蛋白质组学/蛋白质分离- 电泳/毛细管电泳？
毛细管电泳
电泳是在电场影响下离子或溶质的运动或迁移。毛细管电泳是在填充缓冲液的细径毛细管中进行电泳的技术，毛细管通常的内径为 25 至 100 μm。
Instrumentation
CE 所需的仪器很简单（图 1）毛细管的两端分别放置在两个缓冲液储液池中，每个储液池都包含一个连接到高压电源的电极。其中一个缓冲液储液池（通常在阳极）暂时被样品取代。样品通过毛细管作用、压力或虹吸作用引入毛细管。然后在毛细管上施加电势并进行分离。分离的分析物可以通过 UV-可见或荧光检测直接通过毛细管壁附近（通常靠近阴极）的相对端进行检测。电泳理论电泳分离取决于离子或溶质在施加电场中通过给定介质的迁移速度差异。分析物向相反电荷的电极迁移的电泳迁移速度 (up) 为：up = μpE 其中 μp 是电泳迁移率，E 是电场强度。
电场强度是施加电压除以总毛细管长度的函数。电泳迁移率与样品的离子电荷成正比，与缓冲液中存在的任何摩擦力成反比。当样品中的两种物质具有不同的电荷或经历不同的摩擦力时，它们将在通过缓冲液溶液迁移时彼此分离。分析物离子所经历的摩擦力取决于介质的粘度 (η) 以及离子的尺寸和形状。
Accordingly, the electrophoretic mobility of an analyte at a given pH is given by:
其中 z 是分析物的净电荷，r 是分析物的斯托克斯半径。
From equation we can see that differences in the charge-to-size ratio of analyte ions cause differences in electrophoretic mobility. Higher charge and smaller size cause greater mobility, whereas
电荷越低，尺寸越大，迁移率越低。
Electrophoretic mobility is an indication of fastness of a given ion or solute through a given medium. It expresses the balance of electrical force ( acts in favor of motion) and the frictional force(acts against motion). Since these forces remain in a steady state during electrophoresis electrophoretic mobility is a constant for a given ion under a given set of conditions and therefore is a characteristic property for any given ion or solute. Because of differences in electrophoretic mobility, it is possible to separate mixtures of different ions and solutes by using electrophoresis.
5 电渗流 (EOF)
在毛细管电泳中，分析物迁移速度还取决于缓冲液溶液的电渗流 (EOF) 速度。电渗流是电流施加时液体通过毛细管的整体流动。用于 CE 的毛细管管通常是未涂覆的熔融石英毛细管管，其内表面具有可电离的硅烷醇基团，这些基团很容易解离，使毛细管壁带负电荷。因此，当毛细管充满缓冲液时，带负电荷的毛细管壁会吸引缓冲液溶液中的带正电荷的离子。这会产生电双层并在毛细管壁附近产生称为 zeta 电位的电位差（图 2）。电双层包括一层刚性的吸附离子层和一层扩散层。zeta 电位随着远离毛细管壁表面的距离增加而呈指数下降。当在毛细管上施加电压时，扩散层中的阳离子可以自由地向阴极迁移，并将大部分溶液与它们一起拖动。在高 pH 值下，硅烷醇被极度电离，并使毛细管壁的表面电荷变大。这会增加 zeta 电位，进而增加 EOF。因此，EOF 非常依赖于 pH 值，在高 pH 值下较大。
图 4：熔融石英凝胶毛细管内部在存在缓冲液溶液的情况下。
The velocity of the electroosmotic flow, uo can be written as:
uo = μoE 其中 μo 是电渗迁移率，定义为
其中 ζ 是毛细管壁的 zeta 电位，ε 是缓冲液溶液的相对介电常数。缓冲液溶液的电渗流通常大于分析物的电泳流，并且在 pH 值>7 时，所有分析物都随着缓冲液溶液一起向阴极迁移，而与它们的电荷无关。由于它们的电泳迁移率相互抵消，带负电荷的分析物在毛细管中保留的时间更长。因此，观察到的溶质迁移速度与它的电泳迁移率和 EOF 迁移率的组合相关。然后可以将分析物在电场中的速度 (u) 定义为：up + uo = (μp + μo)E
流动和扩散
In other separation techniques like HPLC, separations are driven by pressure and that results in frictional forces in places where the mobile phase is in contact with solid surfaces. These frictional forces cause the velocity of mobile phase close to the wall to be zero while that in the center is large resulting in a parabolic flow profile in the capillary(Figure3 ). This profile results in the solute zones being broadened as the move through the capillary, reducing the resolution of the separation. But in CE, since the driving force is EOF, the flow is flat which result much higher resolutions than comparative pressure driven equivalents.
图 5：层流和电渗流的流动曲线。
电泳图 CE 的数据输出是电泳图，它是迁移时间与检测器响应的图。检测器响应通常与浓度相关，例如 UV-可见吸收或荧光。分离的化合物在电泳图中根据不同的保留时间显示为峰。典型的电泳图显示了阳离子、中性和阴离子溶质混合物的三个组分的分离。
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