انواع الکتروفورز مویین

 

 

 

 

 

الکتروفورز مویین دارای انواع مختلفی میباشد. در بسیاری از موارد برای جداسازی یک گونهی خاص میتوان بیش از یک نوع را به کار گرفت. یکی از مزیتهای اصلی الکتروفورز مویین این است که معمولاً با تغییر ترکیب الکترولیت به سادگی میتوان تکنیکهای مختلف را با استفاده از یک لولهی مویین در آنالیزهای مختلف انجام داد. درحالیکه در تکنیک HPLC برای تغییر نوع تکنیک اغلب به تغییر فاز متحرک و نیز تغییر ستون احتیاج است. در ادامه به شرح مختصری از هر یک از انواع تکنیکهای الکتروفورز مویین پرداخته میشود.

 

الکتروفورز مویین منطقهای[1] (CZE)

یکی از پرکاربردترین انواع الکتروفورز مویین میباشد. مکانیزم به کارگرفته شده در الکتروفورز مویین منطقهای، امکان جداسازی مخلوطی از کاتیونها و آنیونها را همزمان در یک آنالیز مهیا میسازد، اما جداسازی گونههای خنثی از یکدیگر امکانپذیر نمیباشد. در این روش لولهی مویین از یک نوع الکترولیت پر شده و سپس نمونه به درون آن تزریق میگردد و بار دیگر لولهی مویین در ظرفی از همان الکترولیت قرار میگیرد. در شکل 1 ترتیب جداسازی با استفاده از این تکنیک نمایش داده شده است. نمونه اغلب از سمت آند تزریق شده و با توجه به اینکه جریان الکترواسمزی به سمت کاتد میباشد، تمام اجزای تشکیلدهندهی نمونه در یک جهت و به سمت کاتد مهاجرت خواهند کرد. در عین حال هر جزء با توجه به تحرک الکتروفورتیک مربوط به خود با سرعت متفاوتی مهاجرت مینماید و در نهایت برآیند جریان الکترواسمزی و تحرک الکتروفورتیک اجزای تشکیلدهندهی نمونه را به صورت باندهای مجزا، تفکیک میکند. ترتیب مهاجرت گونهها براساس نسبت بار به اندازه میباشد. به این ترتیب که یونهای کوچکتر و دارای بار بیشتر سریعتر از سایر یونها مهاجرت میکنند. بیشترین سرعت مهاجرت مربوط به کاتیونهای کوچکتر و دارای بار بیشتر و کمترین سرعت مهاجرت مربوط به آنیونهای کوچکتر و دارای بار بیشتر میباشد. ذرات خنثی با سرعتی برابر با سرعت جریان الکترواسمزی مهاجرت کرده و بنابراین از یکدیگر جدا نخواهند شد. اگر قطبیت الکترودها برای تسریع آنالیز آنیونها تعویض گردد، ترتیب خروج گونهها بر عکس حالت ذکر شده در بالا خواهد شد.

 

کروماتوگرافی الکتروسینتیکی مایسلی[2] (MEKC)

یکی از کاستیهای عمده در CZE عدم توانایی این تکنیک در جداسازی گونه های خنثی از یکدیگر میباشد. با استفاده از تکنیک کروماتوگرافی الکتروسینتیکی مایسلی میتوان این نقص را برطرف نموده و همزمان ذرات خنثی و یونها را جداسازی نمود. اساس این تکنیک بر پایهی توزیع آنالیت بین دو فاز مایسلی و محلول الکترولیت استوار است. بنابراین میتوان این تکنیک را نظیر HPLC در نظر گرفت. اگرچه در MEKC با بهرهگیری از جریان الکترواسمزی امکان جداسازیهای با کیفیت بیشتر فراهم میشود. مایسل را در این تکنیک میتوان یک شبه فاز ساکن[3] در نظر گرفت. تشکیل مایسل از طریق افزودن یک سورفکتانت به الکترولیت زمینه در غلظتی بالاتر از غلظت بحرانی مایسل[4] (CMC) انجام میشود. غلظت بحرانی مایسل به صورت کمترین غلظتی از سورفکتانت که ایجاد مایسل نماید، تعریف میشود. مولکولهای سورفکتانت دارای یک دنبالهی بلند آبگریز و سری باردار میباشند. یک مایسل تجمعی از مولکولهای سورفکتانت به شکل کروی میباشد، به نحوی که دنبالههای آبگریز به طرف مرکز کره و سرهای باردار به سمت بیرون (الکترولیت زمینه) جهتگیری کردهاند. در شکل 2 تصویری از یک مایسل قابل مشاهده است. مایسلهای ایجاد شده دارای باری هستند که سرعت مهاجرت آنها را نسبت به جریان الکترواسمزی تحت تاثیر قرار میدهد. جداسازی مواد بیبار به میزان توزیع این مواد بین مایسلها و الکترولیت بستگی دارد. مواد بیبار آبدوست تمایلی به مایسلها ندارند. درحالیکه مواد بیبار آبگریز در داخل مایسلها محبوس شده و بدینترتیب جداسازی آنها امکانپذیر میگردد. به طور کلی بهترین جداسازی برای مواد بیباری که به نسبتهای متفاوت بین مایسلها و بافر توزیع شدهاند، حاصل میگردد.

پرکاربردترین سورفکتانت مورد استفاده در این تکنیک، سدیم دودسیل سولفات[5] (SDS) است که دارای یک سر باردار منفی میباشد.

تنها محدودیت این روش در مورد وزن مولکولهاست که باید کوچکتر از 5000 دالتون باشد. این محدودیت در CZE وجود ندارد.

 

 

 

شکل 2 - شمایی از مایسلها و نحوهی توزیع گونه بین مایسلها و آنالیت.

 

الکتروفورز ژل مویینهای[6] (CGE)

الکتروفورز ژل مویینهای با استفاده از یک لولهی مویین پر شده با ژل صورت میگیرد. متداولترین نوع ژل به کارگرفته شده در الکتروفورز پلیآکریلآمید[7] میباشد. ژل دارای خلل و فرجهایی میباشد که امکان جداسازی گونههای باردار با اندازهی متفاوت را از طریق مکانیزم غربال مولکولی فراهم میآورد. از آنجاییکه اساس این نوع جداسازی بر پایهی اندازهی گونهها میباشد، این روش برای گونههایی با تحرک الکتروفورتیک یکسان و با اندازهی متفاوت (گونههایی که نسبت بار به اندازهی یکسان دارند)، مناسب است. به عنوان مثالی از این گونهها میتوان به الیگونوکلئوتیدها[8] اشاره کرد.

از آنجاییکه ژل پرکنندهی لولهی مویین راکد میباشد، امکان شستشوی مناسب در بین آنالیزها مهیا نبوده و بنابراین این نوع لولههای مویین دارای عمر محدودی میباشند. به علاوه در این روش تنها میتوان از شیوهی تزریق الکتروسینتیکی استفاده کرد (به دلیل مقاومت ژل در برابر تزریق هیدرودینامیکی).

تمرکز ایزوالکتریک مویینهای[9] (CIEF)

این تکنیک عمدتاً در جداسازی گونههای آمفوتر کاربرد دارد. آمفوتر گونهای است که میتواند هر دو شکل کاتیونی و آنیونی را (وابسته به pH) به خود بگیرد. به pH ای که در آن گونهی آمفوتر به صورت خنثی در میآید، نقطهی ایزوالکتریک (Ip[10]) گویند. در pH های بالاتر این گونهها به صورت کاتیونی در میآیند و برعکس. برای جداسازی این گونهها لولهی مویین را از الکترولیتی که حاوی ترکیبات آمفوتر میباشد، پر میکنند. سپس آند در محلول یک اسید قوی و کاتد در محلولی از بازی قوی قرار میگیرد. با اعمال پتانسیل پروتونها به سمت کاتد و یونهای هیدروکسید به سمت آند مهاجرت میکنند و همزمان گونههای آمفوتر نیز شروع به مهاجرت مینمایند و با پیشروی به سمت کاتد یا آند، در نهایت در منطقهای از مویین، بار آنها خنثی شده و متوقف میگردند. نتیجهی نهایی ایجاد یک سری از نوارهای مجزا میباشد که برای آشکارسازی با اعمال فشار به سمت دتکتور رانده میشوند.

 

ایزوتاکوفورز مویین[11] (CITP)

اگرچه این نوع از الکتروفورز در واقع اولین نوع تجاری قابل دسترس محسوب میشود اما امروزه به ندرت به کار گرفته میشود. زیرا این روش قادر به جداسازی کاتیونها و آنیونها، همزمان در یک آنالیز نمیباشد. .همانگونه که در شکل 3 مشاهده میگردد، در این روش از یک سیستم بافری غیرهمگن استفاده میگردد که متشکل از یک بافر جلودار[12] (حاوی یونهای با تحرک بیشتر از یونهای آنالیت) ویک بافر پایانرسان[13] (حاوی یونهای با تحرک کمتر از یونهای آنالیت) میباشد. در این روش نمونه مابین بافر جلودار و بافر پایانرسان تزریق میگردد. با اعمال پتانسیل یونهای آنالیت همانند CZE با سرعت متفاوت شروع به مهاجرت کرده و نوارهایی از یونهای آنالیت ایجاد میگردد. با این تفاوت که در اینجا نوارهای آنالیت به هم چسبیدهاند و مانند CZE با نوارهای بافری از هم جدا نشدهاند.

شکل دادهی خروجی در این روش بسیار متفاوت از سایر روشها میباشد. دادهی خروجی که اصطلاحاً ایزوتاکوفروگرام[14] نامیده میشود متشکل از پلههایی با طول متفاوت میباشد که طول هر یک متناسب با غلظت گونهی مربوطه در آنالیت میباشد.

در حال حاضر عمدهترین کاربرد این نوع الکتروفورز به عنوان مرحلهی پیشتغلیظ برای جداسازی با CZE میباشد.

 

 

شکل 3-شمایی از جداسازی با استفاده از تکنیک ایزوتاکوفورز مویین.

 

الکتروکروماتوگرافی مویین[15] (CEC)

در این تکنیک لولهی مویین با استفاده از یک فاز ساکن کروماتوگرافی پر شده است و اساس جداسازی بر پایهی توزیع گونهها بین فاز متحرک و فاز ساکن استوار است. این تکنیک ترکیبی از الکتروفورز و HPLC میباشد. لذا دارای مزایای هر دو روش است که از جملهی آنها میتوان به صاف بودن نیمرخ جریان که منجر به کارایی بالاتر جداسازی میگردد، اشاره کرد. به علاوه همانند HPLC در این روش امکان جداسازی گونههای بدونبار وجود دارد.

 

 

 


[1]Capillary zone electrophoresis

[2] Micellar electrokinetic chromatography

[3] Pseudo stationary phase

[4] Critical micelle concentration

[5] Sodium dodecyl sulfate

[6] Capillary gel electrophoresis

[7] Polyacrylamide

[8] Oligonucleotide

[9] Capillary isoelectric focusing

[10] Isoelectric point

[11] Capillary isotachophoresis

[12] Leading buffer

[13] Trailing buffer

[14] Isotachopherogram

[15] Capillary electrochromatography

 

 

 

 

 
   
 

HOME | About us | Products | Projects | Gallery | Download | Contact