11.26 : Kılcal Elektroforez: Enstrümantasyon

Kılcal elektroforez cihazı genellikle birkaç temel bileşenden oluşur. Yüksek voltajlı bir güç kaynağı, kılcal tüpün her iki ucundaki tampon rezervuarlarında bulunan bir anoda (pozitif yüklü elektrot) ve bir katoda (negatif yüklü elektrot) bağlanarak ayırma için gerekli elektrik alanını üretir. Sistem, numune şişesi, ayırma sırasında numune bileşenlerinin içinden geçtiği mekanik dayanıklılığı artırmak için poliimid ile kaplanmış bir erimiş silika kılcal tüpü ve ayrılan bileşenleri analiz etmek için bir dedektör içerir.

İşlemi başlatmak için numune kılcal tüpe sokulmalıdır. Bu, kılcalın bir ucunu ve elektrodunu ilişkili tampon rezervuarlarından ayırıp numune şişesine yerleştirerek yapılır. Numune enjeksiyonu, numune şişesine basınç uygulanmasını içeren hidrodinamik enjeksiyon veya numuneyi kılcal tüpe sokmak için bir elektrik alanına dayanan elektrokinetik enjeksiyon yoluyla gerçekleştirilebilir.

İletken bir tampon çözeltisi içeren kılcal tüpten akım geçtiğinde, kılcal tüpün dar deliği ve kılcal tüp duvarlarının göreceli kalınlığı nedeniyle Joule ısınmasına yol açar. Joule ısınması, elektrik akımının iletken bir ortamdan geçmesiyle oluşan ısıyı ifade eder; bu durumda, tampon çözeltisi kılcal tüpün içindedir. Q = I²Rt denklemiyle tanımlanan ısı biçimindeki enerji dağılımıyla doğrudan ilişkilidir; burada Q ısı enerjisidir (joule cinsinden), I akımdır, R dirençtir ve t zamandır. Kılcal elektroforezde, bu ısıtma tampon çözeltisinin viskozitesini değiştirebilir ve kılcal tüpün merkezindeki çözünen maddelerin duvarlara yakın olanlardan daha hızlı göç etmesine neden olarak bant genişlemesine ve ayrımın bozulmasına yol açabilir. Daha küçük iç çaplara sahip kılcal tüpler daha az Joule ısınması üretirken, daha büyük dış çaplara sahip olanlar ısıyı dağıtmada daha etkilidir.

Numune konsantrasyonunun düşük olduğu durumlarda tespit hassasiyetini artırmak için bir istifleme tekniği kullanılabilir. Bu yöntem, numuneyi tampon çözeltisinden iyonik kuvveti daha düşük bir çözeltiye enjekte etmeyi içerir ve numune bileşenlerinin iki çözeltinin arayüzünde yoğunlaşmasına neden olur.

Numune enjekte edildikten sonra, tampon sistemi boyunca yüksek voltaj uygulanır ve bu şekilde yüklü türlerin elektroosmotik akış yoluyla katoda doğru göç etmesi sağlanır. Bileşenlerin ayrılması, elektrik alanı içindeki elektroforetik hareketliliğine dayanarak gerçekleşir.

Absorbsiyon, floresans, iletkenlik ve kütle spektrometrisi gibi çeşitli dedektörler, ayrılan bileşenleri tespit etmek ve analiz etmek için genellikle kılcal elektroforezde kullanılır.