高效毛细管电泳色谱仪是以毛细管为分离通道,以高压直流电场为驱动力,利用荷电粒子之间的淌度差异和分配系数差异进行分离,毛细管是分离的关键。
一、毛细管材质:
理想的毛细管必须是化学和电惰性,能透过紫外和可见光,有一定的韧性,富有弹性,易于弯曲,耐用而且便宜。
目前使用的材质有聚四氟乙烯、玻璃和石英等,其中石英较常用。熔融石英拉制的毛细管脆而易断,外涂聚酰亚胺后会变得很有弹性。
1、聚四氟乙烯:可透紫外光,电渗很弱。但毛细管内径不均匀,对样品有吸附,热传导差等。
2、玻璃:电渗较强,但杂质含量较高。
3、石英:有天然和人造两类,基本成分是二氧化硅。
二、毛细管内径:
石英毛细管内径通常为25~75μm,多采用50μm和75μm,毛细管电泳色谱有时用内径更大的毛细管。
1、小内径毛细管优点:
(1)电流小,焦耳热少,允许施加较高电压。
(2)散热面积大,能加快散热,减小径向扩散,保持电渗流型为扁平型,提高柱效。
2、小内径毛细管缺点:
(1)比表面积大,会增加溶质的吸附作用。
(2)进样、检测和清洗困难。
(3)检测下限比大内径毛细管高。
三、毛细管外径:
毛细管外径为350~400μm。
通常有两种规格,厚壁毛细管外径为375μm,薄壁毛细管外径为150μm。
四、毛细管壁厚:
毛细管壁厚包括石英本身壁厚和聚酰亚胺涂层厚度(热导率很低)两部分。
石英本身壁厚为150~375μm。
聚酰亚胺涂层厚度为12μm。
五、毛细管长度:
毛细管长度称为总长度。根据分离度要求可选用20~100cm长度。
毛细管入口端至检测器窗口的距离称为有效长度。有效长度为80~100cm。
电场强度恒定时,理论塔板数与柱长成正比。但柱长不能无限增加,因为要使电场强度恒定,柱两端须增加电压。
电压恒定时,柱长增加,可减少焦耳热。但会降低电场强度,增加分析时间。
六、毛细管检测窗口:
毛细管的聚酰亚胺涂层不透明,检测窗口部位的聚酰亚胺必须剥离除去,剥离长度为2~3mm。
常用剥离方法有硫酸腐蚀法、灼烧法和刀片刮除法。
七、毛细管温度控制:
毛细管中充入缓冲溶液,柱两端分别置于两个缓冲池中。电泳过程中,由于焦耳热效应会降低分离效率,环境温度的变化会导致分离重现性不好。因此,毛细管应置于温度可调的恒温环境中,控温方式有风冷控温和液冷控温。
1、风冷控温:
通过强制空气对流控制毛细管的分离温度。
2、液冷控温:
将毛细管置于恒温液体中控制毛细管的分离温度。
八、毛细管壁改性:
毛细管壁改性主要是为了消除吸附和控制电渗流,通常采用表面涂层和动态修饰。
1、毛细管壁表面涂层(管壁静态改性):
涂层方法有物理涂布法和化学涂层法。较常用的方法是采用双官能团的偶联剂,如各种有机硅烷,首先个官能团(如甲氧基)与管壁上的游离羟基进行反应,使其与管壁进行共价结合,再用第二个官能团(如乙烯基)与涂渍物(如聚丙烯酰胺)进行反应,形成稳定的涂层。此外,还有纤维素、聚乙烯亚胺和聚醚组成的多层涂层、亲水性的绒毛涂层和联锁聚醚涂层等。
2、毛细管壁动态修饰(管壁动态改性):
动态修饰是改变缓冲溶液和加入添加剂。如阳离子表面活性剂十四烷基三甲基溴化铵(TTAB),在管壁形成物理吸附层,使电渗流反向。添加剂还有聚胺、聚乙烯亚胺(PEI)和甲基纤维素等。甲基纤维素(MC)可形成一中性亲水性覆盖层。