11.26 : אלקטרופורזה קפילרית: מכשור

מכשור לאלקטרופורזה קפילרית כולל בדרך כלל מספר רכיבים מרכזיים. ספק כוח במתח גבוה מייצר את השדה החשמלי הדרוש להפרדה על ידי חיבור לאנודה (האלקטרודה החיובית) ולקתודה (האלקטרודה השלילית), הממוקמות במאגרים המכילים את תמיסת הבופר בשני קצוות צינורית הקפילר. המערכת כוללת בקבוקון דוגמה, צינורית קפילרית מזכוכית מותכת מצופה פוליאימיד לחוזק מכני, דרכה נודדים רכיבי הדוגמה במהלך ההפרדה, וגלאי לניתוח הרכיבים המופרדים.

יש להכניס את הדוגמה לצינורית הקפילרית כדי להתחיל בתהליך. פעולה זו מושגת על ידי ניתוק קצה אחד של הקפילר והאלקטרודה שלו ממאגרי הבופר וחיבורם לבקבוקון הדוגמה. הכנסת הדוגמה מתבצעת באמצעות הזרקה הידרודינמית, הכרוכה בהפעלת לחץ על בקבוקון הדוגמה, או הזרקה אלקטרוקינטית, הנשענת על שדה חשמלי להנעת הדוגמה לתוך הקפילר.

כאשר זרם חשמלי זורם דרך הקפילר המכיל תמיסת בופר מוליכה, נוצר חימום ג'ול עקב הקוטר הצר של עמודת הקפילר ועובי הדפנות היחסי של הקפילר. חימום ג'ול מתייחס לחום שנוצר כאשר זרם חשמלי עובר דרך תווך מוליך - במקרה זה, תמיסת הבופר בתוך הקפילר. הוא קשור ישירות לפליטת האנרגיה בצורת חום, כפי שמוגדר על ידי המשוואה Q = I²Rt, שבה Q הוא אנרגיית החום (בג'ול), I הוא הזרם, R הוא ההתנגדות, ו-t הוא הזמן. בקפילר אלקטרופורזה, חימום זה יכול לשנות את צמיגות תמיסת הבופר, ולגרום לכך שהמומסים במרכז הקפילר ינדדו מהר יותר מאשר אלו הקרובים לדפנות, מה שמוביל להתרחבות הלהקה ולירידה באיכות ההפרדה. קפילרים בקטרים פנימיים קטנים יותר מייצרים פחות חימום ג'ול, בעוד אלו בעלי קטרים חיצוניים גדולים יותר יעילים יותר בפיזור חום.

במקרים שבהם ריכוז הדוגמה נמוך, ניתן להשתמש בטכניקת ערימה (Stacking) כדי לשפר את רגישות הזיהוי. טכניקה זו כוללת הזרקת הדוגמה לתוך תמיסה בעלת חוזק יוני נמוך יותר מתמיסת הבופר, מה שגורם לרכיבי הדוגמה להתרכז בממשק בין שתי התמיסות.

לאחר הכנסת הדוגמה, מתח גבוה מיושם על פני מערכת הבופר, מה שגורם למינים טעונים לנדוד לעבר הקתודה באמצעות זרימה אלקטרואוסמוטית. הפרדת הרכיבים מתבצעת על בסיס הניידות האלקטרופורטית שלהם בשדה החשמלי.

גלאים שונים, כגון ספיגה, פלואורסצנציה, מוליכות וספקטרומטריית מסה, משמשים בדרך כלל בקפילר אלקטרופורזה לזיהוי וניתוח הרכיבים המופרדים.