Kapiler elektroforez (CE), bir karışımın bileşenlerini ayırmak için bir elektrik alanı kullanan analitik bir ayırma yöntemidir. Temel olarak, kılcal, dar bir tüpte elektroforezdir. Bu nedenle, karışımın bileşenleri, elektroforetik hareketliliklerine göre ayrılır. Belirli bir molekülün elektroforetik hareketliliğini belirleyen üç faktör, molekülün yükü, ayırma ortamının viskozitesi ve molekülün yarıçapıdır. Nötr türler etkilenmeden kalırken, elektrik alanından yalnızca iyonlar etkilenir. Kılcal damar boyunca hareket eden bir molekülün hızı, elektrik alanının gücüne bağlıdır.

Kapsanan Kilit Alanlar

1. Kapiler Elektroforez Nedir? - Tanım, Enstrümantasyon, Yöntemler 2. Kapiler Elektroforez Nasıl Çalışır? – Kılcal Elektroforez Teorisi

Anahtar Terimler: Kapiler Elektroforez (CE), Kapiler Elektroforetik Ayırma Yöntemleri, Kapiler Tüp, Yük, Elektroozmotik Akış Elektroforetik Hareketlilik

Kapiler Elektroforez Nedir?

Kapiler Elektroforez, bir karışımın bileşenlerinin elektroforetik hareketliliklerine göre ayrıldığı analitik bir ayırma yöntemini ifade eder. İlk deneylerde, jeller veya çözeltilerle dolu bir cam U tüp kullanıldı. Kılcal damarlar 1960'lardan sonra kullanılmaya başlandı.

Enstrümantasyon

Kapiler, 20-100 um iç çapa sahip erimiş silikadan yapılmıştır. Kılcal borunun uçlarına yüksek voltajlı bir elektrik alanı sağlanır. Elektrotlar, bir elektrolit çözeltisi veya sulu tampon aracılığıyla kılcal borunun uçlarına bağlanır. Kılcal, belirli bir pH'ta iletken bir sıvı ile doldurulur. Dedektörler ve diğer çıkış cihazlarına ek olarak, sistemin sıcaklık kontrolü için bazı enstrümanlar kullanılarak tekrarlanabilir sonuçlar sağlanır. Numune, enjeksiyon yoluyla kılcal damara verilir. Kılcal elektroforetik sistemin enstrümantasyonu şekil 1'de gösterilmiştir.

Şekil 1: Kapiler Elektroforez – Enstrümantasyon

Kapiler Elektroforetik Ayırma Yöntemleri

Altı tip kapiler elektroforetik ayırma yöntemi tanımlanabilir.

1. Kapiler bölge elektroforezi (CZE) – İletken akışkan olarak serbest bir çözelti kullanılır.
2. Kapiler jel elektroforezi (CGE) – İletken akışkan olarak bir jel kullanılır.
3. Misel elektrokinetik kapiler kromatografi (MEKC) – Bir karışımın bileşenleri, miseller ve çözücü/iletken akışkan arasında bölünerek ayrılır.
4. Kapiler elektrokromatografi (CEC) – İletken akışkan haricinde dolgulu kolon kullanılır. Ayrıştırılacak karışım ile birlikte kolon üzerinden hareketli bir sıvı geçirilir.
5. Kapiler izoelektrik odaklama (CIEF) – Esas olarak hem pozitif hem de negatif yükler içeren peptitler ve proteinler gibi zwitteriyonik bileşenleri ayırmak için kullanılır. Protein çözeltisini ayırmak için pH gradyanlı iletken bir sıvı kullanılır. Her protein, pH gradyanı içindeki izoelektrik noktası ile bölgeye göç eder. İzoelektrik noktada, proteinlerin net yükü sıfır olur.
6. Kapiler izotakoforez (CITP) – Süreksiz bir sistemdir. Her bileşen ardışık bölgelerde göç eder ve bileşenin miktarı, göçün uzunluğu ölçülerek elde edilir.

Kapiler Elektroforez Nasıl Çalışır?

Genel olarak, yüklü türler elektrik alanlarında hareket etmeye başlar. Yük, viskozite ve moleküler yarıçap, bir elektrik alanındaki bir molekülün elektroforetik hareketliliğini belirleyen üç faktördür.

1. Yük - Katyonlar (pozitif yüklü moleküller) katoda (negatif elektrot) doğru hareket ederken, anyonlar (negatif yüklü moleküller) anoda (pozitif elektrot) doğru hareket eder.
2. Viskozite – Ortamın viskozitesi, moleküllerin hareketine zıttır ve belirli bir ayırma ortamı için sabittir.
3. İyon/molekül yarıçapı – Elektroforetik hareketlilik, molekülün yarıçapı arttıkça azalır.

Bu nedenle, aynı büyüklükteki iki molekül elektroforeze tabi tutulursa, yükü daha büyük olan molekül daha hızlı hareket edecektir. Elektrik alanın artan gücü ile yüklü türlerin göç hızı artar. Kılcal elektroforez mekanizması şekil 2'de gösterilmiştir.

Şekil 2: Kapiler Elektroforez

Elektroozmotik Akış (EOF)

Elektroozmotik akış, kılcal elektroforezin hareketli fazını oluşturur. Çoğu durumda, kılcal malzeme silikadır. Silika hidrolize edilerek negatif yüklü SiO2 elde edilir.^– pH değeri 3'ten büyük olan çözeltiler kılcal borudan geçirildiğinde iyonlar. Ardından, kılcal duvar negatif yüklü bir tabaka taşır. Çözeltinin katyonları bu negatif yüklere çekilir ve negatif yükler üzerinde çift kat katyon oluşturur. İç katyon tabakası kararlıdır, dış katyon tabakası ise yüklü moleküllerin toplu akışı olarak katoda doğru hareket eder. Kılcal elektroforez sırasında katyonların toplu akışı kılcal duvarın yakınında meydana gelir. Kılcal duvar yakınındaki elektroozmotik akış, şekil 3'te gösterilmektedir.

Şekil 3: Elektroozmotik Akış

Kılcal duvarın küçük çapı, EOF'nin etkisini en üst düzeye çıkarmaya katkıda bulunur ve kılcal elektroforezde yüklü türlerin hareketinde hayati bir rol oynamasına yardımcı olur.

Çözüm

Kapiler elektroforez, yüklü türlerin elektroforetik hareketliliklerine göre ayrıldığı analitik bir ayırma yöntemidir. Genel olarak, moleküllerin boyutu ve yükü, ayırma için faktörler olarak hizmet eder.

Referans:

1. “Kılcal Elektroforez.” Chemistry LibreTexts, Libretexts, 28 Kasım 2017, Buradan ulaşabilirsiniz.

Görünüm inceliği:

1. "Kılcal elektroforez" Apblum tarafından - (CC BY-SA 3.0) Commons Wikimedia aracılığıyla 2. Andreas Dahlin tarafından "Kılcal elektroforez" (CC BY 2.0) Flickr aracılığıyla 3. "Capillarywall" Apblum tarafından - ingilizce wikipedia (CC BY-SA 3.0)) Commons Wikimedia aracılığıyla