱[5,6]、毛细管电泳-紫外检测[7]用于胡黄连中的酚酸、胡黄连甙的分析。毛细管电泳(CE )具有分离效率高,消耗样品少,无需昂贵的色谱柱与复杂的前处理等诸多优点,且电化学检测(ED )对于电活性物质不仅具有较高的灵敏度,且具有选择性,对于复杂的中药测定体系,CE -ED 法极具潜力。本文建立了用CE -ED 测定胡黄连中香草酸、阿魏酸含量的方法,为制订其质量标准提供依据。 1 实验部分 1.1 仪器与试剂 毛细管电泳-电化学检测系统(CE -ED )为自组装[8],包括±30kV 高压电源(上海原子核研究所),BAS LC-3D 安培检测器(Bioanal y tical S y stems ,USA ),XW DT -164型记录仪(上海大华仪表厂),50cm 长熔融石英毛细管(内径25μm ,外径360μm ,P ol y m icro T echnolo g ies ,USA )。香草酸、阿魏酸(生物试剂,上海试剂二厂),胡黄连购于上海、苏州药店,其它试剂均为分析纯。实验用水为二次蒸馏水。 1.2溶液配制 香草酸和阿魏酸标准储备液:1×10-2 m ol/L ,用无水乙醇配制,再用运行缓冲液稀释至所需浓度。 1.3 实验方法 使用自组装的CE -ED 装置,电化学检测池为三电极体系:碳圆盘电极为工作电极,饱和甘汞电极(SCE )为参比电极,铂丝为辅助电极。通过三维定位调节器使工作电极与毛细管出口在同一直线上,并尽可能靠近毛细管末端。采用电动进样,在14kV 下从毛细管阳极端进样6s ,检测池为阴极电泳槽。 2 结果与讨论 2.1 电泳条件的选择 2.1.1 香草酸和阿魏酸的流体伏安图图1为香草酸和阿魏酸 在碳圆盘电极上的H DV 图,从图中可以看出,电位大于0.40V 第22卷第6期分析测试学报 V ol.22N o.62003年11月 FENXI CESHI XUE BAO (Journal of Instrum ental Anal y sis )N ov.2003 图1香草酸和阿魏酸的流体伏安图 F i g .1H y drod y nam ic v oltamm o g ram (H DV )of vanillic acid and ferulic acid at 300μm diam eter carbon disk electrode in a 50mm ol/L borax buffer (p H 8.4) c (vanillic aci d )=c (ferulic acid )=2×10 -4 m ol/L
毛细管电泳中常用的检测方法 毛细管电泳(C E 以其高效、快速的分离, 成为一种令人瞩目的分析手段。为了便于热量散失和进行柱上检$lJ , 采用了极小内径的毛细管(≤50 umi.d. , 这样允许进样量就很小(10 一9 g 。如此小的进样量要求有高灵敏的检测方法, 才能进行定性、定量分析。 紫外吸收法: 一般, 常用于C E 的检测器是市售的紫外和荧光检测器。当采用紫外一可见吸收法时, 石英毛细管壁的内涂层常常用有机溶剂溶解或灼烧而刮去, 使出现一个“小窗口” , 作为柱上检测的流通池。内径很小的毛细管使得流通池的长度也相应很小, 检测灵敏度相当有限, 尤其在生物样品分析中常常需要先行样品预富集然后再检测, 以提高灵敏度。在使用长方形徽面的毛细管进行电泳分离分析时,柱上检测的光学流通池长度明显增大, 使检测灵敏度提高7 1 5 倍。采用高能量的光源, 如氨灯、激光等, 可较大地提高检测灵敏度, 但费用较高, 又因可供选择使用的人射光波长范围较窄, 限制了它的应用。 荧光检测法: 荧光检测的灵敏度比紫外吸收法高几个数量级。对于有适当的激发荧光和发射荧光的供试品, 采用激光诱导荧光检测法和光电倍增管, 可使检测灵敏度大大提高, 而对于绝大多数无自然荧光的化合物, 则必须进行柱前或柱后衍生化, 才能进行荧光检测。 间接检测法: 对供试品进行衍生化的操作繁琐, 且易引入误差, 对于被测浓度极低的生物样品更是如此。于是, 间接检测法应运而生。间接检测就是在电泳缓冲液中加入具有检测响应的检测剂, 如发色团、荧光物质等, 作为本底响应,以产生基线信号。供试品进样后, 供试品离子与反电荷的检测剂离子形成离子对, 或置换了检测剂的同电荷离子, 分别产生正峰和负峰,使基线信号发生改变而被检测。在间接荧光法中, 被分析
毛细管电泳分析法在药物分析中的应用 摘要 毛细管电泳技术又称为高效毛细管电泳。作为一种新的分离分析技术,以其高效,快速,低实验消耗等优点,受到了广泛重视,而其在药物分析中的应用得到迅速的发展。在原料分析中的中药材鉴别和质量控制,中药有效成分的分离与测定和中成药制剂。而在西药复方制剂中,广泛用于解热镇痛药、抗组胺药、消炎药和止咳药,降压药和抗生素、合成抗菌剂及生物技术产品等药物和制剂的分离,鉴定和分析及其对手性分子的拆分,基于手性主—客体络合的毛细管电泳手性拆分,基于手性胶束增溶的毛细管电泳手性拆分和基于蛋白质亲和的毛细管电泳手性拆分,还有临床用药中,都显示了其高效,快速的特点。毛细管电泳技术正广泛用于药物分析的各个相关的部分中,正越来越受到人们的重视。 Abstract Capillary electrophoresis technology called high performance capillary electrophoresis. As a new kind of separation and analysis technology, with its rapid, efficient, low consumption advantages of experiment was Received widely attention, and its application in pharmaceutical analysis is rapid development. The analysis of Chinese herbal medicine in raw material identification and quality control, the TCM separation and determination and proprietary Chinese medicine preparations. But in western medicine compound preparations, widely used in antipyretic analgesics, the antihistamine drugs, expectorant and cough, antihypertensives and antibiotics, synthetic antibacterial agent and biotechnology product such drugs and preparation of separation, appraisal and analysis and the opponent of chiral molecule split, based on chiral Lord - object complexation of capillary electrophoresis chiral resolution, based on chiral dissociation of increase soluble adopted capillary electrophoresis chiral separation and based on protein affinitive capillary electrophoresis chiral resolution, and clinical medicine, shows its high efficiency, fast characteristic. Capillary electrophoresis technology is widely used in pharmaceutical analysis of each relevant sections, are becoming more and more attention by people. 关键词:毛细管电泳技术药物分析应用 Keywords: Capillary electrophoresis drug analysis application 前言 毛细管电泳(CE) 又称为高效毛细管电泳(high performance capillary electrophoresis,HPCE),它以弹性石英毛细血管为分离通道,以高压直流电场为驱动力,依据样品中各组分的淌度和分配行为上的差别进行分离和分析。[1] 一毛细管电泳分析的特点
毛细管电泳电化学检测法研究肉苁蓉多糖的单糖组成 龚立冬,曹玉华3 ,侯建霞,汪 云 (江南大学化学与材料工程学院,江苏无锡214122) [收稿日期] 2006207227 [通讯作者] 3曹玉华,Tel:(0510)85800939,E 2mail:yuhuacao @yahoo https://www.wendangku.net/doc/5815612654.html, 肉苁蓉为列当科肉苁蓉属多年生高等寄生植物,具有补肾壮阳、填精补髓、养血润燥、悦色延年之 功效[1] 。本属植物全世界约有18个种,我国约有4种1变种,分别为肉苁蓉C istanche deserticola Y .C .Ma 、盐生肉苁蓉 C.salsa (C .A.Mey .)G .Beck,管花肉苁蓉 C.tubulosa (Schenk )R.W ight 、白花盐肉苁蓉C.salsa var .a lbiflora P .F .Tuet Z .C .Lou 及沙苁蓉 C.sinensis G .Beck,《中药大辞典》收载有3种:盐生肉苁蓉、肉苁蓉、迷肉苁蓉 C.am bigua (Bge .)B.Beck [2] 。《中国药典》仅收载了肉苁蓉 C.deserticola 为药用肉苁蓉[3] 。由于肉苁蓉珍贵稀少,目前有大量人工栽培的代用品。 肉苁蓉中的主要活性成分为苯乙醇苷类化合 物、肉苁蓉多糖、甜菜碱、D 2甘露醇等[4] 。对肉苁蓉多糖的研究大都集中在多糖的提取分离、总糖含量 测定及其理化性质的研究方面[5,6] 。对肉苁蓉多糖 的单糖组成及其摩尔比研究的报道少见[1] 。常见的多糖中单糖含量测定的方法有薄层色谱法、气相色谱法、分光光度法、高效液相色谱法、毛细管电泳2 紫外检测等[7211] ,这些方法往往检测灵敏度不高,或需柱前衍生,操作繁琐。毛细管电泳2电化学检测系统(CE 2ED )对糖类的测定具有快速、灵敏、选择性好的特点,由于糖类物质在结构上具有多羟基的特性,碱性条件下,易在铜电极上发生氧化还原反应,使用 电化学检测器进行检测,不需衍生直接测定[12] ,可以得到较高的灵敏度。且采用铜电极,安培检测糖类物质,具有高的选择性,肉苁蓉中大多数物质在铜电极上没有响应,肉苁蓉粗多糖不需严格纯化。本研究采用CE 2E D 对不同种肉苁蓉粗多糖中单糖的组成及其各单糖相对摩尔比进行了初步的研究。1 仪器和试剂 毛细管电泳2电化学检测系统(CE 2E D )为自组 装,包括±30k V 高压电源(上海原子核研究所),BAS LC -3D 安培检测器(B i oanalytical Syste m s,US A ),H W -2000色谱软件(上海千谱软件有限公司)。长熔融石英毛细管(70c m,25μm,河北永年仪器厂)。半乳糖、葡萄糖、鼠李糖、阿拉伯糖、果糖、蔗糖、棉子糖均为分析纯(上海试剂一厂)。其他试剂均为分析纯,水为重蒸水。 半乳糖、葡萄糖、鼠李糖、阿拉伯糖、果糖、蔗糖、棉子糖标准储备液质量浓度分别为9×10-4 ,912× 10-4,912×10-4 ,715×10 -4 ,9×10 -4 ,1×10-3 ,1× 10 -3 g ?mL -1 ,用蒸馏水配制,再用运行缓冲液稀释 至所需浓度。 本试验所用药材为内蒙产肉苁蓉、新疆产管花肉苁蓉、人工栽培管花肉苁蓉均由洛阳高新开发区陆生天然植物研究所王忠东教授鉴定。具体药材来源见表1。 表1 药材产地及来源 品种 来源产地 C istanche deserticola 内蒙古无锡中药采购供应站C .tubulosa 新疆 甘肃兰州安泰堂药店 C .tubulosa 新疆 新疆民丰浴丰生态科技有限公司(人工栽培) 2 方法 2.1 肉苁蓉粗多糖的制备 将肉苁蓉原药材切成 片状,置于60℃烘箱中烘60m in 。药材粉碎,精确称取药材约20g,置150mL 锥形瓶中,加入50mL 石油醚(60~90℃)超声提取约20m in,过滤得滤渣,重复以上操作3到4次;滤渣加入80%乙醇50mL,超声提取20m in,过滤得滤渣,重复此操作3到4次;滤渣挥干溶剂后,置250mL 圆底烧瓶中,加入 蒸馏水150mL,90℃水浴加热1h,超声提取30m in,过滤,重复操作4次,滤液合并约600mL 减压 浓缩至约100mL,活性碳脱色,以sevag 法脱蛋白,此过程重复数次,至静置后无蛋白析出。浓缩溶液至20mL,加入乙醇至溶液含醇量达80%以上,静置过夜析出固体物质,过滤,沉淀相继以无水乙醇、丙 ? 3702?
苏州大学研究生考试答卷封面 考试科目:考试得分:________________ 院别:材料与化学化工学部专业:分析化学 学生姓名:饶海英学号:20114209033 授课教师: 考试日期:2012 年 1 月 6 日
毛细管电泳-电致化学发光联用技术在分析上的应用趋势 摘要:电致化学发光(ECL)方法已经在HPLC和流动注射、免疫分析、DNA探针分析应用,成功用于疾病诊断、临床分析、DNA测序等领域。近些年,该技术已成功与毛细管电泳(CE)技术联用,显示出快速,高效,灵敏等优点,本文论以ECL-CE联用技术在药物分析方面的研究进行了总结,并且展望了该联用技术的发展前景。 关键词:毛细管电泳分离电致化学发光 毛细管电泳法(CE)作为一种新型微量分离技术, 具有分离效率高、分析速度快、样品消耗量少、装置简单等优点, 已广泛应用于复杂物质分离检测中。由于其进样量低( nL级) , 因此对检测器的灵敏度有较高的要求。发展高选择性、高灵敏度的检测技术用于CE成为分析科学的研究热点。电致化学发光( ECL)是电化学技术和化学发光方法结合在一起的一种高灵敏检测新技术, 具有灵敏、原位、高选择性和高重复性等优点。将CE与ECL联用, 兼有CE的高分离率及ECL的高灵敏度等特点, 可直接用于样品中微量组分的分离和测定[ 1]。因此, CE-ECL在药物分析、生物样品分析、环境分析、食品分析等各领域得到了越来越广泛的应用。 1 毛细管电泳-电致化学发光联用技术概述 1.1 CE-ECL技术的原理 电致化学发光或电化学发光( Electrogenerate Chemilumnescence or Electrochemiluminescence ,简称ECL) 是在化学发光基础上发展起来的一种新的分析方法,其基本过程是在电极表面产生电活性物质经历电子转移反应形成激发态,之后激发态能量一光的形式释放出来,利用检测器对光信号进行检测,对物质定性定量的分析。ECL是化学发光与电化学相互渗透的产物,因此它不但保留了化学发光分析的诸多优点,同时还充分表现出电化学分析的一些特点,是一种可以集成多种技术优势, 综合性很强的技术。 许多试剂能产生电化学发光,但是只有几种类型的电化学发光反应可以在实际中得以应用,按照发光试剂的种类,电化学发光体系可以分为酰肼、吖啶、多环
毛细管电泳化学发光检测研究新进展1 吉邢虎,徐秦峰,何治柯* 武汉大学化学与分子科学学院,武汉 (430072) E-mail:zhkhe@https://www.wendangku.net/doc/5815612654.html, 摘要:分析技术的微型化、集成化和自动化是当前分析化学发展的一个新趋势。本文综述了毛细管电泳化学发光检测系统微型化、集成化和自动化的最新研究进展。 关键词:毛细管电泳,化学发光检测,微型化,集成化,自动化 中图分类号:O657.8 1.引言 自1990年Manz等[1,2]提出“微全分析系统”(Micro total analysis system, μ- TAS)概念以来,分析技术的微型化、集成化和自动化成为分析化学发展的一个新趋势。分析仪器微型化、集成化带来的分析性能的全面提升为当前科研工作者所瞩目。但μ-TAS的技术平台-微流控分析芯片的制作加工程序复杂,操作技术难度大,设备成本高,实现普通研究工作室的全面普及还有很长的距离。如何实现已成熟的分析方法的微型化、集成化,以提高其分析性能,达到全面普及的要求,也成为当前科研工作的一个研究热点。 毛细管电泳(Capillary Electrophoresis, CE)与化学发光(Chemiluminescence,CL)的结合(CE-CL),兼备了毛细管电泳分离效率高和化学发光灵敏度高的优点,直接用于复杂样品中微量组分的分离与测定,可同时解决选择性差和灵敏度低的问题,给化学发光研究和毛细管电泳技术提供了发展机会[3-5]。1991年Hara等[6]首次将化学发光检测应用于毛细管电泳分析。经过十多年的发展,CE-CL不断突破联用接口技术难关[4],技术优势不断突现,发展速度相当快。不同特性的化学发光体系,包括鲁米诺[7-13]、过氧草酸酯[6,14-17]、吖啶酯[18-20]、钌配合物[21-29]、高锰酸钾[30-32]等已在CE-CL中获得成功使用,用于测定金属离子、蛋白质、氨基酸及其衍生物、H2O2或多环芳烃等物质。在此基础上,毛细管电泳化学发光检测系统的微型化、集成化和自动化也取得了一定进展。 2.微型化 Tsukagoshi等[33]将柱端液池式CE-CL检测装置微型化(图1A),以模拟芯片毛细管电泳化学发光检测系统(Microchip-based CE-CL, MCE-CL)[34](图1B)。50 μm内径的毛细管用聚乙烯管连接形成类似于微流控芯片的十字交叉进样通道。交叉点到R4的毛细管长30 mm,其余毛细管长度为10 mm,尺寸基本与微芯片相当。以四个硅胶管做为储液池,金属离子样品溶液放入R1,鲁米诺电泳缓冲溶液分别放入R2和R3,氧化剂H2O2放入R4,光电倍增管(PM)置于R4的底部用于化学发光检测。在R1和R2间施加电压使样品进入交叉区域,进样结束后在R3和R4间施加电压实现电泳分离。为防止样品的泄漏,进样和分离时采用了芯片毛细管电泳的夹流进样方式[35]。在上述实验操作条件下,完成了Co(II),Cu(II),Ni(II)三种金属离子的分析检测,对Co(II)的检测范围为1×10-7~1×10-6 mol/L。与芯片毛细管电泳的检测结果相比,浓度检测限可低1~2个数量级,可能原因在于该装置下的进样量比芯片的进样量多;但微芯片的质量检测限却可达到0.4 fmol。该装置可以完全模拟芯片毛细管电泳化学发光检测的全过程,而且容易操作,可更改性很强。作者认为该仪器装 1本课题得到教育部博士点基金(20050486026)的资助。
毛细管电泳的基本原理及应用 摘要:毛细管电泳法是以弹性石英毛细管为分离通道,以高压直流电场为驱动力,依据样品中各组分之间淌度和分配行为上的差异而实现分离的电泳分离分析方法。该技术可分析的成分小至有机离子、大至生物大分子如蛋白质、核酸等。可用于分析多种体液样本如血清或血浆、尿、脑脊液及唾液等,比HPLC 分析高效、快速、微量。 关键词:毛细管电泳原理分离模式应用 1概述 毛细管电泳(Caillary Electrophoresis)简称CE,是一类以毛细管为分离通道,以高压直流场为驱动力的新型液相分离分析技术。CE的历史可以追溯到1967年瑞典Hjerten最先提出在直径为3mm的毛细管中做自由溶液的区带电泳(Capillary Zone Electro-phoresis,CZE)。但他没有完全克服传统电泳的弊端[1]。现在所说的毛细管电泳(CE)是由Jorgenson和Lukacs在1981年首先提出,他们使用了75mm的毛细管柱,用荧光检测器对多种组分实现了分离。1984年Terabe将胶束引入毛细管电泳,开创了毛细管电泳的重要分支: 胶束电动毛细管色谱(MEKC)。1987年Hjerten等把传统的等电聚焦过程转移到毛细管内进行。同年,Cohen 发表了毛细管凝胶电泳的工作。近年来,将液相色谱的固定相引入毛细管电泳中,又发展了电色谱,扩大了电泳的应用范围。 毛细管电泳和高效液相色谱(HPLC)一样,同是液相分离技术,因此在很大程度上HPCE与HPLC可以互为补充,但是无论从效率、速度、样品用量和成本来说,毛细管电泳都显示了一定的优势毛细管电泳(C E)除了比其它色谱分离分析方法具有效率更高、速度更快、样品和试剂耗量更少、应用面同样广泛等优点外,其仪器结构也比高效液相色谱(HPLC)简单。C E只需高压直流电源、进样装置、毛细管和检测器。 毛细管电泳具有分析速度快、分离效率高、试验成本低、消耗少、操作简便等特点,因此广泛应用于分子生物学、医学、药学、材料学以及与化学有关的化工、环保、食品、饮料等各个领域[2]。