一、毛細管電泳儀的興起與發展

毛細管電泳(capillary electrophoresis, CE)，又稱gao效毛細管電泳(HPCE)是近年來發展Z快的分析化學研究領域之一。1981年Jorgenson等在75μm內徑的毛細管內用高電壓進行分離，創立了現代毛細管電泳。1984年Terabe等發展了毛細管膠束電動色譜(MECC)。1987年比Hjerten建立了毛細管等電聚焦(CIEF)，Cohen和Karger提出了毛細管凝膠電泳(CGF)。1988—1989年出現了diyi批毛細管電泳儀CE商品儀器，1989年diyi屆國際毛細管電泳會議召開，標志了一門新的分支學科的產生。

短短的幾年內，由于毛細管電泳儀CE符合了以生物工程為代表的生命科學各領域中對生物大分子(肽、蛋白、DNA等)的高度分離分析的要求，得到了迅速發展，正逐步成為生命科學及其它學科實驗室中一種常用的分析手段。近三年來國際毛細管電泳會議與會者均達700—800人，1996、1997兩年公開發表的有關毛細管電泳儀CE論文達3600余篇。歐洲、美國國內及日本也相繼召開毛細管電泳儀CE地區性國際會議。

我國在毛細管電泳儀CE領域研究起步早、發展快、研究工作較全面、有的研究成果達到國際先進水平。定期召開全國CE會議及亞太地區國際會議，在國際上已有一定的影響。1984年zhong國科學院化學所竺安教授在國內率先開展毛細管電泳儀CE研究，迄今國內已有幾百個單位開展毛細管電泳儀CE研究和應用。

從毛細管電泳儀CE理論到各種模式及各方面應用，國內均在進行。1998年舉行的第三屆全國CE會議共收錄論文129篇，同時舉行的第二屆亞太國際會議也取得了成功。毛細管電色譜(CEC)、CE/MS聯用、低背景毛細管梯度凝膠電泳、手性藥物分離、逆流聚焦及脫氧核糖核酸(DNA)各種毛細管電泳儀CE測定方法等一批研究成果均達到國際先進水平。

二、毛細管電泳儀的基本原理

毛細管電泳儀CE是以高壓電場為驅動力。以毛細管為分離通道，依據樣品中各組成之間淌度和分配行為上的差異，而實現分離的一類液相分離技術。儀器裝置包括高壓電源、毛細管、柱上檢測器和供毛細管兩端插入又和電源相連的兩個緩沖液貯瓶，在電解質溶液中，帶電粒子在電場作用下，以不同的速度向其所帶電荷相反方向遷移的現象稱電泳。

CE所用的石英毛細管在PH>3時，其內液面帶負電，和溶液接觸形成一雙電層。在高電壓作用下，雙電層中的水合陽離子層引起溶液在毛細管內整體向負極流動，形成電滲液。

帶電粒子在毛細管內電解質溶液中的遷移速度等于電泳和電滲流(EOF)二者的矢量和。帶正電荷粒子Zxian流出，中性粒子的電泳速度為“零”，故其遷移速度相當于EOF速度，帶負電荷粒子運動方向與EOF方向相反，因EOF速度一般大于電泳速度，故它將在中性粒子之后流出，各種粒子因遷移速度不同而實現分離，這就是毛細管區帶電泳(capillary zone electrophoresis，CZE)的分離原理。

三、影響毛細管電泳儀的分離因素

1.緩沖液

毛細管電泳儀緩沖試劑的選擇主要由所需的pH決定，在相同的pH下，不同緩沖試劑的分離效果不盡相同，有的可能相差甚遠。毛細管電泳儀CE中常用的緩沖試劑有：磷酸鹽、硼砂或硼酸、醋酸鹽等。

緩沖鹽的濃度直接影響到電泳介質的離子強度，從而影響Zeta電勢，而Zeta電勢的變化又會影響到電滲流。緩沖液濃度升高，離子強度增加，雙電層厚度減小，Zeta電勢降低，電滲流減小，樣品在毛細管中停留時間變長，有利于遷移時間短的組分的分離，分析效率提高。

同時，隨著電解液濃度的提高，毛細管電泳儀電解液的電導將大大高于樣品溶液的電導而使樣品在毛細管柱上產生堆積的效果，增強樣品的富集現象，增加樣品的容量，從而提高分析靈敏度。但是，毛細管電泳儀電解液濃度太高，電流增大，由于熱效應而使樣品組分蜂形擴展，分離效果反而變差。此外，離子還可以通過與管壁作用以及影響溶液的粘度、介電常數等來影響電滲，離子強度過高或過低都對提高分離效率不利。

2.pH值

毛細管電泳儀緩沖體系pH的選擇依樣品的性質和分離效率而定，是決定分離成敗的一大關鍵。不同樣品需要不同的pH分離條件，控制緩沖體系的pH值，一般只能改變電滲流的大小。pH能影響樣品的解離能力，樣品在極性強的介質中離解度增大，電泳速度也隨之增大，從而影響分離選擇性和分離靈敏度。

pH還會影響毛細管內壁硅醇基的質子化程度和溶質的化學穩定性，pH在4-10之間，硅醇基的解離度隨pH的升高而升高，電滲流也隨之升高。因此，pH為分離條件優化時不可忽視的因素。

3.分離電壓

在毛細管電泳儀CE中，分離電壓也是控制電滲的一個重要參數。高電壓是實現毛細管電泳儀CE快速、gao效的前提，電壓升高，樣品的遷移加大，分析時間縮短，但毛細管中焦耳熱增大，基線穩定性降低，靈敏度降低；分離電壓越低，分離效果越好，分析時間延長，峰形變寬，導致分離效率降低。

因此，相對較高的分離電壓會提高分離度和縮短分析時間，但電壓過高又會使譜帶變寬而降低分離效率。電解質濃度相同時，非水介質中的電流值和焦耳熱均比水相介質中小得多，因而在非水介質中允許使用更高的分離電壓。

4.溫度

溫度影響分離重現性和分離效率，控制溫度可以調控電滲流的大小。溫度升高，緩沖液粘度降低，管壁硅輕基解離能力增強，電滲速度變大，分析時間減短，分析效率提高。但溫度過高，會引起毛細管柱內徑向溫差增大，焦耳熱效應增強，柱效降低，分離效率也會降低。

5.添加劑

在電解質溶液中加入添加劑，例如中性鹽、兩性離子、表面活性劑以及有機溶劑等，會引起電滲流的顯著變化。表面活性劑常用作電滲流的改性劑，通過改變濃度來控制電滲流的大小和方向，但當表面活性劑的濃度高于臨界膠束濃度時，將形成膠束。

加入有機溶劑會降低離子強度，Zeta電勢增大，溶液粘度降低，改變管壁內表面電荷分布，使電滲流降低。在電泳分析中，緩沖液一般用水配制，但用水一有機混合溶劑常常能有效改善分離度或分離選擇性。

6.進樣

毛細管電泳儀CE的常規進樣方式有兩種：流體力學和電遷移進樣。電遷移進樣是在電場作用下，依靠樣品離子的電遷移和(或)電滲流將樣品注入，故會產生電歧視現象，會降低分析的準確性和可靠性，但此法尤其適用于粘度大的緩沖液和CGE情況。

流體力學進樣是普適方法，可以通過虹吸、在進樣端加壓或檢測器端抽空等方法來實現，但選擇性差，樣品及其背景同時被引入毛細管，對后續分離可能產生影響。通過進樣時間也可以來改善分離效果，進樣時間過短，峰面積太小，分析誤差大。進樣時間過大，樣品超載，進樣區帶擴散，會引起峰之間的重疊，與提高分離電壓一樣，分離效果變差。

另外，毛細管電泳儀的高分離性能以及消耗試劑少等特點使其分析領域得到了廣泛的應用，但是其常規分析的靈敏度不能適應痕量分析的要求，限制了毛細管電泳儀的應用和推廣。樣品前處理技術可以提高樣品通量或將痕量分析物進行預富集，去除樣品基質，將其與毛細管電泳技術聯用不僅可以提高分析的靈敏度，同時也消除了大部分可能的基質干擾，是一種比較理想的富集分離檢測技術。