毛细管电泳非接触电导检测

毛细管电泳(CE)常用的检测技术只能检测具有特定特性的分析物。例如，荧光检测器只能检测发出荧光的分析物，紫外线检测器只能检测吸收紫外线的分析物，而安培检测器只能检测在电极上可被氧化或还原的分析物。即使是通常被认为是通用检测技术的质谱仪，也只能检测可以通过电喷雾电离有效地转化为离子的分析物。　　回音圆廊的折射原理　　可以与毛细管电泳一起使用并且真正通用的一种检测技术是折射率(RI)检测。在这种检测技术中，当光穿过毛细管电泳缓冲区中的分析物时会产生折射，通过对所引起的弯曲或折射程度的变化来检测分析物。问题在于，折射率检测并不是特别敏感，尤其是在小规模的毛细管电泳中。伦敦圣保罗大教堂的圆顶天坛回音壁　　但是，有一种方法可以利用所谓的“回音圆廊”效果来增强折射率检测的灵敏度。就像声波可以在圆形空间中反弹一样，例如伦敦圣保罗大教堂的圆顶以及北京天坛的回音壁，由于声音的折射，可以在空间的一侧清晰地听到另一侧的对话。特定波长的光可以围绕圆形结构反弹，最终被俘获。被俘获的特定波长取决于周围介质的折射率。　　散射光的监测　　通过将激光照射在与毛细管电泳缓冲液接触的圆形结构上，可以通过监测散射光来检测由分析物引起的缓冲液折射率的任何变化。为此，散射光将丢失在圆形结构中被俘获的波长的光，该波长的光将随着折射率的变化而变化。几个研究小组表明，这种方法行之有效，他们已经使用了专门定制的设备(例如用于俘获光线的小玻璃球)来实现了这一目的。　　现在，来自美国安阿伯市密歇根大学的John Orlet和Ryan Bailey使用市售设备进行了同样的操作，从而提供了一种更简单，更方便的方法来进行毛细管电泳敏感的折射率检测。该设备是美国一家名为Genalyte的公司生产的硅光子微环谐振器阵列。它由两个由四个圆形硅环的16个簇组成的通道组成，每个环可以俘获入射的激光。　　Genalyte将这些阵列用于医学诊断，因为当诸如生物标记的分子结合到环上时，被环俘获的光的波长也会改变。但是Orlet和Bailey意识到，这种阵列有可能成为与毛细管电泳一起使用的理想折射率检测器。为了将阵列变成这样的检测器，两名研究人员将其容纳在连接到两个毛细管的流通池中。被毛细管电泳分离的分析物通过第一个毛细管迁移到流通池中，然后离开毛细管并通过阵列的两个通道进行检测，然后再通过第二个毛细管流出流通池。　　糖和咖啡因的成分检测　　Orlet和Bailey首先在山梨糖上测试了这种设置，发现该阵列可以检测到浓度低至15毫摩尔的分析物，并且阵列响应的大小随浓度而变化。接下来，他们尝试了两种简单的混合物，一种包含甘露糖、乳糖和果糖，另一种包含小分子乙酰胆碱、咖啡因和荧光素。在这两种情况下，混合物均通过毛细管电泳分离，并通过阵列检测其单个成分。但是，因为每个簇都可以检测到分析物，所以该阵列还可以监控它们沿通道的通过，从而记录其迁移速度，从而提供有关分析物的其他信息。　　最终，Orlet和Bailey表明，该阵列可以检测通过毛细管电泳分离的三种蛋白质——肌红蛋白、血红蛋白和β-乳球蛋白，证明它也可以与生物分子一起使用。他们现在正在研究各种方法来进一步提高其新型折射率检测器的灵敏度，包括通过改善毛细管装配到流通池中的方式以及将特定生物分子的俘获剂附着到阵列中的环上。符斌供稿

毛细管电泳技术(Capillary Electrophoresis, CE)又称高效毛细管电泳(HPCE)或毛细管分离法(CESM)，是一类以毛细管为分离通道、以高压直流电场为驱动力的新型液相分离技术。是80年代初发展起来的一种新型分离分析技术，它是电泳技术与层析技术相结合的产物，现在所说的毛细管电泳技术(CE)是由Jorgenson和Lukacs在1981年首先提出，他们使用了75mm的毛细管柱，用荧光检测器对多种组分实现了分离；1984年Terabe等发展了毛细管胶束电动色谱(MECC)；1987年Hjerten等把传统的等电聚焦过程转移到毛细管内进行，建立了毛细管等电聚焦(CIEF)；同年，Cohen发表了毛细管凝胶电泳(CGF)的工作；1988&mdash 1989年出现了第一批CE商品仪器。　　但是目前很多人认为，在众多的仪器中，CE好像不是那么的热门，甚至一些从事过CE研究的人员也认为该方法前途暗淡。　　行内流行说法之一：CE近年越来越难发文章，人们的研究热情正在走下坡路。　　行内流行说法之二：由于企业和检测机构用的少，学这个就业困难。不如HPLC、GC等有前途。　　日前一名网友在仪器信息网论坛发帖称，鉴于以上的这些消极情绪，导致一些刚入门的新手们，无论他们起初是怀着多大的热情，随着时间的推移他们总会或多或少难以避免的被这些消极情绪所影响，人云亦云，失去钻研的热情。　　毛细管电泳(CE)真的&ldquo 没落&rdquo 了吗?　　以一个科研工作者的身份该，网友谈到，&ldquo CE方法已经被各种标准(包括中国药典、国标，甚至是欧洲标准)所收录，说明一直有企业或检测机构在应用该方法。而事实也正是如此，我自己所知道的就有好几家检测机构和企业配备有CE仪器。&rdquo 　　据小编了解，2010年版中国药典对盐酸头孢吡肟中N-甲基吡咯烷的检查，USP对盐酸罗哌卡因的对映体纯度检查，均采用毛细管电泳法测定。　　另外，该网友谈到，任何仪器都只不过是一种方法媒介，如果你&ldquo 矢志不渝&rdquo 的认为CE没前途，那么你有没有对你的课题有一个整体的认识呢?又或者，你有没可能通过这个课题对这个领域有一个系统的认识?举个例子，比如你的课题是有关CE在某种中药检测中的应用。那么你在毕业前应该要掌握以下几点：该药物的使用历史、功效、研究现状、特征组份等；涉及该药物的检测方法；该药物的功效和对应功效的活性成分；如何进行质量控制等。该网友说，如果你具备了这些知识，面试的时候就不会只是一脸无辜的说，&ldquo 我做CE出身的&rdquo 。　　十八般兵器样样精通那是不可能的。其实退一步说，就算相对于LC、GC来说CE有点偏门，但学校学的是&ldquo 渔&rdquo 的手段，也就是分析问题，解决问题的能力，一法通万法通。所以，困心横虑中的从事CE研究的同学们，是不是不那么煎熬啦?　　其实，每一种好的仪器，研究和应用都需要大家的推动，如果我们放弃了，这种仪器的未来也就被放弃了。所以，从事CE研究的人们，或许你们今天的研究就能够推动CE的发展，加油!　　对于&ldquo 行内流行说法之一&rdquo ，该网友会在7月份开新帖，以数据说话，大家敬请期待!　　原帖：写给从事CE研究的研究生们--我们为何不屈不挠的浸泡在哀伤里?

p　　中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室汪海林课题组在高灵敏分析的基础研究方面取得重要进展。他们利用先进的单分子成像技术研究并揭示了独特的等速电泳聚焦和分离的机理，其有关“DNA单分子不连续运动成像揭示场强变化的等速电泳动力学”的研究发表在国际著名化学期刊《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 4644 - 4647)上。br//pp　　带电组分在均一和非均一电场中的运动是电泳应用于化学、物理学、生命科学以及新兴的纳米科技领域的基础。目前，人们对带电组分在均一电场中的运动已经有了充分的认识，而对其在非均一电场中运动的了解却有限。事实上，通过巧妙设计非均一电场，可实现其它技术难以分离的超大DNA分子(80 kb) 的分离和多种分析物的高倍浓缩(可达百万倍)。因而，认识非均一电场中带电组分的运动机制对发展高灵敏的生物分子分析技术和方法具有特殊意义。尽管非均一电场的使用已有百年历史，但对于其形成机理的认识由于存在技术瓶颈而踯躅不前。/pp　　为了解决这一学科难题，汪海林课题组通过改造全内反射荧光显微成像仪器，首先实现了毛细管电泳-单分子荧光成像分析。在此基础上，以毛细管等速电泳(cITP)作为非均一电场模型，对流经毛细管检测窗口处单个DNA分子实时成像。由于每一幅像记录了单个DNA分子在50 毫秒内的运动轨迹，因此可以计算出每一时间点DNA单分子的运动速度。而DNA运动速度的大小直接与电场强度相关，从而可获得毛细管中电场强度的动态分布信息。通过研究电场强度的实时变化，揭示了电渗流存在下等速电泳的动力学，并首次提出了三区带模型，突破了传统二区带模型的局限。利用这一研究成果，他们发展一种新颖的DNA单分子聚焦方法，实现对极低浓度下随机分布的、难以检测的单分子成像，可检测出4´ 10-17mol/L DNA分子。/pp　　在这项研究工作中，汪海林课题组创造性地利用单分子成像技术测定电场强度的分布，提供了一种全新的非均一电场研究方法，这对发展基于电泳分离的高灵敏生物分析技术和方法具有重要意义。/pp　　该工作得到了国家杰出青年基金、国家973计划、重点实验室等的支持。/ppbr//p