ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЙ КАПИЛЛЯРНЫЙ ЭЛЕКТРОФОРЕЗ

Учреждение Российской академии наук
Институт аналитического
приборостроения РАН
___________________________________________
Б. Г. Беленький
ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЙ
КАПИЛЛЯРНЫЙ
ЭЛЕКТРОФОРЕЗ
Санкт-Петербург
"Наука"
2009
УДК 543
ББК 24.4
Б44
Рецензенты:
Л.Н. Галль, В.В. Малев
Б44 Беленький Б. Г. Высокоэффективный капиллярный электрофорез. —
СПб.: Наука, 2009. —320 с.
ISBN 978-5-02-025408-4
Книга представляет собой практическое руководство по капиллярному электрофорезу — новому методу анализа, обладающему высокой разрешающей способностью
и сочетающему преимущества электрофоретических методов разделения с возможностью автоматизации анализа и простотой количественного расчета, характерного
для высокоэффективной жидкостной хроматографии. Быстрота анализа и эффективность разделения в сочетании с широкой областью применения делают капиллярный электрофорез одним из наиболее совершенных аналитических методов.
Материал книги включает основы капиллярного электрофореза как метода анализа
сложных биологических смесей и некоторые конкретные методики анализа.
Книга рассчитана на специалистов, работающих в области медицинского
и биохимического анализа.
B. G. Belenkii
HIGH-PERFORMANCE CAPILLARY ELECTROPHORESIS
This book is a practical guide to capillary electrophoresis, a novel analytical technique
with a high resolving power. Capillary electrophoresis combines the advantages of electrophoretic separation methods with the ability to automate the analysis and the simplicity
of quantitation which are typical of high performance liquid chromatography.
Capillary electrophoresis combines fast analysis and efficient separation with wide applicability, making it one of the most advanced analytical techniques.
This book covers the principles of capillary electrophoresis as a preferred method to analyze complex biological mixtures as well as some examples of specific analytical methods.
This book is aimed at experts working in the field of medical and biochemical analysis.
ISBN 978-5-02-025408-4
© Б. Г. Беленький,
2009
ОГЛАВЛЕНИЕ
Список сокращений … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …
Глава 1.
I.
II.
III.
МЕТОД ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОГО
КАПИЛЛЯРНОГО ЭЛЕКТРОФОРЕЗА (ВЭКЭ) … … … . .
Место ВЭКЭ в ряду аналитических методов … … … … … … . . . . . . .
Физические основы метода ВЭКЭ … … … … … … … … … … … …
II.1. Электрофорез … … … … … … … … … … … … … … … … .
II.2. Электроосмос … … … … … … … … … … … … … … … … .
II.3. Особенности электрофоретических процессов
в вариациях ВЭКЭ … … … … … … … … … … … … … … . .
II.4. Тепловые эффекты в ВЭКЭ … … … … … … … … … … …
II.5. Экстраколоночное размывание зон … … … … … … … … .
II.6. Параметры разделения … … … … … … … … … … … … …
Особенности сепарационных механизмов в вариациях метода
ВЭКЭ … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …
7
Некоторые методические вопросы ВЭКЭ … … … … … … … … … .
IV.1. Устройство для капиллярного электрофореза … … … … .
IV.2. Чувствительность детектирования … … … … … … … … . .
IV.3. Подготовка пробы для капиллярного
электрофореза … … … … … … … … … … … … … … … …
IV.4. Ввод пробы … … … … … … … … … … … … … … … … …
IV.5. Детекторы … … … … … … … … … … … … … … … … … . .
Литература … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .
IV.
22
24
25
26
27
31
31
33
34
34
36
40
Глава 2.
I.
II.
III.
МЕТОДИКИ КАПИЛЛЯРНОГО
ЭЛЕКТРОФОРЕЗА … … … … … … … … … … … … … … …
Матричные эффекты и разделение … … … … … … … … … … … …
Капиллярный зонный электрофорез … … … … … … … … … … … . .
II.1. Ионная сила пробы … … … … … … … … … … … … … … .
II.2. Белки … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .
II.3. Водородный показатель рН … … … … … … … … … … …
II.4. Вязкость и объем пробы … … … … … … … … … … … … .
II.5. Стэкинг и полевая инжекция … … … … … … … … … … . .
Мицеллярная электрокинетическая капиллярная
хроматография (МЭКХ) … … … … … … … … … … … … … … … …
9
9
17
17
19
42
42
43
45
45
46
47
49
56
Объем пробы и ПАВ в электрофоретическом
буферном растворе … … … … … … … … … … … … … … .
III.2. Поверхностно-активные вещества и органические
растворители в пробе … … … … … … … … … … … … … .
III.3. Практические аспекты и примеры … … … … … … … … . .
IV. Капиллярный ионный электрофорез … … … … … … … … … … … .
IV.1. Фактор параллельного осмотического
потока … … … … … … … … … … … … … … … … … … …
IV.2. Принцип детектирования на основе замещения
коионов электролита … … … … … … … … … … … … … . .
IV.3. Методы ввода пробы … … … … … … … … … … … … … . .
IV.4. Примеры … … … … … … … … … … … … … … … … … …
IV.5. Модификаторы электроосмотического потока
для анионного анализа … … … … … … … … … … … … …
IV.6. Применение КИЭФ … … … … … … … … … … … … … … .
V. Очистка пробы … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .
V.1. Разбавление и прямой ввод пробы … … … … … … … … . .
V.2. Экстракция, фильтрация и диализ … … … … … … … … . .
V.3. Депротеинация с помощью органических
растворителей … … … … … … … … … … … … … … … . . . .
VI. Матрица пробы и точность …… … … … … … … … … … … … … …
VI.1. Факторы, влияющие на воспроизводимость высоты пиков и на воспроизводимость времени миграции … … … . .
VI.2. Практические аспекты … … … … … … … … … … … … …
VII. Практические рекомендации … … … … … … … … … … … … … … .
VII.1. Средства, необходимые для работы … … … … … … … …
VII.2. Уход за капиллярами и их использование … … … … … . .
VII.3. Электролиты … … … … … … … … … … … … … … … … . .
Литература … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . .
III.1.
МЕТОДЫ ДЕТЕКТИРОВАНИЯ
В КАПИЛЛЯРНОМ ЭЛЕКТРОФОРЕЗЕ … … … … … … . .
Введение … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .
I. Методы оптического детектирования для капиллярного
электрофореза … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . .
I.1. Общие требования к характеристикам
и конструкции … … … … … … … … … … … … … … … …
I.2. Прямое и непрямое детектирование … … … … … … … …
I.3. Детектирование по поглощению … … … … … … … … … .
I.4. Детектирование по флуоресценции … … … … … … … … .
I.5. Другие способы оптического детектирования … … … … .
II. Методы электрохимического детектирования в ВЭКЭ … … … … . .
57
59
60
61
62
65
69
74
83
84
87
87
89
91
92
92
93
94
94
95
96
97
Глава 3.
102
102
104
104
107
108
119
133
139
II.1. Потенциометрическое детектирование … … … … … … …
II.2. Детектирование по электропроводности … … … … … … .
II.3. Амперометрическое детектирование … … … … … … … . .
Литература … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .
ПРИМЕНЕНИЕ КАПИЛЛЯРНОГО ЭЛЕКТРОФОРЕЗА
В ПРОИЗВОДСТВЕ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИХ
СРЕДСТВ … … … … … … … … … … … … … … … … … … …
Введение … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .
I. Аттестация КЭ и вопросы чувствительности … … … … … … … …
I.1. Аналитические проверки … … … … … … … … … … … …
I.2. Повышение чувствительности … … … … … … … … … …
II. Анализ фармацевтических препаратов и определение
примесей в них … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .
II.1. Анализ основных компонентов и определение
примесей ……………………………………………………
II.2. Определение противоионов (ионный анализ) … … … … .
II.3. Определение физико-химических свойств … … … … … . .
III. Анализ природных лекарственных средств … … … … … … … … . .
IV. Разделение гидрофобных и/или электрически нейтральных
лекарственных препаратов … … … … … … … … … … … … … … …
IV.1. Электрокинетическая хроматография (ЭКХ) … … … … .
IV.2. Капиллярная электрохроматография примесей … … … . .
IV.3. Безводный капиллярный электрофорез … … … … … … . .
V. Анализ ДНК и белков … … … … … … … … … … … … … … … … …
V.1. Антисенс ДНК … … … … … … … … … … … … … … … …
V.2. Анализ пептидов и белков … … … … … … … … … … … . .
VI. Энантиомерные разделения … … … … … … … … … … … … … … . .
VI.1. Селекторы на основе ЦД и краун-эфиров … … … … … …
VI.2. Селекторы на основе полисахаридов, антибиотиков и
белков … … … … … … … … … … … … … … … … … … …
VI.3. Мицеллярная электрокинетическая хроматография
(МЭКХ) и капиллярная электрохроматография (КЭХ) … … .
Литература … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . .
139
148
156
161
Глава 4.
КАПИЛЛЯРНЫЙ ЭЛЕКТРОФОРЕЗ ДЛЯ АНАЛИЗА
ЛЕКАРСТВЕННЫХ ВЕЩЕСТВ В БИОЛОГИЧЕСКИХ
ЖИДКОСТЯХ … … … … … … … … … … … … … … … … …
Введение … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .
I. Мониторинг лекарственных препаратов при лечении больного
(МЛП) … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . .
I.1. Противоэпилептические средства … … … … … … … … . .
172
172
174
174
175
179
179
184
186
186
188
188
190
190
191
191
193
194
194
196
197
198
Глава 5.
211
211
213
214
Противоастматические средства … … … … … … … … … .
Анальгетики … … … … … … … … … … … … … … … … . .
Иммуноподавляющие средства … … … … … … … … … . .
Антидепрессанты … … … … … … … … … … … … … … …
Бензодиазепины … … … … … … … … … … … … … … … .
Антибиотики и противомикробные средства … … … … . .
Противоаритмические и противогипертонические
средства … … … … … … … … … … … … … … … … … … . .
I.9. Средства, усиливающие функцию почек … … … … … … .
I.10. Противоопухолевые средства … … … … … … … … … … .
II. Метаболические исследования … … … … … … … … … … … … … .
III. Применение в судебной медицине … … … … … … … … … … … …
III.1. Экстренная токсикология … … … … … … … … … … … …
III.2. Определение присутствия препаратов.
Криминалистический анализ … … … … … … … … … … . .
Литература … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . .
I.2.
I.3.
I.4.
I.5.
I.6.
I.7.
I.8.
НОВЕЙШИЕ МЕТОДЫ КАПИЛЛЯРНОГО
ЭЛЕКТРОФОРЕЗА … … … … … … … … … … … … … … …
Введение … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .
I. Микрофлюидные аналитические системы … … … … … … … … … .
I.1. Безнасосная микрофлюидика … … … … … … … … … … .
I.2. Лаборатории в формате чипа … … … … … … … … … … . .
I.3. Аналитические особенности МФАС … … … … … … … . .
I.4. Конструкция и изготовление микрофлюидных чипов … .
I.5. Недостатки МФАС … … … … … … … … … … … … … … .
I.6. МФАС в анализе гетерогенных проб … … … … … … … . .
I.7. Последние достижения в МФАС … … … … … … … … …
II. Мультикапиллярный электрофорез (МКЭФ) … … … … … … … … .
II.1. МКЭФ и секвенирование ДНК … … … … … … … … … …
II.2. Системы детектирования в МКЭФ … … … … … … … … .
II.3. Методы оптимизации МКЭФ … … … … … … … … … …
II.4. Перспективы МКЭФ … … … … … … … … … … … … … . .
Литература … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .
216
217
217
218
219
219
220
221
222
223
229
229
231
240
Глава 6.
246
246
253
253
256
259
263
271
272
275
281
281
288
297
308
309
По вопросам приобретения книги обращайтесь в Дирекцию Института
аналитического приборостроения РАН: (812) 251-8600.