毛細管電色譜［1～3］(Capillary Electrochromatography,CEC)是近10年來綜合了現代最新分離技術高效液相色譜(High Performance Liquid Chromatography,HPLC)和毛細管電泳(Capillary Electrophoresis,CE)的優勢而發展起來的高效電分離微柱液相色譜技術。CEC一般采用熔融石英毛細管，在柱內填充或在柱壁鍵合固定相，用高壓直流電源(或加一定的壓力)代替高壓泵，即用電滲流(Electroosmotic Flow,EOF)驅動流動相，溶質依據它們在流動相與固定相中的分配系數的不同和自身電泳淌度的差異得到分離，既能分離中性物質又能分析帶電組分。因此，可將它定義為“一種溶質與固定相間的相互作用占主導地位的電泳過程”。CEC是HPLC和CE的有機結合，不僅具有CE水平的高柱效，同時還具有HPLC的選擇性。它克服了CE選擇性差和分離中性物質的困難，同時大大提高了液相色譜的分離效率，開辟了高效微分離技術的新途徑。近年來，隨著CEC柱制備技術、分離機制、儀器設備的不斷研究和發展，CEC已在分析領域中引起廣泛關注，并在有機小分子分離、環境分析、藥物分析和生化分析等方面得到應用。本文就CEC的基本原理、研究進展及其在藥物分析中的應用作一概述。
1 發展概況
1974年，Pretorius等［4］首先在薄層色譜和液相色譜中應用EOF驅動機制，但并未引起廣泛的注意。1981年，Jorgenson等［5］在170 μm內徑的毛細管中填充10 μm的ODS固定相，以EOF推動流動相，對中性化合物進行分離，獲得31000.m-1理論塔板數的柱效，在此模式下填料的不規則度對區帶展寬并不重要。盡管在當時具體實施和操作有相當困難，但作者認為利用EOF進行液相色譜是可行的。1982年，Tsuda等［6］在毛細管壁鍵合固定相，首次實現電驅動開管液相色譜，即開管電色譜(OT-CEC)，1987年Knox 等［7］用拉伸方法在50 μm內徑毛細管中填充5 μm顆料，獲得69000.m-1的理論塔板數，并證明了在EOF驅動體系中，可使用更細粒度填料。他們的理論和實驗都表明CEC在柱效上明顯優于HPLC。
進入90年代，隨著CE的全面開展和電色譜柱制備技術的提高，CEC迅速位于分析化學的前沿，因為它集CE和HPLC的優勢于一身，無論從柱效、選擇性，還是分析速度上，都達到或超過現有的電泳和色譜方法。1992年，Yamamoto等［8］觀察到在不降低柱效的前提下，線性EOF速度可增加到3 mm.s-1，保留時間的重現性良好，相對標準差小于2 %。1994年，Smith等［9］進行電色譜分析，在加壓下減少氣泡形成，柱效為380000.m-1理論塔板數。1995年，Yan等［10］在150 μm內徑毛細管中填充90 ％的3 μm ODS和10 ％的1 μm硅膠顆粒，通過激光誘導熒光檢測，獲得400000.m-1理論塔板數的柱效；Smith等［11］用離子交換固定相在pH<3時分離酸性藥物，取得了令人難以置信的8×106.m-1理論塔板數的柱效，展示了非常誘人的前景。近1年來，國內外有關CEC的分離機制、柱制備、應用研究以及全面的綜述文章迅速增加［12～36］。并于1997年8月在美國加州召開了第一屆毛細管電色譜會議，表明在分析領域中已出現毛細管電色譜這一新的研究熱點。
2 基本特性
CEC主要有以下特點：(1)采用的是電場驅動的EOF，EOF扁平的流型較HPLC的拋物線流型有高得多的柱效。(2)沒有背壓問題，可以使用更小粒度的填料和更長的毛細管柱，具有更高的分辨能力。(3)在高pH下EOF很大，CEC有可能解決大范圍中性粒子的分離問題。(4)在分離中性粒子時，CEC不需要像膠束電動色譜(Micellar Electrokinetic Chromatography,MEKC)那樣使用表面活性劑，有利于和MS聯用。(5)在低pH下，如果選擇合適的填料，如離子交換樹脂，也可對帶電組分達到很好的分離。(6)CEC類似于CE采用在柱檢測，檢測的死體積很小，有利于提高柱效和檢測靈敏度。(7)加壓電色譜(PEC)是在加電壓的同時，附加一定壓力驅動流動相，其優點是避免分離過程中產生氣泡，提高穩定性。又可用壓力來控制流速，縮短分離時間，并能實現CEC的梯度洗脫［37,38］。(8)目前在HPLC中已使用的分離模式在CEC中均可以實現。
3 分離機制
3.1 保留機理 CEC的保留機理可用下式表示，溶質的遷移速率（uex）為：
(1)
其中
(2)
(3)式中uep和ueo分別為溶質的電泳速度和電滲流，k’為溶質的容量因子，εr和εo分別為相對介電常數和絕對介電常數，ξ和η分別為Zeta電勢和流動相的粘度，V、E和L分別為電壓、電場強度和色譜柱的總長，q和r分別為溶質的電量和半徑。
式(1)表明溶質在柱中的保留是與它在兩相中分配常數有關的，因而它是一種色譜行為。但當分析物是離子時，其保留機制又類似于CE，根據其電泳淌度和分配系數的不同得以分離。因而，CEC在選擇性和使用范圍上兼顧了CE和HPLC的優點。
3.2 柱效 類似于HPLC，CEC的柱效可用Van Deemter方程表征：(4)
式中A項為渦流擴散項，代表在填充床中由于流速的不同而引起的譜帶展寬，在EOF推動下，只要毛細管的內徑大于20倍的雙電層厚度，管中的流速幾乎是不隨柱徑和填料的大小改變的，而雙電層的厚度一般為10 nm，所以A項對塔板高度的貢獻可以不計。C項為傳質阻力項，主要是由溶質在填充微粒內部的擴散系數（Dsz）所決定，Yamamoto等［8］的研究表明在一般操作條件下，C項對塔板高度的貢獻也是很小的。那么，在CEC中決定塔板高度的主要是B項，即縱向擴散項。因此，在柱效上CEC遠優于HPLC。
3.3 影響分離的因素
3.3.1 電壓 在柱長一定的情況下，增大電壓則加大EOF，有助于柱效的提高，但電壓過高時會導致氣泡產生而造成EOF消失。
3.3.2 有機溶劑 向緩沖液中加入乙腈后，溶液的粘度減小，一般隨有機溶劑濃度增大，電滲流增加。但是，在流動相中采用不同的溶劑對EOF會產生不同的影響。
3.3.3 pH EOF隨流動相的pH增大而加大。這是因為當pH增大時，毛細管壁上硅醇基電離度增大，Zeta電勢增大。因此，可利用高pH達到快速分離。
3.3.4 電解質 隨電解質濃度增大，EOF的線速度會因Zeta電勢的減小而下降。在提高電解質濃度時，要考慮焦耳熱問題。當緩沖溶液中電解質濃度在1～10 m mol.L-1范圍內焦耳熱的影響較小。Boughtflower等［39］報道了使用兩性電解質緩沖溶液，如Tris等，可以在更高濃度(100 m mol.L-1)下操作。
3.3.5 填料粒度 在填料粒度大于1 μm情況下，EOF的速度和流型不會隨粒度的減小而改變,故可以采用小顆粒來提高柱效。