11.27 : الفصل الكهربائي الشعري: التطبيقات

تقدم عمليات الفصل الكهربائي الشعري أنماطاً متعددة، ولكل منها تطبيقات فريدة. وتشمل هذه الأنماط الفصل الكهربائي الشعري بالمنطقة، والفصل الكهربائي الشعري بالهلام، والفصل الكهربائي الشعري المصفوف، والتركيز الكهربائي الشعري، والفصل الكهربائي الشعري المتساوي السرعة، والكروماتوغرافيا الكهروحركية الميسيلية، والكروماتوغرافيا الكهربائية الشعرية.

يقوم الفصل الكهربائي الشعري بالمنطقة (CZE) بفصل المكونات الأيونية بناءً على حركتها الكهربائية. وقد تم استخدامه لفصل البروتينات والأحماض الأمينية والكربوهيدرات في أقل وقت ممكن، مما يجعله تقنية رئيسية في مجال علم البروتينات المتنامي. على سبيل المثال، يتم استخدامه لتحليل البروتين في عينات البول لتشخيص أمراض الكلى المزمنة والشرايين التاجية.

يتم إجراء الفصل الكهربائي الشعري بالهلام (CGE) في مصفوفة بوليمر هلامية مسامية. يوفر عملية غربلة جزيئية لفصل الجزيئات الكبيرة مثل البروتينات وأجزاء الحمض النووي والنيوكليوتيدات التي لها شحنات متماثلة ولكنها تختلف في الحجم. يلعب CGE دورًا مهمًا في تسلسل الحمض النووي، وخاصة في مشروع الجينوم البشري.

تعمل الفصل الكهربائي الشعرية المصفوف (CAE) بشعيرات متعددة متوازية لتحديد تسلسل الحمض النووي. يتم تجزئة الحمض النووي ووضع علامات عليه باستخدام الأصباغ الفلورية، مع تحديد التسلسل من خلال تسلسل لون الصبغة للشظايا المنفصلة.

يفصل التركيز الكهربائي الشعري المتساوي (CIF الأنواع الأمفيبروتية، مثل الأحماض الأمينية والبروتينات التي تحتوي على مجموعات حمض كربوكسيلي ضعيف ومجموعات أمينية قاعدية ضعيفة. يمكن للمركبات الأمفيبروتية أن تمنح أو تستقبل البروتونات؛ في الأحماض الأمينية، يؤدي هذا السلوك الأمفيبروتيكي إلى تكوين أيون زويتيريون متعادل الشحنة بشحنات موجبة وسالبة. لا يهاجر الزويتريون في المجال الكهربائي عندما يكون الرقم الهيدروجيني للمحلول مساويًا لنقطة تعادله الكهربائي (pI)، مما يجعل pI سمة أساسية في فصل مثل هذه الجزيئات. تعتمد عمليات الفصل على الاختلافات في خصائص التوازن للمحللات بدلاً من معدلات الهجرة.

يركز تقنية الفصل الكهربائي الشعري المتساوي السرعة CITP) على هجرة جميع نطاقات المحلل بسرعة متساوية، وفصل الكاتيونات أو الأنيونات ولكن ليس كليهما. تهاجر أيونات المحلل بسرعات مميزة، وتشكل نطاقات متجاورة تتحرك في النهاية بنفس السرعة.

تتغلب تقنية الكروماتوغرافيا الكهروحركية الميسيلية (MEKC) على قيود CZE المتمثلة في عدم القدرة على فصل الأنواع المتعادلة عن طريق إضافة عامل خافض للتوتر السطحي مثل كبريتات دوديسيل الصوديوم (SDS) إلى المحلول المنظم. آلية الفصل تشبه الكروماتوغرافيا السائلة (LC)، وذلك اعتمادًا على الاختلافات في ثوابت التوزيع بين الطور المائي المتحرك والطور شبه الثابت للهيدروكربون. وقد تم استخدام MEKC لفصل مجموعة كبيرة ومتنوعة من العينات، بما في ذلك مخاليط المركبات الصيدلانية والفيتامينات والمتفجرات.

طريقة بديلة لفصل المركبات المتعادلة هي الكروماتوغرافيا الكهربائية الشعرية CEC). في الكروماتوغرافيا الكهربائية الشعرية، يتم استخدام الأنابيب الشعرية المملوءة بجزيئات السيليكا التي يتراوح حجمها من 1.5 إلى 3 مم والمغطاة بطور ثابت غير قطبي. يحدث فصل الأنواع المتعادلة عندما توزع نفسها بين الطور الثابت والمحلول المنظم، حيث يعمل الأخير كطور متحرك بسبب التدفق الكهروأوسموزي. عملية الفصل تشبه الكروماتوغرافيا السائلة عالية الأداء (HPLC)، إلا أنها لا تتطلب مضخات عالية الضغط. بالإضافة إلى ذلك، توفر الكروماتوغرافيا الكهربائية الشعرية كفاءة فائقة وأوقات تحليل أقل مقارنة بالكروماتوغرافيا السائلة عالية الأداء.

توفر هذه الأنماط المختلفة من الفصل الكهربائي الشعري مجموعة متنوعة من التطبيقات، من فصل الأنواع المشحونة في CZE إلى فصل الأنواع المتعادلة في MEKC وCEC، بالإضافة إلى عمليات الفصل القائمة على الحجم في CGE.