你是否對電泳儀的運(yùn)作方式、常用電泳方法以及維護(hù)保養(yǎng)有所了解呢？接下來，我們將從七個方面深入探討電泳儀的方方面面，包括其工作原理、常用電泳方法、基本結(jié)構(gòu)和技術(shù)指標(biāo)等。讓我們一起探索電泳儀的奧秘吧！
首先，讓我們來了解一下電泳的基本原理。電泳，顧名思義，是指帶電荷的溶質(zhì)或粒子在電場作用下，朝著與其所帶電荷相反的電極移動的過程。這種利用電泳現(xiàn)象進(jìn)行物質(zhì)分離和分析的技術(shù)，被稱為電泳技術(shù)。而能夠?qū)崿F(xiàn)電泳分離的儀器，則被稱為電泳儀。
目前，常用的電泳分析方法多種多樣，包括醋酸纖維素薄膜電泳、凝膠電泳、等電聚焦電泳、雙向電泳以及毛細(xì)管電泳等。這些方法在蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸、核苷酸以及無機(jī)離子等成分的分離和鑒定中發(fā)揮著重要作用，甚至還廣泛應(yīng)用于細(xì)胞與病毒的研究領(lǐng)域。
一、電泳的基本原理
在常態(tài)下，物質(zhì)分子通常不帶電，即正負(fù)電荷量相抵消，因此不表現(xiàn)出帶電特性。然而，當(dāng)物質(zhì)分子受到特定物理或化學(xué)作用時，它們可能轉(zhuǎn)變?yōu)閹щ婋x子或粒子。由于每種物質(zhì)具有獨(dú)特的帶電性質(zhì)、顆粒形態(tài)和尺寸，它們在電場中的移動方向和速度會有所不同，從而使得這些物質(zhì)能夠被有效分離。
當(dāng)帶凈電荷Q的粒子被置于電場中時，它會受到電荷引力的作用，該引力的大小由電場強(qiáng)度E和粒子所帶電荷量Q決定，公式為F引=EQ。同時，粒子在溶液中的運(yùn)動還會受到阻力F阻的影響，該阻力與粒子半徑r、溶液粘度η以及粒子速度V相關(guān)，具體表達(dá)式為F阻=6πrηV。當(dāng)電荷引力與阻力達(dá)到平衡時，粒子的移動速度（泳動速度V）將由電場強(qiáng)度E、粒子所帶電荷量Q、粒子半徑r以及溶液粘度η共同決定，公式為V=EQ/6πrη。由此可知，粒子的泳動速度與電場強(qiáng)度和粒子所帶電荷量成正比，而與粒子半徑和溶液粘度成反比。
二、影響電泳的外界因素
（一）電場強(qiáng)度
電場強(qiáng)度是影響電泳的重要因素之一。在電泳過程中，電場強(qiáng)度決定了粒子所受電荷引力的大小，進(jìn)而影響粒子的泳動速度。電場強(qiáng)度越大，粒子所受電荷引力也越大，泳動速度相應(yīng)加快。
（二）溶液的pH值
溶液的pH值對電泳過程也有顯著影響。不同物質(zhì)的帶電性質(zhì)和顆粒形態(tài)在不同pH值條件下可能發(fā)生變化，從而影響粒子在電場中的移動方向和速度。因此，通過調(diào)節(jié)溶液的pH值，可以實現(xiàn)對電泳過程的精細(xì)控制。
（三）溶液的離子強(qiáng)度
溶液的離子強(qiáng)度會影響溶液的導(dǎo)電性，進(jìn)而對電泳過程產(chǎn)生影響。離子強(qiáng)度越大，溶液的導(dǎo)電性越好，電泳過程中的電流也相應(yīng)增大，從而加速粒子的泳動速度。
（四）電滲作用
電滲作用是指電場作用下，溶液中的離子在電極附近發(fā)生定向移動的現(xiàn)象。這種移動會改變?nèi)芤旱牧鲃訝顟B(tài)，進(jìn)而影響粒子的泳動方向和速度。在電泳過程中，需要充分考慮電滲作用的影響，以獲得準(zhǔn)確的分離結(jié)果。
（五）粒子的遷移率
粒子的遷移率是指粒子在單位電場強(qiáng)度作用下的泳動速度。不同物質(zhì)的遷移率差異是電泳分離的基礎(chǔ)。在電泳過程中，可以根據(jù)粒子的遷移率差異來實現(xiàn)對物質(zhì)的分離和純化。
（六）吸附作用
吸附作用是指粒子與支持載體之間的相互作用。在電泳過程中，粒子可能會與支持載體發(fā)生吸附，從而影響粒子的泳動行為。因此，在選擇支持載體和操作條件時，需要考慮吸附作用對電泳過程的影響。
接下來，我們將介紹幾種常用的電泳方法。
三、醋酸纖維素薄膜電泳
經(jīng)過膜的預(yù)處理、加樣、電泳、染色、脫色與透明等步驟后，即可獲得滿意的分離效果。該電泳方法具有分離速度快、電泳時間短以及樣品用量少的優(yōu)點(diǎn)，非常適用于病理情況下微量異常蛋白的檢測。
四、凝膠電泳
凝膠電泳，作為區(qū)帶電泳的一個分支，采用凝膠物質(zhì)作為電泳的支持物。其中，瓊脂糖凝膠電泳和聚丙烯酰胺凝膠電泳是凝膠電泳中為常見的兩種形式，廣泛應(yīng)用于普通電泳領(lǐng)域。目前，該方法已成為蛋白質(zhì)和核酸分析的重要手段。
五、等電聚焦電泳
等電聚焦電泳，作為一種特殊的電泳技術(shù)，利用載體兩性電解質(zhì)在電場中的聚焦作用，實現(xiàn)蛋白質(zhì)等生物大分子的分離純化。這一技術(shù)結(jié)合了凝膠電泳的高分辨率與電泳的快速，為蛋白質(zhì)分析提供了有力支持。
1．等電聚焦電泳的流程
等電聚焦電泳，一種通過利用具有pH值梯度的介質(zhì)，來分離等電點(diǎn)各異的蛋白質(zhì)的電泳技術(shù)。在此過程中，兩性物質(zhì)在穩(wěn)定的線性pH梯度溶液（含有兩性載體電解質(zhì)）中得以分離。每一種被分離的兩性物質(zhì)都會向與其等電點(diǎn)相一致的pH位置移動，并在到達(dá)后停止移動，這一現(xiàn)象被稱為“聚焦”。
2．等電聚焦電泳的獨(dú)特之處
等電聚焦電泳的特點(diǎn)包括：利用兩性載體電解質(zhì)在電極間構(gòu)建穩(wěn)定的線性pH梯度；通過“聚焦效應(yīng)”，即便是微量樣品也能展現(xiàn)出清晰、鮮明的區(qū)帶界面；其電泳速度迅速，分辨率；同時，加入樣品的位置具有靈活性；此外，該方法還可用于測定蛋白質(zhì)類物質(zhì)的等電點(diǎn)；終，它特別適用于分離分析中、大分子量生物組分，如蛋白質(zhì)、肽類以及同工酶等。
接下來，我們將介紹另一種電泳技術(shù)——等速電泳。
這種技術(shù)采用兩種不同濃度的電解質(zhì)，其中前導(dǎo)電解質(zhì)的遷移率高于任何樣品組分，而尾隨電解質(zhì)的遷移率則低于所有樣品組分。在強(qiáng)電場的作用下，被分離的組分會在前導(dǎo)電解質(zhì)與尾隨電解質(zhì)之間的空隙中移動，從而實現(xiàn)各組分的有效分離。
六、雙向凝膠電泳（二維電泳）
首先，利用等電聚焦電泳對蛋白質(zhì)進(jìn)行向分離。由于復(fù)雜的蛋白質(zhì)成分中各個蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)（PI）各異，這一步能夠根據(jù)PI的不同將蛋白質(zhì)有效地分開。
接著，進(jìn)行第二向分離，即采用十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-PAGE）。在這一步驟中，蛋白質(zhì)分子量的大小成為分離的關(guān)鍵。在垂直方向上，不同分子量的蛋白質(zhì)會按照其大小進(jìn)行有序排列，從而得到斑點(diǎn)狀的分離結(jié)果。
七、免疫電泳
免疫電泳技術(shù)融合了瓊脂平板電泳與雙相免疫擴(kuò)散的精髓。在瓊脂平板上，抗原樣品通過電泳被分離，各成分因電泳遷移率的差異而有序排列。隨后，加入特異性抗體進(jìn)行雙相免疫擴(kuò)散，使得已分離的抗原成分與抗體在瓊脂中相遇并發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)二者比例恰當(dāng)時，會形成肉眼可見的沉淀弧，從而實現(xiàn)對抗原成分的分析。
八、電泳設(shè)備的基本構(gòu)成
電泳設(shè)備主要包括三個核心部分：電源、電泳槽以及一些附加裝置。電源負(fù)責(zé)提供穩(wěn)定的電流，以驅(qū)動電泳過程；電泳槽則是樣品進(jìn)行電泳反應(yīng)的場所，其設(shè)計會影響電泳的效果；而附加裝置則包括一些用于輔助電泳的設(shè)施，如溫控設(shè)備、攪拌器等，它們的作用是確保電泳在條件下進(jìn)行。
垂直板電泳槽與電源的配合
在垂直板電泳中，兩塊玻璃板被精心夾在一起，為電泳凝膠的制備提供了理想的場所。這種電泳方式常用于聚丙烯酰胺凝膠電泳，旨在分離蛋白質(zhì)。
水平電泳槽與電泳儀的聯(lián)合應(yīng)用
水平電泳則不同，其凝膠鋪設(shè)在平坦的玻璃或塑料板上，隨后直接浸入緩沖液中。這種設(shè)計常用于瓊脂糖電泳，專注于核酸的分離與分析。
九、電泳儀的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)
電泳儀是垂直板電泳和水平電泳中不可或缺的組件，其性能直接影響電泳實驗的準(zhǔn)確性和效率。以下是電泳儀的一些核心技術(shù)指標(biāo)，包括輸出電壓、電流范圍、穩(wěn)定性以及與電泳槽的兼容性等。這些參數(shù)為科研人員提供了了解電泳儀性能的視角，有助于他們根據(jù)實驗需求選擇合適的電泳儀。
1．輸出電壓
2．輸出電流
3．輸出功率
4．電壓穩(wěn)定度
5．電流穩(wěn)定度
6．功率穩(wěn)定度
7．連續(xù)工作時間
8．顯示方式
9．定時方式
接下來，我們將深入了解常用電泳儀的幾種類型。其中，穩(wěn)壓穩(wěn)流電泳儀在國內(nèi)中、低壓電泳實驗中備受推崇，其輸出電壓范圍為0V至600V，輸出電流則達(dá)到0mA至100mA。這款電泳儀不僅工作穩(wěn)定性出色，還配備了廣泛的調(diào)節(jié)范圍，并設(shè)有周到的短路保護(hù)和過流保護(hù)措施。
十、全自動醋纖膜電泳儀
全自動醋纖膜電泳儀，配備可見光單系統(tǒng)，專為使用醋酸纖維薄膜電泳片設(shè)計，具有高度自動化特點(diǎn)。用戶僅需將樣品、試劑及電泳片妥善放置，便可輕松離機(jī)，等待實驗完成并獲取結(jié)果。
一十、全自動熒光/可見光雙系統(tǒng)電泳儀
全自動熒光/可見光雙系統(tǒng)電泳儀，其獨(dú)特之處在于其的熒光系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)全自動電泳分析。用戶僅需將樣品、試劑及瓊脂糖凝膠電泳膠片妥善安置，便可輕松離機(jī)，等待短短20分鐘的實驗完成時間，即可獲取結(jié)果。
一十一、全自動瓊脂糖電泳儀
全自動瓊脂糖電泳儀，配備了可見光單系統(tǒng)，并采用瓊脂糖凝膠電泳膠片進(jìn)行操作。其靈敏度，非常適合用于低濃度蛋白的檢驗，例如尿蛋白、腦脊液蛋白以及同工酶的分離。盡管這類電泳儀的自動化程度相對較低，但其多樣化的應(yīng)用和出色的靈敏度仍然贏得了眾多實驗室的青睞。
五、全自動電泳分析系統(tǒng)
全自動電泳分析系統(tǒng)，是對全自動瓊脂糖電泳儀的進(jìn)一步升級。它不僅繼承了瓊脂糖電泳儀的高靈敏度特點(diǎn)，還融入了更多自動化功能，如自動點(diǎn)樣、電泳、呈色（或染色、脫色）、烘干等，極大提升了操作便捷性。該系統(tǒng)兼容多種電泳片，包括瓊脂片、醋酸片、聚丙烯酰胺等，并配備了可見光及熒光呈色雙系統(tǒng)，為實驗室提供了更的電泳解決方案。
一十二、毛細(xì)管電泳的工作原理
毛細(xì)管電泳，基于高壓電場對溶液中帶電粒子的驅(qū)動作用，使這些粒子在毛細(xì)管內(nèi)按不同速度向相反電極移動。這一過程利用了樣品中各組分在淌度和分配行為上的差異，從而實現(xiàn)分離。
一十三、毛細(xì)管電泳的獨(dú)特之處
毛細(xì)管電泳技術(shù)，以其、快速、樣品消耗少等特點(diǎn)，在分離科學(xué)領(lǐng)域中占據(jù)了一席之地。其獨(dú)特的工作原理和優(yōu)勢，使得它在生物大分子、分析以及基因突變檢測等方面都發(fā)揮著重要作用。
高靈敏度
高速分離
高分辨率能力
樣品需求量少
高度自動化
廣泛的應(yīng)用范圍
一十四、毛細(xì)管電泳的分離模式
（一）毛細(xì)管區(qū)帶電泳
這是一種基于電解質(zhì)溶液中不同質(zhì)荷比的組分在電場作用下以不同遷移速度進(jìn)行分離的技術(shù)。通過組分的遷移時間和電泳峰的面積或高度，可以進(jìn)行定性和定量分析。
（二）毛細(xì)管凝膠電泳
該技術(shù)使用聚丙烯酰胺在毛細(xì)管內(nèi)交聯(lián)制成凝膠柱。根據(jù)分離支撐物的不同，分為非變性CGE和變性CGE。前者通過分子篩和電荷/質(zhì)量比進(jìn)行分離，后者則以質(zhì)量和分子篩效應(yīng)為主。此技術(shù)適用于肽類、蛋白質(zhì)和DNA等物質(zhì)的分離和測定。
（三）毛細(xì)管膠束電動色譜
在此系統(tǒng)中，存在流動的水相和作為固定相的膠束相。溶質(zhì)在兩者之間根據(jù)疏水性的差異進(jìn)行分配，從而實現(xiàn)中性溶質(zhì)的分離。疏水性強(qiáng)的溶質(zhì)在膠束相中停留時間長，遷移速度慢；反之，親水性強(qiáng)則遷移速度快。
（四）毛細(xì)管等電聚焦電泳
該技術(shù)利用不同等電點(diǎn)的分子在毛細(xì)管內(nèi)聚集并彼此分離。由于具有高分辨率，它甚至可以分離等電點(diǎn)差異小于0.01pH單位的兩種蛋白質(zhì)，如肽類和蛋白質(zhì)。
（五）毛細(xì)管等速電泳
在此技術(shù)中，首先導(dǎo)入具有高電泳淌度的前導(dǎo)電解質(zhì)，隨后進(jìn)樣并導(dǎo)入低電泳淌度的尾隨電解質(zhì)。在強(qiáng)電場作用下，各被分離組分在前導(dǎo)與尾隨電解質(zhì)之間的空隙中發(fā)生分離。
（六）毛細(xì)管電色譜
這是一種結(jié)合了電泳和色譜兩種技術(shù)的分離方法。它通過在毛細(xì)管中填充或鍵合（或涂壁）固定相來達(dá)到分離目的，同時包含了電泳和色譜的雙重機(jī)制。
（七）毛細(xì)管電泳芯片
毛細(xì)管電泳芯片是在常規(guī)毛細(xì)管電泳的技術(shù)基礎(chǔ)上，通過微加工技術(shù)將各種微細(xì)結(jié)構(gòu)，如通道和功能單元，集成在平方厘米大小的芯片上。這種芯片設(shè)計巧妙，包含不同的通道、反應(yīng)器、檢測單元等，使得樣品能夠地完成進(jìn)樣、反應(yīng)、分離和檢測。它不僅實現(xiàn)了多功能化，還兼具快速、和低耗的特點(diǎn)，是一種極具潛力的微型實驗裝置。
一十五、毛細(xì)管電泳儀的基本構(gòu)成
毛細(xì)管電泳儀的結(jié)構(gòu)相對簡潔，主要包括高壓毛細(xì)管柱、檢測器，以及兩個為毛細(xì)管兩端提供插入并連接電源的緩沖液槽。其核心部件有：
（一）毛細(xì)管柱，負(fù)責(zé)樣品的分離過程。
（二）檢測器，用于捕獲并分析分離后的樣品。
（三）毛細(xì)管電泳法的進(jìn)樣技術(shù)，確保樣品能夠準(zhǔn)確、地進(jìn)入毛細(xì)管柱進(jìn)行分離。
一十六、電泳儀的維護(hù)保養(yǎng)與故障排除
電泳儀作為精密的儀器設(shè)備，其維護(hù)保養(yǎng)和故障排除顯得尤為重要。通過合理的維護(hù)措施，可以確保電泳儀的穩(wěn)定運(yùn)行和延長使用壽命，同時，及時排除故障也能保障實驗的順利進(jìn)行。
一十七、電泳儀的維護(hù)保養(yǎng)
電泳儀的維護(hù)保養(yǎng)至關(guān)重要，它直接關(guān)系到儀器的穩(wěn)定運(yùn)行和壽命。為了確保電泳儀能夠長期、穩(wěn)定地服務(wù)于科研和實驗，我們制定了詳細(xì)的維護(hù)計劃。這個計劃包括每日、每周、每月以及按需進(jìn)行的維護(hù)措施，旨在地保護(hù)電泳儀，使其始終保持狀態(tài)。
一十八、電泳儀的故障排除
盡管我們采取了各種預(yù)防措施，但電泳儀在使用過程中仍可能遇到故障。這些故障可能是操作不當(dāng)、設(shè)備老化或其他未知原因?qū)е碌?。?dāng)儀器出現(xiàn)故障提示時，我們必須迅速作出反應(yīng)，按照故障排除指南進(jìn)行處理，以確保實驗的順利進(jìn)行。同時，我們也要不斷總結(jié)經(jīng)驗，提高故障排除的效率和質(zhì)量。