微全分析系统中的电色谱分离技术

    姚 波 颜流水 王义明 罗国安3

    (清华大学化学系,北京100084)

    摘 要 微全分析系统(μ2TAS) 近年来发展非常迅速,出现了各种各样思路新颖,设计独特的芯片分析系统。

    本文着重从分离模式方面介绍了μ2TAS 的一个新的发展方向———电色谱。由于电色谱技术兼具高效液相色

    谱的高选择性和毛细管电泳的高效性,因此具有广阔的应用前景。

    关键词 微全分析系统,电色谱,芯片电色谱,评述

    2003201224 收稿;2004204205 接受

    本文系国家自然科学基金资助项目(No. 20290306)

    1 引 言

    微全分析系统(micro total analysis system , μ2TAS) 自20 世纪90 年代初期提出以来得到了迅速的发

    展,应用也日趋广泛。就其分离模式而言,已经不单纯地局限于最初的毛细管电泳,而是出现了色

    谱1 ,2 、凝胶电泳3 、等电聚焦4 、基于扩散的分离5 和基于粒子的分离6 等模式。其中由于色谱分离

    作为一种比较成熟的技术,又较电泳分离具有更高的选择性,因此倍受人们关注。

    高效液相色谱(HPLC) 是相当成熟的一项分离分析技术,具有高灵敏度、高选择性和适用范围广的特

    点。将该技术应用于μ2TAS 必将有利于其向更广阔的领域发展。但是,由于芯片上通道的直径只有几十

    μm甚至更低,填充固定相后有效尺寸显著降低,驱动该系统所需要的压力将远高于目前HPLC 所采用的压

    力7 ,成为HPLC 在μ2TAS 应用中的很大的障碍。毛细管电色谱(capillary electrochromatography , CEC) 技术

    作为一种旨在综合HPLC 和CE 两者优点的分离技术,在解决上述问题的过程中发挥了其独特的优势。

    CEC 是在毛细管中填充或在毛细管壁涂布、键合色谱固定相,依靠电渗流(electroosmotic flow , EOF) 驱动流

    动相使中性和带电荷的样品分子根据它们在色谱固定相和流动相间吸附、分配平衡常数的不同和电泳速

    率的不同而达到分离分析的一种电分离模式。由于CEC 同时具备HPLC 的高选择性CE 的高效性,并且

    CEC 中产生电渗流为柱塞流,其大小几乎不受填充介质颗粒直径的限制7 ,8 ,说明通过降低孔径来提高分

    离效率不会降低色谱的驱动力2电渗流,从而使CEC 应用于芯片结构时较HPLC 更具优势 ......