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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

Conclusion
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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5. Conclusion

Cet article présente les principes de l’électrophorèse capillaire. Il apparaît que de nombreux paramètres, tels que le pH, la force ionique et la composition de l’électrolyte ou la température de l’analyse par exemple, permettent de modifier les mobilités électrophorétiques et électroosmotique et donc les vitesses des composés afin d’optimiser leur séparation. Leur maîtrise est la clé pour développer des méthodes d’analyse performantes en termes d’efficacité, de résolution et de durée d’analyse, mais aussi reproductibles et robustes. La diversité des modes de séparation existant en électrophorèse capillaire permet d’accéder avec cette seule technique à des informations différentes et complémentaires pour un échantillon donné. Ainsi, dans le domaine des composés biopharmaceutiques où l’utilisation de l’électrophorèse capillaire est incontournable, cela permet de caractériser leur pureté et leur stabilité, mais aussi les variants en charge et en taille, leur point isoélectrique, leur glycosylation ou autres modifications post-traductionnelles par exemple.

L’électrophorèse capillaire est de plus en plus souvent couplée à la spectrométrie de masse. Le développement de nouvelles évolutions technologiques dans ce domaine devrait encore amplifier ce phénomène. De même, tout comme la chromatographie, des dispositifs apparaissent en électrophorèse capillaire pour réaliser des séparations bidimensionnelles, c’est-à-dire qui couplent deux séparations électrophorétiques avec des électrolytes ou des modes différents pour analyser des mélanges complexes. Cela peut aussi faciliter le couplage avec la spectrométrie de masse de certains modes de séparation mettant en œuvre des électrolytes non volatils, tels que l’électrophorèse capillaire en gel ou l’isoélectrofocalisation capillaire, en les utilisant dans la première dimension, la seconde dimension permettant alors de remplacer l’électrolyte non volatil par un électrolyte volatil. Ces développements devraient ainsi encore contribuer au rayonnement de cette technique.

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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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