电化学分离法精选PPT.ppt

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1、关于电化学分离法第1页，讲稿共104张，创作于星期二661 1 电泳分离法电泳分离法一、电泳分离法的原理一、电泳分离法的原理二、电泳分离法的分类二、电泳分离法的分类三、高效毛细管电泳三、高效毛细管电泳四、电泳分离法的应用四、电泳分离法的应用第2页，讲稿共104张，创作于星期二一、电泳分离法的原理一、电泳分离法的原理 在电解质溶液中，位于电场中的带电离子在电场力的作在电解质溶液中，位于电场中的带电离子在电场力的作用下，以不同的速度向其所带电荷相反的电极方向迁移的现用下，以不同的速度向其所带电荷相反的电极方向迁移的现象，称之为象，称之为电泳电泳。由于不同离子所带电荷及性质的不同，由于不同离子所带电

2、荷及性质的不同，迁移速率迁移速率不同，不同，可实现分离。可实现分离。第3页，讲稿共104张，创作于星期二一、电泳分离法的原理一、电泳分离法的原理 1937年，年，Tiselius(瑞典瑞典)将蛋白质混合液放在两段缓冲溶液将蛋白质混合液放在两段缓冲溶液之间，两端施以电压进行自由溶液电泳，之间，两端施以电压进行自由溶液电泳，第一次第一次将人血清提取将人血清提取的蛋白质混合液分离出白蛋白和的蛋白质混合液分离出白蛋白和、球蛋白；球蛋白；发现发现样品的迁移速度和方向由其电荷和淌度决定；样品的迁移速度和方向由其电荷和淌度决定；第一次第一次的的自由溶液电泳；自由溶液电泳；第一台电泳仪第一台电泳仪；1948年

3、，年，获诺贝尔化学奖获诺贝尔化学奖；第4页，讲稿共104张，创作于星期二第5页，讲稿共104张，创作于星期二一、电泳分离法的原理一、电泳分离法的原理 当带电离子以速度当带电离子以速度 在电场中移动时，受到大小相等、在电场中移动时，受到大小相等、方向相反的电场推动力和平动摩擦阻力的作用。方向相反的电场推动力和平动摩擦阻力的作用。电场力：电场力：FE=qE 阻阻 力：力：F=f故：故：qE=f q离子所带的有效电荷；离子所带的有效电荷；E 电场强度；电场强度；离子在电场中的迁移速度；离子在电场中的迁移速度；f 平动摩擦系数平动摩擦系数(对于球形离子：对于球形离子：f=6r；r 离子的表观液态离子的

4、表观液态动力学半径；动力学半径；介质的粘度；介质的粘度；)第6页，讲稿共104张，创作于星期二一、电泳分离法的原理一、电泳分离法的原理所以，迁移速度：所以，迁移速度：（球形离子球形离子）物质离子在电场中物质离子在电场中差速迁移差速迁移是电泳分离的基础。是电泳分离的基础。淌度（迁移率）淌度（迁移率）：单位电场强度下的平均电泳速度。：单位电场强度下的平均电泳速度。（61）第7页，讲稿共104张，创作于星期二一、电泳分离法的原理一、电泳分离法的原理另外，根据离子迁移率的定义，另外，根据离子迁移率的定义，也可以写成：也可以写成：式中，式中，V是外加电压，是外加电压，L是两电极间的距离，是两电极间的距离

5、，t是电泳是电泳的时间，的时间，s是带电质点在时间是带电质点在时间t内迁移的距离。内迁移的距离。根据上式，两种粒子迁移距离之差为：根据上式，两种粒子迁移距离之差为：（63）（62）第8页，讲稿共104张，创作于星期二一、电泳分离法的原理一、电泳分离法的原理影响带电粒子分离程度的因素影响带电粒子分离程度的因素1）带电粒子迁移率（淌度）带电粒子迁移率（淌度）根据（根据（63）式，两种粒子的淌度差越大，分）式，两种粒子的淌度差越大，分离越好。而根据（离越好。而根据（61）式可知：）式可知：带电粒子的淌度与带电粒子的淌度与电荷成正比，与离子半径成反比。电荷成正比，与离子半径成反比。所以，电荷与半径相差

6、越大，越容易用电泳法分所以，电荷与半径相差越大，越容易用电泳法分离。离。第9页，讲稿共104张，创作于星期二一、电泳分离法的原理一、电泳分离法的原理2）电解质溶液的组成）电解质溶液的组成 据（据（61）式，溶液组成不同，）式，溶液组成不同，粘度粘度不同，导致迁移不同，导致迁移率不同。另外，电解质组成不同，有时会改变测定物率不同。另外，电解质组成不同，有时会改变测定物的电荷及半径，从而导致迁移率不同。的电荷及半径，从而导致迁移率不同。第10页，讲稿共104张，创作于星期二一、电泳分离法的原理一、电泳分离法的原理3）外加电位梯度）外加电位梯度 电位梯度是指每厘米的平均电位降，即电位梯度是指每厘米的

7、平均电位降，即V/L，当，当L一定时，一定时，加在两电极间的加在两电极间的电压越高电压越高，分离所需的时间越短，分离所需的时间越短，分离越分离越完全完全。对于分离性质相近的元素，多半使用高压电泳，其电位梯度对于分离性质相近的元素，多半使用高压电泳，其电位梯度达达100V/cm以上以上,但高电场会产生焦耳热，使柱效降低。但高电场会产生焦耳热，使柱效降低。第11页，讲稿共104张，创作于星期二一、电泳分离法的原理一、电泳分离法的原理4）电泳时间）电泳时间 电泳时间越长，离子分离越完全。但分离性质相似的电泳时间越长，离子分离越完全。但分离性质相似的元素，单靠增加电泳时间收效不大。元素，单靠增加电泳时

8、间收效不大。第12页，讲稿共104张，创作于星期二二、电泳分离法的分类二、电泳分离法的分类 电泳分为电泳分为前流型前流型和和区带型区带型。前流型是指。前流型是指无支持体无支持体的的溶液自由进行的，而区带型是指在一个溶液自由进行的，而区带型是指在一个支持体支持体上进行的电泳。上进行的电泳。后者应用最广。后者应用最广。按按形状分类形状分类：U型管电泳、柱状电泳、板电泳；型管电泳、柱状电泳、板电泳；按按载体分类载体分类：滤纸电泳、琼脂电泳、聚丙烯酰胺电泳、：滤纸电泳、琼脂电泳、聚丙烯酰胺电泳、自由电泳（即前流型）、毛细管等；自由电泳（即前流型）、毛细管等；传统电泳分析：操作烦琐，分离效率低，定量困难

9、，传统电泳分析：操作烦琐，分离效率低，定量困难，无法与其他分析相比。无法与其他分析相比。第13页，讲稿共104张，创作于星期二三、高效毛细管电泳三、高效毛细管电泳1.1.高效毛细管电泳的发展与特点高效毛细管电泳的发展与特点2.2.高效毛细管电泳的基本理论高效毛细管电泳的基本理论3.3.高效毛细管电泳的仪器高效毛细管电泳的仪器4.4.高效毛细管电泳的分离模式高效毛细管电泳的分离模式第14页，讲稿共104张，创作于星期二 1981年，年，Jorgenson和和Luckas，用，用75m内径石英毛细管内径石英毛细管进行电泳分析，柱效高达进行电泳分析，柱效高达4105/m理论塔板数，促进电泳技理论塔板

10、数，促进电泳技术发生了根本变革，迅速发展成为可与术发生了根本变革，迅速发展成为可与GC、HPLC相媲相媲美的崭新的分离分析技术美的崭新的分离分析技术高效毛细管电泳高效毛细管电泳。1.1.高效毛细管电泳的发展与特点高效毛细管电泳的发展与特点高效毛细管电泳在技术上采取了两项重要改进：高效毛细管电泳在技术上采取了两项重要改进：一是采用了一是采用了20-75m20-75m内径的毛细管；内径的毛细管；二是采用了高达数千伏的电压。二是采用了高达数千伏的电压。第15页，讲稿共104张，创作于星期二1.1.高效毛细管电泳的特点高效毛细管电泳的特点1）仪器简单、易自动化）仪器简单、易自动化 电源、毛细管、检测器

11、、溶液瓶电源、毛细管、检测器、溶液瓶2）分析速度快、分离效率高）分析速度快、分离效率高 在在3.1min内分离内分离36种无机及有机阴离子，种无机及有机阴离子，4.1min内分离了内分离了24种阳离子；分离柱效：种阳离子；分离柱效：105107/m理论塔板数；理论塔板数；第16页，讲稿共104张，创作于星期二1.1.高效毛细管电泳的特点高效毛细管电泳的特点3）操作方便、消耗少）操作方便、消耗少 进样量极少，水介质中进行；进样量极少，水介质中进行；4）应用范围极广）应用范围极广 有机物、无机物、生物、有机物、无机物、生物、中性分子中性分子；生物大分子生物大分子等；等；分子生物学、医学、药学、化学

12、、环境保护、材料等；分子生物学、医学、药学、化学、环境保护、材料等；第17页，讲稿共104张，创作于星期二2.2.高效毛细管电泳的基本理论高效毛细管电泳的基本理论1 1）电渗流现象）电渗流现象 当固体与液体接触时，固体表面由于某种原因带一当固体与液体接触时，固体表面由于某种原因带一种电荷，则因静电引力使其周围液体带有相反电荷，在种电荷，则因静电引力使其周围液体带有相反电荷，在液液-固界面形成双电层，二者之间存在电位差。固界面形成双电层，二者之间存在电位差。第18页，讲稿共104张，创作于星期二2.2.高效毛细管电泳的基本理论高效毛细管电泳的基本理论 当液体两端施加电压时，就会发生液体相对于固体

13、表面的当液体两端施加电压时，就会发生液体相对于固体表面的移动，这种液体相对于固体表面的移动的现象叫移动，这种液体相对于固体表面的移动的现象叫电渗现象电渗现象。电渗现象中整体移动着的液体叫电渗现象中整体移动着的液体叫电渗流电渗流（electroosmotic flow，简称简称EOF）。）。第19页，讲稿共104张，创作于星期二2.2.高效毛细管电泳的基本理论高效毛细管电泳的基本理论 石英毛细管，柱内充液石英毛细管，柱内充液pH3pH3时，表面电离成时，表面电离成-SiOSiO-,管管内壁带负电荷，形成双电层。内壁带负电荷，形成双电层。在高电场的作用下，带正电荷的溶液表面及扩散层向阴在高电场的作

14、用下，带正电荷的溶液表面及扩散层向阴极移动，由于这些阳离子实际上是溶剂化的，故将引起柱中极移动，由于这些阳离子实际上是溶剂化的，故将引起柱中的溶液整体向负极移动，速度的溶液整体向负极移动，速度电渗流电渗流。第20页，讲稿共104张，创作于星期二2.2.高效毛细管电泳的基本理论高效毛细管电泳的基本理论 电渗流的大小用电渗流速度电渗流的大小用电渗流速度电渗流电渗流表示，取决于电渗淌度表示，取决于电渗淌度和电场强度和电场强度E。即。即 电渗流电渗流=E电渗淌度取决于电泳介质及双电层的电渗淌度取决于电泳介质及双电层的Zeta电势，即电势，即 =0/0真空介电常数；真空介电常数；介电常数；介电常数；毛细

15、管壁的毛细管壁的Zeta电势。电势。电渗流电渗流=0 E/2 2）HPCEHPCE中电渗流的大小中电渗流的大小第21页，讲稿共104张，创作于星期二2.2.高效毛细管电泳的基本理论高效毛细管电泳的基本理论实际电泳分析，可在实验测定相应参数后，按下式计算实际电泳分析，可在实验测定相应参数后，按下式计算 电渗流电渗流=Lef/teoLef 毛细管有效长度；毛细管有效长度；teo电渗流标记物（中性物质）的迁电渗流标记物（中性物质）的迁移时间。移时间。第22页，讲稿共104张，创作于星期二2.2.高效毛细管电泳的基本理论高效毛细管电泳的基本理论 电渗流的方向取决于毛细管内表面电荷的性质：电渗流的方向取

16、决于毛细管内表面电荷的性质：内表面带负电荷，溶液带正电荷，电渗流流向阴极；内表面带负电荷，溶液带正电荷，电渗流流向阴极；内表面带正电荷，溶液带负电荷，电渗流流向阳极；内表面带正电荷，溶液带负电荷，电渗流流向阳极；石英毛细管；带负电荷，电渗流流向阴极；石英毛细管；带负电荷，电渗流流向阴极；3 3）HPCEHPCE中电渗流的方向中电渗流的方向第23页，讲稿共104张，创作于星期二2.2.高效毛细管电泳的基本理论高效毛细管电泳的基本理论改变电渗流方向的方法：改变电渗流方向的方法：（1 1）毛细管改性）毛细管改性 表面键合阳离子基团；表面键合阳离子基团；（2 2）加电渗流反转剂）加电渗流反转剂 内充液

17、中加入大量的阳离子表面活性剂，将使石英毛细管内充液中加入大量的阳离子表面活性剂，将使石英毛细管壁带正电荷，溶液表面带负电荷。电渗流流向阳极。壁带正电荷，溶液表面带负电荷。电渗流流向阳极。第24页，讲稿共104张，创作于星期二2.2.高效毛细管电泳的基本理论高效毛细管电泳的基本理论4 4）HPCEHPCE中电渗流的流形中电渗流的流形 电荷均匀分布，整体移动，电荷均匀分布，整体移动，电渗流的流动为平流电渗流的流动为平流，塞式流塞式流动动（谱带展宽很小）；（谱带展宽很小）；液相色谱中的溶液流动为层流，液相色谱中的溶液流动为层流，抛物线流型抛物线流型，管壁处，管壁处流速为零，管中心处的速度为平均速度的

18、流速为零，管中心处的速度为平均速度的2 2倍（引起谱带展倍（引起谱带展宽较大）。宽较大）。第25页，讲稿共104张，创作于星期二2.2.高效毛细管电泳的基本理论高效毛细管电泳的基本理论5 5）HPCEHPCE中电渗流的作用中电渗流的作用 电渗流的速度约等于一般离子电泳速度的电渗流的速度约等于一般离子电泳速度的5 57 7倍；倍；各种电性离子在毛细管柱中的迁移速度为：各种电性离子在毛细管柱中的迁移速度为：+=电渗流电渗流 +ef +ef 阳离子运动方向与电渗流阳离子运动方向与电渗流一致一致；-=电渗流电渗流 -ef -ef 阴离子运动方向与电渗流阴离子运动方向与电渗流相反相反；0 0=电渗流电渗

19、流 中性粒子运动方向与电渗流中性粒子运动方向与电渗流一致一致；（1 1）可一次完成阳离子、阴离子、中性粒子的分离；）可一次完成阳离子、阴离子、中性粒子的分离；（2 2）改变电渗流的大小和方向可改变分离效率和选择性，如同改变）改变电渗流的大小和方向可改变分离效率和选择性，如同改变LCLC中的流速；中的流速；（3 3）电渗流的微小变化影响结果的重现性；）电渗流的微小变化影响结果的重现性；在在HPCEHPCE中，控制电渗流非常重要中，控制电渗流非常重要。第26页，讲稿共104张，创作于星期二第27页，讲稿共104张，创作于星期二第28页，讲稿共104张，创作于星期二 电渗在电泳分离中电渗在电泳分离中

20、扮演着重要角色扮演着重要角色，是伴随电泳产生的，是伴随电泳产生的一种电动现象。多数情况下，电渗流速度是电泳速度的一种电动现象。多数情况下，电渗流速度是电泳速度的5-7 倍。倍。因此，在因此，在HPCE中利用电渗流可将正、负离子和中性分中利用电渗流可将正、负离子和中性分子一起朝一个方向产生差速迁移，在一次子一起朝一个方向产生差速迁移，在一次HPCE 操作中同操作中同时完成正、负离子的分离测定。时完成正、负离子的分离测定。由于电渗流的大小和方向可以影响由于电渗流的大小和方向可以影响HPCE 分离的效率、选分离的效率、选择性和分离度，所以成为择性和分离度，所以成为优化分离条件的重要参数优化分离条件的

21、重要参数。电渗流。电渗流的细小变化将严重影响的细小变化将严重影响HPCE 分离的重现性（迁移时间和峰分离的重现性（迁移时间和峰面积）。所以，电渗流的控制是面积）。所以，电渗流的控制是HPCE 中的一项重要任务。中的一项重要任务。第29页，讲稿共104张，创作于星期二2.2.高效毛细管电泳的基本理论高效毛细管电泳的基本理论6 6）HPCEHPCE中影响电渗流的因素中影响电渗流的因素i i）电场强度的影响）电场强度的影响 电渗流速度和电场强度成正比，当毛细管长度一电渗流速度和电场强度成正比，当毛细管长度一定时，电渗流速度正比于工作电压。定时，电渗流速度正比于工作电压。ii ii）毛细管材料的影响）

22、毛细管材料的影响 不同材料毛细管的表面电荷特性不同，产生的电渗流大不同材料毛细管的表面电荷特性不同，产生的电渗流大小不同；小不同；第30页，讲稿共104张，创作于星期二2.2.高效毛细管电泳的基本理论高效毛细管电泳的基本理论iiiiii）溶液）溶液pHpH的影响的影响 对于石英毛细管，溶液对于石英毛细管，溶液pHpH增增高时，表面电离多，电荷密度增高时，表面电离多，电荷密度增加，管壁加，管壁zetazeta电势增大，电渗流电势增大，电渗流增大，增大，pH=7pH=7，达到最大，达到最大；pH3pH3，完全被氢离子中和，表面，完全被氢离子中和，表面电中性，电渗流为零。电中性，电渗流为零。分析时，

23、采用缓冲溶液来保持分析时，采用缓冲溶液来保持pHpH稳定。稳定。第31页，讲稿共104张，创作于星期二第32页，讲稿共104张，创作于星期二第33页，讲稿共104张，创作于星期二 聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethene，一般称作“不粘涂层”；是一种使用了氟取代聚乙烯中所有氢原子的人工合成高分子材料。这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂。同时，聚四氟乙烯具有耐高温的特点，它的摩擦系数极低，所以可作润滑作用之余，亦成为了水管内层的理想涂料。第34页，讲稿共104张，创作于星期二2.2.高效毛细管电泳的基本理论高效毛细管电泳的基本理论）阴离子的影响）阴离子

24、的影响 在其他条件相同，浓度相同而在其他条件相同，浓度相同而阴离子不同阴离子不同时，毛细时，毛细管中的电流有较大差别，产生的焦耳热不同。管中的电流有较大差别，产生的焦耳热不同。第35页，讲稿共104张，创作于星期二第36页，讲稿共104张，创作于星期二2.2.高效毛细管电泳的基本理论高效毛细管电泳的基本理论 毛细管内温度的升高，使溶液的黏度下降，电渗流增大。毛细管内温度的升高，使溶液的黏度下降，电渗流增大。温度变化来自于温度变化来自于“焦耳热焦耳热”；焦耳热：焦耳热：毛细管溶液中有电流通过时，产生的热量；毛细管溶液中有电流通过时，产生的热量；HPCEHPCE中的焦耳热与背景电解质的摩尔电导、浓

25、度及电场强中的焦耳热与背景电解质的摩尔电导、浓度及电场强度成正比。度成正比。温度每变化温度每变化1 1，将引起背景电解质溶液黏度变化，将引起背景电解质溶液黏度变化2%2%3%3%；）温度的影响）温度的影响第37页，讲稿共104张，创作于星期二2.2.高效毛细管电泳的基本理论高效毛细管电泳的基本理论）添加剂的影响）添加剂的影响 加入浓度较大的中性盐，如加入浓度较大的中性盐，如K K2 2SOSO4 4，溶液离子强度增大，溶液离子强度增大，使溶液的黏度增大，电渗流减小。使溶液的黏度增大，电渗流减小。加入表面活性剂，可改变电渗流的大小和方向；加入表面活性剂，可改变电渗流的大小和方向；如：加入阴离子表

26、面活性剂，如十二烷基硫酸钠（如：加入阴离子表面活性剂，如十二烷基硫酸钠（SDS），可以使壁表面负电荷增加，），可以使壁表面负电荷增加，zeta电势增大，电渗流电势增大，电渗流增大；增大；加入有机溶剂如甲醇、乙腈，使电渗流增大。加入有机溶剂如甲醇、乙腈，使电渗流增大。第38页，讲稿共104张，创作于星期二2.2.高效毛细管电泳的基本理论高效毛细管电泳的基本理论第39页，讲稿共104张，创作于星期二3.3.高效毛细管电泳的仪器高效毛细管电泳的仪器第40页，讲稿共104张，创作于星期二3.3.高效毛细管电泳的仪器高效毛细管电泳的仪器第41页，讲稿共104张，创作于星期二3.3.高效毛细管电泳的仪器高

27、效毛细管电泳的仪器第42页，讲稿共104张，创作于星期二3.3.高效毛细管电泳的仪器高效毛细管电泳的仪器n 电压：电压：0 030kV30kV；n 分离柱不涂敷任何固定液；分离柱不涂敷任何固定液；n 紫外或激光诱导荧光检测器；紫外或激光诱导荧光检测器；（可检测到：（可检测到：1010-19-191010-21-21 mol/L mol/L）第43页，讲稿共104张，创作于星期二3.3.高效毛细管电泳的仪器高效毛细管电泳的仪器1 1）高压电源）高压电源 0 03030 kV kV 稳定、连续可调的直流电源；稳定、连续可调的直流电源；具有恒压、恒流、恒功率输出；具有恒压、恒流、恒功率输出；电场强度

28、程序控制系统；电场强度程序控制系统；电压稳定性：电压稳定性：0.1%0.1%；电源极性易转换；电源极性易转换；2 2）毛细管柱）毛细管柱 材料：石英：各项性能好；玻璃：光学、机械性能差；材料：石英：各项性能好；玻璃：光学、机械性能差；规格：内径规格：内径20207575m m，外径，外径350350400400m m；长度；长度=1m电泳电泳时时,阴阴离子在负极最后流出离子在负极最后流出,在这种情况下在这种情况下,不但可以按类分离不但可以按类分离,同种同种类离子由于类离子由于差速迁移差速迁移被相互分离。被相互分离。最基本、应用广的分离模式；最基本、应用广的分离模式；第48页，讲稿共104张，创

29、作于星期二4.4.高效毛细管电泳的分离模式高效毛细管电泳的分离模式2 2）毛细管凝胶电泳（）毛细管凝胶电泳（CGECGE）将聚丙烯酰胺等在毛细管柱内交联生成凝胶。将聚丙烯酰胺等在毛细管柱内交联生成凝胶。其具有多孔性，类似分子筛的作用，试样分子按大小分其具有多孔性，类似分子筛的作用，试样分子按大小分离。能够有效减小组分扩散，所得峰型尖锐，分离效率高。离。能够有效减小组分扩散，所得峰型尖锐，分离效率高。蛋白质、蛋白质、DNADNA等的电荷等的电荷/质量比与分子大小无关，质量比与分子大小无关，CZECZE模模式很难分离，采用式很难分离，采用CGECGE能获得良好分离，能获得良好分离，DANDAN排序

30、的重要手段。排序的重要手段。第49页，讲稿共104张，创作于星期二4.4.高效毛细管电泳的分离模式高效毛细管电泳的分离模式特点特点：抗对流性好，散热性好，分离度极高。：抗对流性好，散热性好，分离度极高。无胶筛分技术无胶筛分技术：采用低粘度的线性聚合物溶液代替：采用低粘度的线性聚合物溶液代替高粘度交联聚丙烯酰胺。柱便宜、易制备。高粘度交联聚丙烯酰胺。柱便宜、易制备。第50页，讲稿共104张，创作于星期二4.4.高效毛细管电泳的分离模式高效毛细管电泳的分离模式3 3）胶束电动毛细管色谱（）胶束电动毛细管色谱（MECCMECC）缓冲溶液中加入离子型表面活性剂，其浓度达到临）缓冲溶液中加入离子型表面活

31、性剂，其浓度达到临界浓度，形成一疏水内核、外部带负电的胶束。在电场界浓度，形成一疏水内核、外部带负电的胶束。在电场力的作用下，胶束在柱中移动。力的作用下，胶束在柱中移动。）电泳流和电渗流的方向相反，且电泳流和电渗流的方向相反，且电渗流电渗流 电泳电泳 ，负电胶束以较慢的速度向负极移动；负电胶束以较慢的速度向负极移动；第51页，讲稿共104张，创作于星期二4.4.高效毛细管电泳的分离模式高效毛细管电泳的分离模式 ）中性分子在胶束相和溶液（水相）间分配，疏水性中性分子在胶束相和溶液（水相）间分配，疏水性强的组分与胶束结合的较牢，流出时间长；强的组分与胶束结合的较牢，流出时间长；）可用来分离中性物质

32、，扩展了高效毛细管电泳的应用）可用来分离中性物质，扩展了高效毛细管电泳的应用范围；范围；）色谱与电泳分离模式的结合。）色谱与电泳分离模式的结合。第52页，讲稿共104张，创作于星期二4.4.高效毛细管电泳的分离模式高效毛细管电泳的分离模式4 4）毛细管等电聚焦（）毛细管等电聚焦（CIEFCIEF）根据等电点差别分离生物大分子的高分辨率电泳技术；）根据等电点差别分离生物大分子的高分辨率电泳技术；）毛细管内充有两性电解质（合成的具有不同等电点范围的脂肪）毛细管内充有两性电解质（合成的具有不同等电点范围的脂肪族多胺基多羧酸混合物），当施加直流电压（族多胺基多羧酸混合物），当施加直流电压（6 68 8

33、V V）时，管内将建立）时，管内将建立一个由阳极到阴极逐步升高的一个由阳极到阴极逐步升高的pHpH梯度；梯度；）氨基酸、蛋白质、多肽等的所带电荷与溶液）氨基酸、蛋白质、多肽等的所带电荷与溶液pHpH有关，在酸性溶液有关，在酸性溶液中带正电荷，反之带负电荷。在其等电点时，呈电中性，淌度为零；中带正电荷，反之带负电荷。在其等电点时，呈电中性，淌度为零；第53页，讲稿共104张，创作于星期二4.4.高效毛细管电泳的分离模式高效毛细管电泳的分离模式4 4）毛细管等电聚焦（）毛细管等电聚焦（CIEFCIEF）聚焦：具有不同等电点的生物试样在电场力的作用下迁聚焦：具有不同等电点的生物试样在电场力的作用下迁

34、移，分别到达满足其等电点移，分别到达满足其等电点pHpH的位置时，呈电中性，停止的位置时，呈电中性，停止移动，形成窄溶质带而相互分离；移动，形成窄溶质带而相互分离；）阳极端装稀磷酸溶液，阴极端装稀阳极端装稀磷酸溶液，阴极端装稀NaOHNaOH溶液；溶液；）加压将毛细管内分离后的溶液推出经过检测器检测；加压将毛细管内分离后的溶液推出经过检测器检测；）电渗流在电渗流在CIEFCIEF中不利，应消除或减小。中不利，应消除或减小。第54页，讲稿共104张，创作于星期二4.4.高效毛细管电泳的分离模式高效毛细管电泳的分离模式 ）将两种淌度差别很大的缓冲液分别作为前导离子将两种淌度差别很大的缓冲液分别作为

35、前导离子(充满充满毛细管毛细管)和尾随离子，试样离子的淌度全部位于两者之间，和尾随离子，试样离子的淌度全部位于两者之间，并以同一速度移动。并以同一速度移动。）负离子分析时，前导电解质的淌度大于试样中所有负离子分析时，前导电解质的淌度大于试样中所有负离子的。所有试样都按前导离子的速度等速向阳极前进，负离子的。所有试样都按前导离子的速度等速向阳极前进，逐渐形成各自独立的区带而分离。阴极进样，阳极检测。逐渐形成各自独立的区带而分离。阴极进样，阳极检测。5 5）毛细管等速电泳（）毛细管等速电泳（CITPCITP）第55页，讲稿共104张，创作于星期二4.4.高效毛细管电泳的分离模式高效毛细管电泳的分离

36、模式）不同离子的淌度不同，所形成区带的电场强度不同不同离子的淌度不同，所形成区带的电场强度不同(=EE)，淌度大的离子区带电场强度小；淌度大的离子区带电场强度小；沿出口到进口，将不同区带依次排序沿出口到进口，将不同区带依次排序1 1、2 2、3 3、4 4 电场强电场强度依次增大。假设度依次增大。假设“2”2”号中离子扩散到号中离子扩散到“3”3”号，该区电场强度大，号，该区电场强度大，离子被加速，返回到离子被加速，返回到“2”2”区；当区；当“2”2”号中离子跑到号中离子跑到“1”1”号区，号区，离子被减速使之归队；离子被减速使之归队；）特点：界面明显，富集、浓缩作用；特点：界面明显，富集、

37、浓缩作用；第56页，讲稿共104张，创作于星期二四、电泳分离法的应用四、电泳分离法的应用1.离子分析离子分析analysis of ion2.药物分析药物分析analysis of pharmaceutics3.手性化合物分析手性化合物分析analysis of chiral compounds4.氨基酸分析氨基酸分析analysis of amino acids5.核酸分析及核酸分析及DNA测序测序analysis of nucleic acids and sequence of DNA6.新进展及热点问题新进展及热点问题advances and special topics第57页，讲稿共

38、104张，创作于星期二1.1.离子的分析离子的分析阳离子分析阳离子分析 迁移方向和电渗流方迁移方向和电渗流方向一致；向一致；4.5min4.5min内分离了内分离了2424种金种金属离子；属离子；阳极进样，阴极检测；阳极进样，阴极检测；具有很高的灵敏度；具有很高的灵敏度；第58页，讲稿共104张，创作于星期二1.1.离子的分析离子的分析 阴离子阴离子电泳方向和电渗流方向相反、速电泳方向和电渗流方向相反、速度接近，分析时间长、效率低；度接近，分析时间长、效率低；质量小、电荷密度大的离子如：质量小、电荷密度大的离子如：SOSO4 4-2-2、ClCl-、F F-等，电泳速率大于电渗流，阳极等，电泳

39、速率大于电渗流，阳极端流出，在阴极端无法检测；端流出，在阴极端无法检测；加入电渗流改性剂，十六烷基三甲基溴加入电渗流改性剂，十六烷基三甲基溴化胺等，使电泳方向和电渗流方向一致，化胺等，使电泳方向和电渗流方向一致，可在可在3.1min3.1min内分离内分离3636种阴离子；阴极进种阴离子；阴极进样，阳极检测；样，阳极检测；离子价态及存在形态分析；离子价态及存在形态分析；第59页，讲稿共104张，创作于星期二2.2.药物分析药物分析 检测体液或细胞中某些检测体液或细胞中某些代谢产物的分析；代谢产物的分析；尿液中的氨基酸含量尿液中的氨基酸含量作为临床诊断糖尿病的辅作为临床诊断糖尿病的辅助手段；助手

40、段；采用毛细管区带电泳采用毛细管区带电泳方式，在方式，在11min11min内分离内分离1717种药物；种药物；第60页，讲稿共104张，创作于星期二采用采用MEKCMEKC（胶束电动（胶束电动毛细管色谱）模式，毛细管色谱）模式，鉴定违禁药物；效果鉴定违禁药物；效果优于优于HPLCHPLC法法第61页，讲稿共104张，创作于星期二 合成获得单一手性化合物相当困难；合成获得单一手性化合物相当困难；528528种手性合成药物，种手性合成药物，6161中以单一对映体形式销售，其他为外消旋体；检测分析也相当中以单一对映体形式销售，其他为外消旋体；检测分析也相当困难；研究热点；困难；研究热点；R-R-反

41、应停是安眠药，反应停是安眠药，S-S-式致胎儿畸形；式致胎儿畸形；HPCEHPCE分离分析手性化合物的方法：加分离分析手性化合物的方法：加入手性选择剂入手性选择剂；形成配合物的稳定常数有差异，结合形成配合物的稳定常数有差异，结合HPCEHPCE的高效率的高效率；常用手性选择剂：环糊精及其衍生物；手性冠醚；手性表面活性剂常用手性选择剂：环糊精及其衍生物；手性冠醚；手性表面活性剂（氨基酸衍生物、胆酸钠、牛磺脱氧胆酸及其钠盐、低聚糖等天然手性（氨基酸衍生物、胆酸钠、牛磺脱氧胆酸及其钠盐、低聚糖等天然手性表面活性剂）表面活性剂）3.3.手性化合物分析手性化合物分析第62页，讲稿共104张，创作于星期二

42、4.4.氨基酸和蛋白质分析氨基酸和蛋白质分析采用采用MEKCMEKC模式，在模式，在2525分钟内分离了分钟内分离了2323种丹酰化氨基酸；种丹酰化氨基酸；HPCEHPCE可取代传统的氨基酸分析仪；可取代传统的氨基酸分析仪；第63页，讲稿共104张，创作于星期二蛋白质分析蛋白质分析第64页，讲稿共104张，创作于星期二5.5.核酸分析和核酸分析和DNADNA排序排序重要分析手段；重要分析手段；图，酶解的双螺旋图，酶解的双螺旋DNADNA限制性片段的分限制性片段的分离；离；第65页，讲稿共104张，创作于星期二1 1）微型化）微型化 整体化学分析系统（整体化学分析系统（TASTAS）及）及TAS

43、TAS微型化微型化 在硅片上光刻出矩形槽作为毛细管，理论塔板数在硅片上光刻出矩形槽作为毛细管，理论塔板数10105 5/m/m；2 2）联用仪器）联用仪器 CE-MSCE-MS；3 3）阵列毛细管凝胶电泳）阵列毛细管凝胶电泳 应用于人类基因应用于人类基因DNADNA测序；测序；5 51010万个基因，万个基因，3030亿个碱基对，目前最有效的亿个碱基对，目前最有效的DNADNA序列分析仪，序列分析仪，1010小时小时/次；可同时电泳次；可同时电泳2424个样品；速度个样品；速度12001200碱基对碱基对/小时，提高速度！小时，提高速度！100100支毛细管阵列电泳；速度支毛细管阵列电泳；速度

44、280280碱基对碱基对/小时小时/支支6.6.新进展新进展第66页，讲稿共104张，创作于星期二662 2 化学修饰电极分离法化学修饰电极分离法一、概述一、概述二、化学修饰电极的分类二、化学修饰电极的分类三、化学修饰电极的电极处理和表征三、化学修饰电极的电极处理和表征四、化学修饰电极分离法的应用四、化学修饰电极分离法的应用第67页，讲稿共104张，创作于星期二一、概述一、概述 19731973年，年，LaneLane和和Hubbard Hubbard 开辟了改变电极表面结构开辟了改变电极表面结构以控制电化学反应过程的新概念，指示了化学修饰电极以控制电化学反应过程的新概念，指示了化学修饰电极的

45、萌芽。的萌芽。19751975年，年，Miller Miller 和和Murray Murray 分别报道了电极表面进行分别报道了电极表面进行化学修饰的研究，标志着化学修饰电极正式问世。化学修饰的研究，标志着化学修饰电极正式问世。第68页，讲稿共104张，创作于星期二一、概述一、概述 通过通过共价键合、吸附、聚合共价键合、吸附、聚合等手段有目的的将具有等手段有目的的将具有功能功能性性（如催化、配合、电色、光电）的物质引入电极表面，（如催化、配合、电色、光电）的物质引入电极表面，使电极赋予新的、特定功能的过程称为电极的化学修饰，使电极赋予新的、特定功能的过程称为电极的化学修饰，所得到的电极称为化

46、学修饰电极。所得到的电极称为化学修饰电极。广义上的修饰电极也包括通过物理方法制备的修饰电广义上的修饰电极也包括通过物理方法制备的修饰电极。极。【化学修饰电极化学修饰电极】第69页，讲稿共104张，创作于星期二二、化学修饰电极的分类二、化学修饰电极的分类1.1.吸附型：吸附型：通过吸附的方式将修饰物质结合在电极表面的方式，通过吸附的方式将修饰物质结合在电极表面的方式，可以制备单分子层和多分子层。可以制备单分子层和多分子层。平衡吸附型平衡吸附型：修饰物质在电极表面形成：修饰物质在电极表面形成热力学吸附热力学吸附平衡。方平衡。方法简单、直接，但修饰物质有限，应用较少。法简单、直接，但修饰物质有限，应

47、用较少。静电吸附型静电吸附型：离子通过：离子通过静电引力静电引力在电极表面集聚，形成多分在电极表面集聚，形成多分子层。子层。LBLB膜型膜型：不溶于水的：不溶于水的表面活性物质表面活性物质在水面上形成排列有序的单在水面上形成排列有序的单分子膜分子膜(Langmuir-Blodgett(Langmuir-Blodgett，LBLB膜膜)。SASA膜膜：通过分子的：通过分子的自组装作用自组装作用在固体电极表面形成有序的单在固体电极表面形成有序的单分子膜（分子膜（self assemblingself assembling，SASA膜）。膜）。涂层型涂层型：将功能性物质涂布在电极表面形成的薄膜。：将

48、功能性物质涂布在电极表面形成的薄膜。第70页，讲稿共104张，创作于星期二二、化学修饰电极的分类二、化学修饰电极的分类吸附修饰电极的制备 单层吸附膜单层吸附膜 复合膜复合膜n化学吸附法化学吸附法：是利用固体：是利用固体/溶液界面间的自然吸附现象溶液界面间的自然吸附现象来制备单分子层修饰电极的简便方法，具有简单，直接来制备单分子层修饰电极的简便方法，具有简单，直接的优点。的优点。第71页，讲稿共104张，创作于星期二二、化学修饰电极的分类二、化学修饰电极的分类nLBLB膜膜：不不溶溶于于水水的的表表面面活活性性物物质质在在水水面面上上形形成成排排列列有序的单分子膜，有序的单分子膜，(LB(LB膜

49、膜)。nSASA膜膜：基基于于分分子子的的自自组组作作用用，在在固固体体表表面面形形成成高高度度有有序序的单分子膜，自组装膜（的单分子膜，自组装膜（self assembl-ing,SAself assembl-ing,SA膜）。膜）。SA膜法膜法能获得可控制的和均一的粗糙度的表面，能获得可控制的和均一的粗糙度的表面，表面具有很好的耐久力和稳定性，比表面具有很好的耐久力和稳定性，比LB膜法更加简单膜法更加简单易行。易行。优点第72页，讲稿共104张，创作于星期二 纳米金自组装电极的制备方法纳米金自组装电极的制备方法裸金电极裸金电极 预处理预处理 cysteine 冲洗冲洗 浸泡浸泡 纳米金纳米

50、金 4 C下保存下保存第73页，讲稿共104张，创作于星期二二、化学修饰电极的分类二、化学修饰电极的分类2、共价键合型、共价键合型：在电极的表面通过键合反应把预定功能团：在电极的表面通过键合反应把预定功能团接在电极表面。接在电极表面。常用基体电极有碳电极、金属和金属氧化物电极常用基体电极有碳电极、金属和金属氧化物电极 第74页，讲稿共104张，创作于星期二二、化学修饰电极的分类二、化学修饰电极的分类3、聚合物型、聚合物型：利用聚合反应在电极表面形成修饰膜的：利用聚合反应在电极表面形成修饰膜的电极。电极。制备方式有氧化还原沉积、有机硅烷缩合、等离子聚制备方式有氧化还原沉积、有机硅烷缩合、等离子聚