第二章 文獻回顧
2.2 毛細管電泳
2.2.5 操作模式
毛細管電泳的多功能性而衍生出多種操作方式，運用不同的原理、
不同的操作模式，可達到不一樣的效果，CE基本操作方式大致分為:
1. 毛細管區帶電泳法 (Capillary Zone Electrophoresis, CZE) 。 2. 微胞電動毛細管層析法 (Micellar Electrokinetic Capillary
Chromatography, MECC)。
3. 毛細管凝膠電泳法 (Capillary Gel Electrophoresis, CGE) 。 4. 毛細管等電聚焦法 (Capillary Isoelectric Focusing, CIEF) 。 5. 毛細管等速電泳法 (Capillary Isotachophoresis, CITP) 。
2.2.5.1 毛細管區帶電泳法 (Capillary Zone Electrophoresis, CZE)
CZE是最簡單、應用最廣泛、發展最成熟的一種分離模式。毛細管
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只要充滿緩衝溶液即可，分離原理依樣品遷移速度的不同在不同的特定 區間分離；在此模式中，陰陽離子是依靠EOF分離，不同的緩衝溶液組 成有不同的分離效果；對於中性分子無法分離只能跟EOF一起移動。實 驗上可以透過改變緩衝溶液組成、pH值、溫度、離子強度、黏度等獲得 最佳的分離條件。應用範圍廣泛包含胺基酸、胜肽、離子和大範圍的結 構異構物等等24。圖 2.6為CZE的基本原理，Vep是電泳流而Veo是電滲流。
圖 2.6 CZE 基本原理25
2.2.5.2 微胞電動層析法 (Micellar Electrokinetic Capillary Chromatography, MECC or MEKC)
MEKC同時兼俱有電泳和層析的特點，由Terabe在1984年提出，在 CE應用中極為廣泛，能同時分離中性分析物和帶電離子的電泳技術16。 在緩衝溶液中添加大量界面活性劑，當濃度達臨界微胞濃度 (例如SDS 在8.2 mM達臨界微胞濃度) 時形成微胞。如圖 2.7所示，呈球狀的微胞內 部是界面活性劑的疏水端與緩衝溶液不互溶，帶電荷端則朝向緩衝溶液，
根據中性樣品跟微胞間的作用力不同而分離。使用不同的界面活性劑與 分析物的選擇性也會改變，就像改變液相層析管柱的靜相的相同效果。
有機溶劑的添加可減緩溶質跟微胞間的疏水性作用力，也可改變溶質選
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擇性。
圖 2.7 MEKC 基本原理 22
2.2.5.3 毛細管膠體電泳法 (Capillary Gel Electrophoresis, CGE)
CGE是依分子尺寸大小的分離模式，已經被用在生物大分子上，例 如: 蛋白質和核甘酸等等26。具有相同質荷比分析物在有分子篩作用的聚 合物內進行分離，且EOF必須越小越好，才能降低溶質分散的情形。CGE 因為跟傳統平板式的凝膠電泳有相同分離機制，所以被拿來比較。CGE 相較於傳統平板式的凝膠電泳有下面幾個優點: 1.可施加比一般大10-100 倍的電壓而不會有焦耳熱現象，2.直接線上偵測，3.儀器自動化。在CGE 用的凝膠材質需具備一些性質，例如與分析物的互溶性，適合分析物的 孔洞大小和熱穩定性，才能當作適當的電泳分離介質。凝膠孔洞大小是 由不同濃度的凝膠而形成不一樣的孔洞大小，適合不同分子量範圍的分 析物。但它不能用在中性分子的分析上，因為EOF的現象被凝膠基質抑 制，而無法產生淨移動25。圖 2.8為CGE基本原理。
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圖 2.8 CGE 基本原理15
2.2.5.4 毛細管等電聚焦法 (Capillary Isoelectric Focusing, CIEF)
CIEF主要是針對兩性化合物分離的一種模式，同時帶有正電荷和負 電荷的稱為兩性化合物，也稱做兩性離子(Zwitterion)，在一特定pH值下，
有相同濃度的陰陽離子，淨電荷為零，所以在電場中不會移動，因此分 析物無法被分離，此時pH稱為該物質的等電點。如圖 2.9所示，不同的 兩性化合物有不同的等電點，藉由pH差異達堆積效果，再跟隨EOF抵達 偵測窗口。在1985年，由Hjerten發展此技巧，常用來分離肽和蛋白質在 等電點的基礎上，並已經可用來分離等電點差小於0.005倍的蛋白質17。
圖 2.9 CIEF 的基本原理27
2.2.5.5 毛細管等速電泳法 (Capillary Isotachophoresis, CITP)
等速電泳法是一個“移動邊界”的電泳技術，結合兩種緩衝溶液系
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統使分析物在不同區域但等速的環境中25。樣品區域像三明治的結構，前 端為帶領角色的緩衝溶液，後端為牽制角色的緩衝溶液。以陰離子的分 析來說，緩衝溶液需含有陰離子性物質且具泳動比分析物更好，帶動分 析物前進；抑制分析物則需要含陰離子性物質且泳動較差的緩衝溶液。
每個樣品區域等速是因為電場在每個區域不斷的變化，而形成動態平衡，
使得區域間的邊界很狹窄，如果分析物因為短暫的速度差跑到隔壁區域，
也能瞬間回到原本的區域。CITP的另一個特點是每個區域的濃度相等，
樣品區受到帶領角色的緩衝溶液而能達到前濃縮效果；缺點是找到一個 完善pH值的兩個緩衝溶液系統很困難，且只能分離帶電性的樣品。圖 2.10為CIEF示意圖，A、B和C是分析物區帶，L和T分別為高導電和低導 電的緩衝溶液區。
圖 2.10CITP 基本原理 25