高效毛细管电泳（HPCE）的基本原理
高效毛细管电泳（High-Performance Capillary Electrophoresis，HPCE）是一种基于电泳原理的分离分析技术，结合了高效液相色谱（HPLC）的高压技术和传统电泳的分离能力。以下是HPCE的基本原理的详细解释：
1. 电泳与电渗流
电泳：在电场作用下，带电粒子在介质中向相反电荷的电极移动的现象。离子迁移速度取决于其电荷、大小和介质特性。
电渗流（EOF）：
定义：毛细管内壁的硅醇基团在缓冲液pH高于3时解离带负电，吸引缓冲液中的阳离子形成双电层。
作用：在电场作用下，双电层中的水合阳离子带动整个缓冲液向负极移动，形成电渗流。
特点：电渗流速度一般大于电泳速度，且方向固定（向负极），是推动样品迁移的主要动力。
2. 分离原理
表观迁移速度：样品中各组分在毛细管中的实际迁移速度是电泳速度和电渗流速度的矢量和。
阳离子：电泳方向向负极，与电渗流方向相同，表观速度最快。
中性分子：仅随电渗流移动，表观速度等于电渗流速度。
阴离子：电泳方向向正极，与电渗流方向相反，表观速度最慢，甚至可能向正极移动。
分离机制：
电泳迁移率差异：不同离子的电荷和大小不同，电泳速度不同。
电渗流作用：电渗流使所有组分向负极移动，但速度不同，实现分离。
3. 仪器组成
高压电源：提供0-30kV的直流电压，形成电场。
毛细管柱：内径25-100μm，长度20-100cm的石英毛细管，外壁涂聚酰亚胺涂层以增强柔韧性。
检测器：常用紫外检测器，也有激光诱导荧光（LIF）等高灵敏度检测器。
进样系统：压力进样、电动进样或扩散进样。
数据处理系统：记录和处理电泳图谱。
4. 技术特点
高效分离：理论塔板数可达105-106/m，分离效率高。
快速分析：分析时间通常在几分钟到几十分钟内。
样品用量少：进样体积仅需纳升级（10^-9L）。
多模式分离：通过改变缓冲液和毛细管条件，可实现多种分离模式，如：
毛细管区带电泳（CZE）：基于电荷和大小分离。
胶束电动色谱（MEKC）：添加表面活性剂形成胶束，分离中性分子。
毛细管凝胶电泳（CGE）：在凝胶介质中分离大分子。
毛细管等电聚焦（CIEF）：基于等电点分离蛋白质。
毛细管等速电泳（CITP）：用于样品预浓缩。
5. 应用领域
生物分析：蛋白质、核酸、多肽等生物大分子的分离和测定。
药物分析：药物纯度检测、手性分离、药物代谢研究。
环境监测：水质分析、污染物检测。
食品分析：添加剂、营养成分分析。
临床检验：疾病标志物检测、代谢物分析。
6. 优势与挑战
优势：
高分辨率：适用于复杂样品的分离。
高灵敏度：可检测微量成分。
自动化：易于实现自动化操作。
挑战：
重现性：受毛细管内壁性质、缓冲液条件等因素影响。
样品吸附：蛋白质等生物大分子易吸附在毛细管内壁。
检测限：紫外检测器的灵敏度有限，需结合其他技术提高检测限。
7. 改进与发展
毛细管涂层技术：通过涂覆聚合物或化学键合改性，减少样品吸附，提高重现性。
微芯片电泳：将毛细管电泳集成到微流控芯片上，实现微型化、高通量分析。
联用技术：与质谱（MS）联用，提高定性和定量分析能力。
