生命科學(xué) | 毛細(xì)管電泳原理及其在臨床診斷中的應(yīng)用

更新時(shí)間：2022-07-20 瀏覽次數(shù)：1682

前言

蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的直接執(zhí)行者，參與生命的幾乎所有過程，包括遺傳、發(fā)育、生殖、物質(zhì)和能量的代謝、應(yīng)激等，因此通過分析蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的異常就可以獲得機(jī)體的受損或病變情況。但蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)復(fù)雜多樣，如何有效的分離和分析生物體中的各個(gè)蛋白質(zhì)一直面臨著嚴(yán)峻的技術(shù)挑戰(zhàn)。毛細(xì)管電泳（CE）技術(shù)的出現(xiàn)，給解決這一挑戰(zhàn)提供了新的途徑，它能夠從電荷、分子量等不同維度對(duì)蛋白分子進(jìn)行高效的分離分析，因此得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。

毛細(xì)管電泳技術(shù)的原理

毛細(xì)管電泳法是以毛細(xì)管為分離通道，以高壓直流電場(chǎng)為驅(qū)動(dòng)力，依據(jù)樣品中各組分之間淌度和分配行為上的差異而實(shí)現(xiàn)分離的電泳分離分析方法（圖1）。

圖1 毛細(xì)管電泳技術(shù)的原理

毛細(xì)管兩端分別浸入在電泳緩沖液中，并且兩端連接著高壓電源。當(dāng)高壓電源施加穩(wěn)定的高壓時(shí)，毛細(xì)管內(nèi)產(chǎn)生了電滲流，使得毛細(xì)管內(nèi)液體整體向負(fù)極移動(dòng)。同時(shí)由于進(jìn)入到毛細(xì)管中樣本所含組分的荷質(zhì)比不同，不同物質(zhì)在毛細(xì)管中的遷移速度則不同。不同片段依次經(jīng)過檢測(cè)窗時(shí)被光檢測(cè)模塊所檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)了不同組分的分離以及定性、定量檢測(cè)的目的。

毛細(xì)管電泳技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

相比于HPLC等傳統(tǒng)的分析分離手段，毛細(xì)管電泳技術(shù)擁有如下的主要優(yōu)點(diǎn)（圖2）：

1.分離效率高，分析速度快：由于毛細(xì)管能抑制溶液對(duì)流，并具有良好的散熱性，允許在很高的電場(chǎng)下(可達(dá)400V/cm以上)進(jìn)行電泳，因此可在很短時(shí)間內(nèi)完成高效分離。

2.操作模式多，分析方法開發(fā)靈活：只要更換毛細(xì)管填充溶液的種類、濃度、酸度或添加劑等，就可以用同一臺(tái)儀器實(shí)現(xiàn)多種分離模式。

3.適合于微量樣品的分析：毛細(xì)管內(nèi)徑極小（20-75um），進(jìn)樣為納升級(jí)或納克級(jí)，非常適合于稀少樣品的檢測(cè)分析。

4.應(yīng)用范圍廣：毛細(xì)管電泳在生命科學(xué)領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。在核酸檢測(cè)方面，可用于一代測(cè)序或基因片段分析；而在蛋白質(zhì)檢測(cè)方面，可應(yīng)用藥物分析和臨床診斷。

圖2 毛細(xì)管電泳的主要優(yōu)勢(shì)

毛細(xì)管電泳在臨床診斷中的應(yīng)用

作為一種高效的生物大分子分離分析技術(shù)，毛細(xì)管電泳在臨床診斷領(lǐng)域的主要應(yīng)用如下:

1.多發(fā)性骨髓瘤：進(jìn)行血清蛋白電泳、血清免疫分型的檢測(cè)，是多發(fā)性骨髓瘤篩查和診斷的重要依據(jù)。

2.地中海貧血：進(jìn)行血紅蛋白電泳檢測(cè)，是地中海貧血篩查的重要手段。

3.糖尿病：進(jìn)行糖化血紅蛋白檢測(cè)，相比傳統(tǒng)HPLC等方法，能夠排除異常血紅蛋白的干擾。

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