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生命科学 | 毛细管电泳原理及其在临床诊断中的应用

更新时间:2022-07-20 浏览次数:759

前言

蛋白质是生命活动的直接执行者,参与生命的几乎所有过程,包括遗传、发育、生殖、物质和能量的代谢、应激等,因此通过分析蛋白质结构和性质的异常就可以获得机体的受损或病变情况。但蛋白质分子结构与性质复杂多样,如何有效的分离和分析生物体中的各个蛋白质一直面临着严峻的技术挑战。毛细管电泳(CE)技术的出现,给解决这一挑战提供了新的途径,它能够从电荷、分子量等不同维度对蛋白分子进行高效的分离分析,因此得到了广泛的应用和发展。



毛细管电泳技术的原理


毛细管电泳法是以毛细管为分离通道,以高压直流电场为驱动力,依据样品中各组分之间淌度和分配行为上的差异而实现分离的电泳分离分析方法(图1)。



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图1 毛细管电泳技术的原理



毛细管两端分别浸入在电泳缓冲液中,并且两端连接着高压电源。当高压电源施加稳定的高压时,毛细管内产生了电渗流,使得毛细管内液体整体向负极移动。同时由于进入到毛细管中样本所含组分的荷质比不同,不同物质在毛细管中的迁移速度则不同。不同片段依次经过检测窗时被光检测模块所检测,从而实现了不同组分的分离以及定性、定量检测的目的。




毛细管电泳技术的优势


相比于HPLC等传统的分析分离手段,毛细管电泳技术拥有如下的主要优点(图2):


1.分离效率高,分析速度快:由于毛细管能抑制溶液对流,并具有良好的散热性,允许在很高的电场下(可达400V/cm以上)进行电泳,因此可在很短时间内完成高效分离。


2.操作模式多,分析方法开发灵活:只要更换毛细管填充溶液的种类、浓度、酸度或添加剂等,就可以用同一台仪器实现多种分离模式。


3.适合于微量样品的分析:毛细管内径极小(20-75um),进样为纳升级或纳克级,非常适合于稀少样品的检测分析。


4.应用范围广:毛细管电泳在生命科学领域有广泛应用。在核酸检测方面,可用于一代测序或基因片段分析;而在蛋白质检测方面,可应用药物分析和临床诊断。



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图2 毛细管电泳的主要优势



毛细管电泳在临床诊断中的应用


作为一种高效的生物大分子分离分析技术,毛细管电泳在临床诊断领域的主要应用如下:


1.多发性骨髓瘤:进行血清蛋白电泳、血清免疫分型的检测,是多发性骨髓瘤筛查和诊断的重要依据。


2.地中海贫血:进行血红蛋白电泳检测,是地中海贫血筛查的重要手段。


3.糖尿病:进行糖化血红蛋白检测,相比传统HPLC等方法,能够排除异常血红蛋白的干扰。



 聚拓生物


聚拓生物为聚光科技集团成员企业,其自主研发的ClinCap 1000全自动毛细管电泳仪是专门为临床检验而设计的,具有全自动、高分辨的毛细管电泳仪可满足多种临床蛋白分析项目,为临床提供精准可靠的检测结果。系首-款获得医疗器械认定的国产同类产品。



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