高效毛细管电泳仪说明书

高效毛细管电泳仪操作指南：从原理到应用

毛细管电泳（Capillary Electrophoresis, CE）作为一种高效、高灵敏度的分离技术，在生命科学、药物分析、环境监测等众多领域展现出巨大的应用价值。本文旨在为实验室、科研、检测及工业领域的从业者提供一份详实的操作指南，帮助您更深入地理解并高效地运用毛细管电泳仪。

核心原理与仪器组成

CE技术的核心在于利用带电荷的分析物在电场驱动下，在填充有特定缓冲液的细长毛细管内发生差异迁移，从而实现分离。其基本原理可归结为以下几点：

• 电渗流（EOF）：在电场作用下，毛细管内壁的表面电荷与缓冲液中的离子发生相互作用，导致整个溶液向某一电极（通常是阴极）定向迁移的现象。
• 电泳迁移率：不同分析物带电荷的大小、体积以及所处微环境的相互作用，决定了其在电场中的迁移速度，即电泳迁移率。
• 分离机理：CE通过结合电渗流和各组分的电泳迁移率差异，实现对复杂混合物的有效分离。

一台典型的毛细管电泳仪主要由以下几部分构成：

• 高压电源：提供稳定的直流高压（通常在1-30 kV范围），驱动分析物迁移。
• 检测器：用于检测流出毛细管的分析物信号，常用的有紫外-可见吸收检测器（UV-Vis）、荧光检测器（FLD）、质谱检测器（MS）等。
• 毛细管：分离的核心介质，通常为内径20-100 μm的熔融石英毛细管，长度在20-100 cm之间。
• 进样系统：将样品引入毛细管的装置，包括压力进样、电进样、液面进样等。
• 样品和缓冲液槽：用于浸润毛细管两端，提供样品和电泳缓冲液。
• 数据采集与处理系统：记录检测器信号，生成电泳图谱，并进行数据分析。

关键操作步骤与参数设置

一台高效的CE实验离不开精细的操作和合理的参数设置。以下为关键步骤和常用参数的考量：

1. 毛细管的准备与活化：

   
   
   • 新毛细管首次使用前，通常需要用不同浓度的酸（如0.1 M HCl）、碱（如0.1 M NaOH）和去离子水依次冲洗，以去除表面污染物并调节表面电荷。
   • 数据参考：典型的活化流程可能包括：1 M HCl (10 min) → 0.1 M NaOH (10 min) → H₂O (5 min) → 100 mM NaCl (5 min) → H₂O (5 min)。
   • 长期使用后，毛细管内壁可能会附着物质，影响分离效果，此时也需进行相应的活化处理。
   
   

2. 缓冲液的配制：

   
   
   • 选择合适的缓冲体系和pH值是获得良好分离的关键。缓冲液的离子强度（通常在10-100 mM）、pH值以及是否存在有机添加剂（如乙腈、甲醇）会显著影响电渗流和分析物的迁移率。
   • 数据参考：分离小分子时，常用的缓冲液有磷酸盐缓冲液（PBS）、硼酸盐缓冲液、Tris-HCl缓冲液等。pH范围常在2.5-8.5之间。
   
   

3. 进样：

   
   
   • 压力进样：通过施加一定压力的惰性气体或液体，将样品定量注入毛细管。压力大小（如50 hPa）和进样时间（如10 s）是关键参数。
   • 电进样：利用样品和缓冲液的电导率差异，在低电压下将样品引入毛细管。
   • 液面进样：将毛细管浸入样品池，通过毛细管端与样品液面的高度差实现进样。
   
   

4. 电泳运行：

   
   
   • 施加电压：根据分析物的性质和毛细管长度，选择合适的电压（如20 kV）。电压越高，分离时间越短，但可能增加背景电导和温度效应。
   • 检测波长：若使用UV-Vis检测器，需根据待测物的吸收光谱选择最佳检测波长。
   • 运行时间：根据目标分析物的迁移时间，设定总的运行时间，确保所有组分都能被检测到。
   
   

常见问题与排除

• 分离度差/峰形不佳：检查毛细管是否老化或污染，尝试重新活化；优化缓冲液组成（pH、离子强度、添加剂）；调整进样量。
• 重现性差：确保缓冲液配制准确，进样量稳定，毛细管内壁处理一致，操作环境（温度、湿度）稳定。
• 基线漂移：检查电源稳定性，缓冲液组成是否恒定，毛细管两端连接是否良好，检测器是否清洁。
• 分析物无法检测：确认分析物在选定波长下有足够吸收，或考虑使用更灵敏的检测器（如荧光或MS），或尝试染料标记。

应用领域概览

CE技术凭借其高效、微量、高灵敏度的特点，已广泛应用于：

• 药物分析：药物纯度检测、含量测定、代谢产物分析。
• 生物化学：蛋白质、多肽、核酸、氨基酸的分离与鉴定。
• 环境监测：水质、土壤中有害物质的检测。
• 食品安全：添加剂、农药残留、污染物分析。
• 临床诊断：血红蛋白电泳、血清蛋白谱分析。

通过对毛细管电泳仪原理的深入理解和操作细节的把握，您将能更有效地利用这一强大工具，为您的科研和生产工作带来更高的效率和更可靠的结果。