11.27 : Elettroforesi capillare: applicazioni

Le separazioni elettroforetiche capillari offrono diverse modalità, ognuna con delle applicazioni uniche. Queste modalità includono l’elettroforesi capillare zonale, l’elettroforesi capillare su gel, l’elettroforesi capillare a matrice, la focalizzazione isoelettrica capillare, l’isotacoforesi capillare, la cromatografia elettrocinetica micellare e l’elettrocromatografia capillare.

L'elettroforesi capillare zonale (CZE) separa i componenti ionici in base alla loro mobilità elettroforetica. Viene usata per separare le proteine, gli amminoacidi e i carboidrati in tempi minimi, questo la rende una tecnica importante nel campo in rapida espansione della proteomica. Per esempio, è usata per l'analisi delle proteine ​​nei campioni di urina per diagnosticare malattie renali croniche e coronarie.

L'elettroforesi capillare su gel (CGE) viene eseguita in una matrice polimerica di gel poroso. Fornisce un'azione di setacciatura molecolare per separare le macromolecole come le proteine, i frammenti di DNA e gli oligonucleotidi, che hanno cariche simili ma dimensioni diverse. La CGE svolge un ruolo significativo nel sequenziamento del DNA, in particolare nel Progetto Genoma Umano.

L'elettroforesi capillare a matrice (CAE) gestisce più capillari in parallelo per il sequenziamento del DNA. Il DNA viene frammentato ed etichettato con dei coloranti fluorescenti, con la sequenza determinata dalla sequenza di colori dei coloranti dei frammenti eluiti.

La modalità di focalizzazione isoelettrica capillare (CIF) separa le specie anfiprotiche, come gli amminoacidi e le proteine ​​che contengono i gruppi amminici deboli di acido carbossilico e basi deboli. I composti anfiprotici possono donare o accettare i protoni; negli amminoacidi, questo comportamento anfiprotico si traduce in uno zwitterione con cariche sia positive che negative. Lo zwitterione non migra in un campo elettrico quando il pH della soluzione è uguale al suo punto isoelettrico (pI), rendendo il pI una caratteristica chiave nella separazione di tali molecole. Le separazioni si basano sulle differenze nelle proprietà di equilibrio degli analiti piuttosto che sulle velocità di migrazione.

La modalità di separazione con l’isotacoforesi capillare (ICTP) si concentra sulla migrazione a velocità uguale di tutte le bande degli analiti, separando i cationi o gli anioni ma non entrambi. Gli ioni degli analiti migrano con velocità uniche, formando delle bande adiacenti che alla fine si muovono alla stessa velocità.

La tecnica della cromatografia elettrocinetica micellare (MECC o MEKC) supera la limitazione della CZE di non essere in grado di separare le specie neutre aggiungendo un tensioattivo come il sodio dodecil solfato (SDS) alla soluzione tampone. Il meccanismo di separazione è simile alla cromatografia liquida (LC), a seconda delle differenze nelle costanti di distribuzione tra la fase acquosa mobile e la fase pseudo-stazionaria degli idrocarburi. La MEKC è stata usata per separare un'ampia varietà di campioni, tra cui le miscele di composti farmaceutici, le vitamine e gli esplosivi.

Un metodo alternativo per separare i composti neutri è l'elettrocromatografia capillare (CEC). Nella CEC, vengono utilizzati dei tubi capillari riempiti con delle particelle di silice di dimensioni comprese tra 1,5 e 3 mm e rivestiti con una fase stazionaria non polare. La separazione delle specie neutre avviene quando si distribuiscono tra la fase stazionaria e la soluzione tampone, quest'ultima funge da fase mobile a causa del flusso elettrosmotico. Il processo di separazione è simile alla cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC), ma non richiede pompe ad alta pressione. Inoltre, la CEC offre un'efficienza superiore e dei tempi di analisi ridotti rispetto alla HPLC.

Queste varie modalità di elettroforesi capillare offrono una gamma versatile di applicazioni, dalla separazione delle specie cariche nelle CZE alla separazione di specie neutre nella MEKC e CEC, nonché separazioni basate sulle dimensioni nella CGE.