你是否對電泳儀的運作方式、常用電泳方法以及維護保養有所了解呢？接下來，我們將從七個方面深入探討電泳儀的方方面面，包括其工作原理、常用電泳方法、基本結構和技術指標等。讓我們一起探索電泳儀的奧秘吧！
首先，讓我們來了解一下電泳的基本原理。電泳，顧名思義，是指帶電荷的溶質或粒子在電場作用下，朝著與其所帶電荷相反的電極移動的過程。這種利用電泳現象進行物質分離和分析的技術，被稱為電泳技術。而能夠實現電泳分離的儀器，則被稱為電泳儀。
目前，常用的電泳分析方法多種多樣，包括醋酸纖維素薄膜電泳、凝膠電泳、等電聚焦電泳、雙向電泳以及毛細管電泳等。這些方法在蛋白質、多肽、氨基酸、核苷酸以及無機離子等成分的分離和鑒定中發揮著重要作用，甚至還廣泛應用于細胞與病毒的研究領域。
一、電泳的基本原理
在常態下，物質分子通常不帶電，即正負電荷量相抵消，因此不表現出帶電特性。然而，當物質分子受到特定物理或化學作用時，它們可能轉變為帶電離子或粒子。由于每種物質具有獨特的帶電性質、顆粒形態和尺寸，它們在電場中的移動方向和速度會有所不同，從而使得這些物質能夠被有效分離。
當帶凈電荷Q的粒子被置于電場中時，它會受到電荷引力的作用，該引力的大小由電場強度E和粒子所帶電荷量Q決定，公式為F引=EQ。同時，粒子在溶液中的運動還會受到阻力F阻的影響，該阻力與粒子半徑r、溶液粘度η以及粒子速度V相關，具體表達式為F阻=6πrηV。當電荷引力與阻力達到平衡時，粒子的移動速度（泳動速度V）將由電場強度E、粒子所帶電荷量Q、粒子半徑r以及溶液粘度η共同決定，公式為V=EQ/6πrη。由此可知，粒子的泳動速度與電場強度和粒子所帶電荷量成正比，而與粒子半徑和溶液粘度成反比。
二、影響電泳的外界因素
（一）電場強度
電場強度是影響電泳的重要因素之一。在電泳過程中，電場強度決定了粒子所受電荷引力的大小，進而影響粒子的泳動速度。電場強度越大，粒子所受電荷引力也越大，泳動速度相應加快。
（二）溶液的pH值
溶液的pH值對電泳過程也有顯著影響。不同物質的帶電性質和顆粒形態在不同pH值條件下可能發生變化，從而影響粒子在電場中的移動方向和速度。因此，通過調節溶液的pH值，可以實現對電泳過程的精細控制。
（三）溶液的離子強度
溶液的離子強度會影響溶液的導電性，進而對電泳過程產生影響。離子強度越大，溶液的導電性越好，電泳過程中的電流也相應增大，從而加速粒子的泳動速度。
（四）電滲作用
電滲作用是指電場作用下，溶液中的離子在電極附近發生定向移動的現象。這種移動會改變溶液的流動狀態，進而影響粒子的泳動方向和速度。在電泳過程中，需要充分考慮電滲作用的影響，以獲得準確的分離結果。
（五）粒子的遷移率
粒子的遷移率是指粒子在單位電場強度作用下的泳動速度。不同物質的遷移率差異是電泳分離的基礎。在電泳過程中，可以根據粒子的遷移率差異來實現對物質的分離和純化。
（六）吸附作用
吸附作用是指粒子與支持載體之間的相互作用。在電泳過程中，粒子可能會與支持載體發生吸附，從而影響粒子的泳動行為。因此，在選擇支持載體和操作條件時，需要考慮吸附作用對電泳過程的影響。
接下來，我們將介紹幾種常用的電泳方法。
三、醋酸纖維素薄膜電泳
經過膜的預處理、加樣、電泳、染色、脫色與透明等步驟后，即可獲得滿意的分離效果。該電泳方法具有分離速度快、電泳時間短以及樣品用量少的優點，非常適用于病理情況下微量異常蛋白的檢測。
四、凝膠電泳
凝膠電泳，作為區帶電泳的一個分支，采用凝膠物質作為電泳的支持物。其中，瓊脂糖凝膠電泳和聚丙烯酰胺凝膠電泳是凝膠電泳中為常見的兩種形式，廣泛應用于普通電泳領域。目前，該方法已成為蛋白質和核酸分析的重要手段。
五、等電聚焦電泳
等電聚焦電泳，作為一種特殊的電泳技術，利用載體兩性電解質在電場中的聚焦作用，實現蛋白質等生物大分子的分離純化。這一技術結合了凝膠電泳的高分辨率與電泳的快速，為蛋白質分析提供了有力支持。
1．等電聚焦電泳的流程
等電聚焦電泳，一種通過利用具有pH值梯度的介質，來分離等電點各異的蛋白質的電泳技術。在此過程中，兩性物質在穩定的線性pH梯度溶液（含有兩性載體電解質）中得以分離。每一種被分離的兩性物質都會向與其等電點相一致的pH位置移動，并在到達后停止移動，這一現象被稱為“聚焦”。
2．等電聚焦電泳的獨特之處
等電聚焦電泳的特點包括：利用兩性載體電解質在電極間構建穩定的線性pH梯度；通過“聚焦效應”，即便是微量樣品也能展現出清晰、鮮明的區帶界面；其電泳速度迅速，分辨率；同時，加入樣品的位置具有靈活性；此外，該方法還可用于測定蛋白質類物質的等電點；終，它特別適用于分離分析中、大分子量生物組分，如蛋白質、肽類以及同工酶等。
接下來，我們將介紹另一種電泳技術——等速電泳。
這種技術采用兩種不同濃度的電解質，其中前導電解質的遷移率高于任何樣品組分，而尾隨電解質的遷移率則低于所有樣品組分。在強電場的作用下，被分離的組分會在前導電解質與尾隨電解質之間的空隙中移動，從而實現各組分的有效分離。
六、雙向凝膠電泳（二維電泳）
首先，利用等電聚焦電泳對蛋白質進行向分離。由于復雜的蛋白質成分中各個蛋白質的等電點（PI）各異，這一步能夠根據PI的不同將蛋白質有效地分開。
接著，進行第二向分離，即采用十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-PAGE）。在這一步驟中，蛋白質分子量的大小成為分離的關鍵。在垂直方向上，不同分子量的蛋白質會按照其大小進行有序排列，從而得到斑點狀的分離結果。
七、免疫電泳
免疫電泳技術融合了瓊脂平板電泳與雙相免疫擴散的精髓。在瓊脂平板上，抗原樣品通過電泳被分離，各成分因電泳遷移率的差異而有序排列。隨后，加入特異性抗體進行雙相免疫擴散，使得已分離的抗原成分與抗體在瓊脂中相遇并發生反應。當二者比例恰當時，會形成肉眼可見的沉淀弧，從而實現對抗原成分的分析。
八、電泳設備的基本構成
電泳設備主要包括三個核心部分：電源、電泳槽以及一些附加裝置。電源負責提供穩定的電流，以驅動電泳過程；電泳槽則是樣品進行電泳反應的場所，其設計會影響電泳的效果；而附加裝置則包括一些用于輔助電泳的設施，如溫控設備、攪拌器等，它們的作用是確保電泳在條件下進行。
垂直板電泳槽與電源的配合
在垂直板電泳中，兩塊玻璃板被精心夾在一起，為電泳凝膠的制備提供了理想的場所。這種電泳方式常用于聚丙烯酰胺凝膠電泳，旨在分離蛋白質。
水平電泳槽與電泳儀的聯合應用
水平電泳則不同，其凝膠鋪設在平坦的玻璃或塑料板上，隨后直接浸入緩沖液中。這種設計常用于瓊脂糖電泳，專注于核酸的分離與分析。
九、電泳儀的關鍵技術參數
電泳儀是垂直板電泳和水平電泳中不可或缺的組件，其性能直接影響電泳實驗的準確性和效率。以下是電泳儀的一些核心技術指標，包括輸出電壓、電流范圍、穩定性以及與電泳槽的兼容性等。這些參數為科研人員提供了了解電泳儀性能的視角，有助于他們根據實驗需求選擇合適的電泳儀。
1．輸出電壓
2．輸出電流
3．輸出功率
4．電壓穩定度
5．電流穩定度
6．功率穩定度
7．連續工作時間
8．顯示方式
9．定時方式
接下來，我們將深入了解常用電泳儀的幾種類型。其中，穩壓穩流電泳儀在國內中、低壓電泳實驗中備受推崇，其輸出電壓范圍為0V至600V，輸出電流則達到0mA至100mA。這款電泳儀不僅工作穩定性出色，還配備了廣泛的調節范圍，并設有周到的短路保護和過流保護措施。
十、全自動醋纖膜電泳儀
全自動醋纖膜電泳儀，配備可見光單系統，專為使用醋酸纖維薄膜電泳片設計，具有高度自動化特點。用戶僅需將樣品、試劑及電泳片妥善放置，便可輕松離機，等待實驗完成并獲取結果。
一十、全自動熒光/可見光雙系統電泳儀
全自動熒光/可見光雙系統電泳儀，其獨特之處在于其的熒光系統，能夠實現全自動電泳分析。用戶僅需將樣品、試劑及瓊脂糖凝膠電泳膠片妥善安置，便可輕松離機，等待短短20分鐘的實驗完成時間，即可獲取結果。
一十一、全自動瓊脂糖電泳儀
全自動瓊脂糖電泳儀，配備了可見光單系統，并采用瓊脂糖凝膠電泳膠片進行操作。其靈敏度，非常適合用于低濃度蛋白的檢驗，例如尿蛋白、腦脊液蛋白以及同工酶的分離。盡管這類電泳儀的自動化程度相對較低，但其多樣化的應用和出色的靈敏度仍然贏得了眾多實驗室的青睞。
五、全自動電泳分析系統
全自動電泳分析系統，是對全自動瓊脂糖電泳儀的進一步升級。它不僅繼承了瓊脂糖電泳儀的高靈敏度特點，還融入了更多自動化功能，如自動點樣、電泳、呈色（或染色、脫色）、烘干等，極大提升了操作便捷性。該系統兼容多種電泳片，包括瓊脂片、醋酸片、聚丙烯酰胺等，并配備了可見光及熒光呈色雙系統，為實驗室提供了更的電泳解決方案。
一十二、毛細管電泳的工作原理
毛細管電泳，基于高壓電場對溶液中帶電粒子的驅動作用，使這些粒子在毛細管內按不同速度向相反電極移動。這一過程利用了樣品中各組分在淌度和分配行為上的差異，從而實現分離。
一十三、毛細管電泳的獨特之處
毛細管電泳技術，以其、快速、樣品消耗少等特點，在分離科學領域中占據了一席之地。其獨特的工作原理和優勢，使得它在生物大分子、分析以及基因突變檢測等方面都發揮著重要作用。
高靈敏度
高速分離
高分辨率能力
樣品需求量少
高度自動化
廣泛的應用范圍
一十四、毛細管電泳的分離模式
（一）毛細管區帶電泳
這是一種基于電解質溶液中不同質荷比的組分在電場作用下以不同遷移速度進行分離的技術。通過組分的遷移時間和電泳峰的面積或高度，可以進行定性和定量分析。
（二）毛細管凝膠電泳
該技術使用聚丙烯酰胺在毛細管內交聯制成凝膠柱。根據分離支撐物的不同，分為非變性CGE和變性CGE。前者通過分子篩和電荷/質量比進行分離，后者則以質量和分子篩效應為主。此技術適用于肽類、蛋白質和DNA等物質的分離和測定。
（三）毛細管膠束電動色譜
在此系統中，存在流動的水相和作為固定相的膠束相。溶質在兩者之間根據疏水性的差異進行分配，從而實現中性溶質的分離。疏水性強的溶質在膠束相中停留時間長，遷移速度慢；反之，親水性強則遷移速度快。
（四）毛細管等電聚焦電泳
該技術利用不同等電點的分子在毛細管內聚集并彼此分離。由于具有高分辨率，它甚至可以分離等電點差異小于0.01pH單位的兩種蛋白質，如肽類和蛋白質。
（五）毛細管等速電泳
在此技術中，首先導入具有高電泳淌度的前導電解質，隨后進樣并導入低電泳淌度的尾隨電解質。在強電場作用下，各被分離組分在前導與尾隨電解質之間的空隙中發生分離。
（六）毛細管電色譜
這是一種結合了電泳和色譜兩種技術的分離方法。它通過在毛細管中填充或鍵合（或涂壁）固定相來達到分離目的，同時包含了電泳和色譜的雙重機制。
（七）毛細管電泳芯片
毛細管電泳芯片是在常規毛細管電泳的技術基礎上，通過微加工技術將各種微細結構，如通道和功能單元，集成在平方厘米大小的芯片上。這種芯片設計巧妙，包含不同的通道、反應器、檢測單元等，使得樣品能夠地完成進樣、反應、分離和檢測。它不僅實現了多功能化，還兼具快速、和低耗的特點，是一種極具潛力的微型實驗裝置。
一十五、毛細管電泳儀的基本構成
毛細管電泳儀的結構相對簡潔，主要包括高壓毛細管柱、檢測器，以及兩個為毛細管兩端提供插入并連接電源的緩沖液槽。其核心部件有：
（一）毛細管柱，負責樣品的分離過程。
（二）檢測器，用于捕獲并分析分離后的樣品。
（三）毛細管電泳法的進樣技術，確保樣品能夠準確、地進入毛細管柱進行分離。
一十六、電泳儀的維護保養與故障排除
電泳儀作為精密的儀器設備，其維護保養和故障排除顯得尤為重要。通過合理的維護措施，可以確保電泳儀的穩定運行和延長使用壽命，同時，及時排除故障也能保障實驗的順利進行。
一十七、電泳儀的維護保養
電泳儀的維護保養至關重要，它直接關系到儀器的穩定運行和壽命。為了確保電泳儀能夠長期、穩定地服務于科研和實驗，我們制定了詳細的維護計劃。這個計劃包括每日、每周、每月以及按需進行的維護措施，旨在地保護電泳儀，使其始終保持狀態。
一十八、電泳儀的故障排除
盡管我們采取了各種預防措施，但電泳儀在使用過程中仍可能遇到故障。這些故障可能是操作不當、設備老化或其他未知原因導致的。當儀器出現故障提示時，我們必須迅速作出反應，按照故障排除指南進行處理，以確保實驗的順利進行。同時，我們也要不斷總結經驗，提高故障排除的效率和質量。
