11.26 : Капиллярный электрофорез: приборы

Приборы для капиллярного электрофореза обычно состоят из нескольких основных компонентов. Высоковольтный источник питания генерирует электрическое поле, необходимое для разделения, путем подключения к аноду (положительно заряженному электроду) и катоду (отрицательно заряженному электроду), расположенным в буферных резервуарах на каждом конце капиллярной трубки. Система включает в себя пробирку для образца, капиллярную трубку из плавленого кварца, покрытую полиимидом для механической прочности, через которую компоненты образца перемещаются во время разделения, и детектор для анализа разделенных компонентов.

Образец должен быть введен в капиллярную трубку для начала процесса. Это достигается путем отсоединения одного конца капилляра и его электрода от связанных буферных резервуаров и помещения их во флакон с образцом. Ввод образца может осуществляться посредством гидродинамической инъекции, которая включает приложение давления к флакону с образцом, или электрокинетической инъекции, которая основана на электрическом поле для перемещения образца в капилляр.

Когда ток протекает через капилляр, содержащий проводящий буферный раствор, это приводит к джоулевому нагреву из-за узкого отверстия капиллярной колонки и относительной толщины стенок капилляра. Джоулев нагрев относится к теплу, выделяемому при прохождении электрического тока через проводящую среду — в данном случае буферный раствор внутри капилляра. Он напрямую связано с рассеиванием энергии в виде тепла, как определено уравнением Q = I²Rt, где Q — тепловая энергия (в джоулях), I — ток, R — сопротивление, а t — время. В капиллярном электрофорезе этот нагрев может изменить вязкость буферного раствора, заставляя растворенные вещества в центре капилляра мигрировать быстрее, чем те, что находятся вблизи стенок, что приводит к расширению полосы и ухудшению разделения. Капилляры с меньшим внутренним диаметром генерируют меньше джоулева тепла, в то время как капилляры с большим внешним диаметром более эффективно рассеивают тепло.

Метод штабелирования может использоваться для повышения чувствительности обнаружения в случаях, когда концентрация образца низкая. Этот метод включает в себя введение образца в раствор с более низкой ионной силой, чем у буферного раствора, в результате чего компоненты образца концентрируются на границе раздела двух растворов.

После введения образца через буферную систему подается высокое напряжение, побуждая заряженные частицы перемещаться к катоду через электроосмотический поток. Разделение компонентов происходит на основе их электрофоретической подвижности в электрическом поле.

Различные детекторы, такие как детекторы поглощения, флуоресценции, проводимости и масс-спектрометрии, обычно используются в капиллярном электрофорезе для обнаружения и анализа разделенных компонентов.