毛細管膠束電泳色譜儀(MECC)是在緩沖液中加入濃度高于膠束臨界濃度的表面活性劑,膠束相在分離中起到準固定相的作用,是電泳技術與色譜技術相結合的產物。
一、工作原理:
MECC中,把離子型表面活性劑(如十二烷基硫酸鈉)加入緩沖液,當其濃度超過臨界濃度后形成有一疏水內核、外部帶負電的膠束。雖然膠束帶負電,但電滲流速度仍大于膠束的遷移速度,故膠束將慢速向負極移動。中性粒子按其疏水性不同,在緩沖液(流動相)和膠束(準固定相)之間分配。疏水性強、親水性弱的粒子分配到膠束中的多,分配到緩沖液中的少。反之,親水性強、疏水性弱的粒子分配到膠束中的少,分配到緩沖液中的多。當粒子進入膠束時,以膠束的速度慢速遷移。當粒子進入緩沖液時,以電滲流速度快速遷移。粒子的分配系數越大,在電泳柱中的遷移速度越慢,從而使疏水性稍有差別的中性物質在電泳中得以分離。
二、膠束的形成和特性:
1、表面活性劑:
表面活性劑由親水基和疏水基組成。疏水基為直鏈和支鏈烷烴,親水基由陽離子、陰離子和兩性離子基團組成。
膠束具有團狀結構,疏水性的鏈端向里,帶電荷的親水端朝向緩沖液,具有增溶作用。
2、臨界膠束濃度:
臨界膠束濃度是指表面活性劑開始聚集形成膠束時的濃度。
不同表面活性劑的臨界膠束濃度不同,形成的膠束形態不同。疏水基通過分子疏水相互作用締合在一起,而親水基朝向水相,自發形成膠束(體系自由能zui低)。根據濃度不同,形成球形、棒狀和星形等。
3、聚集數:
聚集數是指形成一個膠束離子所需的分子數。聚集數一般為40~140個。
表面活性劑濃度大于臨界膠束濃度時,單體和膠束動態平衡。在一定范圍內,隨著濃度的增加,單體的濃度和膠束的大小(聚集數)基本不變,但膠束的數量增加。
三、對膠束相的要求:
膠束相為表面活性劑,在MECC分離過程起著重要作用。
1、膠束粘度小,不影響電滲流和分離度。
2、水溶性好。
3、形成的膠束必須是均勻、透明的溶液,紫外吸收背景越低越好。
4、臨界膠束濃度不宜太高,不增大電流。
5、膠束不與樣品發生破壞性作用。
6、膠束具有足夠的穩定性,與溶質的締合速度快,減小峰展寬。
7、經濟易得。
四、常用表面活性劑:
常用表面活性劑有陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、兩性離子表面活性劑和手性表面活性劑等。
1、陰離子表面活性劑:
(1)表面活性劑:十二烷基硫酸鈉(SDS)
臨界濃度:8.1×10ˉ3mol/L
(2)表面活性劑:十四烷基硫酸鈉(STS)
臨界濃度:2.1×10ˉ3mol/L
(3)表面活性劑:N-月桂酰-N-甲基牛磺酸鈉(LMT)
臨界濃度:8.7×10ˉ3mol/L
(4)表面活性劑:聚氧乙烯醚基十二烷基硫酸鈉
臨界濃度:2.8×10ˉ3mol/L
2、陽離子表面活性劑:
(1)表面活性劑:十二烷基三甲基氯化銨(DTAC)
臨界濃度:1.6×10ˉ2mol/L
(2)表面活性劑:十二烷基三甲基溴化銨(DTAB)
臨界濃度:1.5×10ˉ2mol/L
(3)表面活性劑:十四烷基三甲基溴化銨(TTAB)
臨界濃度:3.5×10ˉ3mol/L
(4)表面活性劑:十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)
臨界濃度:9.2×10ˉ4mol/L
3、兩性離子表面活性劑:
表面活性劑:N-十二酰基-L-氨酸鈉(SDVal)
臨界濃度:5.7×10ˉ3mol/L
4、手性表面活性劑:
表面活性劑:膽酸鹽
臨界濃度:1.4×10ˉ2mol/L
五、表面活性劑的選擇方法:
1、碳鏈較短的陰離子表面活性劑為優先選擇對象。SDS易得,紫外吸收低,最為常用。如經濃度、緩沖液和pH優化后分離仍不佳,可換具有不同碳鏈長度和結構的其它陰離子表面活性劑。若結果仍不佳,應考慮使用陽離子或兩性表面活性劑。
2、陽離子表面活性劑可能會改變電滲流方向。
3、膠束修飾。
(1)添加重金屬離子可改變膠束表面的電荷數量。
(2)使用混合表面活性劑可調節分離度和峰分布。
(3)加入另一種膠束如多相體系(水-膠束-環糊精),利用多種作用改善分離。
六、MECC中控制選擇性的方法:
使用不同的表面活性劑。
1、SDS可用于大多數中性溶質的分離。
2、強疏水性溶質可選用極性強的膠束(如膽酸鹽)。
3、對易被管壁吸附的大分子溶質可選用陽離子膠束。
4、分離離子型溶質時,要選擇與溶質電荷相反的膠束,才能相互作用進入膠束。
七、特點:
1、優點:
(1)最大優點是使CE在分離離子型化合物的同時可進行中性物質的分離。
(2)增加對弱極性物質的分離度。
(3)分離效率極高,可達5萬~50萬TP/m。分離速度快,一般為20min左右。
1)電滲流的扁平流型大大減小了徑向速度梯度。
2)小內徑毛細管的散熱效率極高。
3)膠束為動態結構,溶質進出方便迅速。
2、缺點:
(1)穩定性不佳,達到好的重復性比較困難。
(2)對樣品分子大小有限制,要求分子量小于5000(CZE沒有此限制)。
八、應用:
在各個領域顯示了廣泛的應用前景。
在中藥、天然產物和農藥分析中經常使用。