CE-Vietnam.com

    logo

Điện di mao quản


Điện di mao quản (CE – capillary electrophoresis) là một kỹ thuật tách các chất trong dung dịch lỏng dựa trên sự di chuyển khác nhau của các phân tử chất (mang điện tích) trong cột mao quản dưới ảnh hưởng của điện trường tạo bởi điện áp cao thế (15 – 30 kV) đặt vào hai đầu mao quản. (xem hình 1)

Hình 1 – Mô tả hệ điện di mao quản dạng đơn giản

Một hệ thiết bị CE cơ bản bao gồm các bộ phận sau:

  • Mao quản tách: thường làm bằng vật liệu silic (gọi là mao quản silica, là loại mao quản phổ biến nhất), teflon, PEEK, với đường kính ngoài (OD) 365 μm,  đường kính trong (ID) từ 10 đến 150 μm (phổ biến nhất là 50 μm). Tổng chiều dài mao quản có thể từ 10 đến 100 cm (thường là 60 cm). Chiều dài hiệu dụng (là chiều dài tính từ đầu bơm mẫu của mao quản đến vị trí đặt detector) thường dao động từ 25 – 50 cm đối với mao quản dài 60 cm.  Trong quá trình điện di, mao quản được nạp đầy dung dịch đệm điện di.
  • Dung dịch đệm điện di: dùng để tạo môi trường cho quá trình điện di xảy ra khi áp thế cao vào hai đầu mao quản. Trong quá trình điện di, hai đầu mao quản được được đặt trong hai bình chứa dung dịch đệm điện di. Lưu ý: Hai lọ đựng dung dịch đệm tại hai đầu mao quản phải ở độ cao ngang bằng nhau.
  • Nguồn điện thế cao: thường dao động từ 5 đến 30 kV, dùng để áp vào hai đầu mao quản nhằm sinh ra điện trường lớn cho quá trình điện di xảy ra. Để phân tích các cation thì cực áp cực dương vào đầu bơm mẫu của mao quản và ngược lại để phân tích các anion thì áp cực âm vào đầu bơm mẫu của mao quản.
  • Detector (cảm biến): bộ phận phát hiện và ghi nhận tín hiệu của chất phân tích sau quá trình phân tách điện di mao quản, do đó thường được đặt ở phần cuối (gần cuối hoặc cuối) của mao quản tuỳ theo loại cảm biến. Các loại cảm biến thông dụng trong phương pháp CE bao gồm: hấp thụ phân tử (UV-Vis), huỳnh quang phân tử, phát xạ hoặc hấp thụ nguyên tử, khối phổ, đo dòng, đo thế và đo độ dẫn.
  • Bộ phận điều khiển: thường là máy tính sử dụng phần mềm chuyên dụng phù hợp, để ghi nhận, hiển thị và xử lý kết quả phân tích. Hiện nay, bộ phận này còn có thể thực hiện chức năng điều khiển tự động hoá quá trình phân tích từ khâu bơm mẫu đến khâu cho ra kết quả cuối cùng của quá trình phân tích điện di mao quản.
Các kỹ thuật bơm mẫu trong điện di mao quản
Trước khi áp điện cao thế vào hai đầu cột mao quản, mẫu được đưa vào mao quản bằng một trong bốn cách sau (xem hình 2):
Hình 2 – các kỹ thuật bơm mẫu truyền thống trong điện di mao quản
  • Tạo áp suất dương lên lọ đựng mẫu hoặc tạo áp suất âm từ lọ đựng dung dịch đệm (hình 2a và 2b): đây là kỹ thuật được sử dụng trên các hệ điện di mao quản thương phẩm, và phải sử dụng các lọ đựng mẫu kín áp chuyên dụng.
  • Bơm mẫu dưới tác dụng của điện trường (hình 2c, thông qua điện áp đặt tại 2 đầu mao quản): hiện ít được dùng do độ lặp lại không cao khi thay đổi nền mẫu
  • Bơm mẫu theo nguyên lý xi phông (hình 2d): mẫu được dẫn vào mao quản nhờ chênh lệch độ cao giữa vị trí đặt lọ mẫu và vị trí đặt lọ đựng dung dịch đệm. Đây là giải pháp bơm mẫu đơn giản nhất, và được sử dụng cho các hệ điện di mao quản xách tay vận hành thủ công.
Với các thiết bị điện di mao quản tự động do chúng tôi phát triển nhằm ứng dụng cho quan trắc liên tục môi trường nước, dung dịch mẫu cần phân tích được bơm qua một bộ phận dòng chảy (flowcell interface) (xem hình 3) trước khi dẫn vào mao quản.

Hình 3 – kỹ thuật bơm mẫu dòng chảy trong điện di mao quản

So sánh điện di mao quản (CE) với sắc ký lỏng cao áp (HPLC)
-  Khả năng phân tách chất của CE thường tốt hơn HPLC
-  Lượng dung môi và mẫu dùng cho CE hầu như không đáng kể so với HPLC. Các hoá chất dùng làm pha động của CE rất thông dụng và giá thành thấp hơn so với các dung môi dùng trong HPLC.
-  Nguyên lý và vận hành đơn giản hơn so sới HPLC
-  Linh kiện thay thế của CE (linh kiện điện tử) rẻ hơn và có thể tự chế tạo được ở Việt Nam, trong khi linh kiện của HPLC (linh kiện cơ khí chính xác chịu áp) thường rất đắt và phải nhập ngoại.
-  CE đã được phát triển thành thiết bị phân tích xách tay hiện trường. HPLC hầu như không có khả năng phát triển thành dòng thiết bị hiện trường.
-  Giá thành đầu tư thiết bị, vận hành và giá thành cho một lần phân tích đối với CE thấp hơn hẳn so với HPLC.
-  Độ nhạy (với detector đo quang) của CE kém hơn so với HPLC 1. Với cảm biến đo độ dẫn không tiếp xúc, độ nhậy là tương đương giữa CE và HPLC
-  Với CE, thời gian di chuyển của các chất cần phân tích (thông số định tính) khi sử dụng mao quản silica trong nhiều trường hợp không ổn định, thường phải sử dụng thêm chất nội chuẩn 2.
-  CE hầu như không thể sử dụng để phân tích được các chất không mang điện, trong khi HPLC thì có thể.

1,2 Đây là các lý do tại sao CE chưa phổ biến ở Việt Nam như HPLC. Hiện nay, các yếu điểm này của CE đã được cải thiện đáng kể, nhờ việc phát triển ra các dòng detector mới (như cảm biến đo độ dẫn không tiếp xúc) và các loại cột tách/ chất tẩm cột trơ mới.
Một ưu thế khác do CE-Vietnam mang lại: nhờ vào việc nắm bắt được các kỹ thuật công nghệ chế tạo, các thiết bị điện di mao quản với nhiều tính năng khác nhau đã có thể được lắp đặt ngay tại Việt Nam với giá thành thấp hơn nhiều lần các thiết bị điện di mao quản thương phẩm.


Loading...