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1 - PRINCIPE GÉNÉRAL ET PHÉNOMÈNES DE TRANSPORT

2 - GRANDEURS FONDAMENTALES

3 - CONTRIBUTIONS À L’ÉLARGISSEMENT DES PICS

4 - PRINCIPE DES DIFFÉRENTS MODES DE SÉPARATION EN ÉLECTROPHORÈSE CAPILLAIRE

5 - CONCLUSION

6 - GLOSSAIRE

Article de référence | Réf : P3365 v2

Principe des différents modes de séparation en électrophorèse capillaire
Électrophorèse capillaire - Principes

Auteur(s) : Nathalie DELAUNAY

Relu et validé le 02 sept. 2020

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RÉSUMÉ

 

En électrophorèse capillaire, les composés sont analysés au sein d’un capillaire de quelques dizaines de micromètres de diamètre interne rempli d’un électrolyte. L’application d’un champ électrique entraîne la mise en mouvement des composés selon leur migration électrophorétique et l’écoulement électroosmotique. Cet article présente les différents paramètres qui influencent ces deux phénomènes, ainsi que les grandeurs fondamentales (temps de migration, mobilité, efficacité et résolution) qui caractérisent la séparation obtenue. Les différentes contributions à l’élargissement des pics sont décrites. Enfin, les différents modes de séparation sont présentés et illustrés par des applications.

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ABSTRACT

Capillary electrophoresis Principles

In capillary electrophoresis, the compounds are analyzed within a capillary with an internal diameter of a few tens of µm, filled with an electrolyte. The application of an electric field induces the movement of the compounds according to their electrophoretic migration and electroosmotic flow. This article presents the different parameters that influence these two phenomena, as well as the fundamental parameters (migration time, mobility, efficiency and resolution) that characterize the separation obtained. The different contributions to peak broadening are described. Finally, the different modes of separation are presented and illustrated by some applications.

Auteur(s)

  • Nathalie DELAUNAY : Chercheur CNRS, Laboratoire de sciences analytiques, bioanalytiques et miniaturisation, UMR 8231 CBI, ESPCI Paris, France

INTRODUCTION

D’électrophorèse capillaire est une technique d’analyse de composés en phase liquide, que ceux-ci soient des petits ions inorganiques, des petites molécules telles que des acides aminés, des peptides ou des principes actifs pharmaceutiques, ou des macromolécules telles que des protéines, des polymères et de l’ADN, voire des nanoparticules ou des virus. Elle est mise en œuvre au sein d’un capillaire de faible diamètre interne (quelques dizaines de micromètres) rempli d’un électrolyte de séparation et requiert l’application d’un champ électrique. Comme la chromatographie en phase liquide, il existe plusieurs modes de séparation en fonction de la composition de l’électrolyte et de la présence éventuelle d’une phase stationnaire dans le capillaire, et qui permettent la séparation des composés en fonction de leur rapport charge sur taille, de leur hydrophobicité, de leur chiralité, de leur taille ou de leur point isoélectrique par exemple. Cette diversité de mécanismes de séparation, alliée à de très grandes efficacités, des analyses rapides, automatisées, peu coûteuses et miniaturisées rendent cette technique incontournable dans de nombreuses applications. Cet article présente les différents paramètres influant sur la séparation des composés, définit les grandeurs fondamentales et décrit les différents phénomènes pouvant conduire à une diminution des performances de l’analyse. Le principe de chaque mode de séparation en électrophorèse capillaire est présenté et illustré par des exemples d’application variés (ions inorganiques, médicaments, polluants, protéines, ADN...).

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KEYWORDS

separation   |   electrophoretic migration   |   electroosmotic migration

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-p3365


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4. Principe des différents modes de séparation en électrophorèse capillaire

4.1 Électrophorèse capillaire de zone

L’électrophorèse capillaire de zone CZE (Capillary Zone Electrophoresis) est le mode de séparation le plus utilisé en électrophorèse capillaire. Il met en œuvre un électrolyte qui est le plus souvent un tampon et les espèces migrent sous le seul effet de leur migration électrophorétique et de l’écoulement électroosmotique, comme représenté figure 4 dans le cas d’un écoulement électroosmotique cathodique. Tous les paramètres influant sur les valeurs de mobilité électrophorétique et électroosmotique sont alors des paramètres d’optimisation de l’analyse, en particulier le pH et la force ionique de l’électrolyte.

De très nombreuses applications existent, pour des composés extrêmement variés comme des petits ions inorganiques ou des macromolécules.

Ainsi, la figure 8  présente un exemple de séparation de 19 cations en moins de 1,8 min, qui illustre parfaitement les grandes efficacités caractéristiques de l’électrophorèse capillaire et un temps d’analyse court. Certains de ces cations ayant des mobilités électrophorétiques extrêmement proches, un agent complexant a été ajouté dans l’électrolyte afin d’augmenter la résolution. De plus, ces cations n’ont pas de propriétés d’absorption dans l’UV, le co-ion de l’électrolyte est donc un cation chromophore, l’UVCat-1, afin de permettre une détection indirecte des composés en UV. Chaque pic correspond à une chute de l’absorbance par rapport à celle de l’électrolyte...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - PORRAS (S.P.), RIEKKOLA (M.-L.), KENNDLER (E.) -   The principles of migration and dispersion in capillary zone electrophoresis in nonaqueous solvents.  -  Electrophoresis, 24, p. 1485-1498 (2003).

  • (2) - FRIEDL (W.), REIJENGA (J.C.), KENNDLER (E.) -   Ionic strength and charge number correction for mobilities of multivalent organic anions in capillary electrophoresis.  -  J. Chromatogr. A, 709, p. 163-170 (1995).

  • (3) - LUKACS (K.D.), JORGENSON (J.W.) -   Capillary zone electrophoresis: effect of physical parameters on separation efficiency and quantitation.  -  J. High Res. Chromatog., 8, p. 407-411 (1985).

  • (4) - TANDON (V.), BHAGAVATULA (S.K.), NELSON (W.C.), KIRBY (B.J.) -   Zeta potential and electroosmotic mobility in microfluidic devices fabricated from hydrophobic polymers: 1. The origins of charge.  -  Electrophoresis, 29, p. 1092-1101 (2088).

  • (5) - SCHWER (C.), KENNDLER (E.) -   Electrophoresis in fused-silica capillaries: the influence of organic solvents on the electroosmotic velocity and the z potential.  -  ...

NORMES

  • [IDF 206:2006] Lait en poudre – Détermination des protéines de soja et de pois par électrophorèse capillaire en présence de dodécyl sulfate de sodium (SDS-CE) – Méthode de criblage - ISO 17129 - 2006

  • Formules infantiles en poudre à base de lait – Quantification de la teneur en protéine de lactosérum par électrophorèse capillaire sur gel contenant du dodécylsulfate de sodium (SDS-CGE) - ISO/DIS 23293 - 06-19

  • Evaluation and Recommendation of Pharmacopoeial Texts for Use in the ICH Regions Annex 11: Capillary Electrophoresis General Chapter - FDA Q4B - 09-10

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