毛細(xì)管電泳儀技術(shù)原理及其在生物大分子分離中的應(yīng)用
毛細(xì)管電泳儀(CE)是一種以高壓直流電場(chǎng)為驅(qū)動(dòng)力、毛細(xì)管為分離通道的液相分離技術(shù),其核心原理基于帶電粒子在電場(chǎng)中的遷移速率差異實(shí)現(xiàn)高效分離。在毛細(xì)管電泳系統(tǒng)中,內(nèi)徑20-200μm的石英毛細(xì)管內(nèi)填充緩沖液,當(dāng)施加10-30kV高壓時(shí),帶電粒子在電場(chǎng)作用下遷移,其遷移速率由電泳淌度(與分子電荷、大小相關(guān))和電滲流(EOF)共同決定。電滲流源于毛細(xì)管內(nèi)壁硅羥基解離產(chǎn)生的負(fù)電荷,吸引緩沖液中的陽(yáng)離子形成雙電層,在高壓下推動(dòng)液體整體向陰極流動(dòng),其速率通常比電泳淌度大一個(gè)數(shù)量級(jí),成為分離的主要驅(qū)動(dòng)力。帶正電的粒子因與電滲流同向遷移而最先流出,中性粒子次之,帶負(fù)電的粒子最后流出,從而實(shí)現(xiàn)組分分離。
在生物大分子分離領(lǐng)域,毛細(xì)管電泳儀展現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。其高分辨率可區(qū)分蛋白質(zhì)的電荷異構(gòu)體,例如通過(guò)毛細(xì)管區(qū)帶電泳(CZE)分離單抗藥物的電荷變異體,或利用毛細(xì)管等電聚焦(CIEF)分離等電點(diǎn)差異僅0.03的蛋白質(zhì)變異體。對(duì)于核酸分析,CE可實(shí)現(xiàn)堿基、核苷酸的高靈敏度檢測(cè),支持DNA測(cè)序、PCR產(chǎn)物分析及蛋白質(zhì)-DNA相互作用研究。此外,膠束電動(dòng)毛細(xì)管色譜(MEKC)通過(guò)添加表面活性劑形成膠束相,可同時(shí)分離帶電和中性分子,適用于氨基酸、藥物等小分子的手性分離。相較于傳統(tǒng)液相色譜,CE具有樣品用量小(nL級(jí))、分析速度快(數(shù)分鐘至數(shù)十分鐘)的特點(diǎn),且無(wú)需固定相,避免了色譜柱老化問(wèn)題,成為生物制藥、基因工程等領(lǐng)域的分析工具。
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