毛细管电泳的基本原理

毛细管电泳的基本原理

毛细管电泳（Capillary Electrophoresis，CE）是一种基于高压电场驱动的液相分离技术，广泛应用于生物化学、医药、环境监测等领域。本文将详细介绍毛细管电泳的基本原理、仪器装置以及相关的数学公式。

毛细管电泳（capillary electrophoresis, CE），又称高效毛细管电泳（HPCE），是一种以高压电场为驱动力，以毛细管为分离通道的液相分离技术。其基本原理是利用样品中各组分在电场作用下的淌度和分配行为差异实现分离。

仪器装置

毛细管电泳的仪器装置主要包括高压电源、毛细管、柱上检测器以及两个缓冲液贮瓶。在电解质溶液中，带电粒子在电场作用下会向其所带电荷相反的方向迁移，这种现象称为电泳。

分离原理

CE所用的石英毛细管在pH>3时，其内液面带负电，与溶液接触形成一双电层。在高电压作用下，双电层中的水合阳离子层会引起溶液在毛细管内整体向负极流动，形成电渗流（EOF）。带电粒子在毛细管内电解质溶液中的迁移速度等于电泳速度和电渗流速度的矢量和。

• 带正电荷的粒子会先流出
• 中性粒子的电泳速度为“零”，其迁移速度相当于EOF速度
• 带负电荷的粒子运动方向与EOF方向相反，由于EOF速度一般大于电泳速度，因此它将在中性粒子之后流出

各种粒子因迁移速度不同而实现分离，这就是毛细管区带电泳（capillary zone electrophoresis，CZE）的分离原理。

数学模型

CZE的迁移时间t可用下式表示：

t = (ιt - ιd) / (μep * V + μen * V)

式中，μep为电泳淌度，μen为电渗淌度，V为外加电压，ιt为毛细管总长度，ιd为进样到检测器间毛细管长度。

理论塔板数N为：

N = 16 * (V * t)² / D

式中，D为扩散系数。

分离度R为：

R = (μ1 - μ2) / (μep * V + μen * V)

式中，μ1，μ2分别为两种溶质的电泳淌度，μep为两种溶质的平均电泳淌度。

毛细管电泳作为一种高效、快速的分离技术，在生物化学、医药、环境监测等领域具有广泛的应用前景。