11.25 : Elektroforeza: Przegląd

Elektroforeza to potężna technika analitycznego rozdzielania, która polega na różnicowej migracji naładowanych cząsteczek po poddaniu ich działaniu pola elektrycznego. Podstawowa siła elektroforezy leży w jej zdolności do rozdzielania cząsteczek o dużej masie cząsteczkowej w złożonych mieszaninach. Znalazła szerokie zastosowanie w biochemii, biologii molekularnej i chemii analitycznej, umożliwiając rozdzielanie związków, takich jak aminokwasy, nukleotydy, węglowodany i białka, z doskonałą rozdzielczością.

Istnieją dwa główne formaty rozdzielania elektroforetycznego: elektroforeza płytowa i elektroforeza kapilarna. Elektroforeza płytowa wykorzystuje matrycę żelową, taką jak agaroza lub poliakrylamid, która działa jak sito, umożliwiając cząsteczkom przemieszczanie się przez pory. Elektroforeza kapilarna wykorzystuje wąską rurkę kapilarną wypełnioną roztworem buforowym, zapewniając rozdzielanie o wysokiej rozdzielczości z szybkim czasem analizy i minimalnymi wymaganiami dotyczącymi próbek. Chociaż elektroforeza płytowa jest szeroko stosowana w biochemii i biologii do rozdzielania gatunków o dużej masie cząsteczkowej, elektroforeza kapilarna jest nowszym rozwiązaniem o kilku zaletach.

Elektroforeza kapilarna to technika rozdzielania stosowana do analizy złożonych mieszanin analitów w oparciu o ich różnicowe szybkości migracji w przyłożonym polu elektrycznym. W tej metodzie próbkę wstrzykuje się do wąskiej rurki kapilarnej wypełnionej buforowanym roztworem, a w celu ułatwienia rozdzielenia stosuje się pole elektryczne. Szybkość migracji analitu zależy od jego ładunku i rozmiaru. Mniejsze, silniej naładowane jony migrują szybciej niż większe, mniej naładowane. W elektroforezie kapilarnej na migrację składników próbki wpływają dwa rodzaje ruchliwości: ruchliwość elektroforetyczna i ruchliwość elektroosmotyczna. Ruchliwość elektroforetyczna to odpowiedź substancji rozpuszczonej na przyłożone pole elektryczne, przy czym kationy przemieszczają się w kierunku ujemnie naładowanej katody, aniony przemieszczają się w kierunku dodatnio naładowanej anody, a gatunki obojętne pozostają nieruchome. Ruchliwość elektroosmotyczna występuje, gdy roztwór buforowy przemieszcza się przez kapilarę w odpowiedzi na pole elektryczne, zazwyczaj w kierunku katody.

W normalnych warunkach elektroforeza kapilarna najpierw rozdziela kationy, następnie gatunki obojętne, a na końcu aniony. Ta separacja opiera się na ich odpowiednich mobilnościach elektroforetycznych i prędkościach przepływu elektroosmotycznego. Co ciekawe, wszystkie rozdzielone gatunki są eluowane z tego samego końca kapilary, co umożliwia ich wykrycie za pomocą detektorów ilościowych. Sygnały detektora generują elektroforogram przypominający chromatogram, ale charakteryzujący się węższymi pikami.

Elektroforeza kapilarna jest potężnym narzędziem do jakościowej i ilościowej analizy złożonych mieszanin. Dostarcza informacji podobnych do tych uzyskanych za pomocą innych technik rozdzielania, takich jak chromatografia gazowa (GC) lub wysokosprawna chromatografia cieczowa (HPLC).