毛細管電泳技術核心原理解析:從電滲流到分離機制
更新時間:2025-08-13 點擊次數(shù):319
毛細管電泳技術的核心原理基于電滲流與電泳現(xiàn)象的協(xié)同作用,通過高壓電場驅(qū)動帶電粒子在毛細管內(nèi)實現(xiàn)高效分離。
電滲流(EOF)的形成機制:當毛細管內(nèi)緩沖液pH>3時,石英毛細管內(nèi)壁的硅醇基(-SiOH)解離為帶負電的硅氧基(-SiO?),吸引溶液中的陽離子形成雙電層。在高壓電場作用下,雙電層中的水合陽離子向負極遷移,帶動整個流體呈“塞式流”運動。這種流型使溶質(zhì)區(qū)帶在毛細管內(nèi)幾乎不擴張,從而保持高柱效(理論塔板數(shù)達10?-10?/m),且電滲流速度是普通離子電泳速度的5-7倍,成為推動流體前進的主要驅(qū)動力。
分離機制:淌度與分配行為的差異:帶電粒子在毛細管內(nèi)的遷移速度為電泳速度與電滲流速度的矢量和。正離子運動方向與電滲流一致,最先流出;中性粒子無電泳現(xiàn)象,遷移速度等于電滲流速度;負離子運動方向與電滲流相反,但因電滲流速度更大,最終在中性粒子之后流出。不同粒子因電荷性質(zhì)、荷質(zhì)比及分子大小的差異,在電場中表現(xiàn)出不同的遷移速度,從而實現(xiàn)分離。
技術優(yōu)勢與應用:毛細管電泳結合了經(jīng)典電泳與微柱分離原理,具有納升級樣本消耗、快速分析(數(shù)秒至數(shù)十分鐘)及高分辨率等特點。其分離模式多樣,如毛細管區(qū)帶電泳(CZE)通過調(diào)整管壁涂層降低電滲流,適用于帶電溶質(zhì)分析;膠束電動色譜(MECC)通過表面活性劑形成準固定相,實現(xiàn)中性物質(zhì)分離。該技術廣泛應用于生物醫(yī)學(如蛋白質(zhì)、核酸分析)、環(huán)境科學及食品安全等領域。