11.27 : 모세관 전기영동: 응용 분야

모세관 전기영동 분리는 각각 고유한 응용 분야가 있는 다양한 모드를 제공합니다. 이러한 모드에는 모세관 영역 전기영동, 모세관 겔 전기영동, 모세관 어레이 전기영동, 모세관 등전점 전기영동, 모세관 등전점 전기영동, 미셀 전기운동 크로마토그래피 및 모세관 전기 크로마토그래피가 포함됩니다.

모세관 영역 전기영동(CZE)은 전기영동 이동성에 따라 이온 성분을 분리합니다. 최소한의 시간 내에 단백질, 아미노산 및 탄수화물을 분리하는 데 사용되어 빠르게 확장되는 프로테오믹스 분야에서 주요 기술이 되었습니다. 예를 들어, 만성 신장 및 관상 동맥 질환을 진단하기 위해 소변 표본에서 단백질을 분석하는 데 사용됩니다.

모세관 겔 전기영동(CGE)은 다공성 겔 폴리머 매트릭스에서 수행됩니다. 단백질, DNA 단편 및 올리고뉴클레오티드와 같이 전하가 비슷하지만 크기가 다른 거대 분자를 분리하기 위한 분자 체질 작용을 제공합니다. CGE는 특히 인간 게놈 프로젝트에서 DNA 시퀀싱에서 중요한 역할을 합니다.

모세관 배열 전기영동(CAE)은 DNA 시퀀싱을 위해 여러 모세관을 병렬로 작동시킵니다. DNA는 단편화되고 형광 염료로 표지되며, 시퀀스는 용출된 단편의 염료 색상 시퀀스에 의해 결정됩니다.

모세관 등전점 전기영동(CIF) 모드는 약한 카르복실산과 약염기 아민기를 포함하는 아미노산 및 단백질과 같은 양성자성 종을 분리합니다. 양성자성 화합물은 양성자를 제공하거나 수용할 수 있습니다. 아미노산에서 이러한 양성자성 거동은 양전하와 음전하를 모두 갖는 쌍성 이온을 생성합니다. 용액의 pH가 등전점(pI)과 같을 때 쌍성 이온은 전기장에서 이동하지 않으므로 pI는 이러한 분자를 분리하는 데 중요한 특성입니다. 분리는 이동 속도보다는 분석물의 평형 특성의 차이에 기반합니다.

모세관 등전점 전기영동(CITP) 분리 모드는 모든 분석물 밴드의 동일한 속도 이동에 초점을 맞춰 양이온 또는 음이온 중 하나만 분리하지만 둘 다 분리하지는 않습니다. 분석물 이온은 고유한 속도로 이동하여 궁극적으로 동일한 속도로 이동하는 인접한 밴드를 형성합니다.

미셀 전기 운동 크로마토그래피(MEKC) 기술은 완충 용액에 도데실황산나트륨(SDS)과 같은 계면활성제를 첨가하여 중성 종을 분리할 수 없다는 CZE의 한계를 극복합니다. 분리 메커니즘은 이동성 수용액 상과 탄화수소 의사정지상 사이의 분포 상수 차이에 따라 액체 크로마토그래피(LC)와 유사합니다. MEKC는 제약 화합물, 비타민, 폭발물의 혼합물을 포함한 다양한 표본을 분리하는 데 사용되었습니다.

중성 화합물을 분리하는 또 다른 방법은 모세관 전기 크로마토그래피(CEC)입니다. CEC에서는 크기가 1.5~3mm인 실리카 입자로 채워지고 비극성 고정상으로 코팅된 모세관을 사용합니다. 중성 종의 분리는 고정상과 완충액 사이에 분포되면서 발생하며, 후자는 전기 삼투 흐름으로 인해 이동상 역할을 합니다. 분리 공정은 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)와 유사하지만 고압 펌프가 필요하지 않습니다. 또한 CEC는 HPLC에 비해 뛰어난 효율성과 단축된 분석 시간을 제공합니다.

이러한 다양한 모세관 전기영동 모드는 CZE에서 하전된 종을 분리하는 것부터 MEKC 및 CEC에서 중성 종을 분리하는 것, 그리고 CGE에서 크기 기반 분리에 이르기까지 다양한 응용 분야를 제공합니다.