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显微细胞电泳

/microscopic cell electrophoresis; MCE/
条目作者林金明

林金明

最后更新 2023-06-07
浏览 132
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在显微镜下直接观察悬浮溶液中的细胞,用在外加电场作用下一定时间内移动的距离来量度,并根据细胞的泳动方向和速度测定细胞表面电荷性质和密度,通过对细胞表面结构的研究来对细胞特性进行分析的生物物理学方法。

英文名称
microscopic cell electrophoresis; MCE
所属学科
化学

1911年,R.J.埃利斯发明了细胞电流计。1946年,第一台商品化电泳仪诞生。20世纪90年代后期,配置不同检测器的商用电泳仪相继出现,促进了其高速的发展。随着制造技术的发展,微芯片毛细管电泳的出现又推动了该技术的发展。同时,一些新材料和新技术的加入使得电泳技术迅速发展起来,并逐渐形成市场化的产业。随着科研要求水平的提高,高端电泳设备的智能化和小型化,以及专项电泳设备等是各大研究单位的研究方向,这些设备不仅仅是采用电泳原理达到对生物大分子的分离和纯化,而且增加光电和生物发光的检测手段。这些设备在分离介质和检测手段方面已涉及多学科、多领域的集成。电泳技术已经广泛应用于细胞、蛋白质、核酸等物质的分离和分析工作,在生物研究和医学领域中广泛使用。

细胞电泳仪是根据细胞的电特性,基于显微镜观测,在缓冲液中带电粒子在电场的作用下,各组分以不同的迁移速度和分配行为上的差异向其所带电荷极性相反方向移动,形成电泳。带正电荷的分子、中性分子和带负电荷的分子依次流出,带电粒子在毛细管缓冲液中的迁移速度等于电泳淌度和电渗流的矢量和,各种粒子由于所带电荷多少、质量、体积、形状不同等因素引起迁移速度不同而实现分离。

显微细胞电泳仪主要由传统的两大系统组成:显微镜系统和电泳系统。即在显微镜台上安装一个恒温系统的观察室与电极系统,电泳高压模块及显微镜与光源组成的光学检测系统,数据记录显示系统。其中可用于毛细管电泳联用的检测器主要有紫外-可见光检测、荧光检测、激光诱导荧光检测、安培检测、质谱检测和拉曼光谱检测等。相对细胞电泳检测而言,作为细胞检测最灵敏的检测方法之一,激光诱导荧光检测器是在普通荧光检测器的基础上发展起来的,与普通荧光相比,激光作为相干光源,具有较高光子流量,信噪比极高,且单色性好,聚光性能好,其检出限优于紫外检测方法,且对细胞损伤低。在测定生物及环境样本中的痕量物质时优势明显。

以分析化学为依托,以微加工技术为基础,芯片显微细胞电泳技术这一新颖的分离分析技术已取得突破性进展,充分发挥了毛细管的高分离效率和光学检测系统具有的选择性强、灵敏度高、线性范围宽等优点,将会大大提高分析和检测的应用。显微细胞电泳不仅在基础科学中得到广泛应用,在生命学科交叉,及其多种进样、分离及检测模式,为来源复杂的生物样品的分析提供了更多的选择性。如临床疾病诊断、临床蛋白分析、临床药物监测、代谢研究、病理研究、同工酶分析、DNA片段及序列分析等。对电泳本身而言,也提出了更多的机遇和挑战。随着技术的不断成熟及仪器的商业化程度不断提高,在环境监测、食品安全、生物医药等领域将得到更为广泛的应用。微流控芯片将会形成一门完整的微流体和微芯片技术,在生命科学,药物筛选与分析等方面引发一场新的革命。人们将从疾病的治疗向疾病的预防转变,再加上计算机和软件的飞速发展,仪器微型化已经成为一种趋势。快捷检测的方法并制备微小分析仪器,可以应用到普通的社区和个人。

  • 林炳承,秦建华.分析化学.北京:科学出版社,2008.
  • 陈义.毛细管电泳技术及应用.2版.北京:化学工业出版社,2006.

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