11.27 : Electroforesis capilar: aplicaciones

Las separaciones electroforéticas capilares ofrecen varios modos, cada uno con aplicaciones únicas. Estos modos incluyen la electroforesis capilar en zona, la electroforesis capilar en gel, la electroforesis capilar en matriz, el isoelectroenfoque capilar, la isotacoforesis capilar, la cromatografía electrocinética micelar y la electrocromatografía capilar.

La electroforesis capilar en zona (ECZ) separa los componentes iónicos en función de su movilidad electroforética. Se ha utilizado para separar proteínas, aminoácidos y carbohidratos en un tiempo mínimo, lo que la convierte en una técnica importante en el campo de la proteómica, en rápida expansión. Por ejemplo, se utiliza para el análisis de proteínas en muestras de orina para diagnosticar enfermedades crónicas de los riñones y las arterias coronarias.

La electroforesis capilar en gel (ECG) se realiza en una matriz de polímero de gel poroso. Proporciona una acción de tamizado molecular para separar macromoléculas como proteínas, fragmentos de ADN y oligonucleótidos que tienen cargas similares pero difieren en tamaño. La ECG desempeña un papel importante en la secuenciación del ADN, en particular en el Proyecto Genoma Humano.

La electroforesis capilar en matriz (CAE) utiliza múltiples capilares en paralelo para la secuenciación del ADN. El ADN se fragmenta y se marca con colorantes fluorescentes; la secuencia se determina por la secuencia de color del colorante de los fragmentos que se eluyen.

El modo de isoelectroenfoque capilar (CIF) separa especies anfipróticas, como aminoácidos y proteínas que contienen grupos de amina de base débil y ácido carboxílico débil. Los compuestos anfipróticos pueden donar o aceptar protones; en los aminoácidos, este comportamiento anfiprótico da como resultado un zwitterión con cargas tanto positivas como negativas. El zwitterión no migra en un campo eléctrico cuando el pH de la solución es igual a su punto isoeléctrico (pI), lo que hace que el pI sea una característica clave para separar dichas moléculas. Las separaciones se basan en las diferencias en las propiedades de equilibrio de los analitos en lugar de en las tasas de migración.

El modo de separación por isotacoforesis capilar (CITP) se centra en la migración a velocidad uniforme de todas las bandas de analito, separando cationes o aniones, pero no ambos. Los iones de analito migran a velocidades únicas y forman bandas adyacentes que, en última instancia, se mueven a la misma velocidad.

La técnica de cromatografía electrocinética micelar (MEKC) supera la limitación de la CZE de no poder separar especies neutras añadiendo un surfactante como el dodecil sulfato de sodio (SDS) a la solución tampón. El mecanismo de separación es similar a la cromatografía líquida (LC), dependiendo de las diferencias en las constantes de distribución entre la fase acuosa móvil y la fase pseudoestacionaria de hidrocarburos. La MEKC se ha utilizado para separar una amplia variedad de muestras, incluidas mezclas de compuestos farmacéuticos, vitaminas y explosivos.

Un método alternativo para separar compuestos neutros es la electrocromatografía capilar (CEC). En la CEC, se utilizan tubos capilares llenos de partículas de sílice de entre 1,5 y 3 mm de tamaño y recubiertos con una fase estacionaria no polar. La separación de las especies neutras se produce a medida que se distribuyen entre la fase estacionaria y la solución tampón, actuando esta última como fase móvil debido al flujo electroosmótico. El proceso de separación es similar a la cromatografía líquida de alto rendimiento (HPLC), pero no requiere bombas de alta presión. Además, la CEC ofrece una eficiencia superior y tiempos de análisis reducidos en comparación con la HPLC.

Estos diversos modos de electroforesis capilar ofrecen una gama versátil de aplicaciones, desde la separación de especies cargadas en CZE hasta la separación de especies neutras en MEKC y CEC, así como separaciones basadas en tamaño en CGE.