TEORETICKÉ ZÁKLADY A SEPARAČNÍ PRINCIPY KAPILÁRNÍCH ELEKTROMIGRAČNÍCH METOD
Vědecké články | 1997 | Chemické listyInstrumentace
Kapilární elektromigrační metody (HPCE) představují vysoce citlivé a rychlé techniky pro separaci iontů, makromolekul i komplexů biologicky aktivních látek. Díky minimálnímu objemu vzorku (nano- až pikolitrové řády) a schopnosti dosáhnout femtomol–zeptomolové detekce se staly významným doplňkem vysokoúčinné kapalinové chromatografie (HPLC) a klasické gelové elektroforézy (PAGE). Jejich šíře aplikací zahrnuje analýzu peptideů, bílkovin, nukleových kyselin i farmaceutických látek v QA/QC laboratořích i výzkumných odděleních.
Primárním cílem článku je stručně shrnout teoretické základy a rozdělení hlavních kapilárních elektromigračních technik, mezi něž patří:
Popis základního experimentálního uspořádání HPCE je společný pro většinu technik:
1. Teoretické základy vysvětlují rovnici elektroforetické pohyblivosti a elektroosmotického toku v závislosti na náboji iontu, velikosti, viskozitě prostředí a povrchových vlastnostech kapiláry.
2. Diskontinuální ITP vytváří ostré zóny díky samozaostřujícímu efektu Kohlrauscheovy regulační funkce.
3. IEF v kapilárách vyžaduje potlačení elektroosmotického toku a mobilizaci fokusovaných zón pro detekci.
4. Sítové média (kovalentní gely i fyzikální sítě z lineárních polymerů) umožňují separaci makromolekul podle velikosti. PFCE využívá pulzní pole pro dělení velmi velkých DNA fragmentů.
5. Bioafinitní elektroforéza kombinuje imobilizované ligandy (např. konkanavalin A) s elektroforetickou separací pro selektivní detekci biomolekul.
6. EKC a CEC kombinují elektroosmózu a chromatografické principy, kde pseudostacionární fáze (micely, cyklodextriny, ionogenní polymery, mikroemulze) poskytují další rozměr selektivity.
Kapilární elektromigrační metody představují klíčové nástroje pro moderní analytickou chemii. Kombinací různých separačních principů dosahují vysoké účinnosti, citlivosti a rozšířeného aplikačního spektra. Budoucnost patří miniaturizaci, novým materiálům a integraci s detekčními technikami vyšší úrovně.
Kapilární elektroforéza
ZaměřeníVýrobceSouhrn
Význam tématu
Kapilární elektromigrační metody (HPCE) představují vysoce citlivé a rychlé techniky pro separaci iontů, makromolekul i komplexů biologicky aktivních látek. Díky minimálnímu objemu vzorku (nano- až pikolitrové řády) a schopnosti dosáhnout femtomol–zeptomolové detekce se staly významným doplňkem vysokoúčinné kapalinové chromatografie (HPLC) a klasické gelové elektroforézy (PAGE). Jejich šíře aplikací zahrnuje analýzu peptideů, bílkovin, nukleových kyselin i farmaceutických látek v QA/QC laboratořích i výzkumných odděleních.
Cíle a přehled studie / článku
Primárním cílem článku je stručně shrnout teoretické základy a rozdělení hlavních kapilárních elektromigračních technik, mezi něž patří:
- zónová elektroforéza (CZE)
- izotachoforéza (ITP)
- izoelektrická fokusace (IEF)
- elektroforéza v sítovacích médiích (CGE, PFCE)
- bioafinitní elektroforéza (BACE)
- elektrokinetická chromatografie (EKC)
- elektrochromatografie (CEC)
Použitá metodika a instrumentace
Popis základního experimentálního uspořádání HPCE je společný pro většinu technik:
- tenká křemenná kapilára (vnitřní průměr 50–75 μm, délka 30–80 cm)
- elektrodové nádobky s platinovými elektrodami
- zdroj vysokého napětí (do ~30 kV, režimy konstantního napětí, konstantního proudu či výkonu)
- UV–VIS absorpční detektor "on-column" pro kontinuální sledování migračních zón
- řídicí a sběrné PC s funkcí pro počítačovou simulaci pohybu zón
Hlavní výsledky a diskuse
1. Teoretické základy vysvětlují rovnici elektroforetické pohyblivosti a elektroosmotického toku v závislosti na náboji iontu, velikosti, viskozitě prostředí a povrchových vlastnostech kapiláry.
2. Diskontinuální ITP vytváří ostré zóny díky samozaostřujícímu efektu Kohlrauscheovy regulační funkce.
3. IEF v kapilárách vyžaduje potlačení elektroosmotického toku a mobilizaci fokusovaných zón pro detekci.
4. Sítové média (kovalentní gely i fyzikální sítě z lineárních polymerů) umožňují separaci makromolekul podle velikosti. PFCE využívá pulzní pole pro dělení velmi velkých DNA fragmentů.
5. Bioafinitní elektroforéza kombinuje imobilizované ligandy (např. konkanavalin A) s elektroforetickou separací pro selektivní detekci biomolekul.
6. EKC a CEC kombinují elektroosmózu a chromatografické principy, kde pseudostacionární fáze (micely, cyklodextriny, ionogenní polymery, mikroemulze) poskytují další rozměr selektivity.
Přínosy a praktické využití metody
- Rychlé a vysoce účinné separace s možností simultánního měření aniontů i kationtů.
- Minimální spotřeba vzorku a látek, nízké náklady na chemikálie.
- Široké spektrum aplikací: farmacie, biochemie, forenzní analýzy, environmentální monitorování.
- On-line spojení s hmotnostní spektrometrií (MS) a NMR pro strukturní analýzu.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Další miniaturizace – vývoj kapilárních mikročipů (lab-on-a-chip).
- Vylepšená povrchová úprava kapilár pro řízenou elektroosmózu a snížení adsorpce biomolekul.
- Nové pseudofáze a deriváty cyklodextrinů pro vyšší selektivitu EKC.
- On-line hyphenace s hmotnostní spektrometrií a NMR, automatizace provozu.
Závěr
Kapilární elektromigrační metody představují klíčové nástroje pro moderní analytickou chemii. Kombinací různých separačních principů dosahují vysoké účinnosti, citlivosti a rozšířeného aplikačního spektra. Budoucnost patří miniaturizaci, novým materiálům a integraci s detekčními technikami vyšší úrovně.
Reference
- Li S. F. Y.: Capillary Electrophoresis – Principles, Practice, Applications. Elsevier, Amsterdam 1992.
- Grossman P. D., Colburn J. C. (eds.): Capillary Electrophoresis, Theory and Practice. Academic Press, San Diego 1992.
- Wiktorowicz J. E. (ed.): Capillary Electrophoresis. Academic Press, New York 1992.
- Foret F., Křivánková L., Boček P.: Capillary Zone Electrophoresis. VCH, Weinheim 1993.
- Weinberger R.: Practical Capillary Electrophoresis. Academic Press, Boston 1993.
- Kuhn R., Hofstetter-Kuhn S.: Capillary Electrophoresis. Springer-Verlag, New York 1993.
- Guzman N. A. (ed.): Capillary Electrophoresis Technology. Marcel Dekker, New York 1993.
- Jandíček P., Bonn G.: Capillary Electrophoresis of Small Molecules and Ions. VCH, Cambridge 1993.
- Camilleri P. (ed.): Capillary Electrophoresis – Theory and Practice. CRC Press, Boca Raton 1994.
- Hartwick R. A.: Introduction to Capillary Electrophoresis. CRC Press, Boca Raton 1994.
- Landers J. P. (ed.): Handbook of Capillary Electrophoresis. CRC Press, Boca Raton 1994.
- Coleman D. (ed.): Directory of Capillary Electrophoresis. Elsevier, Amsterdam 1994.
- Baker D. R.: Capillary Electrophoresis. Wiley, New York 1995.
- Altria K. D.: Capillary Electrophoresis Guidebook. Humana Press, Totowa 1995.
- Righetti P. G. (ed.): Capillary Electrophoresis in Analytical Biotechnology. CRC Press, Boca Raton 1995.
- Boček P., v knize: Nové trendy v teorii a instrumentaci vybraných analytických metod. Academia, Praha 1993.
- Kasička V., Prusík Z., v knize: Encyclopedia of Analytical Science. Academic Press, London 1995.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
IONIZAČNÍ TECHNIKY A ROZHRANÍ PRO SPOJENÍ KAPILÁRNÍCH ELEKTROMIGRAČNÍCH METOD S HMOTNOSTNĚ SPEKTROMETRICKOU DETEKCÍ
2013||Vědecké články
Chem. Listy 107, 949–955 (2013) Referát IONIZAČNÍ TECHNIKY A ROZHRANÍ PRO SPOJENÍ KAPILÁRNÍCH ELEKTROMIGRAČNÍCH METOD S HMOTNOSTNĚ SPEKTROMETRICKOU DETEKCÍ RENÁTA NORKOVÁa,b, JANA JAKLOVÁ DYTRTOVÁb a VÁCLAV KAŠIČKAb chází na základě odlišných mechanismů5. CE metody jsou využívány pro analýzu vysokomolekulárních látek,…
Klíčová slova
kapiláry, kapiláryrozhraní, rozhraníseparační, separačníspojení, spojeníionizace, ionizacereferát, referátkapilára, kapiláraatmosférického, atmosférickéhopřes, přeselektrosprejem, elektrosprejempřivedeno, přivedenobge, bgekapaliny, kapalinynapětí, napětítlaku
BRNĚNSKÁ ELEKTROFORETICKÁ ŠKOLA
2020||Vědecké články
Chem. Listy 114, 10−16 (2020) Referát BRNĚNSKÁ ELEKTROFORETICKÁ ŠKOLA Článek je věnován 100. výročí založení Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy. Ludmila Křivánková 2. Začátky analytické elektroforézy v Československu Ústav analytické chemie AV ČR, Veveří 97, 611 42 Brno [email protected] V Československu…
Klíčová slova
elektroforézy, elektroforézyzónové, zónovéanalytické, analytickéreferát, referátpro, proelektrolytu, elektrolytupři, přivyužitím, využitímelektroforéze, elektroforézekapilární, kapilárníizotachoforézy, izotachoforézyvedoucího, vedoucíhobyla, bylačeskoslovensku, československuzóny
HISTORIE, SOUČASNOST A PERSPEKTIVY ANALYTICKÝCH SEPARAČNÍCH METOD NA KATEDŘE ANALYTICKÉ CHEMIE PŘÍRODOVĚDECKÉ FAKULTY UNIVERZITY KARLOVY V PRAZE
2010||Vědecké články
Chem. Listy 104, 12261231 (2010) Rozvoj instrumentace a kateder PřF UK Praha HISTORIE, SOUČASNOST A PERSPEKTIVY ANALYTICKÝCH SEPARAČNÍCH METOD NA KATEDŘE ANALYTICKÉ CHEMIE PŘÍRODOVĚDECKÉ FAKULTY UNIVERZITY KARLOVY V PRAZE čitanu vápenatého a jako mobilní fázi použil směs organických rozpouštědel1,2. V…
Klíčová slova
přf, přfchemie, chemiekateder, katederanalytické, analytickémetod, metodseparační, separačnírozvoj, rozvojchromatografie, chromatografieseparačních, separačníchpraha, prahainstrumentace, instrumentacekapalinové, kapalinovéstacionární, stacionárníkarlovy, karlovykatedře
STANOVENÍ VYBRANÝCH KATIONTŮ V MINERÁLNÍCH VODÁCH A INFÚZNÍM ROZTOKU PROKAINU KAPILÁRNÍ ELEKTROFORÉZOU S BEZKONTAKTNÍ VODIVOSTNÍ DETEKCÍ
2004||Vědecké články
Chem. Listy 98, 191 − 196 (2004) STANOVENÍ VYBRANÝCH KATIONTŮ V MINERÁLNÍCH VODÁCH A INFÚZNÍM ROZTOKU PROKAINU KAPILÁRNÍ ELEKTROFORÉZOU S BEZKONTAKTNÍ VODIVOSTNÍ DETEKCÍ VERONIKA ŠOLÍNOVÁa,b, IVAN JELÍNEKa , FRANTIŠEK OPEKARa a VÁCLAV KAŠIČKAb a Katedra analytické chemie, Přírodovědecká fakulta, Univerzita…
Klíčová slova
vodivostní, vodivostníminerálních, minerálníchbezkontaktní, bezkontaktníprokainu, prokainusodný, sodnýpřístroje, přístrojemattoni, mattonilaboratorní, laboratornívodách, vodáchpostupy, postupytabulka, tabulkakyselina, kyselinaiontů, iontůstanovení, stanovenídeklarováno