11.27 : Électrophorèse capillaire : applications

Les séparations électrophorétiques capillaires offrent différents modes, chacun avec des applications uniques. Ces modes comprennent l'électrophorèse capillaire en zone, l'électrophorèse capillaire sur gel, l'électrophorèse capillaire en réseau, la focalisation isoélectrique capillaire, l'isotachophorèse capillaire, la chromatographie électrocinétique micellaire et l'électrochromatographie capillaire.

L'électrophorèse capillaire en zone (CZE) sépare les composants ioniques en fonction de leur mobilité électrophorétique. Elle a été utilisée pour séparer les protéines, les acides aminés et les glucides en un minimum de temps, ce qui en fait une technique majeure dans le domaine en pleine expansion de la protéomique. Par exemple, elle est utilisée pour l'analyse des protéines dans les échantillons d'urine afin de diagnostiquer les maladies rénales chroniques et les maladies coronariennes.

L'électrophorèse capillaire sur gel (CGE) est réalisée dans une matrice polymère en gel poreux. Elle fournit une action de tamisage moléculaire pour séparer les macromolécules telles que les protéines, les fragments d'ADN et les oligonucléotides qui ont des charges similaires mais des tailles différentes. La CGE joue un rôle important dans le séquençage de l'ADN, en particulier dans le projet du génome humain.

L'électrophorèse capillaire (CAE) utilise plusieurs capillaires en parallèle pour le séquençage de l'ADN. L'ADN est fragmenté et marqué avec des colorants fluorescents, la séquence étant déterminée par la séquence de couleurs des fragments élués.

Le mode de focalisation isoélectrique capillaire (CIF) sépare les espèces amphiprotiques, telles que les acides aminés et les protéines qui contiennent des groupes acides carboxyliques faibles et des groupes amines bases faibles. Les composés amphiprotiques peuvent donner ou accepter des protons ; dans les acides aminés, ce comportement amphiprotique donne lieu à un zwitterion avec des charges positives et négatives. Le zwitterion ne migre pas dans un champ électrique lorsque le pH de la solution est égal à son point isoélectrique (pI), ce qui fait du pI une caractéristique clé dans la séparation de ces molécules. Les séparations sont basées sur les différences de propriétés d'équilibre des analytes plutôt que sur les taux de migration.

Le mode de séparation par isotachophorèse capillaire (CITP) se concentre sur la migration à vitesse égale de toutes les bandes d'analytes, séparant soit les cations, soit les anions, mais pas les deux. Les ions d'analyte migrent à des vitesses uniques, formant des bandes adjacentes qui se déplacent finalement à la même vitesse.

La technique de chromatographie électrocinétique micellaire (MEKC) surmonte la limitation de la CZE qui ne permet pas de séparer les espèces neutres en ajoutant un tensioactif comme le dodécyl sulfate de sodium (SDS) à la solution tampon. Le mécanisme de séparation est similaire à la chromatographie liquide (LC), en fonction des différences de constantes de distribution entre la phase aqueuse mobile et la phase pseudo-stationnaire hydrocarbonée. La MEKC a été utilisée pour séparer une grande variété d'échantillons, notamment des mélanges de composés pharmaceutiques, de vitamines et d'explosifs.

Une méthode alternative pour séparer les composés neutres est l'électrochromatographie capillaire (CEC). Dans la CEC, des tubes capillaires remplis de particules de silice de 1,5 à 3 mm de taille et recouverts d'une phase stationnaire non polaire sont utilisés. La séparation des espèces neutres se produit lorsqu'elles se répartissent entre la phase stationnaire et la solution tampon, cette dernière agissant comme phase mobile en raison du flux électroosmotique. Le processus de séparation est similaire à la chromatographie liquide haute performance (HPLC), mais il ne nécessite pas de pompes haute pression. De plus, la CEC offre une efficacité supérieure et des temps d'analyse réduits par rapport à la HPLC.

Ces différents modes d'électrophorèse capillaire offrent une gamme polyvalente d'applications, de la séparation des espèces chargées en CZE à la séparation des espèces neutres en MEKC et CEC, ainsi que des séparations basées sur la taille en CGE.