キャピラリー電気泳動 (CE) は、電場を使用して混合物の成分を分離する分析分離方法です。基本的には、細い管であるキャピラリー内での電気泳動です。したがって、混合物の成分は、それらの電気泳動移動度に基づいて分離されます。特定の分子の電気泳動移動度を決定する 3 つの要因は、分子の電荷、分離媒体の粘度、および分子の半径です。イオンのみが電場の影響を受け、中性種は影響を受けません。毛細管を通過する分子の速度は、電場の強さに依存します。
対象となる主な分野
1.キャピラリー電気泳動とは
– 定義、計測、方法
2.キャピラリー電気泳動の仕組み
– キャピラリー電気泳動の理論
重要な用語:キャピラリー電気泳動 (CE)、キャピラリー電気泳動分離法、キャピラリー チューブ、電荷、電気浸透流電気泳動移動度
キャピラリー電気泳動とは
キャピラリー電気泳動とは、電気泳動移動度に基づいて混合物の成分を分離する分析分離方法のことです。初期の実験では、ゲルまたは溶液で満たされたガラス U チューブが使用されました。毛細管は 1960 年代以降に使用されました。
計装
キャピラリーは溶融シリカで構成されており、内径は 20 ～ 100 µm です。キャピラリーチューブの両端には高電圧の電界が供給されます。電極は、電解質溶液または水性緩衝液を介して毛細管の端に接続されます。キャピラリーは、特定の pH の導電性流体で満たされています。検出器やその他の出力デバイスに加えて、システムの温度制御にいくつかの機器が使用され、再現性のある結果が保証されます。サンプルは、注入によってキャピラリーに導入されます。 図 1 に、キャピラリー電気泳動システムの計装を示します。
図 1:キャピラリー電気泳動 – 装置
キャピラリー電気泳動分離の方法
6 種類のキャピラリー電気泳動分離法を識別できます。
<オール>キャピラリー電気泳動の仕組み
一般に、荷電種は電場で動き始めます。電荷、粘度、および分子半径は、電場における分子の電気泳動移動度を決定する 3 つの要因です。
- 電荷 – 陽イオン (正に帯電した分子) は陰極 (陰極) に向かって移動し、陰イオン (負に帯電した分子) は陽極 (陽極) に向かって移動します。
- 粘度 – 媒体の粘度は分子の動きと反対であり、特定の分離媒体では一定です。
- イオン/分子の半径 – 電気泳動移動度は、分子の半径が大きくなると減少します。
したがって、同じサイズの 2 つの分子を電気泳動すると、電荷の大きい分子がより速く移動します。荷電種の移動速度は、電界強度の増加とともに増加します。キャピラリー電気泳動のメカニズムを 図 2 に示します。
図 2:キャピラリー電気泳動
電気浸透流 (EOF)
電気浸透流は、キャピラリー電気泳動の移動相を生成します。ほとんどの場合、キャピラリーの材料はシリカです。シリカは加水分解され、pH 3 を超える溶液がキャピラリー チューブを通過すると、負に帯電した SiO イオンが生成されます。次に、毛細血管壁は負に帯電した層を担います。溶液の陽イオンはこれらの負電荷に引き付けられ、負電荷上に陽イオンの二重層を形成します。外側のカチオン層が荷電分子のバルクフローとしてカソードに向かって移動する間、内側のカチオン層は安定しています。陽イオンの大量の流れは、キャピラリー電気泳動中にキャピラリー壁の近くで発生します。 図 3 は、毛細血管壁付近の電気浸透流を示しています。 .
図 3:電気浸透流
キャピラリー壁の直径が小さいため、EOF の効果が最大になり、キャピラリー電気泳動における荷電種の移動に重要な役割を果たします。
結論
キャピラリー電気泳動は、電気泳動移動度に基づいて荷電種を分離する分析分離方法です。一般に、分子のサイズと電荷が分離の要因となります。
参照:
1.「キャピラリー電気泳動」。 化学LibreTexts 、Libretexts、2017 年 11 月 28 日、こちらから入手可能。
画像提供:
1. Apblum による「Capillaryelectrophoresis」 – (CC BY-SA 3.0) Commons Wikimedia 経由
2. Andreas Dahlin による「Capillary electrophoresis」(CC BY 2.0) Flickr 経由
3. 「Capillarywall」By Apblum –英語のウィキペディア (CC BY-SA 3.0)、コモンズ ウィキメディア経由
