第16卷第2期1999 年10 月
中国科学院研究生院学报
Jo urnal of G raduat e School , Academia Sinica
Vol . 16 No . 2
袁倬斌熊辉张书胜
( 本院化学教学部)
摘要对用于毛细管电泳中的电导检测器的研究及应用进行了总结，并展望了其
发展前景.
关键词毛细管电泳，电导检测器
毛细管电泳( C E) 是离子或荷电粒子以电场为驱动力，在毛细管中按其淌度或( 和) 分配系数不同进行
高效、快速分离的一种电泳新技术. 具有进样量少、绝对灵敏度高、分辨率高的特点，在化学、生命科学、药物分析、环境分析等许多方面得到广泛应用1 . 最初由Mikkers2 等人及Jo r genso n和L ukacs3 介绍. C E 技术的广泛应用和深入发展面临的主要挑战是在检测方面4. 十几年来，人们在检测方法和检测器方面进行了大量和卓有成效的研究，已开发出许多类型的检测器，包括直接、间接紫外检测器5 ,6 、荧光检测器3 ,7 、放射性同位素检测器8 、质谱检测器9 ～12、电化学检测器13 ～15 等. 电化学检测器包括安培检测器和电导检测器. 电导检测器广泛用于离子谱16 ，很少用于毛细管区带电泳17 ，这主要由于在内径≤100 μm 的熔硅毛细管中设计一个死体积小的电导检测器非常困难. 第一个用在毛细管等速电泳中的电导检测器由Vander Steen18 描述，在 C Z E 中由Mikkers 等人描述. 虽然用于C E 中的电导检测器研究时间不是很长，然而已有很大进展. 本文对C E 电导检测器的研究进展及应用进行评述，并对其发展前景进行展望.
C E 电导检测器的工作原理
C E 电导检测器由电导池、测量电源、测量电路和指示仪器等组成. 它是基于测量两电极间由于离子化合物的迁移引起的电导率的变化.
1
C E 电导检测器的种类及应用
根据检测器与毛细管的位置，一般分为三种: 在柱型(o n2column) 、柱端型( e nd2column) 和离柱型(off2column) .
2 .1 在柱电导检测器
Mikkers 等人早在1979 年就将电导检测器用于毛细管电泳中，但由于受到装置的限制，检测器灵敏度不高, 样品负载大, 导致峰型不对称. 1986 年, Fo rtel 19 等人用微压模法( mi2 2
收稿日期:1999206230
cro s cale m olding ) 设计了一个与在线紫外检测器一起联用的在柱电导检测器 ，检测了一些阴 子 ，检测限为 2 ×10 - 5 M . Huang 14 等人发展了一种比较复杂的电导检测器 ，用计算机控制
激光在距毛细管出口 7 c m 处 ，沿着直径打穿一个Φ 40 μm 的小孔 ，将两根 25 μm Pt 丝固定孔中作电极 , Pt 丝准确相对 ，以减少使用高压电场在两电极间引起的电势差. 用一个振荡频为 3 . 5 k Hz 的直流电导回路 ，测量并放大在指示电极之间的电压改变. 这种电导检测器有几 优点 : ①两电极间的电位差在 300 V/ c m 电势中小于 0 . 3 V ，可消除电极间的电化学反应 ; ②获得很高的分辨率 ; ③无死体积 ，检测体积小 ; ④就能量和费用方面比较经济. 但基线漂移是
主要缺点. 用该检测器检测了 Li + 、Na + 、K + 和 Rb + ，检测限为 10 - 7 mol/ L ，定量测定了血清
的 Li + 和低分子量羧酸20 ,21 . 在保持分析离子浓度与背景电解质浓度不变的情况下 ，可通
稀释缓冲液
(背景电解质) 来提高检测灵敏度22 . 2 . 2 柱端电导检测器
1991 年 , Huang 23 等人报道了一种柱端电导检测器. 他们将 Pt 丝微电极用环氧树脂固
在 1 c m 长的熔硅毛细管中 ，将面对分离毛细管的端平磨平 ，再将它安装在 355 μm i . d 的粗细管中 ，
其一端用环氧树脂固定在电极座架上 ，另一端伸出 1～2 mm 与毛细管出口对接 ，其有一间隙作溶液通道. 整个结构装进塑料套管中 ，浸入装有地电极的电极槽中. 塑料套管中一小孔供毛细管中的缓冲液液出. 其示意图见图 1 . 用该检测器检测了六种羧酸. 该检测器易制备 ，不受高压产生的电干扰影响 ，其灵敏度与以前的在柱电导检测器和柱后安培检测器不多 ，但分辨率低一些 ，且引起区带增宽.
在这基础上 , H uang 24 等人又设计了一种简单的柱端电导检测器. 在离毛细管出口 7 c
处 ，用计算机控制的激光打一个 40 μm o . d 的小孔 ，从毛细管末端插入一根 Pt 丝或不锈钢丝丝的端面刚好与毛细管小孔下部相切 ，毛细管出口端用环氧树脂密封 ，外面套上有孔的保 套 ，该孔与毛细管小孔对齐. 这种检测器死体积小 ，区带柱外增宽小. 其示意图见图 2 . 图 1 ( A) 电极与塑料套管装配截面图
( B) 柱端检测器微电极放大图
L ：导线 ; EPOX Y : 环氧树脂 ; TW : T EFFON 垫圈 ; H : 孔 ;
C ：毛细管 ;B
D : 塑料壳体 ; M
E : 微电极 : G : 流出物间隙 ;
SC ：分离毛细管 图 2 柱端检测器微电极放大示意图 H ：孔 ; C : 毛细管壁 ; S : 微电极 ; L : 导线 ; I : 绝缘 体 ; W ：导线绝缘物
2 .
3 离柱电导检测器
为了避免施加的分离高压电场对检测器产生影响 ，人们想到进行离柱检测. Ewing 25 等
第16 卷中国科学院研究生院学报第2 期采用多孔玻璃接点(ji o n t )将分离毛细管和检测毛细管进行耦合，接点浸入缓冲液槽中构成离柱检测. 在这基础上, Huang26 等人设计了一个柱上多孔玻璃接点(o n2column f rit) 的离柱型检测体系. 它不仅可用于电化学检测，而且可用于样品收集，同时不影响电动分离. 分析物和电解质溶液在强烈的电渗流作用下由分离毛细管进入检测毛细管中. 离柱型检测体系示意图见图3 .
用于C E 的接点( ji o nt ) 应满足以下条
肉肉更健康
件: ①允许分离电压施加在分离毛细管两
端，溶液和组分在电渗流作用下经检测毛细
管流出; ②溶液和组分不得通过接口到毛细
管外; ③接口所用材料是非电活性的, 即组
分不得在接口上发生电化学反应.
2 .4 抑制电导检测器
由于操作缓冲液存在着大量导电离子,
如不进行电导抑制，在检测离子时会出现以
图3 离柱型检测体系装置图
A ：缓冲液槽;
B ：分离毛细管;
C ：检测毛细管;
D ：流出物下一些问题: ( 1) 高压电压产生的背景噪音影响高灵敏检测; ( 2) 灵敏度跟分析物与缓
冲液间当量电导差有关，当二者间摩尔电导差小，则灵敏度低; (3) 在电极间没有明显电压差的电池设计困难. 采用抑制器，可避免这些问题。
抑制器最初用于离子谱中. 根据Small 27 等人的基础性工作, Stilian 与其合作者28 设计了一个干扰抑制电导检测器. 其示意图见图4 . 他们用一短的Naf i o n 阳离子交换膜管套把分离毛细管和抑制器连接起来，抑制器下端连接一Pt 丝电极，抑制器浸在充有再生剂溶液的接地电极槽中. 对于阴离子的测定，抑制器由乙烯辐射接枝的磺化特氟隆毛细管制备，对于阳离子的测定，抑制器则由乙烯基苄基氯辐射接枝的TMB 胺化的特氟隆毛细管制备. 对普通无机离子和有机离子的测定，其检测限为1～10μg/ L .
Dasgup t a 和Bao 29 报道了另一种形式的抑制器. 他们
采用管式阳离子交换膜作抑制器，膜浸在静态稀酸再生剂
液中. 对碱金属硼酸盐、甘氨酸盐、等证明干扰受到
有效抑制，对一些阴离子的检测限为10 ～20 μg/ L . 用该
检测器检测了一些实际样品如啤酒、酱油、绿茶、咖啡等.
2 .5 无接触型电导检测器
电感或电容耦合电导检测器属无接触型检测器，最初
主要用于谱和等速电泳中30 ,31 . 最近Zemann3 等人根
据其原理设计了一种用于C E 中电容耦合电导检测器
(CCC D) ，其示意图见图5 .两根由银漆( s ilver var n ish) 或
金属注射套管制成的电极套在熔硅毛细管外的聚酰亚胺涂层上，构成一个圆柱形电容器( cylindrical capacito r) ，电极间检测间隙为2 mm. 用该检测器检测了一些无机阳离子和阴离子，对于Na + 和Cl - ，其检测限达200μg/ L . 这种
中国农业合作社图4 抑制电导检测器与CE 的
联结示意图
HV ：高压电源; B F : 缓冲溶液槽; C : 毛细管; CD : 电导检测器; NS : Naf io n 管; SP : 阳离子(阴离子) 抑制器; R G : 再生制; D E ：检测器电
检测器造价低, 安装方便, 不需对检测池进行冲洗. Sil2马兰士c150
极
va 33 等人报道了一种示波检测器. 与 CCC D 相比 ，在灵敏度和电极大小方面有了很大改善. 示意图见图 6 . 两个长 2 mm 的银漆环涂在熔硅毛细管外的聚酰亚胺涂层上用作电极 ，其间
为 1 mm ，其中一个电极施加正弦信号 ，另一个电极跟电流2电压转换器
( co nverto r ) 相连. 整信号与电池导纳 (cell admit tance ) 成正比 ，电池导纳是电极区内溶液电导率的函数. 在典型
电泳条件下 ，对 Li + 的检测限为 1 . 5 μM . 该检测器构造简单 、耐用 ，有很好的分辨率.
图 5 电容藕合电导检测器示意图 1 ：熔硅毛细管; 2 ：电极; 3 ：检测间隙; 4 ：示波器; 5 ：放大 器; 6 ：整流器; 7 :A D 转换器 图 6 示波检测池示意图
A ：有机玻璃座;
B ：七硅氧烷;
C ：熔硅毛细管;
D ：银漆环
( 电极) ; E ：电极级端; F ：接地平面 展望
电导检测器是非选择性检测器 ，在 C E 中可直接检测那些 U V 吸收小的无机离子和有物小分子 ，它使得 C E 的应用范围增宽 ，不再局限于生物大分子的分离检测. 但是 ，其灵敏度不够理想. 因此 ，提高其灵敏度是今后研究主要考虑的问题. 笔者认为今后研究将集中在检方法方面和检测器制作材料方面 ，同时大力发展与其它技术联用.
3 致谢 ：感谢国家“九五”重点科技攻关 、国家自然科学基金和河南省自然科学基金的资助
参 考 文 献
1
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26
27
28
暖通空调29
30
31
32
中药蜡疗33
Con d uct i vity Detectors For C a pillary E l ectrophoresis
Y uan Zhuo b in Xi o n g Hui Zhang Shusheng
( Dep a r t ment of Che m i st ry , Gra d u ate S c hool , U ni versi t y of S c ience a n d Tech n ology of Chi n a , Bei j i n g , 100039)
elec2 Abstract The devel op m ent and applicati o n of co n ductivit y detecto r s fo r capillary
t r op h o r esis was reviewed and it s f u rt h er devel op ment s was also anticipated.
K ey w ords capillary elect rop h o r esis ,co n ductivit y detecto r
豫公网安备41160202000603
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