芯片毛細管凝膠電泳

在蛋白質組學和蛋白質分離研究中，凝膠電泳是廣泛使用的分離技術。它是以凝膠等聚合物作為分離介質，利用其網絡結構并依據被測組分的分子體積不同而進行分離的一種分離模式。在芯片上采用凝膠電泳模式分離蛋白質，更有利于實現分離操作的高速度和高效率。Yao等采用十二烷基磺酸鈉(SDS)凝膠電泳分離模式，對比了芯片SDS毛細管凝膠電泳與常規毛細管凝膠電泳系統分離蛋白質的性能，結果表明前者的分離效率明顯優于后者，分離時間也明顯低于后者。

與常規毛細管凝膠電泳相同，芯片毛細管凝膠電泳常用的篩分介質也分為凝膠和非膠聚合物溶液兩種。交聯聚丙烯酰胺凝膠是廣泛使用的一種凝膠篩分介質，Herr等首次將傳統的SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS·PAGE)分離蛋白質的方法移植到芯片上，采用光聚合的方法在芯片通道內制備濃度為6%的交聯聚丙烯酰胺凝膠作為篩分介質，在30S的時間內對相對分子質量(M，)在5 500～39 000之問的5種蛋白質進行分離，分離距離僅為4 mm，分離效率達到理論塔板數4．41×105。該研究組’1引后期又在微通道內制備了濃度為22%的交聯聚丙烯酰胺膜用于蛋白質樣品的預富集，有效富集了相對分子質量為12 000～205 000的蛋白質分子，并采用濃度為8%的交聯聚丙烯酰胺凝膠作為篩分介質進行分離。

Agirregabiria等在聚甲基丙烯酸甲酯(PM—MA)芯片上使用SU一8光膠制作微通道，采用濃度為12%的聚丙烯酰胺凝膠作為篩分介質分離蛋白質。隨后該研究組又在該芯片上集成金屬電極，采用相同的分離模式成功地分離了相對分子質量分別為20 000和97 000的胰蛋白酶抑制劑和磷酸化酶兩種蛋白質。然而，交聯聚阿烯酰胺凝膠存在制備復雜、不易使用等問題。與其相比，線性聚丙烯酰胺(PLA)、聚乙烯醇(PEG)、聚氧化乙烯(PEO)等非膠篩分介質具有制備簡單、使用方便、可以先聚合后注入通道而無需在通道內進行聚合反應等優點，適合在復雜的通道體系中使用，因此在芯片毛細管凝膠電泳中非膠篩分介質得到了廣泛的應用。Yao等采用SDS 14·200凝膠緩沖液(Beckman Coulter公司產品)在玻璃芯片上于35 s內分離了相對分子質量在9 000～l 16 000之間的6種蛋白質。Giordano等將NanoOrange染料加入樣品和緩沖液中進行蛋白質的動態標記，并對分離緩沖液體系進行了優化，最終選擇5%的PEO(M，=100 000)作為篩分介質。該系統對牛血清白蛋白的檢出限為500ng/mL，并完成了對實際人血清樣品的分離分析。

在芯片毛細管凝膠電泳中，通道內壁對蛋白質的吸附仍是需要解決的重要問題。Bousse等使用聚二甲基丙烯酰胺(PDMA)物理涂覆玻璃芯片微通道內壁，將電滲流降低到0．5×10～m zV s ．以SDS凝膠電泳的分離模式在40 s內分離了Bio—Rad公司的蛋白質標準樣品’，分離效率達到107塔板/m。Nagata等在PMMA芯片中使用了PEG涂層，以5%線性聚丙烯酰胺為篩分介質，在分離長度為3 mm的通道內實現了胰蛋白酶抑制劑、牛血清白蛋白和盧半乳糖苷酶3種蛋白質的高速分離，分離時間僅為8 S 。