你是否對(duì)電泳儀的運(yùn)作方式、常用電泳方法以及維護(hù)保養(yǎng)有所了解呢？接下來(lái)，我們將從七個(gè)方面深入探討電泳儀的方方面面，包括其工作原理、常用電泳方法、基本結(jié)構(gòu)和技術(shù)指標(biāo)等。讓我們一起探索電泳儀的奧秘吧！
首先，讓我們來(lái)了解一下電泳的基本原理。電泳，顧名思義，是指帶電荷的溶質(zhì)或粒子在電場(chǎng)作用下，朝著與其所帶電荷相反的電極移動(dòng)的過(guò)程。這種利用電泳現(xiàn)象進(jìn)行物質(zhì)分離和分析的技術(shù)，被稱(chēng)為電泳技術(shù)。而能夠?qū)崿F(xiàn)電泳分離的儀器，則被稱(chēng)為電泳儀。
目前，常用的電泳分析方法多種多樣，包括醋酸纖維素薄膜電泳、凝膠電泳、等電聚焦電泳、雙向電泳以及毛細(xì)管電泳等。這些方法在蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸、核苷酸以及無(wú)機(jī)離子等成分的分離和鑒定中發(fā)揮著重要作用，甚至還廣泛應(yīng)用于細(xì)胞與病毒的研究領(lǐng)域。
一、電泳的基本原理
在常態(tài)下，物質(zhì)分子通常不帶電，即正負(fù)電荷量相抵消，因此不表現(xiàn)出帶電特性。然而，當(dāng)物質(zhì)分子受到特定物理或化學(xué)作用時(shí)，它們可能轉(zhuǎn)變?yōu)閹щ婋x子或粒子。由于每種物質(zhì)具有獨(dú)特的帶電性質(zhì)、顆粒形態(tài)和尺寸，它們?cè)陔妶?chǎng)中的移動(dòng)方向和速度會(huì)有所不同，從而使得這些物質(zhì)能夠被有效分離。
當(dāng)帶凈電荷Q的粒子被置于電場(chǎng)中時(shí)，它會(huì)受到電荷引力的作用，該引力的大小由電場(chǎng)強(qiáng)度E和粒子所帶電荷量Q決定，公式為F引=EQ。同時(shí)，粒子在溶液中的運(yùn)動(dòng)還會(huì)受到阻力F阻的影響，該阻力與粒子半徑r、溶液粘度η以及粒子速度V相關(guān)，具體表達(dá)式為F阻=6πrηV。當(dāng)電荷引力與阻力達(dá)到平衡時(shí)，粒子的移動(dòng)速度（泳動(dòng)速度V）將由電場(chǎng)強(qiáng)度E、粒子所帶電荷量Q、粒子半徑r以及溶液粘度η共同決定，公式為V=EQ/6πrη。由此可知，粒子的泳動(dòng)速度與電場(chǎng)強(qiáng)度和粒子所帶電荷量成正比，而與粒子半徑和溶液粘度成反比。
二、影響電泳的外界因素
（一）電場(chǎng)強(qiáng)度
電場(chǎng)強(qiáng)度是影響電泳的重要因素之一。在電泳過(guò)程中，電場(chǎng)強(qiáng)度決定了粒子所受電荷引力的大小，進(jìn)而影響粒子的泳動(dòng)速度。電場(chǎng)強(qiáng)度越大，粒子所受電荷引力也越大，泳動(dòng)速度相應(yīng)加快。
（二）溶液的pH值
溶液的pH值對(duì)電泳過(guò)程也有顯著影響。不同物質(zhì)的帶電性質(zhì)和顆粒形態(tài)在不同pH值條件下可能發(fā)生變化，從而影響粒子在電場(chǎng)中的移動(dòng)方向和速度。因此，通過(guò)調(diào)節(jié)溶液的pH值，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電泳過(guò)程的精細(xì)控制。
（三）溶液的離子強(qiáng)度
溶液的離子強(qiáng)度會(huì)影響溶液的導(dǎo)電性，進(jìn)而對(duì)電泳過(guò)程產(chǎn)生影響。離子強(qiáng)度越大，溶液的導(dǎo)電性越好，電泳過(guò)程中的電流也相應(yīng)增大，從而加速粒子的泳動(dòng)速度。
（四）電滲作用
電滲作用是指電場(chǎng)作用下，溶液中的離子在電極附近發(fā)生定向移動(dòng)的現(xiàn)象。這種移動(dòng)會(huì)改變?nèi)芤旱牧鲃?dòng)狀態(tài)，進(jìn)而影響粒子的泳動(dòng)方向和速度。在電泳過(guò)程中，需要充分考慮電滲作用的影響，以獲得準(zhǔn)確的分離結(jié)果。
（五）粒子的遷移率
粒子的遷移率是指粒子在單位電場(chǎng)強(qiáng)度作用下的泳動(dòng)速度。不同物質(zhì)的遷移率差異是電泳分離的基礎(chǔ)。在電泳過(guò)程中，可以根據(jù)粒子的遷移率差異來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)物質(zhì)的分離和純化。
（六）吸附作用
吸附作用是指粒子與支持載體之間的相互作用。在電泳過(guò)程中，粒子可能會(huì)與支持載體發(fā)生吸附，從而影響粒子的泳動(dòng)行為。因此，在選擇支持載體和操作條件時(shí)，需要考慮吸附作用對(duì)電泳過(guò)程的影響。
接下來(lái)，我們將介紹幾種常用的電泳方法。
三、醋酸纖維素薄膜電泳
經(jīng)過(guò)膜的預(yù)處理、加樣、電泳、染色、脫色與透明等步驟后，即可獲得滿(mǎn)意的分離效果。該電泳方法具有分離速度快、電泳時(shí)間短以及樣品用量少的優(yōu)點(diǎn)，非常適用于病理情況下微量異常蛋白的檢測(cè)。
四、凝膠電泳
凝膠電泳，作為區(qū)帶電泳的一個(gè)分支，采用凝膠物質(zhì)作為電泳的支持物。其中，瓊脂糖凝膠電泳和聚丙烯酰胺凝膠電泳是凝膠電泳中為常見(jiàn)的兩種形式，廣泛應(yīng)用于普通電泳領(lǐng)域。目前，該方法已成為蛋白質(zhì)和核酸分析的重要手段。
五、等電聚焦電泳
等電聚焦電泳，作為一種特殊的電泳技術(shù)，利用載體兩性電解質(zhì)在電場(chǎng)中的聚焦作用，實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)等生物大分子的分離純化。這一技術(shù)結(jié)合了凝膠電泳的高分辨率與電泳的快速，為蛋白質(zhì)分析提供了有力支持。
1．等電聚焦電泳的流程
等電聚焦電泳，一種通過(guò)利用具有pH值梯度的介質(zhì)，來(lái)分離等電點(diǎn)各異的蛋白質(zhì)的電泳技術(shù)。在此過(guò)程中，兩性物質(zhì)在穩(wěn)定的線(xiàn)性pH梯度溶液（含有兩性載體電解質(zhì)）中得以分離。每一種被分離的兩性物質(zhì)都會(huì)向與其等電點(diǎn)相一致的pH位置移動(dòng)，并在到達(dá)后停止移動(dòng)，這一現(xiàn)象被稱(chēng)為“聚焦”。
2．等電聚焦電泳的獨(dú)特之處
等電聚焦電泳的特點(diǎn)包括：利用兩性載體電解質(zhì)在電極間構(gòu)建穩(wěn)定的線(xiàn)性pH梯度；通過(guò)“聚焦效應(yīng)”，即便是微量樣品也能展現(xiàn)出清晰、鮮明的區(qū)帶界面；其電泳速度迅速，分辨率；同時(shí)，加入樣品的位置具有靈活性；此外，該方法還可用于測(cè)定蛋白質(zhì)類(lèi)物質(zhì)的等電點(diǎn)；終，它特別適用于分離分析中、大分子量生物組分，如蛋白質(zhì)、肽類(lèi)以及同工酶等。
接下來(lái)，我們將介紹另一種電泳技術(shù)——等速電泳。
這種技術(shù)采用兩種不同濃度的電解質(zhì)，其中前導(dǎo)電解質(zhì)的遷移率高于任何樣品組分，而尾隨電解質(zhì)的遷移率則低于所有樣品組分。在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下，被分離的組分會(huì)在前導(dǎo)電解質(zhì)與尾隨電解質(zhì)之間的空隙中移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)各組分的有效分離。
六、雙向凝膠電泳（二維電泳）
首先，利用等電聚焦電泳對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行向分離。由于復(fù)雜的蛋白質(zhì)成分中各個(gè)蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)（PI）各異，這一步能夠根據(jù)PI的不同將蛋白質(zhì)有效地分開(kāi)。
接著，進(jìn)行第二向分離，即采用十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-PAGE）。在這一步驟中，蛋白質(zhì)分子量的大小成為分離的關(guān)鍵。在垂直方向上，不同分子量的蛋白質(zhì)會(huì)按照其大小進(jìn)行有序排列，從而得到斑點(diǎn)狀的分離結(jié)果。
七、免疫電泳
免疫電泳技術(shù)融合了瓊脂平板電泳與雙相免疫擴(kuò)散的精髓。在瓊脂平板上，抗原樣品通過(guò)電泳被分離，各成分因電泳遷移率的差異而有序排列。隨后，加入特異性抗體進(jìn)行雙相免疫擴(kuò)散，使得已分離的抗原成分與抗體在瓊脂中相遇并發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)二者比例恰當(dāng)時(shí)，會(huì)形成肉眼可見(jiàn)的沉淀弧，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)抗原成分的分析。
八、電泳設(shè)備的基本構(gòu)成
電泳設(shè)備主要包括三個(gè)核心部分：電源、電泳槽以及一些附加裝置。電源負(fù)責(zé)提供穩(wěn)定的電流，以驅(qū)動(dòng)電泳過(guò)程；電泳槽則是樣品進(jìn)行電泳反應(yīng)的場(chǎng)所，其設(shè)計(jì)會(huì)影響電泳的效果；而附加裝置則包括一些用于輔助電泳的設(shè)施，如溫控設(shè)備、攪拌器等，它們的作用是確保電泳在條件下進(jìn)行。
垂直板電泳槽與電源的配合
在垂直板電泳中，兩塊玻璃板被精心夾在一起，為電泳凝膠的制備提供了理想的場(chǎng)所。這種電泳方式常用于聚丙烯酰胺凝膠電泳，旨在分離蛋白質(zhì)。
水平電泳槽與電泳儀的聯(lián)合應(yīng)用
水平電泳則不同，其凝膠鋪設(shè)在平坦的玻璃或塑料板上，隨后直接浸入緩沖液中。這種設(shè)計(jì)常用于瓊脂糖電泳，專(zhuān)注于核酸的分離與分析。
九、電泳儀的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)
電泳儀是垂直板電泳和水平電泳中不可或缺的組件，其性能直接影響電泳實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和效率。以下是電泳儀的一些核心技術(shù)指標(biāo)，包括輸出電壓、電流范圍、穩(wěn)定性以及與電泳槽的兼容性等。這些參數(shù)為科研人員提供了了解電泳儀性能的視角，有助于他們根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求選擇合適的電泳儀。
1．輸出電壓
2．輸出電流
3．輸出功率
4．電壓穩(wěn)定度
5．電流穩(wěn)定度
6．功率穩(wěn)定度
7．連續(xù)工作時(shí)間
8．顯示方式
9．定時(shí)方式
接下來(lái)，我們將深入了解常用電泳儀的幾種類(lèi)型。其中，穩(wěn)壓穩(wěn)流電泳儀在國(guó)內(nèi)中、低壓電泳實(shí)驗(yàn)中備受推崇，其輸出電壓范圍為0V至600V，輸出電流則達(dá)到0mA至100mA。這款電泳儀不僅工作穩(wěn)定性出色，還配備了廣泛的調(diào)節(jié)范圍，并設(shè)有周到的短路保護(hù)和過(guò)流保護(hù)措施。
十、全自動(dòng)醋纖膜電泳儀
全自動(dòng)醋纖膜電泳儀，配備可見(jiàn)光單系統(tǒng)，專(zhuān)為使用醋酸纖維薄膜電泳片設(shè)計(jì)，具有高度自動(dòng)化特點(diǎn)。用戶(hù)僅需將樣品、試劑及電泳片妥善放置，便可輕松離機(jī)，等待實(shí)驗(yàn)完成并獲取結(jié)果。
一十、全自動(dòng)熒光/可見(jiàn)光雙系統(tǒng)電泳儀
全自動(dòng)熒光/可見(jiàn)光雙系統(tǒng)電泳儀，其獨(dú)特之處在于其的熒光系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)全自動(dòng)電泳分析。用戶(hù)僅需將樣品、試劑及瓊脂糖凝膠電泳膠片妥善安置，便可輕松離機(jī)，等待短短20分鐘的實(shí)驗(yàn)完成時(shí)間，即可獲取結(jié)果。
一十一、全自動(dòng)瓊脂糖電泳儀
全自動(dòng)瓊脂糖電泳儀，配備了可見(jiàn)光單系統(tǒng)，并采用瓊脂糖凝膠電泳膠片進(jìn)行操作。其靈敏度，非常適合用于低濃度蛋白的檢驗(yàn)，例如尿蛋白、腦脊液蛋白以及同工酶的分離。盡管這類(lèi)電泳儀的自動(dòng)化程度相對(duì)較低，但其多樣化的應(yīng)用和出色的靈敏度仍然贏得了眾多實(shí)驗(yàn)室的青睞。
五、全自動(dòng)電泳分析系統(tǒng)
全自動(dòng)電泳分析系統(tǒng)，是對(duì)全自動(dòng)瓊脂糖電泳儀的進(jìn)一步升級(jí)。它不僅繼承了瓊脂糖電泳儀的高靈敏度特點(diǎn)，還融入了更多自動(dòng)化功能，如自動(dòng)點(diǎn)樣、電泳、呈色（或染色、脫色）、烘干等，極大提升了操作便捷性。該系統(tǒng)兼容多種電泳片，包括瓊脂片、醋酸片、聚丙烯酰胺等，并配備了可見(jiàn)光及熒光呈色雙系統(tǒng)，為實(shí)驗(yàn)室提供了更的電泳解決方案。
一十二、毛細(xì)管電泳的工作原理
毛細(xì)管電泳，基于高壓電場(chǎng)對(duì)溶液中帶電粒子的驅(qū)動(dòng)作用，使這些粒子在毛細(xì)管內(nèi)按不同速度向相反電極移動(dòng)。這一過(guò)程利用了樣品中各組分在淌度和分配行為上的差異，從而實(shí)現(xiàn)分離。
一十三、毛細(xì)管電泳的獨(dú)特之處
毛細(xì)管電泳技術(shù)，以其、快速、樣品消耗少等特點(diǎn)，在分離科學(xué)領(lǐng)域中占據(jù)了一席之地。其獨(dú)特的工作原理和優(yōu)勢(shì)，使得它在生物大分子、分析以及基因突變檢測(cè)等方面都發(fā)揮著重要作用。
高靈敏度
高速分離
高分辨率能力
樣品需求量少
高度自動(dòng)化
廣泛的應(yīng)用范圍
一十四、毛細(xì)管電泳的分離模式
（一）毛細(xì)管區(qū)帶電泳
這是一種基于電解質(zhì)溶液中不同質(zhì)荷比的組分在電場(chǎng)作用下以不同遷移速度進(jìn)行分離的技術(shù)。通過(guò)組分的遷移時(shí)間和電泳峰的面積或高度，可以進(jìn)行定性和定量分析。
（二）毛細(xì)管凝膠電泳
該技術(shù)使用聚丙烯酰胺在毛細(xì)管內(nèi)交聯(lián)制成凝膠柱。根據(jù)分離支撐物的不同，分為非變性CGE和變性CGE。前者通過(guò)分子篩和電荷/質(zhì)量比進(jìn)行分離，后者則以質(zhì)量和分子篩效應(yīng)為主。此技術(shù)適用于肽類(lèi)、蛋白質(zhì)和DNA等物質(zhì)的分離和測(cè)定。
（三）毛細(xì)管膠束電動(dòng)色譜
在此系統(tǒng)中，存在流動(dòng)的水相和作為固定相的膠束相。溶質(zhì)在兩者之間根據(jù)疏水性的差異進(jìn)行分配，從而實(shí)現(xiàn)中性溶質(zhì)的分離。疏水性強(qiáng)的溶質(zhì)在膠束相中停留時(shí)間長(zhǎng)，遷移速度慢；反之，親水性強(qiáng)則遷移速度快。
（四）毛細(xì)管等電聚焦電泳
該技術(shù)利用不同等電點(diǎn)的分子在毛細(xì)管內(nèi)聚集并彼此分離。由于具有高分辨率，它甚至可以分離等電點(diǎn)差異小于0.01pH單位的兩種蛋白質(zhì)，如肽類(lèi)和蛋白質(zhì)。
（五）毛細(xì)管等速電泳
在此技術(shù)中，首先導(dǎo)入具有高電泳淌度的前導(dǎo)電解質(zhì)，隨后進(jìn)樣并導(dǎo)入低電泳淌度的尾隨電解質(zhì)。在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，各被分離組分在前導(dǎo)與尾隨電解質(zhì)之間的空隙中發(fā)生分離。
（六）毛細(xì)管電色譜
這是一種結(jié)合了電泳和色譜兩種技術(shù)的分離方法。它通過(guò)在毛細(xì)管中填充或鍵合（或涂壁）固定相來(lái)達(dá)到分離目的，同時(shí)包含了電泳和色譜的雙重機(jī)制。
（七）毛細(xì)管電泳芯片
毛細(xì)管電泳芯片是在常規(guī)毛細(xì)管電泳的技術(shù)基礎(chǔ)上，通過(guò)微加工技術(shù)將各種微細(xì)結(jié)構(gòu)，如通道和功能單元，集成在平方厘米大小的芯片上。這種芯片設(shè)計(jì)巧妙，包含不同的通道、反應(yīng)器、檢測(cè)單元等，使得樣品能夠地完成進(jìn)樣、反應(yīng)、分離和檢測(cè)。它不僅實(shí)現(xiàn)了多功能化，還兼具快速、和低耗的特點(diǎn)，是一種極具潛力的微型實(shí)驗(yàn)裝置。
一十五、毛細(xì)管電泳儀的基本構(gòu)成
毛細(xì)管電泳儀的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)潔，主要包括高壓毛細(xì)管柱、檢測(cè)器，以及兩個(gè)為毛細(xì)管兩端提供插入并連接電源的緩沖液槽。其核心部件有：
（一）毛細(xì)管柱，負(fù)責(zé)樣品的分離過(guò)程。
（二）檢測(cè)器，用于捕獲并分析分離后的樣品。
（三）毛細(xì)管電泳法的進(jìn)樣技術(shù)，確保樣品能夠準(zhǔn)確、地進(jìn)入毛細(xì)管柱進(jìn)行分離。
一十六、電泳儀的維護(hù)保養(yǎng)與故障排除
電泳儀作為精密的儀器設(shè)備，其維護(hù)保養(yǎng)和故障排除顯得尤為重要。通過(guò)合理的維護(hù)措施，可以確保電泳儀的穩(wěn)定運(yùn)行和延長(zhǎng)使用壽命，同時(shí)，及時(shí)排除故障也能保障實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。
一十七、電泳儀的維護(hù)保養(yǎng)
電泳儀的維護(hù)保養(yǎng)至關(guān)重要，它直接關(guān)系到儀器的穩(wěn)定運(yùn)行和壽命。為了確保電泳儀能夠長(zhǎng)期、穩(wěn)定地服務(wù)于科研和實(shí)驗(yàn)，我們制定了詳細(xì)的維護(hù)計(jì)劃。這個(gè)計(jì)劃包括每日、每周、每月以及按需進(jìn)行的維護(hù)措施，旨在地保護(hù)電泳儀，使其始終保持狀態(tài)。
一十八、電泳儀的故障排除
盡管我們采取了各種預(yù)防措施，但電泳儀在使用過(guò)程中仍可能遇到故障。這些故障可能是操作不當(dāng)、設(shè)備老化或其他未知原因?qū)е碌摹．?dāng)儀器出現(xiàn)故障提示時(shí)，我們必須迅速作出反應(yīng)，按照故障排除指南進(jìn)行處理，以確保實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。同時(shí)，我們也要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高故障排除的效率和質(zhì)量。
