聚丙烯酰胺凝膠電泳色譜儀（PAGE）是以聚丙烯酰胺凝膠作為載體的電泳技術(shù)，由于分辨率高，目前已廣泛用于蛋白質(zhì)等生物大分子的分析。聚丙烯酰胺凝膠是由單體丙烯酰胺（CH₂ = CH－CO－NH₂，簡稱Acr）和交聯(lián)劑N，N′－甲叉雙丙烯酰胺（CH₂ = CH－CO－NH－CO－CH = CH₂，簡稱Bis）在催化劑作用下聚合而成的含酰胺基側(cè)鏈的脂肪族長鏈，相鄰兩個(gè)鏈通過甲叉橋交鏈起來，鏈縱橫交錯(cuò)，形成不帶電荷且具有分子篩性質(zhì)的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)凝膠。參與反應(yīng)的催化劑有兩種成分，一種是引發(fā)劑，提供原始自由基，通過自由基傳遞，使單體Acr成為自由基，引發(fā)聚合反應(yīng)；另一種是加速劑，加快引發(fā)劑釋放自由基的速度。

聚丙烯酰胺凝膠的合成是通過提供氧游離基的催化，使體系發(fā)生氧化還原反應(yīng)來完成，催化體系的實(shí)質(zhì)是自由基催化的氧化還原過程。聚丙烯酰胺凝膠合成方式有化學(xué)聚合和光聚合。

一、化學(xué)聚合：

1、原理：

引發(fā)劑過硫酸銨（AP）在加速劑N，N，N′，N′－四甲基乙二胺（TEMED）的催化下形成游離氧自由基，即S₂O₈²ˉ→ 2SO₄ˉ，硫酸自由基的氧原子激活單體Acr形成單體長鏈，交聯(lián)劑Bis將單體長鏈間連成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

Acr和Bis決定孔徑大小，AP和TEMED決定聚合速度。

2、影響化學(xué)聚合的因素：

（1）引發(fā)劑和加速劑的濃度：

引發(fā)劑和加速劑的濃度小，聚合速度慢。濃度過大，易導(dǎo)致電泳時(shí)燒膠和區(qū)帶畸變。

一般使聚合過程在40～60min內(nèi)完成。

（2）系統(tǒng)pH：

在堿性pH時(shí)，聚合速度快。在酸性條件時(shí)，同樣濃度的溶液，聚合速度慢。

存在一個(gè)最優(yōu)pH，以獲得最優(yōu)聚合結(jié)果。

（3）溫度：

溫度高，聚合速度快。溫度低，聚合速度慢。

低溫聚合時(shí)，凝膠會(huì)變得脆而渾濁，重復(fù)性差。在25℃聚合的凝膠，較透明，有彈性。

（4）分子氧：

分子氧能使AP分解，導(dǎo)致自由基淬滅，阻止多聚體鏈長的增加。

進(jìn)行化學(xué)聚合時(shí)，反應(yīng)液應(yīng)與空氣隔絕。

（5）系統(tǒng)純度：

有些材料如聚丙烯酸甲酯有機(jī)玻璃和一些金屬等會(huì)抑制聚合反應(yīng)，反應(yīng)液和容器表面接觸的一層不能形成凝膠。

某些化學(xué)物質(zhì)可減慢聚合速度。

3、應(yīng)用：

PAGE的分離膠（小孔膠）是通過化學(xué)聚合法制備而成。

二、光聚合：

1、原理：

引發(fā)劑核黃素在加速劑TEMED和光照條件下，分解成無色的還原型（無色核黃素），在少量O₂條件下，還原型核黃素被O₂再氧化形成自由基，從而引發(fā)聚合反應(yīng)。

2、影響光聚合的因素：

（1）需痕量氧原子存在，但過量的氧會(huì)阻止鏈長的增加。

（2）核黃素用量少（4mg/100mL），生物樣品不失活。

（3）光源容易獲取，改變光照量可控制聚合時(shí)間。光照量不易掌握，使凝膠孔徑不穩(wěn)定。

3、應(yīng)用：

光聚合的凝膠孔徑大，適于制備PAGE的濃縮膠（大孔膠）。

   

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