毛細管電泳技術的核心原理基于電滲流與電泳現象的協同作用,通過高壓電場驅動帶電粒子在毛細管內實現高效分離。
電滲流(EOF)的形成機制:當毛細管內緩沖液pH>3時,石英毛細管內壁的硅醇基(-SiOH)解離為帶負電的硅氧基(-SiO?),吸引溶液中的陽離子形成雙電層。在高壓電場作用下,雙電層中的水合陽離子向負極遷移,帶動整個流體呈“塞式流”運動。這種流型使溶質區帶在毛細管內幾乎不擴張,從而保持高柱效(理論塔板數達10?-10?/m),且電滲流速度是普通離子電泳速度的5-7倍,成為推動流體前進的主要驅動力。
分離機制:淌度與分配行為的差異:帶電粒子在毛細管內的遷移速度為電泳速度與電滲流速度的矢量和。正離子運動方向與電滲流一致,最先流出;中性粒子無電泳現象,遷移速度等于電滲流速度;負離子運動方向與電滲流相反,但因電滲流速度更大,最終在中性粒子之后流出。不同粒子因電荷性質、荷質比及分子大小的差異,在電場中表現出不同的遷移速度,從而實現分離。
技術優勢與應用:毛細管電泳結合了經典電泳與微柱分離原理,具有納升級樣本消耗、快速分析(數秒至數十分鐘)及高分辨率等特點。其分離模式多樣,如毛細管區帶電泳(CZE)通過調整管壁涂層降低電滲流,適用于帶電溶質分析;膠束電動色譜(MECC)通過表面活性劑形成準固定相,實現中性物質分離。該技術廣泛應用于生物醫學(如蛋白質、核酸分析)、環境科學及食品安全等領域。
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