毛細(xì)管電泳技術(shù)在檢測(cè)分析中的應(yīng)用

1、毛細(xì)管電泳技術(shù)及其在檢測(cè)分析中的應(yīng)用毛細(xì)管電泳技術(shù)及其在檢測(cè)分析中的應(yīng)用摘要：摘要：毛細(xì)管電泳技術(shù)(CE)作為現(xiàn)今一種主要的分析技術(shù)，憑借其高效、靈敏、快速、設(shè)備簡(jiǎn)單、廣泛適用性等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。本文簡(jiǎn)要概述了CE技術(shù)的原理及特點(diǎn)，并簡(jiǎn)述了它在環(huán)境分析、食品分析、藥物分析、生物大分子分析等各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：毛細(xì)管電泳；分析；應(yīng)用1.毛細(xì)管電泳技術(shù)簡(jiǎn)介毛細(xì)管電泳技術(shù)簡(jiǎn)介1.11.1產(chǎn)生與發(fā)展產(chǎn)生與發(fā)展毛細(xì)管電泳技術(shù)

2、（CapillaryElectrophesisCE）是一種在電泳技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展的一種現(xiàn)代分離技術(shù)。電泳技術(shù)作為一種分離技術(shù)已有近百年歷史，1937年A.Tiselius首先提出：傳統(tǒng)電泳最大的局限是難以克服由高電壓引起的焦耳熱。1967年，Hjerten最先提出了毛細(xì)管電泳的雛形，即在直徑為3mm的毛細(xì)管中做自由溶液的區(qū)帶電泳。但他并沒(méi)有完全克服傳統(tǒng)電泳的弊端。直至1981年Jgenson和Lukacs提出在75μm內(nèi)徑毛細(xì)管柱內(nèi)用高

3、電壓進(jìn)行分離這時(shí)現(xiàn)代毛細(xì)管電泳技術(shù)真正產(chǎn)生。1984年Terabe將膠束引入毛細(xì)管電泳，開(kāi)創(chuàng)了毛細(xì)管電泳的重要分支：膠束電動(dòng)毛細(xì)管色譜（MEKC）。1987年Hjerten等把傳統(tǒng)的等電聚焦過(guò)程轉(zhuǎn)移到毛細(xì)管內(nèi)進(jìn)行。同年，Cohen發(fā)表了毛細(xì)管凝膠電泳的工作。近年來(lái)，將液相色譜的固定相引入毛細(xì)管電泳中，又發(fā)展了電色譜，擴(kuò)大了電泳的應(yīng)用范圍。毛細(xì)管電泳技術(shù)兼有高壓電泳及高效液相色譜等優(yōu)點(diǎn)，其突出特點(diǎn)是：（1）所需樣品量少、儀器簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便

4、。（2）分析速度快，分離效率高，分辨率高，靈敏度高。（3）操作模式多，開(kāi)發(fā)分析方法容易。（4）實(shí)驗(yàn)成本低，消耗少。（5）應(yīng)用范圍極廣。自1988年出現(xiàn)了第一批毛細(xì)管電泳商品儀器，短短幾年內(nèi)由于CE符合了以生物工程為代表的生命科學(xué)各領(lǐng)域中對(duì)多肽、蛋白質(zhì)(包括酶，抗體)、核苷酸乃至脫氧核糖核酸(DNA)的分離分析要求得到了迅速的發(fā)展。1.21.2毛細(xì)管電泳技術(shù)的簡(jiǎn)單原理毛細(xì)管電泳技術(shù)的簡(jiǎn)單原理毛細(xì)管電泳的基本裝置是一根充滿電泳緩沖液的毛細(xì)管

5、（如圖1），和與毛細(xì)管兩端相連的兩個(gè)小瓶。微量樣品從毛細(xì)管的一端通過(guò)“壓力”或“電遷移”進(jìn)入毛細(xì)管。電泳時(shí)，與高壓電源連接的兩個(gè)電極分別浸人毛細(xì)管兩端小瓶的緩沖液中。樣品朝與自身所帶電荷極性相反的電極方向泳動(dòng)。各組分因其分子大小、所帶電荷數(shù)、等電點(diǎn)等性質(zhì)的不同而遷移速率不同，依次移動(dòng)至毛細(xì)管輸出端附近的光檢測(cè)器，檢測(cè)、記錄吸光度，并在屏幕上以遷移時(shí)間為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)將各組分以吸收峰的形式動(dòng)態(tài)直觀地記錄下來(lái)。圖1圖21.31.3毛

6、細(xì)管電泳技術(shù)的分離模式毛細(xì)管電泳技術(shù)的分離模式（1）毛細(xì)管區(qū)帶電泳（CapillaryZoneElectrophesisCZE）用以分析帶電溶質(zhì)。為了降低電滲流和吸附現(xiàn)象，可將毛細(xì)管內(nèi)壁涂層。CZE是最基本也是最常見(jiàn)的一種操作模式，應(yīng)用范圍最廣，可用于多種蛋白質(zhì)、肽、氨基酸的分析。以來(lái)，已有約200篇論文報(bào)道CE用于幾百種藥物及各種劑型中主藥成分分析、相關(guān)雜質(zhì)檢測(cè)、純度檢查、無(wú)機(jī)離子含量測(cè)定及定性鑒別等藥物常規(guī)分析。進(jìn)來(lái)對(duì)于中藥成分分析

7、以及手性對(duì)映體分離分析越來(lái)越成為關(guān)注的焦點(diǎn)。對(duì)中藥及其制劑的成分分析目前較常用的方法為毛細(xì)管區(qū)帶電泳和毛細(xì)管膠束電動(dòng)色譜法。中藥成分一般采用水煮或用醇等有機(jī)溶劑提取，其萃取液中常見(jiàn)的藥效成分為生物堿、黃酮、香豆素、有機(jī)酸及甙類?，F(xiàn)已有關(guān)于芍藥、人參、黃芩、黃連、黃柏、麻黃、大黃、甘草等中藥材以及葛根湯、小柴胡湯、加味逍遙散等幾十種中藥復(fù)方及其制劑中某些藥效成分分析的報(bào)道。手性對(duì)映體分離有巨大的應(yīng)用價(jià)值，已引起世界各國(guó)普遍關(guān)注，成為現(xiàn)代高

8、科技的一個(gè)重要領(lǐng)域。我國(guó)已將其列為自然科學(xué)基金資助的重大項(xiàng)目?。由于CE的分離效率高，分離模式多和分析時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)。所以CE分離手性對(duì)映體的應(yīng)用發(fā)展得很快。例如第八屆國(guó)際高效毛細(xì)管電泳學(xué)術(shù)年會(huì)共有362篇論文，其中手性對(duì)映體分離就有31篇，占8.6%?？捎肅E間接分析方法進(jìn)行手性對(duì)映體分離，即將手性對(duì)映體和某些試劑反應(yīng)后利用兩對(duì)映體產(chǎn)物間微小差別用CE分離。但此法存在許多問(wèn)題。用CE直接分離手性對(duì)映體是發(fā)展方向。在機(jī)理上已提出手性對(duì)映體

9、分離的數(shù)學(xué)模型?？捎?種模式即CZE、MECC、毛細(xì)管凝膠電泳、毛細(xì)管電色譜和毛細(xì)管等速電泳等進(jìn)行分離。常用的手性選擇劑有環(huán)糊精、冠醚、手性選擇性金屬絡(luò)合物、膽酸鹽、手性混合膠束、蛋白和糖等。國(guó)際高效毛細(xì)管電泳學(xué)術(shù)年會(huì)會(huì)議論文除介紹一些手性對(duì)映體分離實(shí)例外，主要集中在機(jī)理研究。如手性分離中表面反應(yīng)的機(jī)理、結(jié)合常數(shù)的測(cè)定、背景電解質(zhì)和外加有機(jī)溶劑的影響以及MECC中表面活性劑結(jié)構(gòu)、溶質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)分離的影響等。如Vigh等基于多種平衡推導(dǎo)出的計(jì)

10、算公式，可研究PH值，手性選擇劑濃度，電滲流等對(duì)分離及選擇性的影響。2.42.4生物大分子分析生物大分子分析CE主要在生物大分子方面主要應(yīng)用于核酸分析、蛋白質(zhì)分析、糖類分析幾個(gè)方面。其中最為熱門(mén)的要數(shù)對(duì)于DNA的分析。CE技術(shù)運(yùn)用于DNA分析最首要的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)微量DNA的檢測(cè)。核酸是基本遺傳物質(zhì)。用MECC在40min以內(nèi)分離出14種核酸成分。采用動(dòng)態(tài)pH梯度將CZE擴(kuò)展到具有不同pK值混合物，分離出11種嘌呤和嘧啶混合物。從水解的

11、RNA中用CZE在5min以內(nèi)分離出4個(gè)核糖核苷酸異構(gòu)體。當(dāng)使用LIF檢測(cè)器時(shí)，它可以從幾十納克的固相硅膠樹(shù)脂中檢測(cè)到所吸附的幾個(gè)納克或幾個(gè)皮克的DNA。因此，從若干白細(xì)胞、癌細(xì)胞或幾微升血液中提取的DNA可直接為CE所定量，用于PCR擴(kuò)增。當(dāng)CE與PCR微型裝置相連時(shí)，可檢測(cè)到2個(gè)拷貝的起始模板經(jīng)20次循環(huán)后的擴(kuò)增產(chǎn)物，這也是所有報(bào)道中CE的微量檢測(cè)極限。而且，當(dāng)使用聚丙烯酰胺填充的毛細(xì)管、綠色氦氖激光光源時(shí)，利用內(nèi)插試劑溴化乙錠(E

12、B)，可以檢測(cè)到幾個(gè)皮克的雙鏈DNA—EB復(fù)合物，而在瓊脂糖凝膠上用EB染色不能分辨。因此，cE極大地提高了DNA的檢測(cè)靈敏度，使檢測(cè)所需樣品量劇減，為對(duì)DNA微芯片進(jìn)行在板電泳提供了可能。由上，CE又發(fā)展出對(duì)于DNA片段的分離以及基因突變的檢測(cè)，此外，在毒品、血清蛋白和血色素變異的分析中，CE已成為了常規(guī)的診斷手段。這使它的適用范圍從科研院校擴(kuò)展到醫(yī)藥衛(wèi)生和國(guó)家安全系統(tǒng)，再延伸到體育界的興奮劑檢測(cè)等領(lǐng)域。在檢驗(yàn)檢疫領(lǐng)域，CE靈敏、快速

13、的優(yōu)勢(shì)使它成為飲用水、食品、生物醫(yī)學(xué)中病原診斷的最佳工參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[1]王茜丁曉靜王心宇等.毛細(xì)管電泳法快速測(cè)定保健食品中免疫球蛋白G[J].分析化學(xué)200634(7):11611164.[2]高文惠裴紅楊桂君.毛細(xì)管電泳在食品添加劑檢測(cè)中的應(yīng)[J].食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào)201029(3):326330.[3]楊曉云，王立世，莫金垣，等.毛細(xì)管電泳安培法檢測(cè)酚類化合物[J].分析試驗(yàn)室.200120（3）:69—72.[4]王義明羅國(guó)

14、安魏偉關(guān)燕華.毛細(xì)管電泳的原理及應(yīng)用(第五講)毛細(xì)管電泳在醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用.色譜.199715(6):494498.[5]羅國(guó)安王義明毛細(xì)管電泳的原理及應(yīng)用（第二講）毛細(xì)管電泳的原理及應(yīng)用.色譜.199513（6）:437440.[6]羅國(guó)安王義明王如驥王清剛.毛細(xì)管電泳的原理和應(yīng)用(第六講)CE在DNA、糖和離子分析中的應(yīng)用.色譜199816（1）:3843.[7]舒建華鄭少琴梅林林勇.藥物分析中的毛細(xì)管電泳應(yīng)用[J].激光雜志200