11.25 : Электрофорез: обзор

Электрофорез — это мощный метод аналитического разделения, основанный на дифференциальной миграции заряженных частиц под воздействием электрического поля. Основная сила электрофореза заключается в его способности разделять высокомолекулярные соединения в сложных смесях. Он нашел широкое применение в биохимии, молекулярной биологии и аналитической химии, позволяя разделять такие соединения, как аминокислоты, нуклеотиды, углеводы и белки с превосходным разрешением.

Существует два основных формата электрофоретического разделения: электрофорез в пластине и капиллярный электрофорез. Электрофорез в пластине использует гелевую матрицу, такую ​​как агароза или полиакриламид, которая действует как сито, позволяя молекулам перемещаться через поры. Капиллярный электрофорез использует узкую капиллярную трубку, заполненную буферным раствором, что обеспечивает высокое разрешение разделения при быстром времени анализа и минимальных требованиях к образцу. Хотя электрофорез в пластине широко используется в биохимии и биологии для разделения высокомолекулярных видов (соединений), капиллярный электрофорез является более поздней разработкой с рядом преимуществ.

Капиллярный электрофорез — это метод разделения, используемый для анализа сложных смесей аналитов на основе их дифференциальных скоростей миграции в приложенном электрическом поле. В этом методе образец вводится в узкую капиллярную трубку, заполненную буферным раствором, и применяется электрическое поле для облегчения разделения. Скорость миграции аналита зависит от его заряда и размера. Более мелкие и более высоко заряженные ионы мигрируют быстрее, чем более крупные и менее заряженные. При капиллярном электрофорезе на миграцию компонентов образца влияют два типа подвижности: электрофоретическая подвижность и электроосмотическая подвижность. Электрофоретическая подвижность — это реакция растворенного вещества на приложенное электрическое поле, при этом катионы движутся к отрицательно заряженному катоду, анионы движутся к положительно заряженному аноду, а нейтральные виды остаются неподвижными. Электроосмотическая подвижность возникает, когда буферный раствор перемещается по капилляру в ответ на электрическое поле, как правило, по направлении катода.

В нормальных условиях капиллярный электрофорез сначала разделяет катионы, затем нейтральные виды (частицы) и, наконец, анионы. Это разделение основано на их соответствующих электрофоретических подвижностях и скоростях электроосмотического потока. Примечательно, что все разделенные виды элюируются с одного и того же конца капилляра, что позволяет их обнаруживать с помощью количественных детекторов. Сигналы детектора создают электрофореграмму, напоминающую хроматограмму, но с более узкими пиками.

Капиллярный электрофорез является мощным инструментом для качественного и количественного анализа сложных смесей. Он предоставляет информацию, аналогичную полученной с помощью других методов разделения, таких как газовая хроматография (ГХ) или высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ).