毛細管電泳色譜儀(CE)是以毛細管為分離通道,以電滲流為驅動力,利用帶電粒子之間的電泳淌度差異和分配系數差異進行分離。CE基本概念包括電泳現象和電滲現象等。
一、電泳現象:
1、電泳:
電泳是指帶電粒子在電場的作用下,向著與其電性相反的電極方向移動的現象。
2、電泳技術:
電泳技術是指利用電泳現象對混合物進行分離分析的技術。
3、電泳速度:
電泳速度是指帶電粒子在單位電場強度下泳動的速度。
4、電泳淌度:
帶電粒子在電場中移動的快慢用電泳淌度來表示,一般不用電泳速度表示。
電泳淌度是指帶電粒子在給定的溶液中,在單位電場強度下的電泳速度,又稱電泳遷移率或泳動度。
電泳淌度有電泳淌度、有效電泳淌度和表觀電泳淌度。
(1)電泳淌度:
電泳淌度是指在溶液無限稀釋時,帶電粒子在單位電場強度下的平均電泳速度。它是該帶電粒子在一定溶液中的一個特征物理常數。
(2)有效電泳淌度:
CE不可能在無限稀釋而又沒有其它帶電粒子和酸度等條件下進行電泳,有效電泳淌度是帶電粒子的實際電泳淌度。
(3)表觀電泳淌度:
在有電滲存在下,帶電粒子的實際電泳淌度稱為表觀電泳淌度或凈淌度,是有效電泳淌度和電滲淌度的矢量和。
二、電滲現象:
1、電滲:
電滲是指在電場作用下,毛細管中液體沿毛細管內表面或或固相多孔物質內液體沿固體表面移動的現象。
2、電滲流:
電滲現象中整體移動著的液體稱為電滲流。
電滲流來源于外電場對毛細管內表面和溶液之間雙電層的作用。擴散層中的陽離子相對于毛細管內表面的負電荷形成一個圓筒形的陽離子鞘,在外電場作用下,溶液中溶劑化了的陽離子沿滑動面作相對運動,攜帶著溶劑一起向負極移動,而形成電滲流。
電滲流在CE中起著極其重要的作用:
(1)電滲流具有象HPLC中泵一樣的作用,驅動粒子前進,加上不同粒子電泳速度和方向的差異,完成陽離子、陰離子和中性粒子的分離。
(2)改變電滲流的大小和方向,可改變分離效率和選擇性。這是CE優化分離的重要因素。
(3)電滲流的微小變化影響分離結果的重現性。
3、電滲流速度veo:
(1)電滲流大小:
電滲流大小用電滲流速度veo表示,其大小決定于電滲淌度μeo和電場強度E。即:
veo =μeoE =(εζ/η)E
veo可通過實驗測定:
veo = Lef/teo
式中:Lef為毛細管有效長度,teo為電滲標記物(中性物質)的遷移時間。
(2)電滲流方向:
電滲流方向取決于毛細管內表面的電荷性質。
石英毛細管內表面帶負電荷,溶液表面帶正電荷,電滲流流向負極。但如果將毛細管內表面改性和加電滲流反向劑,使管內表面帶正電荷,則溶液表面帶負電荷,電滲流流向正極。
1)毛細管內表面改性:在毛細管內表面鍵合或涂漬一層陽離子表面活性劑。
2)加電滲流反向劑:在運行緩沖液中加入大量陽離子表面活性劑,使毛細管內表面帶正電荷,溶液表面帶負電荷,電滲流流向正極。
4、電滲淌度μeo:
μeo =εζ/η
電滲淌度又稱電滲遷移率,取決于毛細管內表面的Zeta電位、電泳介質的介電常數和電泳介質粘度,與E無關。