Geschichtliches
Die Kapillarelektrophorese („Capillary Electrophoresis“=CE) ist der Oberbegriff für eine Reihe von Analysemethoden mit unterschiedlichen Trennmechanismen, bei denen ein angelegtes elektrisches Feld zur Trennung der Analyten verwendet wird.
Tabelle 1: Zusammenfassung der elektrophoretischen Trennverfahren
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Analysemethode |
Trennende Eigenschaft |
Triebkraft |
Anwendung |
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CZE (Kapillarzonenelektrophorese) |
Mobilität |
elektrisches Feld |
ionische Verbindungen |
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CITP (Kapillarisotachophorese) |
Mobilität |
elektrisches Feld |
ionische Verbindungen |
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CGE (Kapillargelelektrophorese) |
Molekülgröße |
Gelstruktur, Siebeffekt |
höhermolekulare Verbindungen |
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MECC (Mizellare Elektrokinetische Chromatographie) |
Wechselwirkung mit der Mizelle und Mobilität |
Verteilungsgleichgewicht, elektrisches Feld |
neutrale Verbindungen |
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IEF (Isoelektrische Fokussierung) |
isoelektrische Punkte |
pH-Gradient |
Ampholyte (z.B. Proteine) |
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CEC (Kapillarelektrochromato- graphie) |
Wechselwirkung mit der stationären Phase und Bewegung durch EOF |
Verteilungsgleichgewicht, elektrisches Feld |
ionische und neutrale Verbindungen (je nach stationärer Phase) |
Die Grundlagen für die elektrophoretischen Techniken sind bereits Ende des 19. Jahrhunderts geschaffen worden. Das dabei auftretende Problem der Zonenverbreiterung aufgrund thermischer Konvektion wurde durch die Anwendung stabilisierender Medien wie Zellulose, Glaswolle und Silicagel verringert. Eine Alternative zur Unterbindung der thermischen Konvektion besteht in der Verwendung von Röhren bzw. Kapillaren mit kleinem Innendurchmesser, die mit ihrem günstigeren Oberfläche-zu-Volumen-Verhältnis einen schnellen Abtransport der auftretenden Joule-Wärme ermöglichen.
Eine solche „Freie Zonen Elektrophorese“ ist erstmals 1965 von Tiselius und Hjerten in rotierenden Kapillaren mit 3 mm Innendurchmesser durchgeführt und von Hjerten 1967 weiterentwickelt worden.
Seit Ende der 1980´er Jahre erfährt die Kapillarelektrophorese eine rasche Entwicklung und neue Trennmechanismen sind hinzugekommen (s. Tab. 1). So verwendeten 1984 Terabe et al. erstmals Mizellbildner als Elektrolytadditiv und erweiterten somit den Anwendungsbereich der CE auf die neutralen Verbindungen.
Die für die elektrophoretische Trennung verschiedener Analyten am häufigsten angewandte Methode ist jedoch nach wie vor die Kapillarzonenelektrophorese, deren Applikationsfeld mittlerweile von den anorganischen Ionen über Proteine bis hin zu den großen Biomolekülen reicht.
Quelle: Dissertation, Jana Boden, TU Darmstadt 1996, Seite 4.