芯片毛细管凝胶电泳

在蛋白质组学和蛋白质分离研究中，凝胶电泳是广泛使用的分离技术。它是以凝胶等聚合物作为分离介质，利用其网络结构并依据被测组分的分子体积不同而进行分离的一种分离模式。在芯片上采用凝胶电泳模式分离蛋白质，更有利于实现分离操作的高速度和高效率。Yao等采用十二烷基磺酸钠(SDS)凝胶电泳分离模式，对比了芯片SDS毛细管凝胶电泳与常规毛细管凝胶电泳系统分离蛋白质的性能，结果表明前者的分离效率明显优于后者，分离时间也明显低于后者。

与常规毛细管凝胶电泳相同，芯片毛细管凝胶电泳常用的筛分介质也分为凝胶和非胶聚合物溶液两种。交联聚丙烯酰胺凝胶是广泛使用的一种凝胶筛分介质，Herr等首次将传统的SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS·PAGE)分离蛋白质的方法移植到芯片上，采用光聚合的方法在芯片通道内制备浓度为6%的交联聚丙烯酰胺凝胶作为筛分介质，在30S的时间内对相对分子质量(M，)在5 500～39 000之问的5种蛋白质进行分离，分离距离仅为4 mm，分离效率达到理论塔板数4．41×105。该研究组’1引后期又在微通道内制备了浓度为22%的交联聚丙烯酰胺膜用于蛋白质样品的预富集，有效富集了相对分子质量为12 000～205 000的蛋白质分子，并采用浓度为8%的交联聚丙烯酰胺凝胶作为筛分介质进行分离。

Agirregabiria等在聚甲基丙烯酸甲酯(PM—MA)芯片上使用SU一8光胶制作微通道，采用浓度为12%的聚丙烯酰胺凝胶作为筛分介质分离蛋白质。随后该研究组又在该芯片上集成金属电极，采用相同的分离模式成功地分离了相对分子质量分别为20 000和97 000的胰蛋白酶抑制剂和磷酸化酶两种蛋白质。然而，交联聚阿烯酰胺凝胶存在制备复杂、不易使用等问题。与其相比，线性聚丙烯酰胺(PLA)、聚乙烯醇(PEG)、聚氧化乙烯(PEO)等非胶筛分介质具有制备简单、使用方便、可以先聚合后注入通道而无需在通道内进行聚合反应等优点，适合在复杂的通道体系中使用，因此在芯片毛细管凝胶电泳中非胶筛分介质得到了广泛的应用。Yao等采用SDS 14·200凝胶缓冲液(Beckman Coulter公司产品)在玻璃芯片上于35 s内分离了相对分子质量在9 000～l 16 000之间的6种蛋白质。Giordano等将NanoOrange染料加入样品和缓冲液中进行蛋白质的动态标记，并对分离缓冲液体系进行了优化，最终选择5%的PEO(M，=100 000)作为筛分介质。该系统对牛血清白蛋白的检出限为500ng/mL，并完成了对实际人血清样品的分离分析。

在芯片毛细管凝胶电泳中，通道内壁对蛋白质的吸附仍是需要解决的重要问题。Bousse等使用聚二甲基丙烯酰胺(PDMA)物理涂覆玻璃芯片微通道内壁，将电渗流降低到0．5×10～m zV s ．以SDS凝胶电泳的分离模式在40 s内分离了Bio—Rad公司的蛋白质标准样品’，分离效率达到107塔板/m。Nagata等在PMMA芯片中使用了PEG涂层，以5%线性聚丙烯酰胺为筛分介质，在分离长度为3 mm的通道内实现了胰蛋白酶抑制剂、牛血清白蛋白和卢半乳糖苷酶3种蛋白质的高速分离，分离时间仅为8 S 。