キャピラリー電気泳動はどのように機能しますか
目次:
キャピラリー電気泳動（CE）は、電界を使用して混合物の成分を分離する分析分離法です。基本的には、細いチューブの毛細管での電気泳動です。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。中性種は影響を受けないまま、イオンのみが電界の影響を受けます。キャピラリー内を移動する分子の速度は、電界の強さに依存します。
対象となる主要分野
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はどのように機能しますか –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、混合物の成分を電気泳動移動度に基づいて分離する分析分離法のことです。初期の実験では、ゲルまたは溶液で満たされたガラス製のU字管が使用されました。キャピラリーは1960年代以降に使用されました。
計装
キャピラリは、内径20〜100 µmのフューズドシリカで構成されています。毛細管の両端に高電圧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ています。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、一部の機器はシステムの温度制御に使用され、再現性のある結果を保証します。サンプルは注入によってキャピラリに導入されます。キャピラリー電気泳動システムの機器を図1に示します。
図1：キャピラリー電気泳動–計装
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特定できます。
- キャピラリーゾーン電気泳動（CZE） –導電性流体として遊離溶液が使用されます。
- キャピラリーゲル電気泳動（CGE） –導電性流体としてゲルが使用されます。
- ミセル動電キャピラリークロマトグラフィー（MEKC） –混合物の成分は、ミセルと溶媒/導電性流体の間で分配することによって分離されます。
- キャピラリーエレクトロクロマトグラフィー（CEC） –導電性流体を除いて、充填カラムが使用されます。移動性液体は、分離される混合物とともにカラムを通過します。
- キャピラリー等電点電気泳動（CIEF） –主に、正電荷と負電荷の両方を含むペプチドやタンパク質などの双性イオン成分を分離するために使用されます。タンパク質溶液を分離するために、pH勾配のある導電性流体が使用されます。各タンパク質は、pH勾配内の等電点を持つ領域に移動します。等電点では、タンパク質の正味電荷はゼロになります。
- 毛細管等速電気泳動（CITP） –これは不連続なシステムです。各コンポーネントは連続したゾーンで移行し、コンポーネントの量は移行の長さを測定することによって取得されます。
キャピラリー電気泳動はどのように機能しますか
一般に、帯電した種は電界内で動き始めます。電荷、粘度、および分子半径は、電場内の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（負の電極）に向かって移動し、陰イオン（負に帯電した分子）は陽極（正の電極）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、特定の分離媒体に対して一定です。
- 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につれて減少します。
したがって、同じサイズの2つの分子を電気泳動にかけると、電荷の大きい分子の移動が速くなります。帯電した化学種の移動速度は、電界の強さが増すにつれて増加します。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、キャピラリー材料はシリカです。シリカは加水分解され、負に帯電したSiOを生成します– pHが3を超える溶液がキャピラリーチューブを通過するときのイオン。次に、毛細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。内側の陽イオン層は安定していますが、外側の陽イオン層は帯電した分子のバルクフローとしてカソードに向かって移動します。カチオンのバルクフローは、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。毛細血管壁近くの電気浸透流を図3に示します。
図3：電気浸透流
キャピラリー壁の直径が小さいことは、EOFの効果を最大化することに貢献し、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すのに役立ちます。
結論
キャピラリー電気泳動は、荷電種を電気泳動移動度に基づいて分離する分析分離法です。一般に、分子のサイズと電荷が分離の要因として機能します。
リファレンス：
1.「キャピラリー電気泳動」。 Chemistry LibreTexts、Libretexts、2017年11月28日、こちらから入手できます。
画像提供：
1. Apblumによる「キャピラリー電気泳動」–（CC BY-SA 3.0）CommonsWikimedia経由2.Andreas Dahlinによる「キャピラリー電気泳動」（CC BY 2.0）Flickr経由3.「Capillarywall」Apblumによる–英語版ウィキペディア（CC BY-SA 3.0 ）コモンズウィキメディア経由
