毛细管凝胶电泳技术

北京昊诺斯

2013/07/23 10:58

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毛细管电泳技术（Capillary Electrophoresis, CE）又称高效毛细管电泳（HPCE）或毛细管分离法（CESM），是一类以毛细管为分离通道、以高压直流电场为驱动力，根据样品中各组分之间迁移速度和分配行为上的差异而实现分离的一类液相分离技术，迅速发展于80年代中后期，它实际上包含电泳技术和色谱技术及其交叉内容，是分析科学中继高效液相色谱之后的又一重大进展。

1987年，Cohen发表了毛细管凝胶电泳的工作。当电泳从凝胶板上移到毛细管中以后，发生了奇迹般的变化：分析灵敏度提高到能检测一个碱基的变化，分离效率达百万理论塔板数；分析片段能大能小，小到分辨单个核苷酸的序列，大到分离Mb的DNA；分析时间由原来的以小时计算缩减到以分、秒计算。CE可以说是经典电泳技术与现代微柱分离技术完美结合的产物。

一．毛细管凝胶电泳的原理

不同分子所带电荷性质、多少不同，形状、大小各异。一定电解质及PH的缓冲液或其它溶液内，受电场作用，样本中各组分按一定速度迁移，从而形成电泳。电泳迁移速度(v)可用下式表示：

v=uE
其中E为电场强度(E＝V/L，V为电压，L为毛细管总长度)。u为电泳淌度。

毛细管凝胶电泳是将板上的凝胶移到毛细管中作支持物进行的电泳。凝胶具有多孔性,起类似分子筛的作用, 溶质按分子大小逐一分离。凝胶粘度大, 能减少溶质的扩散, 所得峰形尖锐, 能达到CE中最高的柱效。电流通过导体时产生焦耳热。传统平板凝胶电泳的最大局限性在于其无法克服两端高电压带来的焦耳热所产生的负面影响。焦耳热可使筛分介质内部出现温度、粘度及分离速度的不均一，影响迁移、降低效率、使区带变宽。由于这种负面影响与电场强度成正比，所以极大地限制了高电压的引入。也难以提高电泳速度。毛细管电泳使样品在一根极细的柱子中进行分离。细柱可减小电流，使焦耳热的产生减少；同时又增大了散热面积，提高散热效率，大大降低了管中心与管壁间的温差，减少了柱子径向上的各种梯度差，保证了高效分离。因此可以加大电场强度，达到100～200V/cm，全面提高分离质量。

在进行分析时将毛细管内充满了凝胶，毛细管两端通高压电，使凝胶内带电分子移到毛细管相反电荷的一端。因为不同分子的大小对电荷比不同，就以不同的速率在管中移动，达到毛细管终点也有快有慢。毛细管电泳即依此探测、分离不同分子。

二．毛细管凝胶电泳的特点

1.所需样品量少、仪器简单、操作简便。

2.分析速度快，分离效率高，分辨率高，灵敏度高。

3.无需核酸染料，安全无毒。

4.无需制胶，省时省力。

5.无需照胶，杜绝人工分析结果误差。

6.自动出结果，包括片段大小和样品浓度，软件可输出电泳峰图、凝胶电泳图、DNA片段碱基差异分析、相对定量分析。