11.25 : Elektrophorese: Übersicht

Die Elektrophorese ist eine leistungsstarke analytische Trenntechnik, die auf der unterschiedlichen Migration geladener Spezies beruht, wenn sie einem elektrischen Feld ausgesetzt werden. Die Hauptstärke der Elektrophorese liegt in ihrer Fähigkeit, Spezies mit hohem Molekulargewicht in komplexen Mischungen zu trennen. Sie wird häufig in der Biochemie, Molekularbiologie und analytischen Chemie eingesetzt und ermöglicht die Trennung von Verbindungen wie Aminosäuren, Nukleotiden, Kohlenhydraten und Proteinen mit hervorragender Auflösung.

Es gibt zwei Hauptformate für elektrophoretische Trennungen: Plattenelektrophorese und Kapillarelektrophorese. Bei der Plattenelektrophorese wird eine Gelmatrix wie Agarose oder Polyacrylamid verwendet, die als Sieb fungiert und es Molekülen ermöglicht, durch die Poren zu wandern. Bei der Kapillarelektrophorese wird ein schmales Kapillarröhrchen verwendet, das mit einer Pufferlösung gefüllt ist und eine hochauflösende Trennung mit schneller Analysezeit und minimalem Probenbedarf ermöglicht. Obwohl die Plattenelektrophorese in der Biochemie und Biologie häufig verwendet wird, um Spezies mit hohem Molekulargewicht zu trennen, ist die Kapillarelektrophorese eine neuere Entwicklung mit mehreren Vorteilen.

Die Kapillarelektrophorese ist eine Trenntechnik, die zur Analyse komplexer Gemische von Analyten auf Grundlage ihrer unterschiedlichen Migrationsgeschwindigkeiten in einem angelegten elektrischen Feld verwendet wird. Bei dieser Methode wird eine Probe in ein schmales Kapillarröhrchen mit einer gepufferten Lösung injiziert und ein elektrisches Feld angelegt, um die Trennung zu erleichtern. Die Migrationsgeschwindigkeit des Analyten hängt von seiner Ladung und Größe ab. Die kleineren, stärker geladenen Ionen wandern schneller als die größeren, weniger geladenen. Bei der Kapillarelektrophorese wird die Migration der Probenbestandteile durch zwei Arten von Mobilität beeinflusst: elektrophoretische Mobilität und elektroosmotische Mobilität. Die elektrophoretische Mobilität ist die Reaktion des gelösten Stoffes auf das angelegte elektrische Feld, wobei sich Kationen zur negativ geladenen Kathode bewegen, Anionen zur positiv geladenen Anode und neutrale Spezies stationär bleiben. Elektroosmotische Mobilität tritt auf, wenn sich die Pufferlösung als Reaktion auf das elektrische Feld durch die Kapillare bewegt, typischerweise zur Kathode hin.

Unter normalen Bedingungen trennt die Kapillarelektrophorese zuerst Kationen, dann neutrale Spezies und schließlich die Anionen. Diese Trennung basiert auf ihren jeweiligen elektrophoretischen Mobilitäten und elektroosmotischen Fließgeschwindigkeiten. Alle getrennten Spezies werden aus demselben Ende der Kapillare eluiert, so dass sie mit quantitativen Detektoren nachgewiesen werden können. Die Detektorsignale erzeugen ein Elektropherogramm, das einem Chromatogramm ähnelt, aber schmalere Peaks aufweist.

Die Kapillarelektrophorese ist ein leistungsstarkes Werkzeug für die qualitative und quantitative Analyse komplexer Gemische. Sie liefert ähnliche Informationen wie andere Trenntechniken, wie z. B. die Gaschromatographie (GC) oder die Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC).