加壓毛細管電色譜儀的

原理及應用

CapillaryElectrochromatography

AdvancesandApplicationsCEC基本原理1微型分離技術2micro-HPLC和CE的結合3電滲流(EOF)為流動向的推動力4二維分離機理：液相色譜和電泳之和（分配和電泳淌度）歷史回顧和研究現(xiàn)狀

一、毛細管電色譜發(fā)展進程1952年Mould和Synge[2]首次在色譜分析上使用了電滲流，他們在薄層色譜上利用電場分離了膠棉中的多糖化合物。1974年Pretorius[3]才首次成功地實現(xiàn)了在填充毛細管液相色譜中用電滲流取代泵，并獲得了比傳統(tǒng)液相色譜高的柱效能，但是由于Pretorius當時所用的柱子管徑較大，因此CEC的優(yōu)越性沒有得到充分展示，所以在70年代后期，此法沒有得到充分重視。直到1980年Otsuka[4]才又發(fā)表了一篇有關CEC的文章。1981年Jorgenson等[5]用CEC分離了兩種毛細管區(qū)帶電泳難以分離的電中性芳香化合物后，逐漸引起人們的重視，關于CEC的文章陸續(xù)得到了報道。1987年特別是在Knox[6,7]從理論上闡述了CEC高效性的特點以后，毛細管電色譜才真正的得到了飛速發(fā)展并成為一個新的研究方向。毛細管電色譜研究進展[2]Mould,D,L,Synge,R.L.M.Analyst.1952,77:963-968[3]Pretorius.V,etal.J.Chromatogr.,1974,99:23-30[4]Otsuka.S,etal.Anal.Biochem.,1980,102:419-422[5]Jorgenson,J,W,etal.J.Chromatogr.,1981,218:209-216[6]Knox.J,H,etal.Chromatographia,1987,24:135-143[7]Knox.J,H.Chromatographia,1988,26:329-337歷史回顧和研究現(xiàn)狀

二、毛細管電色譜基本原理CEC與HPLC原理的比較CEC：是采用具有塞狀流型的電滲流推動流動相，其線速度是與柱的直徑和填料顆粒大小無關的。因而在毛細管中幾乎沒有流速梯度，譜帶展寬效應很小。HPLC：是采用壓力驅動流動相，流速隨填料顆粒大小和柱長而變化，流速在管中呈拋物線狀輪廓，因而造成譜帶展寬和柱效的降低。毛細管電色譜研究進展[8]MomikaM.DittmannGerardP.Rozing.JournalofChromatographyA,744(1996)63-74.歷史回顧和研究現(xiàn)狀

二、毛細管電色譜基本原理CEC的保留機理[8,9]如同HPLC：基于溶質在固定相和流動相間相互作用的不同。如同CZE：基于溶質電泳淌度的不同。

K＝K’＋k’(μep/μeof)+(μep/μeof)－－－－（1）

K—是CEC的容量因子K’—是在CEC中單純色譜因素引起的容量因子

μep－為溶質的電泳淌度μeof

－為流動相的電滲淌度討論：（1）對于中性化合物，μep

為零，K’等于K－－反應純粹的色譜過程（2）對于不保留的帶電化合物，K’為零－－反應純粹的電泳過程（3）對于有保留的帶電化合物，色譜和電泳機理同時起作用，因此CEC既能分離電中性物質，又能分離帶電物質。毛細管電色譜研究進展[9]Colon,L,A,GuoY,Fermier,A.AnalChem,1997,69(15):461[10]Rathore,A,S,Horvath,C.JChromatogr,1996,743:231CEC的保留機制：CEC=μHPLC+CE依靠電滲流(EOF)或電滲流結合壓力流推動流動相，使中性和帶電荷的樣品分子根據(jù)它們在色譜固定相和流動相間吸附、分配平衡常數(shù)的不同和電泳速率不同而達到分離分析；CEC的理論塔板數(shù)遠遠高于HPLC；既能分離帶電物質，也能分離中性物質；Fig.3.CECcombinesthestrengthsoftwopowerfulanalyticaltechniques——CEandμHPLC歷史回顧和研究現(xiàn)狀

三、毛細管電色譜的操作模式用電滲流驅動的電色譜由于儀器結構簡單，應用面比較廣。用電滲流和泵雙重驅動的電色譜優(yōu)點：避免在分離過程中氣泡的產(chǎn)生，同時可以用泵來控制流速，縮短分離時間。毛細管電色譜研究進展CEC的優(yōu)勢：減小譜帶展寬圖5.不同分離模式下的譜帶展寬

圖4.電驅動和壓力驅動下的流形比較CEC的優(yōu)勢：柱效

CEC：

104－105plates/m

HPLC：

103－104

plates/m

理論塔板數(shù)

Fig.6.therapidandhigh-efficiencyseparationofPAHswithCEC-LIFCEC的優(yōu)勢：快速Fig.7.ElectrochromatogramshowingtheCECseparationof16PAHswithin2.5minutes存在的問題：

在傳統(tǒng)的CEC模式中，由于焦耳熱效應，常常會遇到氣泡和“柱內干涸”等問題；氣泡的出現(xiàn)會導致基線不穩(wěn)、重現(xiàn)性不好、電滲流的中斷等現(xiàn)象；在傳統(tǒng)的CEC系統(tǒng)中加入一個u-HPLC泵，依靠電滲流結合壓力流的模式來驅動流動相的一種新技術，就是熟悉的加壓毛細管電色譜（pressurizedcapillaryelectrochromatography

，簡稱pCEC)

pCEC

(1)改變泵壓可有效地調節(jié)樣品中各組分的保留，提高分離度；

(2)有效地縮短樣品的分析時間；

(3)減少流動相和毛細管中氣泡生成的可能性；

(4)易于實現(xiàn)梯度洗脫；目前，pCEC研究的熱點：CEC理論的研究；儀器聯(lián)用技術的發(fā)展；梯度洗脫技術；

毛細管柱的制備（填充柱或整體柱）；芯片技術；應用領域拓展（環(huán)境分析，食品分析，生化分析等）；歷史回顧和研究現(xiàn)狀

四、毛細管電色譜研究熱點和難點熱點：電色譜理論的研究和完善柱制備技術的研發(fā)填充式、開管式和整體柱式應用領域的拓寬環(huán)境領域、醫(yī)藥和生化領域手性拆分難點：柱制備技術焦耳熱效應塞子效應氣泡問題毛細管電色譜研究進展用途:分析生物活性肽中草藥多糖等的成分分析.建立中草藥的指紋圖譜.藥品的質量監(jiān)控.結合高電壓系統(tǒng)可提高分析效率.并使圖譜更清晰明了.圖形分析:黑色代表普通HPLC的血清肽圖譜.粉色代表加-10KV電壓后血清肽圖譜.黃色代表加+20KV電壓后血清肽圖譜.說明分析:加負電壓后血清肽的出峰時間向后延遲,加正電壓后出峰時間向前平移.表明血清肽合流動相后顯負電性.樣本在淌度和電壓共同作用下譜圖有變化.可以發(fā)現(xiàn)更多成分.同時提高分離效率.因為同一成分在流動相相同的情況下只是淌度不同.現(xiàn)在加了高電壓.使以前需很長時間才能出現(xiàn)的峰現(xiàn)在只需很短時間就可出現(xiàn).黑色代表普通HPLC的脾肽圖譜.藍色代表加-5KV電壓后脾肽圖譜.粉色代表加-10KV電壓后脾肽圖譜.黃色代表加-15KV電壓后脾肽圖譜.出峰時間從5.6分提前到了3.4分.效率幾乎底稿50%.而且各主要成分均完美再現(xiàn).沒有漏掉主要的峰.TriSepTM-2100加壓毛細管電色譜儀操作流程

準備工作：樣品：過濾（0.45或0.22μm濾膜）流動相：過濾（0.45或0.22μm濾膜），脫氣,(注意：超聲脫氣時，水太熱了要換)儀器

主要包括四個模塊：流體輸送單元（SolventDeliveryModule）；微流控制單元（MicroFlowControlModule）；高壓電源（HighVoltageModule）；檢測器（DetectionModule）和數(shù)據(jù)采集軟件。各部分分別開關、設置工作參數(shù)和程序。使用溫度10-35℃，相對濕度不大于75%?？梢赃M行毛細管微柱色譜、毛細管電色譜、加壓毛細管電色譜、毛細管電泳分析。各單元參數(shù)設置及操作

1．溶劑輸送單元1．1參數(shù)設置：反復按FUNC/BACK鍵至顯示所要設置的參數(shù)，按數(shù)字鍵輸入后，ENTER確認；設置下一參數(shù)，主要參數(shù)設置完成，按CE回到初始畫面。常用參數(shù)包括流速FLOW（正常流速為0.02-0.05mL/min,如果在這個流速范圍內進樣量太大，就增加流速；反之就減小流速）、最高、最低限壓P.MAX/P.MIN等（最低限壓建議設置大于0的數(shù)值，否則漏夜、進氣保護功能不能發(fā)揮作用）1．2輸液方式

1．2．1單泵恒比例送液：使用兩個溶劑輸送單元中的一個，按比例配好流動相并超聲脫氣，設置流速，按PUMP開始輸液1．2．2雙泵恒比例送液：