毛细管电泳仪器通常由几个关键部件组成。高压电源通过连接到位于毛细管两端缓冲液储液器中的阳极(带正电的电极)和阴极(带负电的电极),产生分离所需的电场。该系统包括一个样品瓶、一根涂有聚酰亚胺以增加机械强度的熔融石英毛细管,样品成分在分离过程中会通过这根毛细管迁移,还有一个用于分析已分离成分的检测器。
必须将样品引入毛细管以启动这一过程。这是通过将毛细管的一端及其电极从相关的缓冲液储液器中拆下,然后放入样品瓶中。样品引入可以通过流体动力进样(即对样品瓶施加压力)或电动进样(依靠电场将样品驱动到毛细管中)来完成。
当电流流过含有导电缓冲溶液的毛细管时,由于毛细管柱的内径较窄以及毛细管壁的相对厚度,会产生焦耳加热。焦耳加热是指电流通过导电介质(在本例中为毛细管内的缓冲溶液)时产生的热量。它与以热量形式耗散的能量直接相关,由如下公式定义:Q = I^2Rt,其中 Q 是热能(单位为焦耳),I 是电流,R 是电阻,t 是时间。在毛细管电泳中,这种加热会改变缓冲溶液的粘度,导致毛细管中心的溶质比靠近管壁附近的溶质迁移得更快,从而导致谱带增宽和分离效果下降。内径较小的毛细管产生的焦耳加热较少,而外径较大的毛细管散热效果更佳。
在样品浓度较低的情况下,可以采用堆叠技术来提高检测灵敏度。该方法涉及将样品注入离子强度低于缓冲溶液的溶液中,使样品成分集中在两种溶液之间的界面上。
样品注入后,在缓冲系统上施加高电压,促使带电物质通过电渗流向阴极迁移。成分的分离基于它们在电场内的电泳迁移率。
毛细管电泳通常采用各种检测器(例如吸收、荧光、电导率和质谱)来检测和分析分离的成分。
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