當前電泳技術的發展與應用

前言 電泳技術的發展集中在幾個熱點**域,**近發展較快,應用廣泛的電泳包括毛細管

電泳、蛋 白雙向電泳、脈衝場電泳等。電泳技術在醫療、生化方麵的應用同時也帶動了相關儀器設備 的發展,如質譜、凝膠成像等。雖然隻是生化分離分析所必需的常規儀器,但與其它大型儀 器設備一樣,電泳係統的進展同樣是非常迅速的。由於電泳與其它分離技術相比具有分辨 率高, 所需設備技術要求比較簡單, 操作條件溫和等優點, 所以被廣泛應用於生物學、 醫學、 等**域中,在生化分離製備中常被用作分離步驟的**後一步。縱觀電泳技術**域,技術發展 的重心是應用電泳的原理並根據不同分離目的和分離要求以及被分離物質的不同特性設計 出簡便、靈敏度高的電泳係統。從 1937 年電泳技術誕生到現在,經過不斷的研究和改 進,已經有許多種不同類型的電泳方法應用於臨床檢驗、生化分析、教學科研**域。實際應 用過程中也不斷出現新的要求促使電泳設備廠商不斷改進設計和研發新產品, 以滿足市場需 求。  2 電泳技術的進展  

2.1 毛細管電泳 

 毛細管電泳是 20 世紀 80 年代後期分析化學, 特別是生物分析化學的重大研究進展, 也是目 前發展**為迅速的電泳分離手段之一,又稱“高效毛細管電泳(HPCE),它是以高壓電場 ” 為驅動力, 以毛細管為分離通道, 依據試樣中各組分間遷移率和分配行為上的差異而實現分 離的一類分離技術。與傳統的分離方法相比,毛細管電泳的顯著特點是高效、快速和微量, 一般上樣量僅幾 nL。 這一點對於以分析為目的的電泳實驗來說, 優勢是不言而喻的。 此外, 毛細管電泳還具備了經濟、清潔、易於自動化、一機多用和環境汙染少等優點。  

2.2 雙向蛋白電泳  

**近興起的生物學分支—係統生物學是以係統化的觀點研究基因組和蛋白質組內各成員間 相互作用對生物體各部分功能的聯係和影響, 雙向電泳與質譜的聯用是經典的也是目前**有 效的研究方法。 雙向凝膠電泳主要用於分離細胞內的蛋白質, 是目前蛋白質組學研究的**要 分離分析手段。其基本原理是蛋白質**先根據其等電點在 pH 梯度膠中等電聚焦(IEF) ,然 後按照分子量大小在 SDS-PAGE 中進行第二向分離。  3 電泳技術的應用  

3.1 醫療衛生**域的應用 采用 HPCE 分析血清蛋白質獲得的結果穩定,並能準確計算

各蛋白質的相對濃度,避免了凝 膠電泳法染色、脫色過程中多種影響因素造成的誤差,而且 HPCE 法的結果重複性好,可信 度高, 便於貯存和檢索。 前白蛋白在血清中的濃度可以表明營養狀態, 而且是確定惡性**、 炎症、肝硬化、何傑金氏病的重要指標,多數電泳法難以分辨,而用 HPCE 法很容易分離定 量,檢測波長為 214 或 200nm。毛細管電泳(CE)增加了白蛋白部分的分辨率,這使得對 雙白蛋白血症檢測的靈敏度有了很大的提高。HPCE 與 PCR 聯用可以用來對傳染性疾病、腫 瘤和遺傳病進行分子生物學的診斷。以毛細管凝膠電泳分離血液中 HIV-1 的 PCR 產物,並采 用紫外光和熒光檢測, 是應用較早的 PCR 產物的 HPCE 分析。 采用激光誘導熒光的檢測方法, 可以對 HIV-1 的 DNA 或 cDNA 擴增產物進行定量分析。激光誘導熒光檢測法(LIF)是目前毛 細管電泳中**靈敏的一種檢測方法,其靈敏度可高達 l0-12~l0-15mol·L-1,熒光檢測器的缺 點是僅能用於有天然熒光或易於用熒光試劑標記或染色的物質的檢測, 而且檢測器的價格也 較高。但由於 LIF 的高靈敏度和高選擇性,它仍是毛細管電泳中不可缺少的檢測方式。在一 些惡性**疾病中, RNA 轉錄後發生修飾作用的核苷水平升高, 可以用來對**的產生進行 標記。利用膠束電動毛細管色譜可以對甲狀腺癌病人尿液中 15 種被修飾的核苷進行標記, 在對患白血病的兒童和患乳腺癌的婦女進行的臨床研究中, 毛細管電泳脫機與質譜聯用鑒定 患者的核苷標記收到了較好的效果。 毛細管電泳可簡便快速分析生物樣品中各種形式的藥物 成分,在藥理學研究,法醫學檢查及臨床毒理等方麵也有廣泛應用。如:抗白血病藥物胞嘧 啶-β-D-阿拉伯糖苷,經簡單有機溶劑提取樣品,檢測限為 8μmol/L;應用膠束電動毛細管 電泳 (MECC) 可監測類抗高血壓藥物, 在分離液中加入 SDS 和γ-環糊精, 經有機溶劑提取, **低檢測限為 10μg/L,在臨床常規用藥的檢測方麵,如抗生素類藥物阿莫西林可以不需進 行樣品的前處理,直接以血漿樣品進樣,但緩衝液中加入 SDS 可減少蛋白的管壁吸附;有的 藥物分析用 MECC 可直接分離,不必特殊處理。如平滑肌解痙藥(Flavoxate)能緩解泌尿結 石患者的疼痛,取患者尿液作 MECC 測定,檢測限可達 200μg/L。止喘藥為治療哮喘,早產 兒窒息的常用藥,取血清,唾液和尿液樣品,直接進樣後進行多波長測定,其線性範圍為 0~200μmol/L,濃度在 5~110μmol/L 範圍時有較好的**度。催眠鎮靜類藥物臨床應用範 圍廣,品種多,易發生藥物依賴性,且中毒劑量與治療劑量接近。如需進行藥物濃度監測, **低檢測限可達 ng/L。此外,一些重要的蛋白電泳臨床化驗項目如:同工酶測定、尿蛋白 測定等,自動化要求很高,全自動電泳分析儀應運而生。  

從曆史的角度來說, 實驗技術手段的發展因為突破了製約研究工作的瓶頸, 往往能夠給科研 工作帶來巨大的推動作用, 所以電泳技術的發展必將能夠加速醫療、 生化等**域的技術進步, 帶動**民經濟向高技術方向的轉變。