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毛細管電泳儀技術原理及其在生物大分子分離中的應用

更新時間:2025-07-04      點擊次數:68
    毛細管電泳儀(CE)是一種以高壓直流電場為驅動力、毛細管為分離通道的液相分離技術,其核心原理基于帶電粒子在電場中的遷移速率差異實現高效分離。在毛細管電泳系統中,內徑20-200μm的石英毛細管內填充緩沖液,當施加10-30kV高壓時,帶電粒子在電場作用下遷移,其遷移速率由電泳淌度(與分子電荷、大小相關)和電滲流(EOF)共同決定。電滲流源于毛細管內壁硅羥基解離產生的負電荷,吸引緩沖液中的陽離子形成雙電層,在高壓下推動液體整體向陰極流動,其速率通常比電泳淌度大一個數量級,成為分離的主要驅動力。帶正電的粒子因與電滲流同向遷移而最先流出,中性粒子次之,帶負電的粒子最后流出,從而實現組分分離。
    在生物大分子分離領域,毛細管電泳儀展現出優勢。其高分辨率可區分蛋白質的電荷異構體,例如通過毛細管區帶電泳(CZE)分離單抗藥物的電荷變異體,或利用毛細管等電聚焦(CIEF)分離等電點差異僅0.03的蛋白質變異體。對于核酸分析,CE可實現堿基、核苷酸的高靈敏度檢測,支持DNA測序、PCR產物分析及蛋白質-DNA相互作用研究。此外,膠束電動毛細管色譜(MEKC)通過添加表面活性劑形成膠束相,可同時分離帶電和中性分子,適用于氨基酸、藥物等小分子的手性分離。相較于傳統液相色譜,CE具有樣品用量小(nL級)、分析速度快(數分鐘至數十分鐘)的特點,且無需固定相,避免了色譜柱老化問題,成為生物制藥、基因工程等領域的分析工具。
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