11.26 : Eletroforese capilar: Instrumentação

A instrumentação de eletroforese capilar normalmente consiste em vários componentes principais. Uma fonte de alimentação de alta tensão gera o campo elétrico necessário para a separação, conectando-se a um ânodo (o eletrodo carregado positivamente) e um cátodo (o eletrodo carregado negativamente) localizados em reservatórios tampão em cada extremidade do tubo capilar. O sistema inclui um frasco de amostra, um tubo capilar de sílica fundida revestido com poliimida para resistência mecânica através do qual os componentes da amostra migram durante a separação e um detector para analisar os componentes separados.

A amostra deve ser introduzida no tubo capilar para iniciar o processo. Isso é obtido separando uma extremidade do capilar e seu eletrodo dos reservatórios tampão associados e colocando-os no frasco de amostra. A introdução da amostra pode ser realizada por meio de injeção hidrodinâmica, que envolve a aplicação de pressão no frasco de amostra, ou injeção eletrocinética, que depende de um campo elétrico para conduzir a amostra para dentro do capilar.

Quando a corrente flui através do capilar contendo uma solução tampão condutiva, isso leva ao aquecimento Joule, devido ao furo estreito da coluna capilar e à espessura relativa das paredes do capilar. O aquecimento Joule se refere ao calor gerado quando uma corrente elétrica passa por um meio condutor — neste caso, a solução tampão dentro do capilar. Ele está diretamente relacionado à dissipação de energia na forma de calor, conforme definido pela equação Q = I²Rt, onde Q é a energia térmica (em joules), I é a corrente, R é a resistência e t é o tempo. Na eletroforese capilar, esse aquecimento pode alterar a viscosidade da solução tampão, fazendo com que os solutos no centro do capilar migrem mais rápido do que aqueles próximos às paredes, resultando em alargamento da banda e uma separação degradada. Capilares com diâmetros internos menores geram menos aquecimento Joule, enquanto aqueles com diâmetros externos maiores são mais eficazes na dissipação de calor.

Uma técnica de empilhamento pode ser empregada para aumentar a sensibilidade de detecção em casos em que a concentração da amostra é baixa. Este método envolve injetar a amostra em uma solução com uma força iônica menor do que a solução tampão, fazendo com que os componentes da amostra se concentrem na interface entre as duas soluções.

Uma vez que a amostra foi introduzida, uma alta voltagem é aplicada através do sistema tampão, levando as espécies carregadas a migrarem em direção ao cátodo através do fluxo eletrosmótico. A separação dos componentes ocorre com base em sua mobilidade eletroforética dentro do campo elétrico.

Vários detectores, como de absorção, fluorescência, condutividade e espectrometria de massa, são comumente empregados na eletroforese capilar para detectar e analisar os componentes separados.