電泳的分離核心依賴遷移率(Mobility, μ) —— 即帶電粒子在單位電場(chǎng)強(qiáng)度下的移動(dòng)速度,其大小由粒子自身性質(zhì)和環(huán)境因素共同決定:
影響因素 具體作用
粒子自身性質(zhì) 1. 電荷量:電荷越多,電場(chǎng)力越大,遷移越快(如 DNA 帶負(fù)電,電荷量隨片段長度增加而增多);
2. 分子大小:分子越小,介質(zhì)阻力越小,遷移越快(如小分子蛋白質(zhì)比大分子蛋白質(zhì)遷移快);
3. 分子形狀:球形分子比線性 / 不規(guī)則分子阻力小,遷移更快(如球狀蛋白>纖維狀蛋白)。
外部環(huán)境因素 1. 電場(chǎng)強(qiáng)度:電壓越高,電場(chǎng)力越強(qiáng),遷移越快(需平衡速度與分辨率,電壓過高易導(dǎo)致發(fā)熱);
2. 緩沖液:提供穩(wěn)定 pH(維持粒子帶電狀態(tài))和離子強(qiáng)度(影響電場(chǎng)傳導(dǎo)與粒子穩(wěn)定性);
3. 支持介質(zhì):如凝膠、濾紙等,通過孔徑大小 “篩選” 不同分子(核心作用,如瓊脂糖凝膠的多孔結(jié)構(gòu))。
技術(shù)優(yōu)勢(shì)與局限性
優(yōu)勢(shì):
分辨率高:可區(qū)分結(jié)構(gòu) / 性質(zhì)極相似的物質(zhì)(如不同亞型的蛋白質(zhì)、僅差 1 個(gè)堿基的 DNA 片段);
樣品用量少:僅需微克(μg)甚至納克(ng)級(jí)樣品;
操作靈活:可通過調(diào)整介質(zhì)、緩沖液、電場(chǎng)參數(shù)適配不同樣品。
局限性:
部分技術(shù)(如 PAGE)操作較繁瑣,對(duì)實(shí)驗(yàn)條件要求高(如凝膠制備需避免氣泡);
變性電泳(如 SDS-PAGE)會(huì)破壞生物活性,無法用于活性物質(zhì)純化;
大分子物質(zhì)(如基因組 DNA)分離效率較低,需結(jié)合脈沖場(chǎng)凝膠電泳(PFGE)等特殊技術(shù)。
總之,電泳是現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室 “分離分析” 的基石,其技術(shù)發(fā)展(如與質(zhì)譜、色譜聯(lián)用)進(jìn)一步拓展了在醫(yī)學(xué)、組學(xué)研究等領(lǐng)域的應(yīng)用邊界。
磷化處理
目的:在工件表面形成一層均勻致密的磷酸鹽結(jié)晶膜(厚度 1-5μm),增強(qiáng)電泳涂層的附著力和耐腐蝕性。
工藝:浸入磷化液(常用鋅系、錳系),溫度 30-45℃,時(shí)間 5-10 分鐘(噴淋磷化效率更高)。
關(guān)鍵:磷化膜應(yīng)呈灰色或淺灰色,結(jié)晶均勻,無露底、發(fā)花現(xiàn)象(通過檢測(cè)膜重:2-5g/m2)。
電泳涂裝階段(核心:電場(chǎng)作用下涂料沉積)
此階段通過電場(chǎng)力使帶電涂料顆粒定向遷移并沉積在工件表面,形成均勻的濕膜。
工件掛裝
操作:將烘干后的工件固定在專用掛具上,確保工件與掛具導(dǎo)電良好(掛具需定期清理表面涂層,避免絕緣)。
注意:工件間距需均勻(通常 5-10cm),避免相互遮擋影響電場(chǎng)分布。
電泳槽浸涂
核心:工件作為電極(陰極電泳中工件為陰極,陽極電泳中為陽極),與槽內(nèi)對(duì)應(yīng)電極板形成電場(chǎng),涂料顆粒(陽離子或陰離子)向工件遷移并沉積。
關(guān)鍵參數(shù):
電壓:陰極電泳 60-300V,陽極電泳 20-80V(復(fù)雜工件用低電壓、長時(shí)間,簡(jiǎn)單工件用高電壓、短時(shí)間);
溫度:槽液溫度 20-30℃(偏差需控制在 ±2℃,否則影響涂料穩(wěn)定性);
時(shí)間:1-5 分鐘(根據(jù)目標(biāo)涂層厚度調(diào)整,干膜厚度通常 20-50μm);
槽液參數(shù):固體分 18%-22%、pH 值 6.0-7.5(陰極)、電導(dǎo)率 1000-2000μS/cm(需實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)調(diào)整)。
超濾水洗
目的:回收工件表面未沉積的涂料(通過超濾膜過濾槽液得到 “超濾水”),減少浪費(fèi)和廢水排放。
工藝:用超濾水噴淋或浸泡工件,時(shí)間 1-2 分鐘,回收的涂料可返回電泳槽循環(huán)使用。
純水洗(電泳后)
目的:清除殘留的超濾水和微量涂料,確保涂層表面潔凈,避免烘干后出現(xiàn)污漬。
工藝:去離子水沖洗,時(shí)間 1-2 分鐘,電導(dǎo)率<10μS/cm。