毛细管电泳可上溯至1937年A.蒂塞利乌斯发明的U形管移界电泳，其雏形则是20世纪40年代开始发展起来的等速电泳，一般以1958年或1965年S.耶滕^[注]和蒂塞利乌斯采用毫米级毛细管进行区带电泳为起点。1970年，F.M.埃费拉茨^[注]等报道了等速电泳中的毛细管区带电泳（CZE）效应，所用方法具有现代毛细管电泳的特点，可惜当时分离效率低下，不足以引起关注。1974年R.维尔塔宁用内径200～500微米的毛细管进行电泳，将毛细管电泳研究导入正确的发展方向。1979年F.E.P.米克尔斯^[注]等用内径200微米的聚四氟乙烯管进行电泳，获得了小于10微米板高的高效分离结果。里程碑工作出现在1981年，J.W.乔根森^[注]和K.D.卢卡斯^[注]使用内径75微米的熔融石英毛细管进行电泳，用电迁移进样，由荧光检测，在30千伏电压下产生了40万理论塔板数的空前分离效率。1983年后，耶滕先后提出了毛细管凝胶电泳（CGE）和毛细管等电聚焦（CIEF）法，有效扩大了毛细管电泳的分离模式。1984年S.特拉布用含十二烷基硫酸钠（SDS）胶束的缓冲液“电泳”分离了中性组分，打破了电泳与色谱的界限。1986年，H.H.劳尔^[注]报道用毛细管电泳分离蛋白质的效率可高达100万理论塔板数。毛细管电泳开始高速发展。20世纪90年代，毛细管电泳DNA自动测序法获得突破，为人类基因组测序计划的提前完成提供了方法学支持（图1）。与此同时，基于芯片微通道的电泳方法研究开始兴起。进入21世纪毛细管电泳发展逐步进入平稳阶段。至此，毛细管电泳综合了电泳、色谱两大分离原理，成为一类重要的高效、快速、绿色、经济的微量液相分离分析新技术。

图1 毛细管电泳测定DNA序列

毛细管电泳多用内径在100微米以下的毛细管作为分离通道，常用50微米内径毛细管。由于毛细管内径细、侧面积大，表面作用明显突出，不仅包含电泳分离机理，同时也包含相分配机理。如果对毛细管壁进行修饰或向毛细管填入色谱固定相，则色谱分离机理还可以占主导地位，所以毛细管电泳已经不是严格意义上的电泳了。毛细管的高液/固界面比例不仅提升了界面物质分配作用，而且还产生了传统电泳所不能利用的强电渗流，即毛细管中的溶液因电场作用而发生的整体的定向流动。在两端开放的毛细管中，电渗流具有平面塞状流形，无流形加宽效用，能据此获得比传统色谱更高的分离效率。此外，电泳分离效率还与电泳电压在一定范围内成正比，可以通过施加高电压来提高分离效率，并加快分离过程。毛细管电泳分离效率还可以通过一系列其他因素调节而得到改善，可调因素包括：缓冲液属性（试剂种类、浓度、pH值等），毛细管壁修饰试剂和方法，管内色谱填料和固定相属性（种类、性质、粒径等），添加剂属性（种类、浓度与添加方式等），环境温度和压力，溶剂属性（种类、黏度、介电常数、亲水性与疏水性等）。

毛细管电泳的基础装置包含有正、负电极槽，经毛细管连通，毛细管穿过一台在线检测器（如紫外吸收检测器等），槽中置铂电极，经高压导线与高压直流电源连接构成导电回路。商品仪器还附加进样、毛细管灌洗、温度控制、系统控制和数据处理等单元（图2）。见毛细管电泳进样技术、毛细管电泳检测技术、毛细管电泳测序仪、毛细管电泳在线富集技术。

图2 毛细管电泳基础装置

毛细管电泳是一个分离分析大家族，可以按原理分为毛细管等速电泳、毛细管区带电泳、毛细管等电聚焦、毛细管电色谱、毛细管电动色谱等；也可以按毛细管中的介质状态分为毛细管自由溶液电泳、毛细管凝胶电泳、非胶毛细管电泳等，其中非胶电泳是DNA自动测序仪器的基础。毛细管电泳还可以按照分离通道的形状分为圆管、扁管、扁方管电泳，按应用对象分为毛细管细胞电泳、蛋白质电泳和手性毛细管电泳，按溶剂的亲和性、亲疏水性分为亲和毛细管电泳、水相毛细管电泳和非水毛细管电泳，按电压高低分为高压毛细管电泳和超高压毛细管电泳，按速度分为快速和超快毛细管电泳，等等。文献中以原理分类的居多。

因为毛细管电泳综合了电泳、电渗和色谱机理，分离效率常常达到几十万乃至数千万理论塔板数，因此其理论应用远比传统电泳广泛。主要用于生物来源样品，特别是蛋白质、核酸等生物大分子的分析，其中阵列非胶毛细管电泳已经成为DNA快速测序的主力方法，是人类基因组计划提前完成的关键。前沿的应用研究还有单细胞分析和单分子检测等。在手性拆分、复杂样品如中药等分析中的应用研究也极有前景。基于芯片微通道的变种毛细管电泳方法是正在发展的前沿研究。通过整合“阵列”“联用”和“集成”等概念，毛细管芯片电泳已经发展成微全分析系统（μ-TAS）或集成微分析系统。

毛细管电泳