Cos'è elettroforesi capillare?

Elettroforesi Capillare (EC)

L'elettroforesi capillare (EC) è una tecnica di separazione analitica utilizzata per separare ioni e molecole in base alla loro mobilità elettroforetica in un capillare. A differenza delle tecniche di elettroforesi su gel, l'EC avviene in un capillare sottile riempito con un elettrolita tampone.

Principi di Funzionamento:

Il principio fondamentale dell'EC è la migrazione di specie cariche (ioni o molecole) sotto l'influenza di un campo elettrico applicato. La velocità di migrazione di una specie dipende da diversi fattori, tra cui:

• Carica: La carica della specie influenza direttamente la sua mobilità.
• Dimensione: Specie più piccole tendono a migrare più velocemente rispetto a quelle più grandi.
• Forma: La forma della molecola influisce sulla sua resistenza al movimento nel capillare.
• Viscosità del tampone: Un tampone più viscoso rallenta la migrazione.
• Forza ionica del tampone: Influisce sulla nube ionica attorno alla molecola e quindi sulla mobilità.
• Campo elettrico: Un campo elettrico più forte aumenta la velocità di migrazione.
• pH del tampone: Influenza la carica delle specie.

Componenti Chiave:

• Capillare: Tipicamente fatto di silice fusa, con diametri interni tra 25 e 100 µm. La scelta del materiale del capillare influenza l'elettrosmosi e le interazioni con gli analiti.
• Tampone: Una soluzione elettrolitica che riempie il capillare e fornisce gli ioni necessari per la conduzione della corrente. La composizione del tampone influenza la separazione.
• Alimentazione ad Alta Tensione: Fornisce il campo elettrico necessario per la migrazione degli analiti.
• Sistema di Introduzione del Campione: Utilizzato per introdurre una piccola quantità di campione nel capillare. Metodi comuni includono l'iniezione idrodinamica e l'iniezione elettrocinetica.
• Sistema di Rilevamento: Rileva gli analiti mentre migrano attraverso il capillare. Il rilevamento UV-Vis è il più comune, ma sono disponibili anche altri metodi come il rilevamento a fluorescenza, la spettrometria di massa (https://it.wikiwhat.page/kavramlar/spettrometria%20di%20massa), e la conducibilità.
• Sistema di Acquisizione Dati: Registra i segnali dal sistema di rilevamento e li converte in elettroferogrammi.

Tipi di EC:

Esistono diverse modalità di EC, tra cui:

• Elettroforesi di Zona Capillare (CZE): La forma più semplice di EC, in cui la separazione si basa sulle differenze di mobilità elettroforetica.
• Elettroforesi Micellare Capillare (MEKC): Utilizza micelle per separare molecole neutre oltre che cariche.
• Elettroforesi Isoelettrica Capillare (CIEF): Separa le proteine in base al loro punto isoelettrico.
• Cromatografia Elettrocinetica Micellare Capillare (MEKC): Combina principi di cromatografia e elettroforesi.
• Elettroforesi Capillare su Gel (CE-Gel): Utilizza un gel polimerico all'interno del capillare per separare molecole in base alla dimensione, particolarmente utile per acidi nucleici.

Vantaggi dell'EC:

• Alta efficienza di separazione: Permette di risolvere anche miscele complesse.
• Basso consumo di campione: Richiede solo piccoli volumi di campione (nanolitri).
• Alta velocità: Le analisi possono essere completate in pochi minuti.
• Automazione: Adatto per l'automazione e l'analisi ad alta produttività.
• Versatilità: Applicabile a una vasta gamma di analiti.

Svantaggi dell'EC:

• Sensibilità: Può essere inferiore rispetto ad altre tecniche.
• Complessità della strumentazione: Richiede attrezzature specializzate.
• Problemi di rilevamento: Il rilevamento di specie a bassa concentrazione può essere difficile.

Applicazioni:

L'EC ha una vasta gamma di applicazioni in diversi campi, tra cui:

• Farmaceutica: Analisi di farmaci, controllo qualità (https://it.wikiwhat.page/kavramlar/controllo%20qualità) di farmaci.
• Biochimica: Analisi di proteine, peptidi, acidi nucleici, e carboidrati.
• Clinica: Diagnosi medica, analisi di fluidi biologici.
• Ambientale: Monitoraggio di inquinanti.
• Alimentare: Analisi della composizione alimentare.
• Scienza Forense: Analisi di prove criminali.

Elettrosmosi (EOF):

L'elettrosmosi è un flusso di massa del tampone nel capillare causato dalla presenza di una carica elettrica sulla parete del capillare. In capillari di silice fusa, a pH elevato, i gruppi silanolici sulla superficie si deprotonano, creando una superficie caricata negativamente. Questa carica attira cationi dal tampone, formando un doppio strato elettrico. Quando viene applicato un campo elettrico, i cationi nel doppio strato migrano verso il catodo, trascinando con sé il resto del tampone per flusso idrodinamico. L'EOF è un fattore importante nell'EC e può influenzare significativamente la separazione. La direzione dell'EOF è generalmente verso il catodo, consentendo anche la separazione di anioni (specie cariche negativamente).