2017-10-23 labsales 科學儀器銷售雜談

*節  電泳原理

第二節  常用電泳方法

第三節  常用電泳儀的基本結構及技術指標      

第四節  常用電泳儀簡介

第五節  毛細管電泳

第六節  電泳儀的維護保養及故障排除

*節  電泳原理

電泳（electrophoresis）是指帶電荷的溶質或粒子在電場中向著與其本身所帶電荷相反的電極移動的現象。

利用電泳現象將多組分物質分離、分析的技術叫做電泳技術（electrophoresis technique）。

可以實現電泳分離技術的儀器稱之為電泳儀（electrophoresister）。

常用的電泳分析方法主要有：

• 醋酸纖維素薄膜電泳

• 凝膠電泳

• 等電聚焦電泳

• 雙向電泳

• 毛細管電泳

目前，電泳技術已廣泛用于蛋白質、多肽、氨基酸、核苷酸、無機離子等成份的分離和鑒定，甚至還用于細胞與病毒的研究。

一、電泳的基本原理

物質分子在正常情況下一般不帶電，即所帶正負電荷量相等，故不顯示帶電性。但是在一定的物理作用或化學反應條件下，某些物質分子會成為帶電的離子（或粒子），不同的物質，由于其帶電性質、顆粒形狀和大小不同，因而在一定的電場中它們的移動方向和移動速度也不同，因此可使它們分離。

若將帶凈電荷Q的粒子放入電場，則該粒子所受到的電荷引力為：

F引=E Q （16-1）

在溶液中,運動粒子與溶液之間存在阻力F阻

F阻=6πrηV （16-2）   

當F引=F阻時

EQ= 6πrηV

V = EQ/6πrη （16-3）

由上式可以看出,粒子的移動速度(泳動速度V)與電場強度(E)和粒子所帶電荷量(Q)成正比,而與粒子的半徑(r)及溶液的粘度(η)成反比。

二、影響電泳的外界因素

（一）電場強度

（二）溶液的pH值

（三）溶液的離子強度

（四）電滲作用

（五）粒子的遷移率

（六）吸附作用

第二節 常用電泳方法

一、紙電泳

指用濾紙作為支持載體的電泳方法。是zui早使用的區帶電泳。

將濾紙條水平地架設在兩個裝有緩沖溶液的容器之間，樣品點于濾紙中央。當濾紙條被緩沖液潤濕后，再蓋上絕緣密封罩，即可由電泳電源輸入直流電壓（100V～1000V）進行電泳。

二、醋酸纖維素薄膜電泳

電泳時經過膜的預處理、加樣、電泳、染色、脫色與透明即可得到滿意的分離效果。此電泳的特點是分離速度快、電泳時間短、樣品用量少。因此特別適合于病理情況下微量異常蛋白的檢測。

三、凝膠電泳

由區帶電泳中派生出的一種用凝膠物質作支持物進行電泳的方式。

凝膠電泳中的瓊脂糖凝膠電泳和聚丙烯酰胺凝膠電泳是普通電泳中應用zui多的兩種形式。

目前，這種辦法被廣泛用來分析蛋白質和核酸。

凝膠電泳圖

四、等電聚焦電泳

1．等電聚焦電泳過程 

一種利用有pH值梯度的介質，分離等電點不同的蛋白質的電泳技術。

在一個穩定連續的線性pH梯度的溶液（兩性載體電解質）中進行分離，每一種被分離的兩性物質都移向與它的等電點相一致的pH位置，在那里不再移動（稱為聚焦）。

凈電荷與PH的關系曲線

2．等電聚焦電泳的特點

①使用兩性載體電解質，在電極之間形成穩定、連續、線性的pH梯度；

②由于“聚焦效應”，即使很小的樣品也能獲得清晰、鮮明的區帶界面；

③電泳速度快;④分辨率高;

⑤加入樣品的位置可任意選擇；

⑥可用于測定蛋白質類物質的等電點;

⑦適用于中、大分子量（如蛋白質、肽類、同工酶等）生物組分的分離分析。

五、等速電泳

采用兩種不同濃度的電解質，一種為前導電解質，充滿整個毛細管柱；另一種為尾隨電解質，置于一端的電泳槽中。前導電解質的遷移率高于任何樣品組分，尾隨電解質則低于任何樣品組分，被分離的組分按其不同的遷移率夾在中間，在強電場的作用下，各被分離組分在前導電解質與尾隨電解質之間的空隙中移動，實現分離。

等速電泳示意圖

六、雙向凝膠電泳（二維電泳）

*向采用等電聚焦  根據復雜的蛋白質成分中各個蛋白質的PI的不同，將蛋白質進行分離。

第二向采用了十二烷基硫酸鈉一聚丙烯酰胺凝膠電泳 （SDS-PAGE）就是按蛋白質分子量的大小使其在垂直方向進行分離。其結果不再是條帶狀，而是呈現為斑點狀。

雙向凝膠電泳示意圖

七、免疫電泳

免疫電泳是瓊脂平板電泳和雙相免疫擴散兩種方法的結合。將抗原樣品在瓊脂平板上先進行電泳，使其中的各種成分因電泳遷移率的不同而彼此分開；然后加入抗體做雙相免疫擴散，把已分離的各抗原成分與抗體在瓊脂中擴散而相遇，在二者比例適當的地方，形成肉眼可見的沉淀弧。

第三節 常用電泳儀的基本結構及技術指標

一、常用電泳設備的基本結構

（一）電源

（二）電泳槽

（三）附加裝置

垂直電泳儀器裝置示意圖

垂直板電泳槽和電源

電泳槽中間是夾在一起的兩塊玻璃板，在玻璃平板中間制備電泳凝膠。垂直板式電泳常用于聚丙烯酰胺凝膠電泳中蛋白質的分離。

水平電泳槽、電泳儀

凝膠鋪在水平的玻璃或塑料板上，將凝膠直接浸入緩沖液中。

常用于瓊脂糖電泳分離核酸。

二、電泳儀的主要技術指標

1．輸出電壓      

2．輸出電流       

3．輸出功率      

4．電壓穩定度    

5．電流穩定度     

6．功率穩定度

7．連續工作時間

8．顯示方式

9．定時方式

第四節 常用電泳儀簡介

一、穩壓穩流電泳儀

穩壓穩流電泳儀是穩壓穩流電泳儀是目前國內中、低壓電泳實驗中應用zui廣泛的電泳儀之一。其輸出電壓的調節范圍為0V～600V、輸出電流為0 mA～100mA。這種電泳儀工作穩定性好、調節范圍寬，并設有完善的短路保護電路和過流保護電路。

二、全自動醋纖膜電泳儀

全自動醋纖膜電泳儀為全自動電泳儀，有可見光單系統，使用醋酸纖維薄膜電泳片，優點為自動化程度高。只需將樣品、試劑、電泳片放好，人員可離機完成實驗并得到結果。

三、全自動熒光/可見光雙系統電泳儀

全自動熒光/可見光雙系統電泳儀只需將樣品、試劑和瓊脂糖凝膠電泳膠片放好后，其zui大優點是熒光系統全自動，只需要20min即可完成電泳分析，速度非常快。操作人員可離機完成實驗并得到結果。

四、全自動瓊脂糖電泳儀

全自動瓊脂糖電泳儀，有可見光單系統，使用瓊脂糖凝膠電泳膠片。靈敏度高，可適用于低濃度蛋白檢驗，如尿蛋白、腦脊液蛋白、同工酶的分離。但其自動化程度較差。

由于這類電泳儀所能做的項目較多，且靈敏度較高，仍為許多實驗室所接受。

五、全自動電泳分析系統

全自動電泳分析系統，將上述儀器的優點集于一身，儀器自動點樣、電泳、呈色（或染色、脫色）、烘干，自動化程度非常高。可用各種電泳片，包括瓊脂片、醋酸片、聚丙烯酰胺等，采用可見光及熒光呈色雙系統，是一種較理想的電泳儀。

全自動電泳儀

第五節 毛細管電泳

一、毛細管電泳的基本工作原理

溶液中的帶電粒子以高壓電場為驅動力，沿毛細管通道，以不同速度向與其所帶電荷相反的電極方向遷移，并依據樣品中各組分之間淌度和分配行為上的差異而實現分離。

毛細管電泳儀裝置示意圖

二、毛細管電泳的特點

1. 高靈敏度   

2. 高速度

3. 高分辨率

4. 樣品少     

5. 自動化程度高

6. 應用范圍廣

三、毛細管電泳的分離模式

（一）毛細管區帶電泳

它是通過在充滿電解質溶液的毛細管中，不同質荷比大小的組分，在電場的作用下，依遷移速度的不同而進行分離。

根據組分的遷移時間進行定性，根據電泳峰的峰面積或峰高進行定量分析。

（二）毛細管凝膠電泳

毛細管凝膠電泳(CGE) 常用聚丙烯酰胺在毛細管內交聯制成凝膠柱，依據分離支撐物的分離作用不同，CGE又分為非變性CGE和變性CGE，前者以分子篩、電荷／質量比的作用進行分離；后者則以質量、分子篩的作用進行分離。

適用于分離、測定肽類、蛋白質、DNA類物質的分離。

（三）毛細管膠束電動色譜(MECC)

 MECC系統中存在兩個相：流動的水相和起到固定相作用的膠束相。

在含有膠束的流動相中，溶質在“水相”和“膠束相”(準固定相)之間進行分配，即使是中性溶質，因其本身疏水性不同，在二者之間的分配也會有差異，疏水性強的溶質在“膠束相”中停留時間長，遷移速度就慢。反之，親水性強的溶質遷移速度就快，zui終中性溶質將依其疏水性不同而得以分離。

（四）毛細管等電聚焦電泳

不同等電點的分子分別聚集在不同的位置上，不作遷移而彼此分離，這就是等電聚焦分離過程。毛細管的等電聚焦是在毛細管內實現的等電聚焦過程，具有*的分辨率，通常可以分離等電點差異小于 0.01pH單位的兩種蛋白質，例如肽類、蛋白質的分離。

（五）毛細管等速電泳

毛細管內首先導入具有比被分離各組分高電泳淌度的前導電解質，然后進樣，隨后再導入比各分離組份低電泳淌度的尾隨電解質，在強電場的作用下，各被分離組分在前導電解質與尾隨電解質之間的空隙中發生分離。

（六）毛細管電色譜

它包含了電泳和色譜兩種機制，是在毛細管中填充 或在毛細管壁上鍵合（或涂壁）固

定相，從而構成毛細管色譜柱，依靠電滲流推動流動相，攜帶樣品遷移，根據樣品分子的質荷比、分子尺寸及分配系數的差別而分離。

（七）毛細管電泳芯片

毛細管電泳芯片是在常規毛細管電泳的原理和技術基礎上，利用微加工技術在平方厘米級大小的芯片上加工出各種微細結構，如通道和其它功能單元，通過不同的通道、反應器、檢測單元等的設計和布局，實現樣品的進樣、反應、分離和檢測，是一種多功能化的快速、和低耗的微型實驗裝置。

四、毛細管電泳儀的基本結構

毛細管電泳儀的結構并不復雜，主要有高壓毛細管柱、檢測器，以及兩個供毛細管兩端插入而又可和電源相連的緩沖液槽。

（一）毛細管柱

（二）檢測器

（三）毛細管電泳法的進樣技術

第六節   電泳儀的維護保養及故障排除

一、電泳儀的維護保養

（一）每日維護

（二）每周維護

（三）每月維護

（四）按需進行的維護

二、電泳儀的故障排除

電泳儀是精密儀器，在操作過程中要嚴格遵守操作規程，但不可避免會出現各種各樣的故障，當儀器提示有故障時，應立即處理。