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毛细管电泳技术国内外研究现状

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 文章来源:未知编辑:admin时间:2017-08-29 08:59

[导读]毛细管电泳(CE),是近年来发展最快的新兴研究领域之一

 

毛细管电泳(CE),是近年来发展最快的新兴研究领域之一,泛指在极细的毛细管内实现的一类电泳技术。与传统电泳相比,根本区别在于它使电泳过程在散热效率极高的毛细管内进行,从而确保引入高的电场强度,全面改善分离质量

     最早提出毛细管电泳构想的首推瑞典科学家Hjerten,他于1967年的一篇论文中最先提出了一种以内壁有甲基纤维涂层,内径为3mm 的石英玻璃管为分离通道的高电场分离方法,这就是毛细管电泳的雏形。Mikkers 等(1979)用内径为200μm 的PTFE 管,以区带电泳模式分离了16 种有机酸,获得了小于10μm 板高的电泳分离效率,为毛细管电泳研究做了开创性的工作,只可惜没有引起当时分离科学界的足够重视。Jorgenson

(1981)在75μm 内径的毛细管内用高电压成功分离了多种丹酰化氨基酸并得到了前所未有的高达400000/m 的理论塔板数,他们的理论工作一步指出,在考虑分子扩散为区带增宽的唯一因素时,生物大分子的分离会在短时间内获得惊人的效率。正是他们出色的实验和理论工作轰动了分离科学界的发展,成为CE 历史上划时代的里程碑。Hjerten等(1983)提出了毛细管凝胶电泳(CGE)。Terabe 等(1984)发展了毛细管胶束电动色谱(MECC)。Hjerten(1985)建立了毛细管等电聚焦电泳(CIEF),多种分离模式的提出扩大了CE 的应用范围。1988-1989年间,具有在线检测和自动进样功能的CE 仪器开始推向市场,CE 定量分析性能得到显著提高,逐步成为各学科实验室中一种有力的分析手段,使其在无机离子、有机分子、药物、临床物质分离分析中得到广泛的应用,并逐渐应用于生命科学DNA 测序、蛋白质、多肽、核苷酸和氨基酸等生物分子的分离分析。

20 世纪 70 年代,有关电化学发光(ECL)在分析科学中应用的文献报道较少,80年代初期开始逐渐增多,其中包括ECL 流通池和探针的设计、ECL 与流动注射分析、高效液相色谱以及毛细管电泳等微型分析系统的联用。目前在分析科学中ECL 主要用于被测物含量的分析,另外,ECL作为一个电化学过程,可以被用作研究电化学过程的工具,还可以作为诊断工具研究电极表面条件,用于表面化学研究,特别是研究组装、吸附化

合物膜的性质,利用ECL聚合物制作发光器件,利用ECL影像技术研究聚合物在电极表面沉积、涂覆后的多相性和覆盖度,研究电化学和电化学机理以及表面相互作用。在电极总电流无法区分的条件下,ECL也可以用来确认电极上发生众多反应中的某个反应。而三联吡啶钌(Ru(bpy)32+)是目前研究最多和应用较广泛的一种化合物。 由于Ru(bpy)32+ ECL具有很多优点,成为几个ECL体系在实际分析中应用最多的化合物,Ru(bpy)32+

ECL作为一种检测方法,常用于FIA,HPLC等流动体系检测物质含量,可检测草酸盐以及含氮的物质;与一些可利用β-烟酰氨腺嘌呤辅酶将NAD

+ 转化为NADH的一些脱氢酶组合在一起,可用于分析一些生化样品。F?hnrich(2001)总结了电化学发光在分析化学中的应用,例如将Ru(bpy)

32+ 、NAD+ 和酶一起固定在电极的表面可制成不消耗试剂的脱氢酶Ru(bpy)32+ ECL生物传感器。Ru(bpy)32+在电极表面的聚合物薄膜中、组成Langmuir-Blodget单层膜,或者自组装膜可用于发光器件或传感器的研究。非放射性的含Ru的ECL标记物已经在ECL免疫和DNA探针分析中得到很多应用,并有商品化的仪器出售。这类标记物安全、灵敏、响应线性范围宽、仪器简单、保存期长、成本低,比luminol

     系列标记物有更好的应用价值,Ru(bpy)32+/TPA ECL反应体系可检测这种ECL标记物。Bard小组在Ru(bpy)32+ ECL 领域的研究工作一直处于领先位置,他们开展了大量的该体系的机理及应用研究。 近几年,ECL 技术逐渐应用于CE,简称CE-ECL,最早报道的工作是Ewing 小组Ewing 等(1994)将luminol ECL 反应用于CE 分离检测,被测物为辛胺、丙胺以及三肽Val-Tyr-Val,CE 分离前用ABEI-DSC 衍生。直径 10um的Pt丝和碳纤维作为工作电极,H2O2 溶液加入检测池中,ECL检测池类似与电化学中的安培检测池,但有两点区别:ECL 检测池中是用光导纤维收集ECL 反应产生的光子作为检测信号而记录;电化学检测池中特别强调降低电流噪音,而这一点对于ECL 检测并不重要。虽然不是采用的Ru(bpy)

32+ ECL 检测,但是他们得出的结论值得从事CE-ECL 工作的人员借鉴。他们认为ECL 检测在不是用导电接头接地或精确控制电极电势的条件下,仍可获得较低的检测限。ECL 检测使用大电极而不会降低信噪比(S/N)是可能的,电化学检测中电极面积增大往往会使检测噪音增大,而对ECL 噪音则影响很小。之后陆续有几个小组相继开展了CE-ECL 方面的研究,而且均采用Ru(bpy)32+ ECL检测。 Ru(bpy)32+ CE-ECL是近年来发展最迅速、最有影响的分离分析手段之一,其具有检测限低、分离速度快、效率高、取样体积小(1~10nL)、溶剂消耗少和样品预处理简单等优点。由于其不但可以检测阴、阳离子,更主要的是它可以检测大分子量的有机质(物),因此,在分析化学、医药学、生命科学等各领域具有广泛的应用,也越来越多地用于实际样品的分离和分析工作。 有关Ru(bpy)3+ ECL 和FIA 联用、Ru(bpy)32+ ECL 和HPLC 的联用已经有了较多的研究,但Ru(bpy)32+ ECL 和CE 联用的文献数量较少。从已经报道的研究工作来