高效毛細(xì)管電泳色譜儀(CE)的分離模式有毛細(xì)管區(qū)帶電泳、毛細(xì)管膠束電泳色譜、毛細(xì)管凝膠電泳、毛細(xì)管等電聚焦電泳、毛細(xì)管等速電泳、毛細(xì)管陣列電泳和毛細(xì)管芯片電泳等。
一、毛細(xì)管區(qū)帶電泳(CZE):
CZE又稱毛細(xì)管自由電泳,由于操作簡(jiǎn)單、多樣化,是目前CE中最基本、應(yīng)用最廣泛的一種分離模式。
在CZE中,毛細(xì)管內(nèi)只充入緩沖溶液,在直流高壓驅(qū)動(dòng)下.溶質(zhì)以不同的速度在分立的區(qū)帶內(nèi)進(jìn)行遷移而被分離,由于電滲流的存在,正負(fù)離子都可用CZE分離,而中性分子本身在電場(chǎng)中不移動(dòng),隨電滲流一起流出毛細(xì)管。
CZE的應(yīng)用范圍很寬,可分離氨基酸、多肽、離子和對(duì)映體等。
二、毛細(xì)管膠束電泳色譜(MECC):
在MECC中,把一些離子型表面活性劑(如十二烷基硫酸鈉)加到緩沖液中,當(dāng)其濃度超過臨界膠束濃度后,形成有一疏水內(nèi)核、外部帶負(fù)電的膠柬。溶質(zhì)在水相和膠束相(準(zhǔn)固定相)之間產(chǎn)生分配,中性粒子因其本身疏水性不同,在兩相中分配存在差異而得以分離。MECC使CE能用于中性物質(zhì)的分離,拓寬了CE的應(yīng)用范圍,是對(duì)CE的極大貢獻(xiàn)。
三、毛細(xì)管凝膠電泳(CGE):
CGE是將平板上的凝膠移到毛細(xì)管中作支持物而進(jìn)行的電泳,凝膠具有多孔性,起類似分子篩的作用,溶質(zhì)按分子大小進(jìn)行分離。凝膠能減小溶質(zhì)的擴(kuò)散,峰型尖銳,能達(dá)到CE中的最高柱效。常用聚丙烯酰胺在毛細(xì)管內(nèi)交聯(lián)制成凝膠柱,可分離測(cè)定蛋白質(zhì)和DNA等,但柱制備比較困難,使用壽命短。
四、毛細(xì)管等電聚焦電泳(CIEF):
CIEF是將傳統(tǒng)聚焦電泳轉(zhuǎn)移到毛細(xì)管中進(jìn)行,通過管壁涂層使電滲流減小到最小,以防止蛋白質(zhì)吸附和破壞穩(wěn)定的聚焦區(qū)帶。在高壓作用下,毛細(xì)管內(nèi)部建立pH梯度,蛋白質(zhì)在毛細(xì)管中向各自的等電點(diǎn)聚焦,形成明顯的區(qū)帶。
五、毛細(xì)管等速電泳(CITP):
CITP是一種較早的分離模式,采用先導(dǎo)電解質(zhì)和后繼電解質(zhì),使溶質(zhì)按其電泳淌度不同得以分離,常用于分離離子型物質(zhì)。但要采用不連續(xù)緩沖液,分辨率差,目前應(yīng)用不多。
六、毛細(xì)管陣列電泳(CAE):
為了滿足大批量樣品的分離要求,特別是在人類基因組和蛋白組計(jì)劃中的應(yīng)用,CAE漸漸呈現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用發(fā)展前景和趨勢(shì)。與傳統(tǒng)聚丙烯酰胺凝膠板電泳可進(jìn)行多道平行分析相似,CAE是采用多根毛細(xì)管組成的陣列進(jìn)行多道分析。
七、毛細(xì)管芯片電泳(Chip):
當(dāng)今,分析儀器和分析科學(xué)正經(jīng)歷著深刻的變革,其中一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)就是化學(xué)分析儀器的微型化、集成化和便攜化,以往一個(gè)大實(shí)驗(yàn)室的工作量(大量樣品、試劑、很多分析和合成時(shí)間等),今后將在一塊小小的芯片上完成。近年來,毛細(xì)管芯片電泳(Chip)的蓬勃發(fā)展正是順應(yīng)這一趨勢(shì)。由于CE采用電場(chǎng)驅(qū)動(dòng),進(jìn)樣能通過電場(chǎng)實(shí)現(xiàn),因此相應(yīng)的技術(shù)和裝置比較容易微型化。
Chip是以晶體硅、石英玻璃、有機(jī)玻璃、陶瓷和硅橡膠為基體材料,采用毛細(xì)管電泳技術(shù),將樣品進(jìn)樣、分離和檢測(cè)等過程集成到一起的多功能化的高效、快速、樣品用量少的微型實(shí)驗(yàn)室技術(shù)。Chip與分析儀器的微型化、集成化和便攜化緊密相連,符合現(xiàn)代化學(xué)、制藥工業(yè)的低成本和高產(chǎn)出的需求。
在電子工業(yè)中,芯片一般采用晶體硅,但晶體硅對(duì)于Chip并不很合適,因此轉(zhuǎn)而采用石英玻璃、有機(jī)玻璃和硅橡膠作為基體材料。不同的材料,其制作方法不同。晶體硅和石英玻璃基體多采用微加工蝕刻法,有機(jī)玻璃采用注塑法、印模法和激光燒蝕法。Chip相對(duì)于傳統(tǒng)CE的主要優(yōu)點(diǎn)是電滲流泵的擴(kuò)展應(yīng)用、良好的散熱性能和設(shè)計(jì)多樣性。
每一種新興技術(shù)總是在發(fā)展的過程中存在著一些問題,有待解決,Chip也是如此。首先,它的芯片材質(zhì)還在不斷的挑選和試用中,每一種材料都有各自的優(yōu)缺點(diǎn),需進(jìn)一步的摸索和完善,盡快找到一些在技術(shù)上可行、價(jià)格上能接受的材料是當(dāng)務(wù)之急。其次,Chip進(jìn)樣常采用電動(dòng)進(jìn)樣,但檢測(cè)器常用LIFD。這樣的檢測(cè)器無法集成到芯片上,使得僅僅是進(jìn)樣和分離集中化,而檢測(cè)卻還是常規(guī)尺度,導(dǎo)致芯片雖小,檢測(cè)器卻很大,這顯然不符合微型化的要求。因此,也可考慮使用電化學(xué)檢測(cè)器,實(shí)現(xiàn)真正的集成化。當(dāng)然,對(duì)于痕量物質(zhì)的檢測(cè)十分有效的質(zhì)譜檢測(cè)器也是一個(gè)方向,同樣接口技術(shù)還是關(guān)鍵。再次,從單純、單一的成分分析檢測(cè)過渡到在線檢測(cè)、復(fù)雜樣品前處理和單分子、單細(xì)胞分析,也有很多工作要做。另外,市場(chǎng)開發(fā)階段和商品化階段也是當(dāng)前所面臨的巨大挑戰(zhàn)。在產(chǎn)業(yè)化的同時(shí),以期帶動(dòng)基礎(chǔ)研究,為Chip的進(jìn)一步發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
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