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毛細管電泳的特點
柱效高，可達105～106/m
分離速度快，幾十秒～幾十分鐘
溶劑和試樣消耗極少
選擇性強
毛細管電泳的發(fā)展
1807～1809年，俄國物理學家F.F.Reuss首次發(fā)現(xiàn)黏土顆粒的電遷移現(xiàn)象。
1907年，F(xiàn)ield和Teague首次用電泳成功分離了白喉毒素和它的抗體。
1937年，瑞典科學家將人血清提取的蛋白質(zhì)混合液放在兩段緩沖溶液之間，兩端加電壓，第一次分離出白蛋白和a、b、g-球蛋白。 Tiselius還制成了第一臺電泳儀并進行了第一次自由溶液電泳。他因?qū)﹄娪炯夹g(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的巨大貢獻而獲得1948年諾貝爾化學獎。自由溶液電泳的分離效率受焦耳熱的限制，只能在低電場強度下進行操作，使分析時間和分離效率很低。
1967年，Hjerten最早提出了用小內(nèi)徑管在高電場下進行自由溶液的電泳。
1981年，Jorgenson和Luckas發(fā)表了劃時代的研究工作，用75um內(nèi)徑石英毛細管進行電泳，電遷移進樣，熒光柱上檢測丹?；被幔_到400000塊/m理論塔板數(shù)的高效率。從此跨入高效毛細管電泳的時代。
1984年Terabe等建立了膠束毛細管電動力學色譜。
1987年Hjerten建立了毛細管等電聚焦,Cohen和Karger提出了毛細管凝膠電泳。
1988～1989年出現(xiàn)了第一批毛細管電泳商品儀器。短短幾年內(nèi),由于CE符合了以生物工程為代表的生命科學各領(lǐng)域中對多肽、蛋白質(zhì)(包括酶，抗體)、核苷酸乃至脫氧核糖核酸(DNA)的分離分析要求,得到了迅速的發(fā)展。CE是經(jīng)典電泳技術(shù)和現(xiàn)代微柱分離相結(jié)合的產(chǎn)物。
毛細管電泳法和其他分析方法的區(qū)別
毛細管電泳法和高效液相法的區(qū)別
CE和高效液相色譜法(HPLC)相比,其相同處在于都是高效分離技術(shù),儀器操作均可自動化,且二者均有多種不同分離模式。二者之間的差異在于：CE用遷移時間取代HPLC中的保留時間,CE的分析時間通常不超過30min,比HPLC速度快；對CE而言,從理論上推得其理論塔板高度和溶質(zhì)的擴散系數(shù)成正比,對擴散系數(shù)小的生物大分子而言,其柱效就要比HPLC高得多；CE所需樣品為nl級,最低可達270fl,流動相用量也只需幾毫升,而HPLC所需樣品為μl級,流動相則需幾百毫升乃至更多；但CE僅能實現(xiàn)微量制備,而HPLC可作常量制備。
毛細管電泳法和普通電泳法的區(qū)別
CE和普通電泳相比,由于其采用高電場,因此分離速度要快得多；檢測器則除了未能和原子吸收及紅外光譜連接以外,其它類型檢測器均已和CE實現(xiàn)了連接檢測；一般電泳定量精度差,而CE和HPLC相近；CE操作自動化程度比普通電泳要高得多?？傊?CE的優(yōu)點可概括為三高二少：高靈敏度,常用紫外檢測器的檢測限可達10-13～10-15mol,激光誘導熒光檢測器則達10-19～10-21mol；高分辨率,其每米理論塔板數(shù)為幾十萬；高者可達幾百萬乃至千萬,而HPLC一般為幾千到幾萬；高速度,最快可在60s內(nèi)完成,在250s內(nèi)分離10種蛋白質(zhì),1.7min分離19種陽離子,3min內(nèi)分離30種陰離子；樣品少,只需nl(10-9L)級的進樣量；成本低,只需少量(幾毫升)流動相和價格低廉的毛細管。由于以上優(yōu)點以及分離生物大分子的能力,使CE成為近年來發(fā)展最迅速的分離分析方法之一。當然CE還是一種正在發(fā)展中的技術(shù),有些理論研究和實際應(yīng)用正在進行與開發(fā)。
毛細管電泳的分類
按填充物質(zhì)的性狀
自由溶液電泳和非自由溶液電泳。
按分離機制分類
電泳型、色譜型、電泳/色譜型
主要分離模式
毛細管區(qū)帶電泳
膠束電動毛細管電泳
微乳液電動毛細管色譜
毛細管凝膠電泳
毛細管等電聚焦
毛細管電色譜
非水毛細管電泳
毛細管電泳理論
電泳和電泳淌度
電泳：在電場作用下帶電粒子在緩沖溶液中的定向移動
電滲和電滲率
電滲：液體相對于帶電的管壁移動的現(xiàn)象
CE所用的石英毛細管柱,在pH>3情況下,其內(nèi)表面帶負電,和溶液接觸時形成了一雙電層。在高電壓作用下,雙電層中的水合陽離子引起流體整體地朝負極方向移動的現(xiàn)象叫電滲,粒子在毛細管內(nèi)電解質(zhì)中的遷移速度等于電泳和電滲流(EOF)兩種速度的矢量和,正離子的運動方向和電滲流一致,故最先流出；中性粒子的電泳流速度為“零”，故其遷移速度相當于電滲流速度；負離子的運動方向和電滲流方向相反,但因電滲流速度一般都大于電泳流速度,故它將在中性粒子之后流出,從而因各種粒子遷移速度不同而實現(xiàn)分離。
電滲是CE中推動流體前進的驅(qū)動力,它使整個流體像一個塞子一樣以均勻速度向前運動,使整個流型呈近似扁平型的“塞式流”。它使溶質(zhì)區(qū)帶在毛細管內(nèi)原則上不會擴張。但在HPLC中,采用的壓力驅(qū)動方式使柱中流體呈拋物線型,其中心處速度是平均速度的兩倍,導致溶質(zhì)區(qū)帶本身擴張,引起柱效下降,使其分離效率不如CE。
表觀淌度和權(quán)均淌度
分離效率和譜帶展寬
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同色譜
（二）譜帶展寬
1. 流型
毛細管電泳——扁平型塞子流（高柱效）
高效液相——拋物線型
2. 自熱
電流通過緩沖溶液時產(chǎn)生的焦耳熱
自熱導致徑向溫度梯度，因而產(chǎn)生離子遷移速度的徑向不均勻分布，使譜帶展寬
管內(nèi)徑小，管外徑大，可減小自熱引起的溫度差
如：內(nèi)徑50um，外徑375um
EdC1/3<1500時，自熱不會引起太大的譜帶展寬和效率損失
3. 擴散與吸附
擴散：在毛細管電泳中，溶質(zhì)縱向擴散是譜帶展寬的唯一因素
吸附：毛細管管壁對于被分離物質(zhì)粒子的作用
陽離子溶質(zhì)和帶負電的管壁的離子相互作用
疏水作用
毛細管內(nèi)表面積和體積比越大，吸附的可能性也越大
分離度
毛細管電泳的主要分離模式
毛細管區(qū)帶電泳CZE
1. 操作電壓
柱長一定時，操作電壓增加，粒子遷移加快，柱內(nèi)焦耳熱增加
在一定范圍內(nèi)柱效隨電壓的升高而升高，過了極點后，焦耳熱影響加劇，反而下降 n= ? spELd/2D
2. 緩沖溶液的種類
直接影響粒子的遷移和分離
要求：緩沖容量好、在檢測波長處吸收低、自身淌度低、與等電點相差約1個pH單位、盡量用酸性
3. 緩沖溶液的pH
影響溶質(zhì)的電荷：pH低于溶質(zhì)的等電點時，溶質(zhì)帶正電荷；反之，帶負電荷
引起電滲的變化：在高pH下，電滲很大
4. 緩沖溶液的濃度
濃度增加，離子強度增加，改善分離
濃度增加，電滲率降低，遷移時間延長
濃度增加，導電的離子數(shù)增加，焦耳熱增加
膠束電動毛細管色譜MECC
以膠束為假固定相的一種電動色譜
在電泳緩沖溶液中加入表面活性劑，當溶液中表面活性劑濃度超過臨界膠束濃度時，表面活性劑中的疏水基團可形成膠束，溶質(zhì)因淌度和分配系數(shù)的不同而分離。
1. 膠束假固定相
表面活性劑：親水基+疏水基
疏水基：直鏈或支鏈烷烴
親水基：陽離子、陰離子、兩性離子基團
2.基本原理
增加了帶電離子膠束相，其具有與周圍介質(zhì)不同的淌度，并且可以與溶質(zhì)互相作用
導電的水溶液相是分離載體的溶劑
3.流動相
改變流動相來調(diào)節(jié)選擇性
毛細管凝膠電泳CGE
將平板電泳中的凝膠用到毛細管中作支持物進行電泳，不同體積的溶質(zhì)分子在起“分子篩”作用的凝膠中得以分離。
常用凝膠：聚丙烯酰胺、葡聚糖、瓊脂糖等
應(yīng)用：蛋白質(zhì)、核苷酸、RNA、DNA片段分離和測序、聚合酶鏈反應(yīng)產(chǎn)物分析等等
毛細管電色譜CEC
將高效液相色譜中眾多的固定相微粒填充到毛細管（或涂漬、鍵合到管壁），以樣品與固定相之間的相互作用為分離機制，以電滲流為流動相驅(qū)動力的色譜過程稱為毛細管電色譜。
具有高效液相色譜的高選擇性
具有毛細管電泳的的高效性
毛細管柱類型：填充柱、開管柱
非水毛細管電泳NACE
非水（有機溶劑）體系中進行的毛細管電泳
在有機溶劑中加入電解質(zhì)使之具有一定的導電性才能實現(xiàn)NACE，酸及其銨鹽是最常用的電解質(zhì)
與水體系相比可承受更強的電場，在不增大焦耳熱的條件下可提高溶液中離子的濃度或增大毛細管內(nèi)徑
毛細管電泳的儀器組成
基本結(jié)構(gòu)：高壓電源、進樣、填灌/清洗、毛細管、溫度控制、檢測、記錄/處理
高壓電源
電源：0～?30 kV直流高壓電源
電極：鉑絲或注射器針頭
電極槽：帶螺帽的小玻璃瓶或塑料瓶（1～5ml）
毛細管柱
化學惰性、電惰性，可以透光
聚四氟乙烯、玻璃、石英
內(nèi)徑25～75um，管長<70cm
沖洗和平衡
進樣
毛細管直接與樣品接觸，用動力驅(qū)動樣品進入毛細管，無死體積
1. 電動進樣
組分在電場作用下，因電遷移和電滲作用進入毛細管內(nèi)
對離子組分存在進樣偏向
2. 壓力進樣
將毛細管兩端置于不同的壓力環(huán)境中時，管中溶液即能流動，將樣品帶入
無組分偏向，選擇性差
3. 擴散進樣
利用濃差擴散，抑制背景干擾和進樣偏向
檢測
1. 紫外檢測
2. 激光誘導熒光檢測
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