毛细管作用(空调毛细管的作用图解)

毛细管电泳技术的介绍及应用

毛细管电泳是一种液相分离技术，由高压DC电场驱动，根据迁移率或迁移速度的不同，将内径为25-100纳米的弹性应时中的带电粒子分离。毛细管电泳实际上包括了电泳、色谱及其交叉内容，使分析化学从微升级发展到纳升级，使单细胞分析甚至单分子分析成为可能。它将分离塔的效率提高到数百万塔盘。困扰我们很久的蛋白质等生物大分子的分离分析也有了新的转机。毛细管电泳具有分离效率高、分析速度快、样品消耗少、分析对象广、多模式、环保等特点。它已成为一种重要的分离分析手段，在生物、医药、化工、环保、食品等领域具有广阔的应用前景。文末有惊喜，请读完文章！

毛细管电泳的基本原理

毛细管电泳是指一种液相分离技术，它以高压电场力为驱动力，以毛细管为分离通道，根据样品中各组分毛细管之间的迁移率和分布行为的差异实现分离。其仪器示意图如下图所示，其结构包括一个高压电源、一个毛细管、一个检测器和两个缓冲储存瓶。

毛细管电泳中使用的应时毛细管柱内表面在pH3带负电，与溶液接触时形成双电层。在高压电场的作用下，双电层中的水合阳离子导致流体整体向负极移动的现象称为电渗。毛细管中电解质中粒子的迁移速度等于电泳和电渗流(EOF)的矢量和。正离子的运动方向和电渗流相同，所以先流出。中性粒子的电泳流速为“零”，因此其迁移速度相当于电渗流速度；负离子的运动方向与电渗流的运动方向相反，但由于电渗流速度一般大于电泳流速，它会在中性粒子后流出，从而由于各种粒子的迁移速度不同而实现分离。

理论基础：带电离子在电场中的运动不仅受电场力的影响，还受溶剂电阻的影响。经过一定时间后，两种力的作用会达到平衡，此时离子匀速运动，电泳进入稳定状态。根据物理学定律可以推导出：

其中为溶剂的粘度，为溶液的介电常数，为无限稀释时的电动力。对于实际溶液，迁移率0可称为有效电泳迁移率。

电渗是由轴向DC电场引起的溶剂在毛细管中的定向流动。电渗是由局部电荷引起的。局域电荷是指离子或带电基团牢固地束缚在管壁上，在电场作用下不能迁移。所谓的双电层是在定域电荷对溶液中相反符号离子的吸引下形成的，使溶剂在电场(和碰撞)的作用下定向运动，形成电渗流。

在毛细管电泳中，样品分子的迁移是有效电泳迁移率和电渗流迁移率eof的综合表现，此时的迁移率称为表观迁移率(app)。表观迁移率可直接从毛细管电泳的测量结果中获得，表示为：

这里Ld是从样品入口到检测器的距离，tR是离子通过该距离所需的时间，Lt是色谱柱的总长度，V是电压。电渗流动性也可以通过中性离子同样的方式获得。有效迁移率可以表示为：

电渗流与pH密切相关，此外，任何影响管壁解离的因素，如毛细管冲洗过程、电泳缓冲液的组成和粘度、柱温等。会影响电渗流的大小，甚至改变其方向。电磁场和物质

毛细管等电聚焦电泳CIEF技术是近年来出现的一种新的毛细管电泳技术，是表征蛋白质电荷异质性的有力工具。原理是在毛细管两端施加一个DC电压，管内的载体两性电解质可以在一定范围内形成pH梯度。蛋白质根据其电荷向阳极或阴极移动，直到净电荷为0的某个pH值(即等电点pI)，最后蛋白质聚焦成一个非常窄的截面，从而达到分离的目的。

毛细管等电聚焦电泳可以快速、准确、定量地分析样品，适用于单克隆抗体、融合蛋白、糖基化蛋白、抗体偶联药物、聚乙二醇化蛋白甚至病毒等蛋白质样品的电荷异构体分析。等电点是多肽和蛋白质药物质量控制的重要指标，可以反映生物技术合成的多肽和蛋白质药物的纯度和空间构象均匀性，以及生产过程中的可靠性。缺失肽、断肽、酰胺化/脱酰胺化、氨基酸侧链不完全脱保护、多糖唾液酸化等修饰会改变样品的等电点，影响药物活性。因此，等电点的准确测定在多肽和蛋白质药物的质量控制和新药开发中起着重要作用。