文献综述毛细管凝胶电泳*祁世泽朱涛孙亦梁（北京大学化学系北京100871）1概述11基本原理毛细管电泳（capillaryelectrophoresis，CE）技术是近年来发展起来的一种分析技术，它的基本原理是：缓冲溶液中的不同的带电离子，在电场的作用下，以不同的速度迁移从而达到分离。毛细管电泳技术以其快速、简便、高效和易自动化等特点及巨大的应用前景引起人们广泛的关注。12发展简介早在六十年代，Hjerten[]就尝试过毛细管电泳技术，在七十年代Virtanen[2]和Mikkers等人[3]也进行过研究。由于受到检测器灵敏度的限制，不能用细内径的毛细管使电泳过程中产生的焦耳热很好地散失，以致限制了高电压的运用，严重影响了分离效率。七十年代末，毛细管技术的广泛应用，使得人们加快了对毛细管电泳的研究。1981年，Jorgenson等人[4]改善了检测器的灵敏度，可以使用75m内径的玻璃毛细管，并采用了30kV的高压，获得了很高的效率(N=4×105)。他们对毛细管电泳分离理论的研究以及柱效方程的推导，对毛细管电泳技术的发展起了巨大的推动作用。1983年Hjerten[5]首次将传统凝胶电泳技术中的聚丙烯酰凝胶装入150m的玻璃毛细管，以消除毛细管内壁对蛋白质的吸附，并利用这种方法对多种蛋白质进行了分离[-9]，取得了很好的分离效果。1987年，Cohen和Karger[10-19]使用了100m内径以下的弹性石英毛细管，用同管内壁交联的方法制备凝胶柱，分离了蛋白质、DNA和寡聚核苷酸。1990年，Lux和Yin等[20-23]对Cohen和Karger柱制备技术进行了改进，提出了用线性聚丙烯酰胺对柱内表面预处理和用γ射线引发聚合的方法，在分离DNA内切片段和寡聚核苷酸时取得了极好的效率。由于柱制备技术的逐渐发展与完善，有关CGE的工作不断展开。现在，已有许多研究工作者发表了在柱制备技术、检测器和应用等方面的论文。CGE技术已越来越为分析化学、生物化学、分子生物学工作者所重视。2毛细管凝胶电泳的柱制备技术凝胶电泳在传统电泳中的应用最广泛。凝胶是一种抗对流介质，并具有分子筛作用，常用的凝胶有聚丙烯酰胺（polyacrylamide）和琼脂糖(agarose)，应用最多的是前者。2.1聚丙烯酰胺凝胶(polyacrylamidegel)聚丙烯酰胺是由丙烯酰胺（acrylamide，Acr）和N,N'-methylene-bis-acrylamide，Bis)聚合而成。前者被称为聚合单体（monomer），后者被称为共聚单体（co-monomer）或交联剂（crosslinker）。聚合反应是在一些能提供游离基(freeradical)的催化-氧化还原体系（catalyst-redoxsystem）中完成的。这种体系最常用有两种：(1)过硫酸铵(APS)-四甲基乙二胺(TEMED)，（2）核黄素(riboflavin)-TEMED。其中前者是通过TEMED的氨基催化APS，使其形成游离基氧以激活聚合单体；而后者则是在痕量氧气存在下，用光分解核黄素产生游离基。Hjerten[24]曾提出TC两个参数：式中，a：（Acr）的量(g)，b：Bis的量(g)，m：缓冲溶液的体积（mL），T：两个单体的总百分浓度即凝胶浓度（V/V），C：交联度。a/b值接近30时可以制成既有弹性又完全透明的凝胶。可以通过控制TC的大小，改变凝胶的孔径大小，从而对被分离组分起到分子筛的作用。这种凝胶的优点：（1）不产生吸附，消除电渗现象；（2）减小分子扩散，抗对流；(3)具有分子筛效应，迁移时间能反映出组分分子量的大小；(4)在一定范围内透明，机械强度好，有弹性。聚丙烯酰胺凝胶在毛细管中的填充有交联聚合非交联线性聚合、两种方式。2.1.1交联聚合Hjerten[5]最初填充毛细管时，只是把T=*国家教委博士点基金资助项目本文收稿日期：1993年4月15日10%，C＝3%的凝胶Tris缓冲溶液填充进150m内径的玻璃毛细管中，在APS+TEMED存在下聚合稀Cohen和Karger[10,14,15]提出了类似的装柱方法，但使用了3-methacryloxypropyltrimetboxysilane（MAPS）先对柱表面进行硅烷化处理，再装入凝胶缓冲溶液进行聚合。凝胶在聚合中与MAPS的烯基端交联而与管壁键接。他们还研究了不同凝胶浓度T对几种蛋白质迁移率的影响，给出了1与T的线性关系。Swerdlow等[25]在研究聚合过程中发现有气泡产生，并且未用双功能团试剂制成的凝胶会在高电压下移出毛细管，其原因是内壁的硅醇基引起了电渗流。为了解决这两个问题，Yin等[21在...
