אלקטרופורזה נימית (CE)

אלקטרופורזה נימית מפרידה בין מולקולות בשל העיסוק האלקטרופורטי שלהן. הניידות האלקטרופורטית של המולקולה תלויה בטעינה שלה וכמה היא נמשכת או נדחית על ידי המתח, כמו גם כוח הגרירה החיכוך המתנגד לתנועה. החיכוך פרופורציונלי לרדיוס המולקולה. לכן, ניידות אלקטרופורטית מבוססת על גודל ומטען. המהירות שמולקולה טעונה נעה במורד נימי היא תוצר של הניידות האלקטרופורטית שלה והשדה החשמלי המיושם. מתחים גבוהים יותר מובילים לפיכך למהירויות גבוהות יותר ולהפרדות מהירות יותר.

רוב מכשירי אלקטרופורזה נימיים מוגדרים עם המתח השלילי בקצה הגלאי והמתח החיובי בפתח. משמעות הדבר היא כי מולקולות טעונות חיובית נודדות לכיוון הקתודה בסוף, בעוד מולקולות טעונות שליליות נודדות לכיוון השני. כל המולקולות נראות בגלאי עם זאת, כי יש זרימת נוזל בתפזורת הנקראת זרימה אלקטרוסמוטית. לפיכך, סדר ההעברה טעון לחיוב, ניטרלי ולאחר מכן מולקולות בעלות טעון שלילית.

זרימה אלקטרו-אמוטית נגרמת על ידי החלת מתח גבוה על נימי זכוכית קטנה מלאה בתמיסת מלח. היונים הטעונים לחיוב בתמיסת המלח יוצרים שכבה כפולה עם קבוצות הסילנול הטעונות השליליות על קירות הזכוכית. כאשר מתח שלילי מוחל על קצה הנימי, הוא מושך את הסיוציות מהשכבה הכפולה, אשר גם מושך את הפתרון סביבו עקב כוחות חיכוך. סוג זה של זרימה הוא בצורת תקע ומוביל להרחבת פסים פחות מאשר תקעי הזרימה בצורת פרבולית של HPLC.

מולקולות נייטרליות כולן זורמות באותו קצב כמו הזרימה האלקטרו-אסמוטית. עם זאת, ניתן להוסיף שלב פסאודו-נייח למאגר הריצה כדי ליצור מיצלים שמולקולות יכולות לחלק פנימה והחוצה ממנו. שלב פסאודו-נייח טיפוסי הוא נתרן דודצילספט. המיצלות טעונות לרעה מבחוץ, כך שיש להן ניידות אלקטרופורטית, כך שהזמן המושקע במצ'ל קובע את זמן הנדידה. צורה זו של אלקטרופורזה נימית נקראת כרומטוגרפיה אלקטרוקינטית מיצלרית (MEKC).

הזיהוי ב- CE דומה לזה של HPLC. UV-Vis הוא כללי ואינו דורש תיוג כל עוד למולקולה יש קשר כפול. עם זאת, הספיגה תלויה באורך הנתיב, שהוא קטן עבור נימי 50 מיקרומטר. תא בועה או תא z יגדילו את אורך הנתיב. פלואורסצנטיות הנגרמת על ידי לייזר היא שיטת זיהוי רגישה יותר. לייזר נוצץ דרך חלון נימי ופלואורסצנטיות של המוצר הנמדד. בעוד פלואורסצנטיות מספקת רגישות גבוהה מאוד, זה בדרך כלל דורש מולקולות להיות מתויג כי רוב אינם פלואורסצנטיים. זיהוי אלקטרוכימי וזיהוי ספקטרומטריית מסה אלקטרוספרי צוברים פופולריות. הבעיה עם אחד מהגלאים האלה היא שיש להביא את המתח הגבוה מההפרדה לקרקע לפני הזיהוי, שכן אלקטרוכימיה ואלקטרו-ספריי דורשים יישום של מתח ומתח CE יכול להפריע. שיטות חדשות לפירוק מתח CE, באמצעות אלקטרודות כדי לנקז את הזרם או סדק קטן נימי, מתגברות על אתגרים אלה.

אלקטרופרוגרמה שנאספו עבור דגימות פפסי ופפסי דיאט מוצגות באיורים 1 ו -2, בהתאמה. שלוש הפסגות של קפאין, אספרטיים וחומצה בנזואית נצפות בתזונה פפסי ויש להם זמני הגירה דומים לסטנדרטים. עבור פפסי רגיל, שיא הקפאין קיים אך לא פסגות אספרטיים וחומצה בנזואית. ניתוח CE מהיר מכיוון ש בזמני ההעברה הם 3-4 דקות בלבד.

עקומת הכיול של קפאין מוצגת באיור 3. עקומה זו יכולה לשמש לחישוב ריכוז הקפאין בכל דגימה.

איור 1. ניתוח CE של דיאט פפסי. האדומים הם סטנדרטים של קפאין, אספרטיים וחומצה בנזואית. השחור הוא דגימת פפסי דיאט. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2. ניתוח CE של פפסי. השחור הוא מדגם פפסי בעוד האדום הוא מדגם של סטנדרטים של קפאין, אספרטיים, וחומצה בנזואית. אין אספרטיים או חומצה בנזואית, המציין את הסודה היא לא דיאטה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

איור 3. עלילת כיול קפאין עם CE. חלקה של אזור השיא לעומת ריכוז לתקני קפאין נמדד עם CE. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

אלקטרופורזה נימי משמש הפרדות מיוחדות רבות. לדוגמה, הוא משמש בתעשיית התרופות לבדיקות איכות, כדי לוודא שאין מוצרי צד או מפריעים. CE שימושי במיוחד להפרדת תרופות עם קבוצת אמינו בסיסית, כמו הקירות של נימי יכול להיות נייטרלי עם pH חומצי ולכן התרופה לא להיצמד נימי.

נעשה שימוש גם במצב CE לרצף את הגנום האנושי ולדנ"א נפרד. מצב זה של CE הוא אלקטרופורזה ג'ל נימי עבור הפרדות אלה, פולימר מוזרק לתוך נימי CE. הפולימר מעניק מצב נוסף של הפרדה בהתבסס על גודל, כמו שברים קטנים יותר יכול לנסוע מהר יותר דרך הג'ל. זה נקרא סינון, ויחד עם ההפרדה האלקטרופורטית, יש לו רזולוציית זוג בסיס אחד לניתוח DNA.