Article de référence | Réf : P3366 v2

Injection
Électrophorèse capillaire - Appareillage

Auteur(s) : Agnès HAGÈGE, Thi Ngoc Suong HUYNH

Date de publication : 10 oct. 2013

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RÉSUMÉ

L'électrophorèse capillaire est une technique séparative, souvent commercialisée sous forme d'instruments où l'ensemble des étapes, incluant injection des échantillons, séparation et détection, généralement optique, sont totalement intégrées. L'attrait suscité par sa version miniaturisée plus récente est notamment dû à la perspective d'analyses très rapides et de développements de laboratoires sur puce. Ce changement d'échelle n'est cependant pas sans conséquence, notamment sur les étapes d'injection et de détection, qui font appel à d'autres technologies.

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ABSTRACT

Capillary electrophoresis -Equipment

Capillary electrophoresis is a separation technique, often marketed in the form of instruments whose stages, including sample injection, separation and detection, generally optical, are fully integrated. The attraction of the latest miniaturized version is notably due to the prospect of very rapid analysis and development of labs on chips. This scaling is not without consequence, in particular on injection and detection stages, which use other technologies.

Auteur(s)

  • Agnès HAGÈGE : Chargée de recherche CNRS à l'Institut de Biologie Environnementale et de Biotechnologie, UMR 7265 CNRS-CEA-Aix-Marseille et SBTN, CEA Marcoule

  • Thi Ngoc Suong HUYNH : Diplômée de la faculté de pharmacie de Hô Chi Minh-ville (Vietnam) Doctorante au Service de Biochimie et de Toxicologie Nucléaire, CEA Marcoule -

INTRODUCTION

L'électrophorèse capillaire est une technique séparative basée sur la migration d'espèces chargées dans un champ électrique, en fonction de leur mobilité électrophorétique.

Elle ne nécessite que de très petites quantités d'échantillon et offre comme avantage une grande efficacité de séparation mais également un faible coût de fonctionnement associé à un faible volume de déchets générés.

Elle est aujourd'hui reconnue comme une technique séparative à part entière et intégrée à de nombreuses plateformes d'analyse dans les domaines pharmaceutique, biomédical, environnemental... et est applicable à la séparation de composés très variés, allant des petits ions inorganiques aux macromolécules biologiques (sucres, protéines, ADN...).

Une part importante de son implantation est due à son appareillage relativement simple, ne présentant que peu de parties mobiles, la rendant de ce fait adaptée à une miniaturisation. Grâce à ces caractéristiques, son intégration au sein de laboratoires sur puce a suscité un engouement considérable dans le domaine de l'analyse.

Par ailleurs, les développements instrumentaux sans cesse réalisés ont permis d'accroître ses performances et ses possibilités. À ce titre, le couplage avec la spectrométrie de masse peut être considéré comme une avancée déterminante dans l'expansion de cette technique.

Le but de cet article est de donner un aperçu global de l'appareillage utilisé en électrophorèse capillaire et d'en détailler les principaux composants et de mentionner les configurations les plus utilisées et les nombreuses évolutions, notamment dans le domaine de la détection. Une part importante est consacrée à la miniaturisation de cette technique.

Cet article fait partie d'une série dédiée à l'électrophorèse capillaire :

  • « électrophorèse capillaire. Principe » [P 3 365] ;

  • « électrophorèse capillaire. Appareillage » [P 3 366] ;

  • « électrophorèse capillaire. Applications » [P 3 367].

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KEYWORDS

state of art   |   instrumentation   |   environment   |   analytical chemistry

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-p3366


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3. Injection

La technique d'injection idéale doit combiner plusieurs caractéristiques :

  • refléter la composition de l'échantillon ;

  • permettre l'injection de volumes variables. En effet, si afin de minimiser l'élargissement de bande, les volumes injectés doivent être inférieurs à 2 % du volume total du canal de séparation, il est parfois nécessaire d'accroître ces volumes pour augmenter la sensibilité de détection ;

  • ne pas perturber l'échantillon en vue d'analyses multiples.

Deux modes d'injection sont classiquement utilisés : l'injection hydrodynamique et l'injection électrocinétique. Ces deux modes d'injection sont en général disponibles dans les appareils commerciaux.

3.1 Injection hydrodynamique

Ce mode d'injection est particulièrement utilisé en électrophorèse capillaire standard car il est indépendant de la nature des composés.

Dans ce cas, l'injection hydrodynamique consiste à plonger une des extrémités du capillaire dans l'échantillon puis à imposer une différence de pression entre les deux extrémités du capillaire, par surpression à l'entrée, dépression à la sortie ou encore siphonnage.

Le volume d'échantillon injecté est régi par l'équation de Poiseuille et dépend de la différence de pression, du temps d'application de cette différence de pression mais aussi des dimensions du canal de séparation (longueur et diamètre) et de celles de l'échantillon (viscosité) :

( 1 )

avec :

Vinj
 : 
volume d'échantillon injecté,
ΔP
 : 
différence de pression appliquée,
tinj
 : 
temps d'application de cette différence de pression,
d et L
 : 
diamètre et longueur du canal de séparation,
η
 : 
viscosité de l'échantillon.

Habituellement,...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - TAVERNA (M.), LE POTIER (I.), MORIN (Ph.) -   Électrophorèse capillaire : Appareillage.  -  Techniques de l'Ingénieur [P 3 366] (2003).

  • (2) - HJERTEN (S.) -   Free zone electrophoresis.  -  Électrophorèse de zone. Chromatographic reviews, 9, p. 122-219 (1967).

  • (3) - JORGENSON (J.W), LUKACS (K.D.) -   Zone Electrophoresis in Open-Tubular Glass Capillaries.  -  – Électrophorèse de zone dans des capillaires ouverts en verre. Analytical chemistry, 53, p. 1298-1302 (1981).

  • (4) - BREADMORE (M.C.) -   Capillary and microchip electrophoresis : Challenging the most common conceptions.  -  Électrophorèse capillaire et sur micro-puce : Remise en cause des idées les plus répandues. Journal of chromatography A, 1221, p. 42-55 (2012).

  • (5) - CIFUENTES (A.), CANALEJAS (P.), DIEZ-MASA (J.C.) -   Preparation of linear polyacrylamide-coated capillaries : Study of the polymerization process and its effect on capillary electrophoresis performance.  -  Préparation de capillaires greffés par du polyacrylamide...

1 Annuaire

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1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)

Agilent Technologies (appareillage conventionnel) http://www.chem.agilent.com

Applied Biosystems (appareillage conventionnel) http://www.appliedbiosystems.com

Beckman Coulter (appareillage conventionnel) http://www.beckmancoulter.com

Perkin Elmer (appareillage conventionnel) http://www.perkinelmer.com

CE Resources (appareillage portable) http://www.ce-resources.com

Micralyne (puces) http://www.micralyne.com

Microfluidic Chipshop (puces) http://www.microfluidic-chipshop.com

Micronit Microfluidics (puces) http://www.micronit.com

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