高效毛細(xì)管電色譜儀（CEC）是在毛細(xì)管柱中填充固定相顆粒、管壁鍵合或涂覆固定相、制成連續(xù)床固定相，以電滲流或電滲流與壓力共同驅(qū)動流動相，利用樣品各組分在固定相和流動相中分配系數(shù)差異和本身淌度差異進(jìn)行分離。電色譜柱是CEC的核心部件，按固定相形式不同可分為填充毛細(xì)管柱、開管毛細(xì)管柱和整體毛細(xì)管柱。

一、填充毛細(xì)管柱：

填充毛細(xì)管柱是將固定相填充到毛細(xì)管中，通過兩端燒結(jié)柱塞將固定相保持在毛細(xì)管中而成。其最大優(yōu)點是可利用眾多的HPLC固定相，根據(jù)化合物與固定相的作用不同實現(xiàn)高效分離，在CEC中應(yīng)用最廣泛。

1、固定相：

固定相是影響填充毛細(xì)管柱分離選擇性、柱效和分離速度的重要因素，是發(fā)展新型CEC分離模式的基礎(chǔ)。

HPLC的各種固定相已被應(yīng)用于CEC中，其中十八烷基硅烷鍵合硅膠固定相（ODS）最多。由于CEC是以電滲流驅(qū)動流動相，不存在柱壓降問題，可采用粒徑很小的固定相，以提高柱效。實驗表明，只要固定相顆粒粒徑≥0.5μm，電滲流速度與固定相顆粒大小和填充均勻程度無關(guān)，所以分離效率高，重復(fù)性好。

混合官能團(tuán)固定相是專門針對CEC研制的新型固定相，是在硅膠表面同時鍵合具有反相色譜性能的烷基官能團(tuán)和具有離子交換性質(zhì)的磺酸官能團(tuán)，在很寬的pH范圍內(nèi)都能保持良好的電滲流。

2、制備方法：

（1）柱塞：

柱塞制備對填充毛細(xì)管柱非常關(guān)鍵。

1）柱塞必須滿足的要求：

①有足夠的機(jī)械強度，能承受填充時的高壓。

②化學(xué)惰性，耐有機(jī)溶劑和寬pH值的緩沖液。

③有合適的孔隙度，既不使流動相受阻，又可防止固定相顆粒通過。

④死體積小，避免峰展寬。

2）柱塞制備方法：

柱塞制作方法很多，目前應(yīng)用較多的是水玻璃燒制法和填料直接燒制法。

（2）填充毛細(xì)管柱：

填充毛細(xì)管柱的填充方法有高壓勻漿填充法、電動填充法和超臨界CO₂法等。

1）高壓勻漿填充法：

高壓勻漿填充法是填充毛細(xì)管柱最常用的制備方法。

填充過程一般包括燒結(jié)進(jìn)樣端柱塞、高壓填充、燒結(jié)出口端柱塞、除去不需要的固定相和檢測窗口制作等步驟。

高壓勻漿填充法簡單，快速，但操作技術(shù)要求較高。由于在分離樣品時施加電場，會使表面帶電荷的固定相沿某一方向電泳，容易造成柱局部過于緊密產(chǎn)生較大的壓力，而局部由于固定相遷移形成較大的空隙。

2）電動填充法：

電動填充是利用電泳原理，使固定相在一定pH下帶電荷，在電場中定向移動而把固定相填充到毛細(xì)管中。與高壓勻漿填充法相比，電動填充法可有選擇地把荷質(zhì)比相同的固定相填入毛細(xì)管中，柱床均勻。

3）超臨界CO₂法：

超臨界CO₂法是在毛細(xì)管柱一端制作臨時柱塞后，另一端與貯液罐相連，將預(yù)填充的填料放入貯液罐中，然后利用超臨界CO₂將填料填入毛細(xì)管中，再緩慢釋放壓力至常壓而得到干的色譜柱。柱使用前用流動相潤洗，平衡。

3、特點：

（1）優(yōu)點：

1）柱效高。

2）固定相資源豐富。

（2）缺點：

1）存在柱塞制備和柱填充，步驟繁瑣。

2）重現(xiàn)性差。

二、開管毛細(xì)管柱：

開管毛細(xì)管柱是將固定相鍵合或涂敷在毛細(xì)管壁上，引入色譜分配機(jī)理。

1、制備方法：

開管毛細(xì)管柱制備的關(guān)鍵是增大比表面積，以制備相比大和柱容量大的色譜柱。

（1）鍵合固定相。

（2）涂覆聚合物固定相。

（3）溶膠－凝膠法。

（4）分子印記法。

2、特點：

（1）優(yōu)點：

1）與填充毛細(xì)管柱相比，由于沒有渦流擴(kuò)散，分離效率更高，分離時間大大縮短。

2）由于不用柱塞，制備簡單，減小了氣泡產(chǎn)生的可能性。

（2）缺點：

開管毛細(xì)管柱的相比是填充毛細(xì)管柱的1/350，柱容量小，對溶質(zhì)的保留有限。

為了增加相比和柱容量，開管毛細(xì)管柱一般使用比較細(xì)的毛細(xì)管（＜25μm），通過各種方法對管壁進(jìn)行處理。

三、整體毛細(xì)管柱：

整體毛細(xì)管柱是采用有機(jī)和無機(jī)方法在毛細(xì)管中進(jìn)行原位自由基聚合反應(yīng)或固化，形成連續(xù)床固定相。目前是電色譜柱研究的熱點。

整體毛細(xì)管柱一般采用柱內(nèi)直接鍵合的方法形成整塊多孔的交聯(lián)聚合物，不用柱塞，簡化了柱制備過程。通過改變單體可引入多種官能團(tuán)，有更好的多孔性和滲透性，對流動相阻力小，溶質(zhì)在固定相和流動相之間快速分配，有利于實現(xiàn)高速分離。可對生物大分子進(jìn)行快速分離。

按基質(zhì)不同可分為無機(jī)基質(zhì)整體毛細(xì)管柱、有機(jī)基質(zhì)整體毛細(xì)管柱、顆粒固定化整體毛細(xì)管柱和雜化材料整體毛細(xì)管柱。

1、無機(jī)基質(zhì)整體毛細(xì)管柱：

無機(jī)基質(zhì)整體毛細(xì)管柱是通過溶膠－凝膠反應(yīng)使硅烷化試劑形成牢固的Si－O－Si網(wǎng)絡(luò)骨架。溶膠－凝膠反應(yīng)一般包括至少一種前導(dǎo)物質(zhì)（通常是烷氧基硅烷）、溶劑、催化劑、有機(jī)添加劑和水，將這些物質(zhì)的溶液引入經(jīng)預(yù)處理的毛細(xì)管后，在柱中水解縮聚生成凝膠，然后進(jìn)行老化、干燥，制成硅膠基質(zhì)整體毛細(xì)管柱。

在溶膠－凝膠反應(yīng)過程中，催化劑HCl和單體含量對整體柱的結(jié)構(gòu)有影響。增加HCl濃度可增加柱強度，增加分離效率。當(dāng)HCl濃度低時，沒有足夠的硅醇基水解形成網(wǎng)絡(luò)骨架。增加單體和致孔劑的比率會減小孔徑，增加骨架密度，降低滲透性。當(dāng)單體濃度小于5%時，單體只能與管壁結(jié)合，不能形成整體柱。當(dāng)單體濃度大于18%時，柱滲透性非常差。

硅膠基質(zhì)整體毛細(xì)管柱機(jī)械強度良好，耐有機(jī)溶劑，硅膠骨架和通孔尺寸可獨立控制，但使用過程會出現(xiàn)收縮、開裂和干結(jié)等問題，很多情況下柱制備和修飾不能同時進(jìn)行。

2、有機(jī)基質(zhì)整體毛細(xì)管柱：

有機(jī)基質(zhì)整體毛細(xì)管柱有以聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸酯和聚苯乙烯為基質(zhì)的整體柱。典型的聚合液以含一個乙烯基的化合物為單體，以含兩個乙烯基的化合物為交聯(lián)劑，以含離子基團(tuán)的化合物為產(chǎn)生電滲流的單體，為了形成多孔結(jié)構(gòu)往往添加致孔劑。

有機(jī)基質(zhì)整體毛細(xì)管柱種類比較單一，機(jī)械強度較差，容易發(fā)生收縮和溶漲現(xiàn)象，使柱性能發(fā)生變化，影響柱壽命。

（1）聚丙烯酰胺基質(zhì)整體毛細(xì)管柱：

以聚丙烯酰胺為基質(zhì)的整體柱從1995年首次出現(xiàn)以來得到了廣泛應(yīng)用。最初的整體柱一般以丙烯酰胺為單體，以亞甲基二丙烯酰胺為交聯(lián)劑，以含離子基團(tuán)的化合物為產(chǎn)生電滲流的單體，所得到的整體柱是親水性較強的柱床。為了獲得疏水性較強的柱床，可添加疏水性較強的單體，如十四烯、十六烯和十八烯等，利用反相機(jī)制進(jìn)行分離。

（2）聚甲基丙烯酸酯基質(zhì)整體毛細(xì)管柱：

以聚甲基丙烯酸酯為基質(zhì)的整體柱是硬質(zhì)柱床，柱制備比較簡單，毛細(xì)管壁可不經(jīng)過預(yù)處理將聚合物混合液引入到柱中后，經(jīng)水熱處理可得到柱體與管壁結(jié)合很好的整體柱。

（3）聚苯乙烯基質(zhì)整體毛細(xì)管柱：

以聚苯乙烯為基質(zhì)的整體柱是硬質(zhì)整體柱。目前單體種類比較少，一般是苯乙烯－二乙烯苯共聚物。

3、顆粒固定化整體毛細(xì)管柱：

顆粒固定化整體毛細(xì)管柱是將填料的溶膠－凝膠懸浮液引入毛細(xì)管中進(jìn)行原位聚合，或?qū)⑻盍项w粒填充到毛細(xì)管中后，再采用如高溫?zé)�結(jié)、溶膠－凝膠等方式，形成連續(xù)床層的整體柱。由于顆粒的存在，減少了柱制備過程中的收縮和干裂。

4、雜化材料整體毛細(xì)管柱：

采用有機(jī)－無機(jī)雜化的方法，使整體柱的形成和衍生同時完成。柱制備簡單，可通過調(diào)節(jié)不同前導(dǎo)物質(zhì)的比例來調(diào)整疏水相在整體柱中的比例。

   

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