毛细管电泳芯片的狭缝深度一般为 10 ~40μm,宽度为 60~200μm。电泳芯片分离微通道的结构主要有直线型、螺旋形、多边形、弯曲形等。其中直线形结构简单、分离效率高,但仅适用于较短的分离通道,螺旋形具有较大的曲率半径,分离效率较高,适合于较长的分离通道。多边形结构紧凑,但在拐点处存在死体积区,使分离效率降低。弯曲形具有结构紧凑的特点,但由于弯曲处的“跑道效应”,将使样品区带增宽。随着人们研究的深入,通道数量也在不断地增多,从最初 Harrison 和 Manz 研究的单通道结构, 到后来的 8 通道、12 通道、16通道,48通道、96通道,发展到现在 Mathies 研究的 384 个通道。
2 芯片毛细管电泳的进样
在芯片毛细管电泳中,进样量一般为 pL 级,它对进样的要求比较严格,极小的微毛细管沟道尺寸更增加了进样难度,因此为达到高效而快速分离检测目的,现在大多采用的是电迁移进样模式下的二维十字交叉形进样口结构(见图 1),此结构的优点是可以通过电压转换实现在线进样,排除了外界干扰,易于进行定量分析。在芯片毛细管电泳中,由于进样通道和分离通道交叉形成了一个注样区域,因此其进样方式与传统的毛细管电泳有一定的差别。Alarie等在芯片毛细管电泳中采用了夹流进样技术,显著地提高进样重现性。
芯片毛细管电泳进样方式主要是采用电迁移进样,电迁移进样又分为“悬浮进样”“夹流进样”和“门式进样”,悬浮进样是进样时在样品池加一定的电压,样品在电流作用下进入分离通道,待进完样后,将高压转向缓冲池,样品开始分离。悬浮进样的进样量与所加的电压有关,淌度大的物质进样就快,存在电迁移进样歧视。夹流进样则是进样时在样品池、缓冲液池和分离废液池的每个池两端分别施加上一定的电压,将样品废液池接地,通过加不同的电压来控制进样时合适的电场强度可以减少电迁移进样歧视,提高了进样的精确性,夹流进样可有效地防止试样带的扩散和试样通道中试样向分离通道的泄漏。而门式进样是在每个池上均加有电压,分离电压加在分离通道前端和缓冲池的一侧,当启动高压时,部分高压流向样品池,此时样品废液池和检测池必须接地。这种进样方式可进行连续进样,但也存在较大的样品歧视。另外,毛细管电泳芯片根据芯片结构的不同还有“十字形”和“T 字形” ,两种不同进样通道的设计。近来 Lunte 的研究小组首次采用微渗析进样与毛细管电泳芯片进行在线耦合的方法通过检测β-D-牛乳糖的量监控荧光素单-β-D-吡喃(型)半乳糖苷的水解情况。