毛细管电泳仪

医疗器械

毛细管电泳仪以弹性石英毛细管为分离通道，以高压直流电场为驱动力，依据样品中各组分的淌度（单位电场强度下的迁移速度）和分配行为的差异而实现各组分分离。

工作原理

毛细管电泳柱中装载电解液运行时，由于管壁硅羟基的存在会产生电渗流，电渗流将推动整个毛细管柱内的溶液定向移动。与一般色谱技术的主要区别在于其分离原理不是基于组分在流动相和固定相中分配系数，而是在电场作用下离子迁移速度的不同。

发展历史

表1毛细管电泳仪的发展情况

基本构造

毛细管电泳仪的主要部件有直流高压电源、毛细管、电极和电极槽、冲洗进样系统、检测系统和数据处理系统等。两个缓冲液瓶装有与毛细管内相同的背景缓冲液，将毛细管两端置于两个缓冲液瓶中，铂金电极分别插入两个缓冲液瓶中。在实验过程中，两个缓冲液瓶内的背景电解质溶液应保持在同一液面水平，并且毛细管两端也应插入到液面下同一深度，防止毛细管两端因压力差而产生虹吸效应引起溶液的流动，从而影响分析结果。

图1 毛细血管电泳仪结构

1. 高压电源:0~30KV;200~300uA

2. 进样技术:1）电动进样(电迁移进样)

2）气动进样(压差进样) {进样端加压，出口端减压，虹吸作用}

3.常用的CE缓冲体系

表2 CE缓冲体系介绍

4.毛细管柱:一般为圆管型，应是化学和电惰性的，可透光，有一定柔性，易于弯曲。

材料:

(1)聚四氟乙烯:可透紫外光，电渗很弱。缺点是管子内径不均，对样品有吸附，热传导差等。

(2)玻璃:电渗最强，但有杂质。

(3)石英:最常用，分天然和人造两类，基本成分是二氧化硅。

内径:内径140μm以下散热较好，目前使用的多在25~75μm

5.检测器:紫外或激光诱导荧光检测器.

工作流程

图2 CE工作流程图

适用领域

1. 医学及临床检验

毛细管电泳在医学及临床检验中的应用包括患者的病理检测、疾病诊断、疾病机理分析及体内代谢物分析等。分析对象是体液或组织中的药物、疾病相关标志物和离子等。

2.药物及天然产物

CE分析检测药物或天然产物主要包括合成药物、蛋白药物及植物有效成分。

3.食品及农产品

由于食品安全问题越来越受到重视，CE用于食品安全和农产品检测的方法逐年增多。食品安全检测中主要包括食品添加剂、食品中某些组分或有害成分的检测。农产品检测包括农药残留物和农产品有效成分检测。

4.生物分子

CE检测生物大分子如蛋白质、核酸、糖类等具有优势，同时也广泛用于生物小分子或代谢中间产物的检测。

5.手性分析

CE可用于手性拆分，如氨基酸或小分子、药物分子的对映体分离以及手性拆分剂的比较和评价。

6.环境监测

毛细管电泳法可以对未经前处理的污染水体直接进样，从而快速检测水体中的抗生素、激素或药物以及重金属离子。

特点

1.高效(每米塔板数为十万、百万、千万)

2.高速(几十秒内完成)

3.高灵敏度(10~ 10mol)

4.样品用量少(纳升)

5.应用范围广(无机离子到整个细胞)

6.重现性好

7.进样准确性高

注意事项

搭建 CE 系统时，对以下几个关键部位需仔细考虑。

1. 进样系统：其较常用的方式主要为流体动力学进样和电迁移进样，该进样系统结构包括动力和计时控制部件、毛细管和样品瓶及缓冲液瓶的位置变换控制部件等。

2. 毛细管清洗装置和缓冲液填充系统：酸碱活化毛细管可保证 CE 分离结果，此外，填充缓冲液也是必须的步骤之一。一般毛细管清洗或缓冲液填灌采用正压或负压来实现，要求系统具有一定的密闭性。商品化的仪器通常将毛细管清洗过程与进样过程共享压力控制机构，但计时以分钟为单位，对进样精度有所影响。

3. 毛细管及其温控系统：CE 分析实验过程中，焦耳热效应降低分离效率且在一定程度上影响分析结果的重复性。因此需要设计一个温度可调的恒温环境来降低焦耳热效应同时规避外界温度变化对毛细管分离结果造成的影响。风冷和液冷两种温控方式较为常用。风冷控温是通过控制空气对流实现但效果不佳。液冷控温是将毛细管置于恒温液体中，一般以水为冷却介质，由专门的制冷系统进行冷却或恒温并经由流路进行循环。其效果良好，故为常用的温控方式。

4. 检测系统：CE 应用紫外检测器最为广泛，其采用柱上检测方式，结构简单、操作方便，使用前需在适当位置将毛细管外壁涂层的弹性保护层聚酰亚胺膜剥离，让透明部分对准光路。可通过灼烧、硫酸腐蚀或者刀片刮除等方式实现涂层剥离。

拓展阅读

[1] 葛艳芬,杨玉静,刘均如等.毛细管电泳技术在非缺失α-珠蛋白生成障碍性贫血中的应用价值[J].中国妇幼保健,2018,33(16):3752-3756.

[2] 阮丽明,周艳洁,丁进龙等.全自动毛细管电泳仪在血红蛋白分析中的应用[J].海南医学,2012,23(01):15-17.

[1] 许伟华,刘冬霞,龙辉等.全自动毛细管电泳仪在异常血红蛋白筛查中的应用[J].实验与检验医学,2018,36(02):178-181.

参考文献

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[2] 刘品多,孙淼,刘晓慧等.2016年毛细管电泳技术年度回顾[J].色谱,2017,35(04):359-367.

[3] 徐媛. 全自动定量毛细管电泳仪的研制及其在检测化妆品防腐剂中的应用[D].上海交通大学,2015.

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