Techniklexikon

Kapillarelektrophorese

Chemie, Physikalische Chemie, Capillary Electrophoresis, CE, Hochleistungskapillarelektrophorese, die Durchführung einer hochauflösenden Elektrophorese mit Hilfe der Kapillartechnik (siehe Abb. 1). Die Trennsäulen (gewöhnlich Quarzkapillaren) sind 10-100 cm lang und besitzen einen Innendurchmesser von 25-100 mm. Das elektrische Feld wird durch eine Hochspannung von 30 kV an den Pt-Elektroden erzeugt. Der Stromfluss ist so niedrig, dass im Gegensatz zur Elektrophorese im Makromassstab nur eine geringe Joulsche Wärmemenge erzeugt wird. Ausserdem wird die Wärme durch das grosse Verhältnis von Oberfläche zu Volumen sofort abgeführt, so dass es zu keiner Peakverbreiterung kommt. Die erreichbaren Trennstufenzahlen können bei 500 000 bis 1 000 000 liegen.

Die für die Elektrophorese unabdingbare unterschiedliche Mobilität der Moleküle in der Probe wird bei der Kapillarelektrophorese durch den elektroosmotischen Fluss (EOF) erreicht. Er kommt zustande, weil sich zwischen der Oberfläche der Kapillarinnenwand und der Lösung eine elektrische Doppelschicht ausbildet (siehe Abb. 2). Da das Strömungsprofil des elektroosmotischen Flusses sehr flach ist, kommt es zu keiner Peakverbreiterung. Die positiv geladenen Ionen wandern schneller als der EOF, die negativ geladenen Ionen werden durch den EOF gebremst bzw. wandern mit ihm langsam zur Kathode, während neutrale Moleküle mit dem EOF wandern.

Die Kapillarelektrophorese ist in der analytischen Chemie für Trennungen fast aller Substanzklassen geeignet, insbesondere zur Trennung von Aminosäuren, Peptiden, Proteinen, Nucleinsäuren usw., sowie zur Bestimmung von Elektrolyten in biologischen Flüssigkeiten und zur Bestimmung von Phenolen im Umweltbereich.

Kapillarelektrophorese 1: Aufbau einer Anlage für die Kapillarelektrophorese.

Kapillarelektrophorese 2: Der elektroosmotische Fluss (EOF) entsteht durch Ausbildung einer Doppelschicht zwischen der negativ geladenen Innenwandoberfläche der Kapillare und den positiven Ionen der Flüssigkeit. Die dadurch gebildete positive Flüssigkeitssäule wandert in Richtung der negativ geladenen Kathode.