高效毛细管电泳仪使用教程

高效毛细管电泳仪使用教程

毛细管电泳（Capillary Electrophoresis, CE）作为一种高效、高灵敏度的分离技术，在实验室、科研、检测及工业领域得到了广泛应用。本文旨在为行业从业者提供一份详实、易懂的高效毛细管电泳仪使用教程，助您熟练掌握仪器操作，优化实验结果。

1. 仪器原理与结构解析

毛细细管电泳基于带电粒子在电场作用下，于填充有缓冲液的细长毛细管中迁移速率的差异进行分离。其核心在于利用不同物质的淌度（mobility）差异，在施加高压电场时，实现快速、高效的定性和定量分析。

一台标准的高效毛细管电泳仪通常包含以下几个关键模块：

• 高压电源： 提供稳定的直流高压（通常在1-30 kV），驱动样品离子迁移。
• 进样系统： 实现样品的高效、精确引入毛细管，常见方式有程序进样（pressure injection）、电进样（electrokinetic injection）等。
• 检测器： 对流经毛细管末端的分析物进行实时检测。常用的检测器类型包括紫外-可见吸收检测器（UV-Vis）、荧光检测器（FLD）、质谱联用（CE-MS）等，其检测限可达ppb甚至ppt级别。
• 温控系统： 精确控制毛细管的工作温度，维持电渗流（electroosmotic flow, EOF）和分离效率的稳定性。
• 毛细管组件： 包括石英毛细管、电极、缓冲液槽等。毛细管内径通常在20-100 µm，长度在20-100 cm之间。

2. 实验准备与系统设置

高效的实验始于周密的准备。

• 缓冲液配制： 根据分析物性质和分离模式（如溶液区带电泳、胶束电动色谱等），精确配制具有特定pH值和离子强度的缓冲液。例如，对于分析酸性化合物，常使用pH 3.0的柠檬酸缓冲液；对于碱性化合物，可选用pH 9.0的硼酸缓冲液。缓冲液的离子强度对分离度影响显著，通常控制在20-50 mM范围内。
• 毛细管活化与润湿： 新毛细管使用前需进行活化处理，常用1 mol/L NaOH溶液浸泡30分钟，再用超纯水和目标缓冲液分别冲洗。日常使用后，为维持毛细管内壁的稳定性，每次实验前需用目标缓冲液进行系统冲洗。
• 参数设置：
  • 电压： 常用15-25 kV。
  • 进样时间/体积：
    • 程序进样：例如，50 mbar，10秒。
    • 电进样：例如，10 kV，10秒。
    • 数据统计显示，电进样比程序进样更易受样品浓度和粘度影响，故在浓度差异大时，推荐程序进样。
    
    
  • 检测波长： 根据分析物吸收光谱选择，例如，检测芳香族化合物常用254 nm。
  • 柱温： 通常设置在20-25°C。
  • 毛细管参数： 记录并核对毛细管的总长度（L）和有效长度（Le），例如，总长50 cm，有效长40 cm。
  
  

3. 样品制备与进样操作

• 样品前处理： 确保样品溶解于目标缓冲液或与之兼容的溶剂中，避免引入干扰杂质。对于低浓度样品，可考虑富集或使用灵敏度更高的检测器。
• 进样：
  1. 毛细管冲洗： 使用目标缓冲液对毛细管进行充分冲洗（例如，30 psi，5分钟），排除残留物。
  2. 样品注入： 采用程序进样或电进样方式将样品引入毛细管。
  3. 开始运行： 启动高压电源，开始电泳分离。
  
  

4. 数据采集与结果分析

• 色谱图解读： 观察电泳图谱，各峰代表不同物质的迁移时间。图谱的峰形、峰高、峰面积等信息是进行定性和定量分析的关键。
• 定性分析： 通过与标准品迁移时间的比对进行定性。相对迁移率（relative migration time）或迁移时间标准化（migration time standardization）是常用的定性手段。
• 定量分析： 根据峰面积或峰高与样品浓度的线性关系进行定量。建立标准曲线，通常要求相关系数（R²）大于0.995。例如，测定某药物杂质，在10-100 mg/L浓度范围内，其峰面积与浓度呈良好线性关系，R²=0.998。

5. 仪器维护与故障排除

• 日常维护： 定期清洁检测器窗口、更换缓冲液、检查电极状态。
• 常见故障及对策：
  • 基线不稳： 检查缓冲液配制是否准确，毛细管是否污染，高压电源是否稳定。
  • 峰形展宽/拖尾： 检查样品是否过度稀释，毛细管内壁是否老化，进样量是否过大。
  • 无信号： 检查检测器设置是否正确，灯源是否正常，毛细管末端是否堵塞。
  
  

掌握以上内容，将助您更高效、准确地运用毛细管电泳技术，提升实验效率和数据可靠性。