Метод анализа сложных смесей

Электрофорез, как движение заряженных частиц под действием внешнего электрического поля в среде электролита, известен уже много лет. С конца 19 века  Sistema-kapillyarnogo-elektroforeza4.электрофорез является предметом бурных обсуждений и дискуссий, а потому информации о данной методике огромное количество. Но методика капиллярного электрофореза появилась относительно недавно. Впервые упоминания о ней появились в семидесятых годах двадцатого века. Немного позже, около восьмидесятых годов двадцатого века, были созданы и выпущены в масштабное производство первые приборы или первая система капиллярного электрофореза.

После начала производства первых приборов ученые оценили практическую ценность капиллярного электрофореза, благодаря чему в начале девяностых годов практическое использование метода капиллярного электрофореза стало набирать обороты и пользоваться популярностью во многих аналитических лабораториях мира.

Внедрение в жизнь

Не стоит отрицать, что методика капиллярного электрофореза появилась и стала внедряться в практику, непростительно поздно, но это можно объяснить. Лишь спустя столетие, после открытия метода электрофореза, технологические возможности стали производить и выпускать кварцевые капилляры, но их главная особенность заключалась в незначительном, точнее очень маленьком, и равномерном внутренним диаметре (приблизительно десятки микрон). Эти кварцевые капилляры с небольшим и равномерным внутренним диаметром прозрачны в ультрафиолетовой области. К тому же, к моменту создания необходимой модели кварцевых капилляров, ученые и разработчики метода уже накопили немало опыта в вопросах детектирования аналитических сигналов в потоке. Для того, чтобы методика работы капиллярного электрофореза стала более понятна и проста, необходимо детально рассмотреть ряд процессов, которые происходят в кварцевом капилляре, наполненном электролитом, а также помещенном в продольное электрическое поле.

 Сферы внедрения

Явление электрофореза  — капиллярный электрофорез – в наше современное время Sistema-kapillyarnogo-elektroforeza6представляется одним из немногих наиболее перспективных и высокоинформативных методов, которые используются исключительно для разделения и анализирования сложных смесей на их множественные составляющие компоненты. Электрофорез капель с каждым днем находит все большую популярность и многостороннее использование в различных областях медицины и производства, особенно часто капиллярный электрофорез используется в зарубежной аналитической практике по производству лекарственных средств.

Сферы использования капиллярного электрофореза:

  • Катионы металлов;
  • Неорганические и органические анионы;
  • Аминокислоты;
  • Витамины;
  • Наркотики;
  • Пигменты и красители;
  • Белки, пептиды;
  • Анализ фармпрепаратов и пищевых продуктов;
  • Контроль качества вод и питьевых напитков;
  • Технологический контроль производства;
  • Sistema-kapillyarnogo-elektroforeza3Входной контроль сырья;
  • В области криминалистики, медицины, биохимии;
  • Расшифровка генетического кода живых организмов и т.д.

Характеристика капиллярного электрофореза:

  • Экспрессивность;
  • Микрообъемы вещества или смеси, подвергающихся детальному анализированию, и разделению;
  • Полное отсутствие колонки и твердого сорбента;
  • Для проведения капиллярного электрофореза абсолютно не требуются органические растворители.

Работа систем капиллярного электрофореза заключается в разделении множественных заряженных компонентов сложнокомпонентных смесей. Сама процедура выполняется в кварцевом капилляре под воздействием добавленного электрического поля, высокое напряжение подается к концам капилляра.

Методика капиллярного электрофореза классифицируется на два варианта:

  • Капиллярный зонный электрофорез, который зачастую обозначается, как КЗЭ;
  • Мицеллярная электрокинетическая хроматография, известную под аббревиатурой МЭКХ.

Метод КЗЭ

Капиллярный зонный электрофорез или КЗЭ – это метод разделения сложных смесей, производимый в капиллярах. Данная вариант капиллярного электрофореза основан на разнице в электрокинетических движениях заряженных частиц, либо в водных, либо в неводных электролитах.

Метод МЭКХ

 Sistema-kapillyarnogo-elektroforeza2Мицеллярная электрокинетическая хроматография или МЭКХ – один из вариантов капиллярного электрофореза. Его работа основывается на разделении составов ионного и нейтрального характера, а для проведения данного процесса используется поверхностно – активные вещества (ПАВ). За счет чего происходит разделение соединений при МЭКХ? В состав ведущего электролита соединений электронейтрального характера вводятся мицеллообразователи. Зачастую, особенно в зарубежной практике, при работе с МЭКХ внедряют анионный ПАВ, к примеру, додецилсульфат натрия – ДДСН. Добавленный анионный ПАВ необходим в концентрации, которая превышает критическую концентрацию мицеллообразования. Это и оказывает практически главную, решающую роль в эффекте МЭКХ, формируется определенные «псевдостационарные фазы», а компоненты распределяются между мицеллой и буферным электролитом, в соответствии с их гидрофобностью.

Преимущества

Традиционно капиллярный электрофорез сравнивают с ВЭЖХ или высокоэффективной жидкостной хроматографией. Схожесть этих двух методов в том, что в обоих случаях разделение сложных смесей на компоненты происходит в ограниченном пространстве, например, в колонке или капилляре, с использованием жидкой движущейся фазы, а также для детектирования оба метода используют идентичные принципы.

Преимущества капиллярного электрофореза над высокоэффетивной жидкостной хромотографией:

  • При выполнении ВЭЖХ процент разделение компонентов в сложной смеси небольшой, в отличие от капиллярного электрофореза, что связано с плоским профилем электроосмотического потока;
  • Электрофорез капель не требует масштабных затрат, то есть незначительный расход реактивных веществ и практически полное отсутствие потребности в использовании дорогостоящих высокочистых растворителей, например, Sistema-kapillyarnogo-elektroforeza5ацетонитрил, метанол, гексан;
  • Система капиллярного электрофореза отличается отсутствием дорогостоящих хромотографических колонок, что приводит к отсутствию проблем с, так называемым, «старением» сорбента и сменой колонок при полностью выработанном ресурсе;
  • Система капиллярного электрофореза не требует пернициозных насосов, что снижает материальные затраты;
  • Аппаратура, необходимая для проведения капиллярного электрофореза, проста и неприхотлива в использовании и уходе;
  • Капиллярный электрофорез – это экспрессивный анализ.

Однако, даже такой простой и недорогостоящий метод, как капиллярный электрофорез, обладает рядом недостатков, например, данный метод в лишь в редких случаях может применяться для образцов, которые практически не растворяются или плохо растворяются в водных или водно – спиртовых растворах. Также к недостаткам капиллярного электрофореза относится незначительная чувствительность при регистрации сигнала в кварцевом капилляре, это объясняется незначительной длинной оптического пути.

Самый простой комплект системы капиллярного электрофореза включает в себя:

  • Кварцевый капилляр;
  • Источник высокого электрического напряжения;
  • Устройство ввода пробы;
  • Детектор;
  • Система вывода информации.