11.25 : التهجير الكهربي: نظرة عامة

التهجير الكهربي هو تقنية فصل تحليلية قوية تعتمد على التهجير التفاضلي للجسيمات المشحونة عند تعرضها لمجال كهربي. تكمن القوة الأساسية للتهجير الكهربائي في قدرته على فصل الأنواع ذات الوزن الجزيئي العالي في مخاليط معقدة. وقد وجد استخدامًا واسع النطاق في الكيمياء الحيوية وعلم الأحياء الجزيئي والكيمياء التحليلية، حيث يسمح بفصل المركبات مثل الأحماض الأمينية والنوكليوتيدات والكربوهيدرات والبروتينات بدقة ممتازة.

هناك شكلان رئيسيان للتهجير الكهربي: التهجير الكهربي لوحي الشكل والتهجير الكهربي الشعري. يستخدم التهجير الكهربي على لوحي الشكل مادة هلامية، مثل هلام الأجاروز أو البولي أكريلاميد، والتي تعمل كمنخل، مما يسمح للجزيئات بالتحرك عبر المسام. يستخدم التهجير الكهربي الشعري أنبوبًا شعريًا ضيقًا مملوءًا بمحلول منظم، مما يوفر فصلًا عالي الدقة مع وقت تحليل سريع ومتطلبات عينة ضئيلة. على الرغم من أن التهجير الكهربي اللوحي يُستخدم على نطاق واسع في الكيمياء الحيوية وعلم الأحياء لفصل الأنواع ذات الكتلة الجزيئية العالية، فإن التهجير الكهربي الشعري هو تطور أحدث مع العديد من المزايا.

التهجير الكهربي الشعري هو تقنية فصل تستخدم لتحليل مخاليط معقدة من مواد العينات بناءً على معدلات هجرتها التفاضلية في مجال كهربي. في هذه الطريقة، يتم حقن عينة في أنبوب شعري ضيق مملوء بمحلول منظم، ويتم تطبيق مجال كهربائي لتسهيل الفصل. يعتمد معدل هجرة مادة العينة على شحنتها وحجمها. تهاجر الأيونات الأصغر والأكثر شحنة بشكل أسرع من الأيونات الأكبر والأقل شحنة. في التهجير الكهربي الشعري، تتأثر هجرة مكونات العينة بنوعين من الحركة: حركة التهجير الكهربية والحركة الاسموزية الكهربية. حركة التهجير الكهربية هي استجابة المذاب للمجال الكهربائي المطبق، مع تحرك الكاتيونات نحو الكاثود المشحون سلبًا، وتحرك الأنيونات نحو الأنود المشحون إيجابيًا، وبقاء الأنواع المحايدة ثابتة. تحدث الحركة الاسموزية الكهربية عندما يتحرك المحلول المنظم عبر الشعيرات استجابة للحقل الكهربائي، وعادة نحو الكاثود.

في ظل الظروف العادية، يفصل التهجير الكهربي الشعري الكاتيونات أولاً، تليها الأنواع المحايدة، وأخيراً الأنيونات. ويستند هذا الفصل إلى حركة التهجير الكهربية وسرعات التدفق الاسموزية الكهربية الخاصة بها. والجدير بالذكر أن جميع الجسيمات المنفصلة يتم إستخلاصها من نفس فتحة نهاية الانبوبة الشعرية، مما يسمح باكتشافها باستخدام أجهزة الكشف الكمية. تنتج إشارات الكاشف مخططًا كهربيًا يشبه مخطط الكروماتوغرام ولكنه يتميز بقمم أضيق.

يعد التهجير الكهربي الشعري أداة قوية للتحليل النوعي والكمي للمخاليط المعقدة. وهو يوفر معلومات مماثلة لتلك التي تم الحصول عليها من تقنيات الفصل الأخرى، مثل الكروماتوغرافيا الغازية (GC) أو الكروماتوغرافيا السائلة عالية الأداء (HPLC).