毛细管电泳法的对仪器的一般要求
所用的仪器为毛细管电泳仪。正文中凡采用毛细管电泳法测定的品种，其所规定的测定参数，除分析模式、检测方法(如紫外光吸收或荧光检测器的波长、电化学检测器的外加电位等)应按照该品种项下的规定外，其他参数如毛细管内径、长度、缓冲液的pH值、浓度、改性剂添加量、运行电压或电流的大小、运行的时间长短、毛细管的温度等，均可参考该品种项下规定的数据，根据所用仪器的条件和预试验的结果，进行必要的调整。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。
毛细管电泳法的高速毛细管电泳(CE)分离系统
毛细管区带电泳是芯片毛细管电泳分离蛋白质的一种最基本的分离模式。它基于不同的蛋白质分子在电场中的迁移速率不同而实现分离，是一种简单、快速的分离方法。采用区带电泳分离模式已成功地分离了多种蛋白质样品。Colyer等采用毛细管电泳芯片，以区带电泳模式对人血清蛋白样品进行了分离，可分辨出4个蛋白质区带(即IgG、转铁蛋白、a-1-抗胰蛋白酶和白蛋白区带，分别用以模拟血清蛋白样品中的7、p、dl和白蛋白区带)。其中蛋白质的荧光标记在分离之后进行，由于荧光染料TNS(2-toluidinonaphtha．1-ene-5-sulfonate)标记血清蛋白的灵敏度较低，所以没能实现实际人血清蛋白样品的5个区带分离。Xiao等采用区带电泳模式，以50 mmoVL磷酸盐缓冲液(pH 2．15)作为工作缓冲液，在通道宽度为30um的聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片中，于35s内实现了细胞色素C和溶菌酶的快速分离。Dodge等设计了集成8个微阀和1个微泵的PDMS芯片，通过微阀微泵实现了对液流的有效控制。他们首先采用区带电泳的分离模式分离牛血清白蛋白和肌红蛋白，然后通过阀的作用将分离后的蛋白质组分分别引入微混合器中酶解，最后对产物进行质谱分析。该工作显示芯片技术可用于质谱分析前复杂蛋白样品的预处理。庄等在石英芯片上以75 mmol/L硼酸盐缓冲液(pH 10．3)作为芯片电泳缓冲体系，分离了免疫球蛋白、O/一1一抗胰蛋白酶、牛血清白蛋白和铁传递蛋白，并对经临床确诊的妊娠高血压症、风湿性心脏病、多发性骨髓瘤患者的尿液样品进行电泳分析，在2 min内得到了与美国Helena电泳系统一致的分析结果。在芯片毛细管电泳分离蛋白质的研究中所要解决的一个重要问题就是通道表面对大分子蛋白质的吸附问题。蛋白质与芯片通道内壁之问的微小吸附效应就会降低蛋白质的分离效率，引起峰形变宽拖尾，影响分离的重现性。在毛细管区带电泳分离模式下，一般采用通道内壁永久改性和缓冲液中加入添加剂进行动态修饰两种方法来抑制蛋白质的吸附。Wu等采用多层88%水解聚丙烯醇(PVA)修饰PDMS芯片，以区带电泳模式有效分离了两种碱性蛋白质(溶菌酶和核糖核酸酶)以及两种典型的酸性蛋白质(牛血清白蛋白和口．乳球蛋白)。该涂层在pH 3～11范围内均可抑制电渗流的产生和蛋白的吸附作用，并且效果稳定，连续运行70次后分离效果仍然很好。该研究组随后又采用自组装方法在PDMS芯片通道表面加工环氧修饰的聚合物涂层抑制蛋白质的吸附，成功地分离了溶菌酶和核糖核酸酶A。Chiem等在运行缓冲液中加入了无机电解质NaCl和中性表面活性剂吐温20来抑制蛋白质的吸附，利用芯片毛细管区带电泳进行了单克隆抗体的分离分析。 ‘ 在蛋白质组学和蛋白质分离研究中，凝胶电泳是广泛使用的分离技术。它是以凝胶等聚合物作为分离介质，利用其网络结构并依据被测组分的分子体积不同而进行分离的一种分离模式。在芯片上采用凝胶电泳模式分离蛋白质，更有利于实现分离操作的高速度和高效率。Yao等采用十二烷基磺酸钠(SDS)凝胶电泳分离模式，对比了芯片SDS毛细管凝胶电泳与常规毛细管凝胶电泳系统分离蛋白质的性能，结果表明前者的分离效率明显优于后者，分离时间也明显低于后者。与常规毛细管凝胶电泳相同，芯片毛细管凝胶电泳常用的筛分介质也分为凝胶和非胶聚合物溶液两种。交联聚丙烯酰胺凝胶是广泛使用的一种凝胶筛分介质，Herr等首次将传统的SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS·PAGE)分离蛋白质的方法移植到芯片上，采用光聚合的方法在芯片通道内制备浓度为6%的交联聚丙烯酰胺凝胶作为筛分介质，在30S的时间内对相对分子质量(M，)在5 500～39 000之问的5种蛋白质进行分离，分离距离仅为4 mm，分离效率达到理论塔板数4．41×105。该研究组’1引后期又在微通道内制备了浓度为22%的交联聚丙烯酰胺膜用于蛋白质样品的预富集，有效富集了相对分子质量为12 000～205 000的蛋白质分子，并采用浓度为8%的交联聚丙烯酰胺凝胶作为筛分介质进行分离。Agirregabiria等在聚甲基丙烯酸甲酯(PM—MA)芯片上使用SU一8光胶制作微通道，采用浓度为12%的聚丙烯酰胺凝胶作为筛分介质分离蛋白质。随后该研究组又在该芯片上集成金属电极，采用相同的分离模式成功地分离了相对分子质量分别为20 000和97 000的胰蛋白酶抑制剂和磷酸化酶两种蛋白质。然而，交联聚阿烯酰胺凝胶存在制备复杂、不易使用等问题。与其相比，线性聚丙烯酰胺(PLA)、聚乙烯醇(PEG)、聚氧化乙烯(PEO)等非胶筛分介质具有制备简单、使用方便、可以先聚合后注入通道而无需在通道内进行聚合反应等优点，适合在复杂的通道体系中使用，因此在芯片毛细管凝胶电泳中非胶筛分介质得到了广泛的应用。Yao等采用SDS 14·200凝胶缓冲液(Beckman Coulter公司产品)在玻璃芯片上于35 s内分离了相对分子质量在9 000～l 16 000之间的6种蛋白质。Giordano等将NanoOrange染料加入样品和缓冲液中进行蛋白质的动态标记，并对分离缓冲液体系进行了优化，最终选择5%的PEO(M，=100 000)作为筛分介质。该系统对牛血清白蛋白的检出限为500ng/mL，并完成了对实际人血清样品的分离分析。在芯片毛细管凝胶电泳中，通道内壁对蛋白质的吸附仍是需要解决的重要问题。Bousse等使用聚二甲基丙烯酰胺(PDMA)物理涂覆玻璃芯片微通道内壁，将电渗流降低到0．5×10～m zV s ．以SDS凝胶电泳的分离模式在40 s内分离了Bio—Rad公司的蛋白质标准样品’，分离效率达到107塔板/m。Nagata等在PMMA芯片中使用了PEG涂层，以5%线性聚丙烯酰胺为筛分介质，在分离长度为3 mm的通道内实现了胰蛋白酶抑制剂、牛血清白蛋白和卢半乳糖苷酶3种蛋白质的高速分离，分离时间仅为8 S 。 芯片等电聚焦分离蛋白质的原理与常规毛细管等电聚焦基本相同，都是依据蛋白质的等电点(pI)不同而进行分离。Hofmann等首次将毛细管等应用于蛋白质分析。Li等在PDMS芯片和聚碳酸酯(PC)芯片上，采用等电聚焦模式分离厂牛血清白蛋白和增强型绿色荧光蛋白(EGFP)。Das等。26 3采用高聚物芯片，在等电聚焦电泳模式下优化了，分离长度及电压条件，最终在长1．9 cm的通道内于1．5 min内分离了绿荧光蛋白和R藻红蛋白，分离电压为500 V。Cui等在PDMS芯片上采用等电聚焦分离模式成功分离了组绿荧光蛋白、异藻青蛋白和藻红蛋白。该作者还报道，通过改变样品和分离介质中添加剂甲基纤维素的浓度，可以改变完成蛋白质分离所需要的通道距离，Tsai等通过采用六甲基二硅氧烷等离子聚合膜修饰玻璃芯片通道的方法抑制蛋白质吸附，在等电聚焦的分离模式下分离了藻青蛋白(pI：4·65)、血红蛋白(pI: 7．0)和细胞色素C(pI：9·6)3种蛋白质混合物，分离在3 min内完成，分离效率为19 600塔板/m。Huang等在进行芯片等电聚焦分离蛋白质时，采用在两性电解质溶液中加入羟甲基纤维素作为添加剂的方法来抑制蛋白质的吸附。 芯片毛细管电泳应用的成功促进了高速高效的芯片二维电泳技术的发展。对于多组分的复杂蛋白质样品，采用传统的一维分离方法通常无法满足要求，需要采用二维分离技术来提高分离效率，增加峰容量。与传统的毛细管电泳系统相比，在芯片上进行二维电泳分离，可以通过设计芯片通道结构实现通道的直接交叉或连通，而无需制作复杂的二维毛细管电泳接口，从而避免了因在接口处存在死体积而导致的谱带扩展现象。在芯片二维电泳分离蛋白质的研究中，第一维分离模式多采用等电聚焦模式。Chen等制作了二维毛细管电泳PDMS芯片，利用第一维的等电聚焦和第二维的凝胶电泳对荧光标记的牛血清白蛋白和碳酸酐酶以及德科萨斯红标记的卵清蛋白进行分离分析。Li等设计了等电聚焦和凝胶电泳联用的二维分离高聚物心4t-片。蛋白质样品在完成第一维的等电聚焦分离后，可在多个并行的通道内完成第二维的凝胶电泳分离。整个分离过程在10 min内完成，峰容量达到1 700。Herr等：”1研制r采用十字通道构型的等电聚焦一自由区带电泳二维芯片系统，芯片通道宽200斗m，深20斗m，待测样品在横向通道中进行等电聚焦分离，分离后的样品区带在电场驱动下进入纵向区带电泳通道中进行第二维分离。系统采用荧光显微镜成像的方法对分离性能进行了评价，5 min内分离的峰容量达到1 300。Wang等通过在PDMS芯片中制作微阀来防止一维等电聚焦和二维凝胶电泳系统之间的分离缓冲液相混合，在20 rain内有效分离了4种标准蛋白质。也有报道在PMMA芯片上进行SDS凝胶电泳和胶束电动毛细管电泳相结合的蛋白质二维电泳分离。该系统在12 min内完成10种蛋白质的分离，峰容量约为l 000。此外，还有一类基于芯片的二维分离系统主要应用于蛋白质酶解物的分离分析。通常第一维分离采用胶束电动毛细管电泳或毛细管电色谱模式，第二维分离采用区带电泳模式2000年，Ramsey课题组。“1首次在玻璃芯片上建立了胶束电动毛细管电泳(第一维)与区带电泳(第二维)结合的二维分离系统，并应用于细胞色素C、核糖核酸酶、d哥L白蛋白等的胰蛋白酶降解产物分离。其后，该课题组对系统进行了改进，加长了第一维电泳通道的长度，并采用细径转角通道来降低扩散，在约15 min内分离了牛血清白蛋白酶解物，峰容量达到4 200。2001年，他们还研制了开管电色谱和区带电泳相结合的芯片二维电泳系统，其电色谱分离部分采用长25 cm的具有十八烷基三甲氧基硅烷涂层的环状通道，区带电泳部分则采用长1．2 am的直形通道，在13 min内实现了届一酪蛋白胰蛋白酶解产物的分离。相对于一维分离芯片，二维芯片分离系统具有很高的分离效率和峰容量，预计会在复杂蛋白质样品的分离上发挥更大的作用。 微流控芯片毛细管电泳系统应用于蛋白质的分离分析具有突出的优越性，特别是在临床检验及现场监测等方面的应用具有良好的发展前景，同时，其对分析仪器的集成化、微型化与便携化的发展也具有重要意义。据文献报道，Renzi等已经研制出手持式的微流控芯片电泳分离蛋白质装置。该装置由电泳芯片、小型激光诱导荧光检测系统以及高压电源等组成，其体积仅为11．5 cm×11．5 cm×19．0 cm，可用于现场分析、床旁医学诊断以及取证分析。近年来，国内已有关于利用芯片毛细管电泳进行临床尿蛋白和脂蛋白检测的报道。最近，Pandey等”川使用Caliper公司和Agilent公司的P200蛋白质芯片来检测微量的白蛋白尿，将蛋白质的电泳分离和荧光检测集成化、自动化，实现了其在临床实验室的应用。目前，很多科研工作者正致力于微流控芯片毛细管电泳与质谱联用技术的研究，以进一步提高系统对复杂样品的分离分析能力。上述系统在蛋白质分离分析及蛋白质组研究中有广阔的应用前景。尤其是对于复杂蛋白质样品的多维分离分析，芯片毛细管电泳以其快速高效的特点，可以作为其中的一维分离方法，显著提高蛋白质的分析通量。相信随着研究的不断深入及相关技术的不断发展，微流控芯片毛细管电泳蛋白质分离技术将日趋成熟，在生化分析、临床诊断和蛋白质组研究领域发挥重要的作用
毛细管电泳
毛细管电泳(capillary electrophoresis, CE)又叫高效毛细管电泳(HPCE), 是近年来发展最快的分析方法之一。1981年Jorgenson和Lukacs首先提出在75μm内径毛细管柱内用高电压进行分离, 创立了现代毛细管电泳。1984年Terabe等建立了胶束毛细管电动力学色谱。1987年Hjerten 建立了毛细管等电聚焦, Cohen和Karger提出了毛细管凝胶电泳。1988～1989年出现了第一批毛细管电泳商品仪器。短短几年内, 由于CE符合了以生物工程为代表的生命科学各领域中对多肽、蛋白质(包括酶，抗体)、核苷酸乃至脱氧核糖核酸(DNA)的分离分析要求, 得到了迅速的发展。
CE是经典电泳技术和现代微柱分离相结合的产物。CE和高效液相色谱法(HPLC)相比, 其相同处在于都是高效分离技术, 仪器操作均可自动化, 且二者均有多种不同分离模式。二者之间的差异在于：CE用迁移时间取代HPLC中的保留时间, CE的分析时间通常不超过30min, 比HPLC速度快；对CE而言, 从理论上推得其理论塔板高度和溶质的扩散系数成正比, 对扩散系数小的生物大分子而言, 其柱效就要比HPLC高得多；CE所需样品为nl级, 最低可达270fl, 流动相用量也只需几毫升, 而HPLC所需样品为μl级, 流动相则需几百毫升乃至更多；但CE仅能实现微量制备, 而HPLC可作常量制备。
CE和普通电泳相比, 由于其采用高电场, 因此分离速度要快得多；检测器则除了未能和原子吸收及红外光谱连接以外, 其它类型检测器均已和CE实现了连接检测；一般电泳定量精度差,而CE和HPLC相近；CE操作自动化程度比普通电泳要高得多。总之, CE的优点可概括为三高二少：高灵敏度, 常用紫外检测器的检测限可达10-13～10-15mol,激光诱导荧光检测器则达10-19～10-21mol；高分辨率, 其每米理论塔板数为几十万；高者可达几百万乃至千万, 而HPLC一般为几千到几万；高速度, 最快可在60s内完成, 在250s内分离10种蛋白质, 1.7min分离19种阳离子, 3min内分离30种阴离子； 样品少, 只需nl (10-9 L)级的进样量；成本低, 只需少量(几毫升)流动相和价格低廉的毛细管。由于以上优点以及分离生物大分子的能力, 使CE成为近年来发展最迅速的分离分析方法之一。当然CE还是一种正在发展中的技术, 有些理论研究和实际应用正在进行与开发。
“CE”统指以高压电场为驱动力, 以毛细管为分离通道, 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一类液相分离技术。（见图16 毛细管电泳仪器示意图）。其仪器结构包括一个高压电源, 一根毛细管, 一个检测器及两个供毛细管两端插入而又可和电源相连的缓冲液贮瓶。在电解质溶液中, 带电粒子在电场作用下, 以不同的速度向其所带电荷相反方向迁移的现象叫电泳。
CE所用的石英毛细管柱, 在pH>3情况下, 其内表面带负电, 和溶液接触时形成了一双电层。在高电压作用下, 双电层中的水合阳离子引起流体整体地朝负极方向移动的现象叫电渗, 粒子在毛细管内电解质中的迁移速度等于电泳和电渗流(EOF)两种速度的矢量和, 正离子的运动方向和电渗流一致, 故最先流出；中性粒子的电泳流速度为“零”，故其迁移速度相当于电渗流速度；负离子的运动方向和电渗流方向相反, 但因电渗流速度一般都大于电泳流速度, 故它将在中性粒子之后流出, 从而因各种粒子迁移速度不同而实现分离。
电渗是CE中推动流体前进的驱动力, 它使整个流体像一个塞子一样以均匀速度向前运动, 使整个流型呈近似扁平型的“塞式流”。（见图）它使溶质区带在毛细管内原则上不会扩张。但在HPLC中,采用的压力驱动方式使柱中流体呈抛物线型, 其中心处速度是平均速度的两倍, 导致溶质区带本身扩张, 引起柱效下降, 使其分离效率不如CE。
理论分析表明, 增加速度是减少谱带展宽、提高效率的重要途径, 增加电场强度可以提高速度。但高场强导致电流增加, 引起毛细管中电解质产生焦耳热(自热)。自热将使流体在径向产生抛物线型温度分布, 即管轴中心温度要比近壁处温度高。因溶液粘度随温度升高呈指数下降, 温度梯度使介质粘度在径向产生梯度, 从而影响溶质迁移速度, 使管轴中心的溶质分子要比近管壁的分子迁移得更快, 造成谱带展宽, 柱效下降。
一般来说温度每提高1℃, 将使淌度增加2% (所谓淌度, 即指溶质在单位时间间隔内和单位电场上移动的距离)。此外, 温度改变使溶液pH值、粘度等发生变化, 进一步导致电渗流、溶质分子的电荷分布(包括蛋白质的结构)、离子强度等的改变, 造成淌度改变、重复性变差、柱效下降等现象。降低缓冲液浓度可降低电流强度, 使温差变化减小。高离子强度缓冲液可阻止蛋白质吸附于管壁, 并可产生柱上浓度聚焦效应, 防止峰扩张, 改善峰形。减小管径在一定程度上缓解了由高电场引起的热量积聚, 但细管径使进样量减少, 造成进样、检测等技术上的困难。因此, 加快散热是减小自热引起的温差的重要途径。液体的导热系数要比空气高100倍。现在有的采用液体冷却方式的毛细管电泳仪可使用离子强度高达0.5mol/L的缓冲液进行分离, 或使用200 μm直径的毛细管进行微量制备, 仍能达到良好的分离效果和重现性。
CE现有六种分离模式，分述如下：
1. 毛细管区带电泳(capillary zone electrophoresis, CZE), 又称毛细管自由电泳, 是CE中最基本、应用最普遍的一种模式。前述基本原理即是CZE的基本原理。
2. 胶束电动毛细管色谱 (micellar electrokinetic capillary chromatography, MECC), 是把一些离子型表面活性剂 (如十二烷基硫酸钠, SDS) 加到缓冲液中, 当其浓度超过临界浓度后就形成有一疏水内核、外部带负电的胶束。虽然胶束带负电, 但一般情况下电渗流的速度仍大于胶束的迁移速度, 故胶束将以较低速度向阴极移动。溶质在水相和胶束相(准固定相)之间产生分配, 中性粒子因其本身疏水性不同, 在二相中分配就有差异, 疏水性强的胶束结合牢, 流出时间长, 最终按中性粒子疏水性不同得以分离。MECC使CE能用于中性物质的分离, 拓宽了CE的应用范围, 是对CE极大的贡献。
3. 毛细管凝胶电泳 (capillary gel electrophoresis, CGE) 是将板上的凝胶移到毛细管中作支持物进行的电泳。凝胶具有多孔性,起类似分子筛的作用, 溶质按分子大小逐一分离。凝胶粘度大, 能减少溶质的扩散, 所得峰形尖锐, 能达到CE中最高的柱效。常用聚丙烯酰胺在毛细管内交联制成凝胶柱, 可分离、测定蛋白质和DNA的分子量或碱基数, 但其制备麻烦, 使用寿命短。如采用粘度低的线性聚合物如甲基纤维素代替聚丙烯酰胺, 可形成无凝胶但有筛分作用的无胶筛分(Non-Gel Sieving)介质。它能避免空泡形成, 比凝胶柱制备简单,寿命长, 但分离能力比凝胶柱略差。CGE和无胶筛分正在发展成第二代DNA序列测定仪, 将在人类基因组织计划中起重要作用。
4. 毛细管等电聚焦 (capillary isoelectric focusing, CIEF) 将普通等电聚焦电泳转移到毛细管内进行。通过管壁涂层使电渗流减到最小, 以防蛋白质吸附及破坏稳定的聚焦区带, 再将样品与两性电解质混合进样, 两端贮瓶分别为酸和碱。加高压(6～8kV)3～5min后, 毛细管内部建立pH梯度,蛋白质在毛细管中向各自等电点聚焦, 形成明显的区带。最后改变检测器末端贮瓶内的pH值, 使聚焦的蛋白质依次通过检测器而得以确认。
5. 毛细管等速电泳 (capillary isotachor-phoresis,,CITP) 是一种较早的模式, 采用先导电解质和后继电解质, 使溶质按其电泳淌度不同得以分离, 常用于分离离子型物质, 目前应用不多。
6. 毛细管电色谱 (capillary electrochromatography, CEC) 是将HPLC中众多的固定相微粒填充到毛细管中, 以样品与固定相之间的相互作用为分离机制, 以电渗流为流动相驱动力的色谱过程, 虽柱效有所下降, 但增加了选择性。此法有发展前景。
毛细管电泳 (CE) 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。CE只需高压直流电源、进样装置、毛细管和检测器。前三个部件均易实现, 困难之处在于检测器。特别是光学类检测器, 由于毛细管电泳溶质区带的超小体积的特性导致光程太短, 而且圆柱形毛细管作为光学表面也不够理想, 因此对检测器灵敏度要求相当高。
当然在CE中也有利于检测的因素, 如：在HPLC中, 因稀释之故,溶质到达检测器的浓度一般是其进样端原始浓度的1%, 但在CE中, 经优化实验条件后, 可使溶质区带到达检测器时的浓度和在进样端开始分离前的浓度相同。而且CE中还可采用堆积等技术使样品达到柱上浓缩效果, 使初始进样体积浓缩为原体积的1/10～1%, 这对检测十分有利。因此从检测灵敏度的角度来说, HPLC具有良好的浓度灵敏度, 而CE提供了很好的质量灵敏度。总之, 检测仍是CE中的关键问题,有关研究报道很多, 发展也很快。迄今为止, 除了原子吸收光谱、电感耦合等离子体发射光谱(ICP)及红外光谱未用于CE外, 其它检测手段如：紫外、荧光、电化学、质谱、激光等类型检测器均已用于CE。
与HPLC类似, CE中应用最广泛的是紫外/可见检测器。按检测方式可分为固定波长或可变波长检测器和二极管阵列或波长扫描检测器两类。前一类检测器采用滤光片或光栅来选取所需检测波长, 优点在于结构简单, 灵敏度比后一类检测器高；后一类检测器能提供时间--波长--吸光度的三维图谱, 优点在于在线紫外光谱可用来定性、鉴别未知物。有些商用仪器的二极管阵列检测器还可做到在线峰纯度检查, 即在分离过程中便可得知每个峰含有几种物质；缺点在于灵敏度比前一类略差。采用快速扫描的光栅获取三维图谱方式时, 其扫描速度受到机械动作速度的限制。用二极管阵列方式, 扫描速度受到计算机数据存贮容量大小的限制。由于CE的峰宽较窄, 理论上要求能对最窄的峰采集20个左右的数据, 因此要很好地选取扫描频率, 才能得到理想的结果。
毛细管电泳基本原理
毛细管电泳（Capillary Electrophoresis，CE ）是八十年代后期在全球范围内迅速崛起的一种分离分析技术。具有快速、高效、高灵敏度、易定量、重现性好及自动化等优点，已广泛地应用于小分子、小离子、多肽及蛋白质的分离分析研究。它又在核酸分离方面显示出巨大的潜力。电流通过导体时产生焦耳热。传统平板凝胶电泳的最大局限性在于其无法克服两端高电压带来的焦耳热所产生的负面影响。焦耳热可使筛分介质内部出现温度、粘度及分离速度的不均一，影响迁移、降低效率、使区带变宽。由于这种负面影响与电场强度成正比，所以极大地限制了高电压的引入。也难以提高电泳速度。毛细管电泳使样品在一根极细的柱子中进行分离。细柱可减小电流，使焦耳热的产生减少；同时又增大了散热面积，提高散热效率，大大降低了管中心与管壁间的温差，减少了柱子径向上的各种梯度差，保证了高效分离。因此可以加大电场强度，达到100～200V/cm，全面提高分离质量。
毛细管电泳的基本装置是一根充满电泳缓冲液的毛细管和与毛细管两端相连的两个小瓶微量样品从毛细管的一端通过“压力”或“电迁移”进入毛细管。电泳时，与高压电源连接的两个电极分别浸人毛细管两端小瓶的缓冲液中。样品朝与自身所带电荷极性相反的电极方向泳动。各组分因其分子大小、所带电荷数、等电点等性质的不同而迁移速率不同，依次移动至毛细管输出端附近的光检测器，检测、记录吸光度，并在屏幕上以迁移时间为横坐标，吸光度为纵坐标将各组分以吸收峰的形式动态直观地记录下来。
毛细管电泳法的特点;优点
1、电泳柱效更高，可达105m-1～106m-1，分离速度更快，在几十秒至几十分钟内即可完成一个试样的分析。2、溶剂和试样消耗极少，试样用量仅为纳升级。3、没有高压泵输液，因此仪器成本更低。4、通过改变操作模式和缓冲溶液的成分，毛细管电泳有很大的选择性，可以对性质不同的各种分离对象进行有效的分离。毛细管电泳法使用注意事项对于实验结果的可靠性和重现性，毛细管的冲洗起到了至关重要的作用，每一次冲洗都必须认真地完成，冲洗时间不允许缩短或者不冲洗。将实验做完以后一定要使用水对毛细管进行冲洗，不然毛细管可能会被堵塞,使得实验结果受到严重地影响，希望引起足够的重视。在对毛细管进行冲洗的时候，不要将电压加在毛细管上，讲义上给定的工作电压不允许更改，也不建议对进样时间加以改变。以上内容参考 百度百科-毛细管电泳法
缓冲溶液的组成，浓度和ph值对毛细管电泳法测定有何影响
【毛细管电泳】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。【所用设备】主要部件有0~30kV可调稳压稳流电源，内径小于100μm(常用50~75μm)、长度一般为30~100cm的弹性石英毛细管、电极槽、检测器和进样装置。检测器有紫外/可见分光检测器、激光诱导荧光检测器和电化学检测器，前者最为常用。进样方法有电动法(电迁移)、压力法(正压力、负压力)和虹吸法。成套仪器还配有自动冲洗、自动进样、温度控制、数据采集和处理等部件。 毛细管电泳所用的石英毛细管柱，在pH值＞3的情况下，其内表面带负电，与缓冲液接触时形成双电层，在高压电场作用下，形成双电层一侧的缓冲液由于带正电而向负极方向移动，从而形成电渗流。同时，在缓冲溶液中，带电粒子在电场作用下，以各自不同速度向其所带电荷极性相反方向移动，形成电泳。带电粒子在毛细管缓冲液中的迁移速度等于电泳和电渗流的矢量和。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。 目前，毛细管电泳的分离模式有以下几种。 (1)毛细管区带电泳，用以分析带电溶质。为了降低电渗流和吸附现象，可将毛细管内壁涂层。 (2)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，装人毛细管中进行分析，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，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，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，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，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，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。 一、对仪器的一般要求 所用的仪器为毛细管电泳仪。正文中凡采用毛细管电泳法测定的品种，其所规定的测定参数，除分析模式、检测方法(如紫外光吸收或荧光检测器的波长、电化学检测器的印加电位等)应按照该品种项下的规定外，其他参数如毛细管内径、长度、缓冲液的pH值、浓度、改性剂添加量、运行电压或电流的大小、运行的时间长短、毛细管的温度等，均可参考该品种项下规定的数据，根据所用仪器的条件和预试验的结果，进行必要的调整。 二、系统适用性试验 同高效液相色谱法项下，按各品种项下的要求，进行预试验，并调节各运行参数使达到规定指标，方可正式测定。 三、测定法 同高效液相色谱法项下。目前毛细管电泳仪的进样精度较高效液相色谱法低，定量分析时以用内标法为宜。
毛细管电泳的特点是﹖
毛细管电泳具备如下优点：
（1） 高效 塔板数目在105-106 片/m 间，当采用CGE 时
毛细管电泳色谱图，塔板数目可达107 片/m 以上；
（2） 快速 一般在十几分钟内完成分离；
（3） 微量 进样所需的样品体积为nL 级；
（4） 多模式 可根据需要选用不同的分离模式且仅需一台仪器；
（5） 经济 实验消耗不过几毫升缓冲溶液，维持费用很低；
（6） 自动 CE 是目前自动化程度较高的分离方法。
毛细管电泳的缺点是：
（1） 由于进样量少，因而制备能力差；
（2） 由于毛细管直径小，使光路太短，用一些检测方法（如紫外吸收光谱法）时，灵敏度较低；
（3） 电渗会因样品组成而变化，进而影响分离重现性。
毛细管电泳的分类
分离模式毛细管电泳根据分离模式不同可以归结出多种不同类型的毛细管电泳，见表1。毛细管电泳的多种分离模式，给样品分离提供了不同的选择机会，这对复杂样品的分离分析是非常重要的。表1毛细管电泳类型 类型 缩写 说明 1 单根毛细管 毛细管区带电泳 CZE 毛细管和电极槽灌有相同的缓冲液 毛细管等速电泳 CITP 使用两种不同的CZE 缓冲液 毛细管等电聚焦 CIEF 管内装pH 梯度介质，相当于pH 梯度CZE 胶束电动毛细管色谱 MEKC 在CZE 缓冲液中加入一种或多种胶束 微乳液毛细管电动色谱 MEEKC 在CZE 缓冲液加入水包油乳液高分子离子交换 毛细管电动色谱 PICEC 在CZE 缓冲液中加入可微观分相的高分子离子 开管毛细管电色谱 OTCEC 使用固定相涂层毛细管，分正、反相于离子交换 亲和毛细管电泳 ACE 在CZE 缓冲液或管内加入亲和作用试剂 非胶毛细管电泳 NGCE 在CZE 缓冲液中加入高分子构成筛分网络 2 单根填充管 毛细管凝胶电泳 CGE 管内填充凝胶介质，用CZE 缓冲液 聚丙烯酰胺毛细管凝胶电泳 PA-CGE 管内填充聚丙烯酰胺凝胶 琼脂糖毛细管凝胶电泳 Agar-CGE 管内填充琼脂糖凝胶 填充毛细管电色谱 PCCEC 毛细管内填充色谱填料，分正、反相于离子交换等 3 阵列毛细管电泳 CAE 利用一根以上的毛细管进行CE 操作 4 芯片式毛细管电泳 CCE 利用刻制在载玻片上的毛细通道进行电泳 5 联用 毛细管电泳/质谱 CE/MS 常用电喷雾接口，需挥发性缓冲液 毛细管电泳/核磁共振 CE/NMR 需采用停顿式扫描样品峰的测定方法 毛细管电泳/激光诱导荧光 CE/LIF 具单细胞、单分子分析潜力 2. 操作方式毛细管电泳仪毛细管电泳可以按操作方式重新分为手动、半自动及全自动型毛细管电泳。3. 分离通道形状按分离通道形状分为圆形、扁形、方形毛细管电泳等。4. 缓冲液的介质根据配制缓冲液的介质的不同，可以把CE分为水相毛细管电泳和非水毛细管电泳（NACE）。NACE是以有机溶剂作介质的电泳缓冲液代替以水为介质的缓冲溶液，增加了疏水性物质的溶解度，特别适用于在水溶液中难溶而不能用CE分离的物质或在水溶液中性质相似难以分离的同系物，拓宽了CE的分析领域。
高效毛细管电泳技术和高效液相色谱技术的区别
毛细管电泳（CE）又称高效毛细管电泳（HPCE），是一类以毛细管为分离通道、以高压直流电场为驱动力的新型液相分离技术。毛细管电泳实际上包含电泳、色谱及其交叉内容，它使分析化学得以从微升水平进入纳升水平，并使单细胞分析，乃至单分子分析成为可能。长期困扰我们的生物大分子如蛋白质的分离分析也因此有了新的转机.
高效液相色谱是色谱法的一个重要分支，以液体为流动相，采用高压输液系统，将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，在柱内各成分被分离后，进入检测器进行检测，从而实现对试样的分析。
驱动力不同，分离对象的性质差别很大，应用范围前者小后者大
请教毛细管电泳的一些问题
毛细管电泳： 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。
主要部件有0～30kV可调稳压稳流电源，内径小于100μm(常用50～75μm)、长度一般为30～100cm的石英毛细管、电极槽、检测器和进样装置。检测器有紫外/可见分光检测器、激光诱导荧光检测器和电化学检测器，前者最为常用。进样方法有电动法(电迁移)、压力法(正压力、负压力)和虹吸法。成套仪器还配有自动冲洗、自动进样、温度控制、数据采集和处理等部件。
毛细管电泳所用的石英毛细管柱，在pH值>3的情况下，其内表面带负电，与缓冲液接触时形成双电层，在高压电场作用下，形成双电层一侧的缓冲液由于带正电而向负极方向移动，从而形成电渗流。同时，在缓冲溶液中，带电粒子在电场作用下，以各自不同速度向其所带电荷极性相反方向移动，形成电泳。带电粒子在毛细管缓冲液中的迁移速度等于电泳和电渗流的矢量和。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。
毛细管电泳的仪器系统
毛细管电泳系统的基本结构包括进样系统、两个缓冲液槽、高压电源、检测器、控制系统和数据处理系统。1－温度控制系统；2－高压电源；3－高压电极槽；4－毛细管；5－检测器；6－低压电极槽；7－铂丝电极；8－记录/数据处理由于毛细管内径的限制，检测信号是CE系统最突出的问题。紫外可见法（UV）是CE常用的检测方法，但是受到仪器、单波长等因素的限制。目前应用最广泛的是二极管阵列（PDA）检测器。常规的检测器还有灵敏度很高的激光光热（LIP）和荧光（FL）检测器。近些年，在实际应用中还产生了激光诱导荧光（LIF）、有良好选择性的安培（EC）、通用性很好的电导（CD）助以及可以获得结构信息的质谱（MS）等多种检测器。迄今为止，除了电感耦合等离子体（ICP）和红外（IR）技术没有和CE联用，其他的检测方法均和CE联用并且大部分实现商品化。使用CE时应该根据所分析物质的特点，选择相应分离模式和检测器，以扬长避短，得到最佳分析效果。毛细管电泳仪的主要部件和其性能要求如下。 （1）毛细管用弹性石英毛细管，内径50μm和75μm两种使用较多（毛细管电色谱有时用内径再大些的毛细管）。细内径分离效果好，且焦耳热小，允许施加较高电压，但若采用柱上检测因光程较短检测限比较粗内径管要差。毛细管长度称为总长度，根据分离度的要求，可选用20～100cm长度，进样端至检测器间的长度称为有效长度。毛细管常盘放在管架上控制在一定温度下操作，以控制焦耳热，操作缓冲液的黏度和电导度，对测定的重复性很重要。（2）直流高压电源采用0～30kV（或相近）可调节直流电源，可供应约300μA电流，具有稳压和稳流两种方式可供选择。（3）电极和电极槽两个电极槽里放入操作缓冲液，分别插入毛细管的进口端与出口端以及铂电极，铂电极接至直流高压电源，正负极可切换。多种型号的仪器将样品瓶同时用做电极槽。（4）冲洗进样系统每次进样之前毛细管要用不同溶液冲洗，选用自动冲洗进样仪器较为方便。进样方法有压力（加压）进样、负压（减压）进样、虹吸进样和电动（电迁移）进样等。进样时通过控制压力或电压及时间来控制进样量。（5）检测系统紫外-可见光分光检测、激光诱导荧光检测、电化学检测和质谱检测均可用作毛细管电泳的检测器。其中以紫外-可见光分光光度检测器应用最广，包括单波长、程序波长和二极管阵列检测器。将毛细管接近出口端的外层聚合物剥去约2mm一段，使石英管壁裸露，毛细管两侧各放置一个石英聚光球，使光源聚焦在毛细管上，透过毛细管到达光电池。对无光吸收（或荧光）的溶质的检测，还可采用间接测定法，即在操作缓冲液中加入对光有吸收（或荧光）的添加剂，在溶质到达检测窗口时出现反方向的峰。（6）数据处理系统与一般色谱数据处理系统基本相同。
毛细管电泳法的毛细管电泳的分离模式
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。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。胶束电动毛细管色谱（Micellar Electrokinetic Capillary Electrophoresis，MECE）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。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。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。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。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CZE、CGE、MECE三种应用较多。