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毛细管电泳仪技术原理及其在生物大分子分离中的应用

更新时间:2025-07-04      点击次数:40
    毛细管电泳仪(CE)是一种以高压直流电场为驱动力、毛细管为分离通道的液相分离技术,其核心原理基于带电粒子在电场中的迁移速率差异实现高效分离。在毛细管电泳系统中,内径20-200μm的石英毛细管内填充缓冲液,当施加10-30kV高压时,带电粒子在电场作用下迁移,其迁移速率由电泳淌度(与分子电荷、大小相关)和电渗流(EOF)共同决定。电渗流源于毛细管内壁硅羟基解离产生的负电荷,吸引缓冲液中的阳离子形成双电层,在高压下推动液体整体向阴极流动,其速率通常比电泳淌度大一个数量级,成为分离的主要驱动力。带正电的粒子因与电渗流同向迁移而最先流出,中性粒子次之,带负电的粒子最后流出,从而实现组分分离。
    在生物大分子分离领域,毛细管电泳仪展现出优势。其高分辨率可区分蛋白质的电荷异构体,例如通过毛细管区带电泳(CZE)分离单抗药物的电荷变异体,或利用毛细管等电聚焦(CIEF)分离等电点差异仅0.03的蛋白质变异体。对于核酸分析,CE可实现碱基、核苷酸的高灵敏度检测,支持DNA测序、PCR产物分析及蛋白质-DNA相互作用研究。此外,胶束电动毛细管色谱(MEKC)通过添加表面活性剂形成胶束相,可同时分离带电和中性分子,适用于氨基酸、药物等小分子的手性分离。相较于传统液相色谱,CE具有样品用量小(nL级)、分析速度快(数分钟至数十分钟)的特点,且无需固定相,避免了色谱柱老化问题,成为生物制药、基因工程等领域的分析工具。