Zasady elektroforezy kapilarnej:
Mobilność elektroforetyczna:
CE działa w oparciu o zasadę ruchliwości elektroforetycznej. Po przyłożeniu napięcia do kapilary wypełnionej roztworem elektrolitu jony obecne w próbce migrują w kierunku elektrody o przeciwnym ładunku. Szybkość migracji, znana jako ruchliwość elektroforetyczna, zależy od ładunku i wielkości jonu. Mniejsze jony o wyższych ładunkach migrują szybciej, co prowadzi do ich separacji.
Kapilarny:
Kluczowym aspektem CE jest zastosowanie wąskiej rurki kapilarnej, zwykle wykonanej z topionej krzemionki. Ta wąska średnica wewnętrzna (zwykle w zakresie od 50 do 100 mikrometrów) zapewnia kilka korzyści, w tym zmniejszone rozpraszanie ciepła (ogrzewanie Joule'a), zwiększone natężenie pola elektrycznego i zwiększoną skuteczność separacji. Kapilara jest wypełniona roztworem elektrolitu, który dostarcza jony niezbędne do procesu separacji.
Przykładowe wprowadzenie:
W CE wprowadzanie próbki zwykle odbywa się za pomocą techniki zwanej wtryskiem hydrodynamicznym. Niewielką objętość próbki wprowadza się do kapilary poprzez przyłożenie krótkiej różnicy ciśnień, zazwyczaj przy użyciu pompy strzykawkowej. Ten wtrysk napędzany ciśnieniem zapewnia wprowadzenie próbki bez znacznego poszerzenia pasma, zachowując skuteczność separacji.
Wykrywanie:
Wykrywanie w CE zwykle osiąga się poprzez monitorowanie zmian absorbancji oddzielonych jonów podczas ich przechodzenia przez okienko detekcji w kapilarze. Okienko detekcyjne znajduje się zwykle w pobliżu końca kapilary, co pozwala na wykrywanie analitów wymywanych z kapilary. Można zastosować różne metody wykrywania, w tym absorbancję UV-Vis, fluorescencję i spektrometrię mas.
Analiza danych:
Wynikiem analizy CE jest elektroforogram, będący wykresem intensywności sygnału detektora w funkcji czasu migracji analitów. Każdy analit wytwarza pik na elektroforogramie, a powierzchnia lub wysokość piku jest wykorzystywana do analizy ilościowej. Czas migracji każdego analitu dostarcza informacji jakościowych umożliwiających identyfikację analitu.
Zastosowania elektroforezy kapilarnej:
Cząsteczki biologiczne:
CE jest szeroko stosowany do separacji i analizy biomolekuł, takich jak białka, peptydy i kwasy nukleinowe. Jest szczególnie przydatny do analizy złożonych mieszanin ze względu na wysoką skuteczność separacji i czułość.
Analiza farmaceutyczna:
CE odgrywa znaczącą rolę w przemyśle farmaceutycznym w zakresie kontroli jakości, oceny czystości i badań receptur leków. Służy do analizy aktywnych składników farmaceutycznych, zanieczyszczeń i substancji pomocniczych.
Monitoring środowiska:
CE znajduje zastosowanie w monitorowaniu środowiska do analizy substancji zanieczyszczających, metali ciężkich i innych substancji zanieczyszczających w próbkach wody, gleby i powietrza.
Analiza żywności i napojów:
CE stosuje się do analizy dodatków do żywności, słodzików, konserwantów i substancji zanieczyszczających w próbkach żywności i napojów.
Analiza kryminalistyczna:
CE jest stosowany w kryminalistyce do analizy próbek DNA i wykrywania obecności narkotyków i toksyn w płynach biologicznych.
Podsumowując, elektroforeza kapilarna jest wszechstronną techniką analityczną, która oddziela i analizuje jony w oparciu o ich ruchliwość elektroforetyczną w rurce kapilarnej. Oferuje liczne zalety, w tym wysoką skuteczność separacji, czułość i szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach nauki.