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毛细管电泳的原理和用途介绍

什么是毛细管电泳？毛细管电泳(capillary electrophoresis, CE)又叫高效毛细管电泳(HPCE), 是近年来发展快的分析方法之一。高效毛细管电泳是一类以毛细管为分离通道、以高压直流电场为驱动力的新型液相分析技术。毛细管电泳是将电泳的场所置于毛细管中的一种电泳分离方法，它的装置结构通常由高压电源、铂电极、缓冲液池、样品池、毛细管、检测器和分析记录仪构成

。毛细管电泳的原理和过程是怎样的？毛细管电泳分离的基本流程有进样、分离和检测三步骤。进样：毛细管电泳的基本装置是一根充满电泳缓冲液的毛细管，与毛细管两端相连的两个小瓶微量样品从毛细管的一端通过“压力”或“电迁移”进入毛细管；分离：电泳时，与高压电源连接的两个电极分别浸人毛细管两端小瓶的缓冲液中。样品朝与自身所带电荷极性相反的电极方向泳动。各组分因其分子大小、所带电荷数、等电点等性质的不同而迁移速率不同，依次移动至毛细管输出端附近的光检测器，检测、记录吸光度，并在屏幕上以迁移时间为横坐标，吸光度为纵坐标将各组分以吸收峰的形式动态直观地记录下来；检测：检测的原理基于被测组分和背景电解质的吸光度不同，当被测组分通过检测窗时，吸光度发生的变化服从朗伯-比尔定律，即在一定的实验条件下，吸光度与被测组分的浓度成正比。

毛细管电泳和普通电泳相比较的优势在哪里？通常电流通过导体时都会产生焦耳热。传统平板凝胶电泳的大局限性在于，其无法克服两端高电压带来的焦耳热所产生的负面影响。焦耳热可使筛分介质内部出现温度、粘度及分离速度的不均一，影响迁移、降低效率、使区带变宽。由于这种负面影响与电场强度成正比，所以极大地限制了高电压的引入，也难以提高电泳速度。毛细管电泳使样品在一根极细的柱子中进行分离。细柱可减小电流，使焦耳热的产生减少；同时又增大了散热面积，提高散热效率，大大降低了管中心与管壁间的温差，减少了柱子径向上的各种梯度差，保证了高效分离。因此可以加大电场强度，达到100～200V/cm，**提高分离质量。

毛细管电泳主要用于哪些实验？总的来说，毛细管电泳可用于对有机化合物、无机离子、中性分子、手性化合物、蛋白质和多肽、DNA和核酸片段的分析。具体来说，常见的应用范围有以下几个方面：

（1）高速DNA测序：由于人类基因组工程的提出，高速DNA测序引起了广泛注意，由于对核苷酸及其聚合物极高的分辨率，毛细管电泳在DNA测序中的应用潜力也受到重视。在高电场和使用阵列毛细管条件下，其潜在的测序能力远远超过了现有方法。

（2）手性分离现代社会中，手性分析常牵涉到人类生命、动植物的生存和演化，在**研究和生产中也是必须考虑的问题，研究证明手性手细管电泳是简单高效的手性分析方法。手性应用的研究包括异构体拆分、能度测定、反应动力学研究、手性**筛查等。

（3）蛋白质分析蛋白质分离分析也是毛细管电泳的主要应用方向，包括：蛋白和多肽的纯度分析、结构研究、结合蛋白的研究、生化及其过程分析、物化常数的测定，临床医学研究等。

（4）糖分析糖是自然界中广泛存在的化学物质，已发现的蛋白质中90%以上含有糖碱基；糖在细胞识别以及其它生物分子识别中也具有不可替代的作用。但是由于糖的一些特殊性质，对它的分离分析有很大��困难。而近年发展起来的毛细管电泳仪用于糖的分析取得了巨大的成功，成为糖分离分析的有效工具。

（5）单细胞分析毛细管电泳既能研究许多细胞构成的样品，也能只研究单个细胞，即单细胞分析。单细胞分析技术为生命科学研究打开了新的天地，推动了一系列的新研究的出现，已被广泛应用于生物学、**学、血液流变学、细胞生理学，临床医学，特别是肿瘤研究和器官移植。

（6）联用技术联用技术的研究将是毛细管电泳仪的重大发展方向之一，与谱、质谱等方法的联用将会大大提高毛细管电泳仪的应用范围。

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