L'elettroforesi capillare (CE) è un metodo di separazione analitica che utilizza un campo elettrico per separare i componenti di una miscela. Fondamentalmente, è l'elettroforesi in un capillare, un tubo stretto. Quindi, i componenti della miscela vengono separati in base alla loro mobilità elettroforetica. I tre fattori che determinano la mobilità elettroforetica di una particolare molecola sono la carica della molecola, la viscosità del mezzo di separazione e il raggio della molecola. Solo gli ioni sono influenzati dal campo elettrico mentre le specie neutre rimangono inalterate. La velocità di una molecola che si muove attraverso il capillare dipende dall'intensità del campo elettrico.

Aree chiave coperte

1. Che cos'è l'elettroforesi capillare? - Definizione, strumentazione, metodi 2. Come funziona l'elettroforesi capillare? – Teoria dell'elettroforesi capillare

Termini chiave: elettroforesi capillare (CE), metodi di separazione elettroforetica capillare, tubo capillare, carica, mobilità elettroforetica a flusso elettrosmotico

Cos'è l'elettroforesi capillare?

L'elettroforesi capillare si riferisce a un metodo di separazione analitica mediante il quale i componenti di una miscela vengono separati in base alla loro mobilità elettroforetica. Nei primi esperimenti, è stato utilizzato un tubo a U di vetro riempito con gel o soluzioni. I capillari sono stati utilizzati dopo gli anni '60.

Strumentazione

Il capillare è costituito da silice fusa, avente un diametro interno di 20-100 µm. Un campo elettrico ad alta tensione viene fornito alle estremità del tubo capillare. Gli elettrodi sono collegati alle estremità del tubo capillare attraverso una soluzione elettrolitica o tampone acquoso. Il capillare è riempito con un fluido conduttivo a un certo pH. Oltre a rivelatori e altri dispositivi di uscita, alcuni strumenti vengono utilizzati per il controllo della temperatura del sistema, garantendo risultati riproducibili. Il campione viene introdotto nel capillare per iniezione. La strumentazione del sistema elettroforetico capillare è mostrata in Figura 1.

Figura 1: Elettroforesi capillare – Strumentazione

Metodi di separazione elettroforetica capillare

È possibile identificare sei tipi di metodi di separazione elettroforetica capillare.

1. Elettroforesi a zona capillare (CZE) – Come fluido conduttivo viene utilizzata una soluzione libera.
2. Elettroforesi capillare su gel (CGE) – Un gel viene utilizzato come fluido conduttivo.
3. Cromatografia capillare elettrocinetica micellare (MEKC) – I componenti di una miscela vengono separati mediante ripartizione tra le micelle e il solvente/fluido conduttore.
4. Elettrocromatografia capillare (CEC) – Una colonna impaccata viene utilizzata in eccezione del fluido conduttivo. Un liquido mobile viene fatto passare sulla colonna insieme alla miscela da separare.
5. Focalizzazione isoelettrica capillare (CIEF) – Utilizzato principalmente per separare componenti zwitterionici come peptidi e proteine ​​che contengono cariche sia positive che negative. Per separare la soluzione proteica viene utilizzato un fluido conduttivo con un gradiente di pH. Ogni proteina migra nell'area con il suo punto isoelettrico all'interno del gradiente di pH. Al punto isoelettrico, la carica netta delle proteine ​​diventa zero.
6. Isotacoforesi capillare (CITP) – È un sistema discontinuo. Ogni componente migra in zone consecutive e la quantità del componente si ottiene misurando la lunghezza della migrazione.

Come funziona l'elettroforesi capillare?

Generalmente, le specie cariche iniziano a muoversi in campi elettrici. La carica, la viscosità e il raggio molecolare sono i tre fattori che determinano la mobilità elettroforetica di una molecola in un campo elettrico.

1. Carica - I cationi (molecole caricate positivamente) si muovono verso il catodo (elettrodo negativo) mentre gli anioni (molecole caricate negativamente) si spostano verso l'anodo (elettrodo positivo).
2. Viscosità - La viscosità del mezzo è opposta al movimento delle molecole ed è costante per un particolare mezzo di separazione.
3. Raggio di ione/molecola – La mobilità elettroforetica diminuisce con l'aumentare del raggio della molecola.

Quindi, se due molecole della stessa dimensione sono sottoposte a elettroforesi, la molecola con la carica maggiore si muoverà più velocemente. La velocità di migrazione delle specie cariche aumenta con l'aumentare della forza del campo elettrico. Il meccanismo dell'elettroforesi capillare è mostrato in figura 2.

Figura 2: Elettroforesi capillare

Flusso elettrosmotico (EOF)

Il flusso elettroosmotico genera la fase mobile dell'elettroforesi capillare. Nella maggior parte dei casi, il materiale capillare è silice. La silice viene idrolizzata, producendo SiO. caricato negativamente^– ioni quando le soluzioni con pH maggiore di 3 vengono fatte passare attraverso il tubo capillare. Quindi, la parete del capillare porta uno strato caricato negativamente. I cationi della soluzione sono attratti da queste cariche negative, formando un doppio strato di cationi sulle cariche negative. Lo strato cationico interno è stabile mentre lo strato cationico esterno si muove verso il catodo come un flusso di massa di molecole cariche. Il flusso di massa di cationi si verifica vicino alla parete capillare durante l'elettroforesi capillare. Il flusso elettrosmotico vicino alla parete del capillare è mostrato in figura 3.

Figura 3: flusso elettrosmotico

Il piccolo diametro della parete capillare contribuisce a massimizzare l'effetto dell'EOF, aiutandolo a svolgere un ruolo vitale nel movimento delle specie cariche nell'elettroforesi capillare.

Conclusione

L'elettroforesi capillare è un metodo di separazione analitica in cui le specie cariche vengono separate in base alla loro mobilità elettroforetica. Generalmente, la dimensione e la carica delle molecole servono come fattori per la separazione.

Riferimento:

1. "Elettroforesi capillare". Chimica LibreTexts, Libretexts, 28 novembre 2017, disponibile qui.

Cortesia dell'immagine:

1. "Elettroforesi capillare" di Apblum - (CC BY-SA 3.0) tramite Commons Wikimedia 2. "Elettroforesi capillare" di Andreas Dahlin (CC BY 2.0) tramite Flickr 3. "Capillarywall" di Apblum - wikipedia inglese (CC BY-SA 3.0) tramite Commons Wikimedia