分析物的電泳分離的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及使用電泳技術例如毛細管電泳技術或微巧片電泳技術來分離和檢測 樣本中的分析物的方法，并且設及用于進行該樣的操作的系統。該方法和系統特別適于同 時分離和檢測樣本中的無機陰離子和無機陽離子。
【背景技術】
[0002] 電泳技術--包括毛細管電泳技術（CE，capillary electro地oresis)、膠束電動 毛細管色譜（MEKC，micellar electrokinetic C虹omatography)和微巧片電泳技術--對 于對分析物例如樣本中的離子的分析來說是非常強大的技術。傳統的毛細管電泳技術通過 下述方式來分離和檢測一種極性的帶電離子（即，陰離子或陽離子）；在存在背景電解液的 情況下，施加電壓電勢，W使帶電離子根據其電泳遷移率W不同的速率移動通過分離毛細 管。因此，該樣的傳統毛細管電泳技術用于檢測樣本中存在的陽離子或者樣本中存在的陰 離子。當分析物為中性（不帶電）物質時，通過例如添加表面活性劑來控制背景電解液成 分，也可W分離該些分析物。
[0003] 已經認識到，對樣本中存在的陰離子和陽離子同時進行分析將會是有用的。一般 而言，能夠通過多個分離通道或多個柱同時實現對分析物的分離和分析將同樣是有用的。
[0004] 同時分析陰離子和陽離子的益處是明顯的，該樣就不再需要兩個單獨的分析。在 傳統CE中，同時分析陰離子和陽離子是困難的，因為帶電物質中的一個帶電物質必須克服 電滲流巧〇F，electroosmotic flow)來進行遷移。僅在EOF大于最快相反極性目標分析物 到達分離電極的電泳遷移率時，可W分離陰離子和陽離子。該方法的實際缺點為該方法不 適于分離全部范圍內的無機離子。在陰極EOF的情況下，該方法可W分離全部范圍的陽離 子，但僅適于低遷移率的陰離子。在陽極EOF的情況下，情況相反；該方法可W分離全范圍 的陰離子，但僅適于低遷移率的陽離子。W CO-E0F的方式分離的離子的峰容量還會根據離 子到達檢測器的速率而折中。
[0005] 近年來，存在少量的公布，試圖提供用于同時電泳檢測陽離子和陰離子的技術。一 個該樣的技術借助"雙端注入"值0I-CE，化al-opposite end injection),其中，從毛細 管的相反端注入帶正電的物質和帶負電的物質。在EOF減少的條件下發生的電泳分析期 間，分析物從毛細管的每個端部沿相反方向朝向位于毛細管的中屯、附近的檢測器遷移。該 D0I-CE技術的缺點在于分離空間減小，所W必須精確控制計時，W確保陰離子和陽離子不 會同時到達檢測器。
[0006] 同時分析陰離子和陽離子的另一方法設及使用也作為陰離子探針的陰離子絡合 劑。在陰離子分離條件下，使用邸TA或2, 6-化晚二駿酸將金屬離子轉換成金屬離子的馨 合形式，并且將其從其他陰離子成分中分離。雖然該簡化了系統，但該僅適用于可W形成陰 離子絡合的金屬并且不適于堿金屬和堿±金屬。
[0007] 先前考慮的其他技術受制于其他缺點，例如需要將樣本裝載在多個點（即，多個 樣本貶液器）處，然后，該增大了分析所需要的樣本量，并且使電泳裝置和系統的設計變復 雜。另外，該樣的技術需要在設備的多個位置處施加不同幅值的正電勢，并且在兩個位置接 地，該使得設計進一步變復雜。水動力抑制通過設計復雜的水動力限制器來實現，水動力限 制器限制了使用商用裝備來構建該設備的能力，并且因此影響成本。
[000引本發明的目的是提供用于同時分離和檢測樣本中的陽離子和陰離子的可替代技 術。期望的是，該系統產生可重復的結果，并且反應對與使用傳統技術的樣本相關的兩種不 同的分析物（陽離子和陰離子）的合理預期的結果。還期望的是，一些實施例基于簡單并 且穩健的設計。
[0009] 在完成本分析的過程期間，還發現，允許同時分離和檢測陽離子和陰離子的技術 可W更普遍地應用于經由單個注入通過兩個分離柱的對分析物（陽離子、陰離子或中性物 質）的分離和分析。
[0010] 還發現，可W通過研發新的背景電解液（或"緩沖液"）傳送選項來實現改進的電 泳方法和系統。因此，根據一些實施例，目的是提供一種對樣本中的分析物進行分離的新電 泳方法和系統，其關于背景電解液的控制具有新的靈活程度。該對于利用兩個或更多個分 離通道同時分離離子（例如，一個通道中陽離子，并且另一通道中陰離子）的技術具有特定 應用。
【發明內容】
[0011] 根據一個方面，提供了一種使用電泳技術通過兩個或更多個分離通道同時分離和 檢測樣本中的分析物的方法，該方法包括：通過與兩個分離通道流體連通的單個樣本注入 端口將樣本注入到包括兩個或更多個分離通道的電泳系統中；在分離通道中的每個通道中 分離分析物；W及檢測在分離通道中的每個分離通道中分離的分析物。
[0012] 根據一個實施例，分析物為離子，并且在一些實施例中，離子包括陰離子和陽離 子。因此，在一些實施例中，該方法包括在兩個分離通道中的第一分離通道中分離陽離子， 并且在兩個分離通道中的第二分離通道中分離陰離子。然后，在第一分離通道中檢測陽離 子，并且在第二分離通道中檢測陰離子。
[0013] 因此，為了將W上方法概述為應用于作為分析物的陰離子和陽離子的情況，根據 第二方面，提供了使用電泳技術同時分離和檢測樣本中的陰離子和陽離子的方法，該方法 包括；通過與兩個分離通道流體連通的單個樣本注入端口將樣本注入至包括兩個分離通道 的電泳系統中，在兩個分離通道中的第一分離通道中分離陽離子，并且在兩個分離通道中 的第二分離通道中分離陰離子，W及檢測在分離通道中的每個分離通道中分離的陽離子和 陰離子。
[0014] 在一些實施例中，向第一分離通道施加正電勢，并且向第二分離通道施加負電勢， 其中，在兩個分離通道的入口之間的接口區域中設置接地電極。
[0015] 與各種現有技術方法相比，用于同時分離和檢測分析物例如特別是陰離子和陽離 子的本方法設及將單個樣本提供或注入至系統中，并且將該樣本的一部分傳送至兩個分離 通道中的每個分離通道中。本文中所構建的設計允許該樣的單個樣本注入，而不是兩個樣 本注入，并且在簡單并且穩健的布置中實現。該設及電極的巧妙布置，所述電極的巧妙布置 設及將接地電極定位在兩個分離通道的入口之間的接口區域中，并且正電極被設置成用于 向第一分離通道施加大的正電壓，并且負電極被設置成用于向第二分離通道施加大的負電 壓。對于陽離子和陰離子的組合之外的分析物，可w選擇不同的電極組合。
[0016] 在一些實施例中，在相應的分離通道中同時進行對陽離子和陰離子的分離之前， W水動力的方式將樣本裝載至兩個分離通道中。該可W通過控制與流體通道關聯的閥的打 開和閉合來實現，流體通道具有與樣本注入端口關聯的進液口，在分離通道的入口處設置 的接口區域，W及接口區域下游的出液口。也可W使用其他技術。
[0017] 上述使用電泳技術通過兩個或更多個分離通道同時分離和檢測樣本中的分析物 的方法可W包括W下具體步驟：
[001引-提供電泳系統，該電泳系統包括：
[0019] ?注入系統，該注入系統包括單個樣本注入端口；
[0020] ?流體通道，該流體通道在一端具有流體通道進液口并且在相反端具有流體通道 出液口，其中，流體通道進液口與樣本注入端口流體連通，并且其中，在流體通道進液口與 流體通道出液口之間設置有接口區域；
[0021] ?第一分離通道，該第一分離通道具有設置在流體通道的接口區域中的入口 W及 在相反端處的第一分離通道出液口；
[0022] ?第二分離通道，該第二分離通道具有設置在流體通道的接口區域中的入口 W及 在相反端處的第二分離通道出液口；
[0023] ?設置在流體通道中的接地電極；
[0024] ?第一帶電電極，該第一帶電電極被設置成向第一分離通道施加電勢；
[0025] ?第一檢測器，該第一檢測器被設置成檢測經過第一分離通道的檢測區域的分析 物；
[0026] ?第二帶電電極，該第二帶電電極被設置成向第二分離通道施加電勢；W及
[0027] ?第二檢測器，該第二檢測器被設置成檢測經過第二分離通道的檢測區域的分析 物；
[002引-通過將背景電解液導入至流體通道的接口區域中并且W水動力的方式將背景電 解液壓入第一分離通道和第二分離通道來給兩個分離通道填充背景電解液；
[0029] -通過經由單個樣本注入端口注入樣本W使樣本進入流體通道的接口區域中來將 樣本裝載至流體通道的接口區域中；
[0030] -將樣本裝載至兩個分離通道中；
[0031] -引導背景電解液通過流體通道并且進入流體通道的接口區域中；
[0032] -向兩個分離通道施加電壓電勢，W在第一分離通道中進行對分析物的分離并且 同時在第二分離通道中進行對樣本中的分析物的分離；W及
[0033] -通過第一檢測器和第二檢測器檢測所分離的分析物的存在。
[0034] 在同時分離和檢測樣本中的陰離子和陽離子的系統的情況下，分析物包括陰離子 和陽離子，第一帶電電極為帶正電電極，第二帶電電極為帶負電電極，第一檢測器檢測陰離 子并且第二檢測器檢測陽離子。
[0035] 因此，使用電泳技術同時分離和檢測樣本中的陰離子和陽離子的方法可W包括W 下步驟：
[0036] -提供電泳系統，該電泳系統包括；
[0037] ?注入系統，該注入系統包括單個樣本注入端口；
[003引 ?流體通道，該流體通道在一端具有流體通道進液口并且在相反端具有流體通道 出液口，其中，流體通道進液口與樣本注入端口流體連通，并且其中，在流體通道進液口與 流體通道出液口之間設置有接口區域；
[0039] ?第一分離通道，該第一分離通道具有設置在流體通道的接口區域中的入口 W及 在相反端處的第一分離通道出液口；
[0040] ?第二分離通道，該第二分離通道具有設置在流體通道的接口區域中的入口 W及 在相反端處的第二分離通道出液口；
[0041] ?設置在流體通道中的接地電極；
[0042] ?帶正電電極，該帶正電電極被設置成向第一分離通道施加電勢；
[0043] ?第一檢測器，該第一檢測器被設置成檢測經過第一分離通道的檢測區域的陰離 子；
[0044] ?帶負電電極，該帶負電電極被設置成向第二分離通道施加電勢；化及
[0045] ?第二檢測器，該第二檢測器被設置成檢測經過第二分離通道的檢測區域的陽離 子；
[0046] -通過將背景電解液引導至流體通道的接口區域中并且W水動力的方式將背景電 解液壓入第一分離通道和第二分離通道來給兩個分離通道填充背景電解液；
[0047] -通過經由單個樣本注入端口注入樣本W使樣本進入流體通道的接口區域來將樣 本裝載至流體通道的接口區域中；
[0048] -將樣本裝載至兩個分離通道中；
[0049] -引導背景電解液通過流體通道并且進入流體通道的接口區域中；
[0化0]-向兩個分離通道施加電壓電勢，W在第一分離通道中進行對樣本中存在的陰離 子的分離并且同時在第二分離通道中進行對樣本中存在的陽離子的分離；W及 [0化1]-通過第一檢測器檢測所分離的陰離子的存在，并且通過第二檢測器檢測所分離 的陽離子的存在。
[0化2] 上述方法可W在毛細管電泳系統中、在微巧片上或W別的方式實施。
[0化3] 在一個實施例中，該方法還包括；當在一個分離通道中分離陽離子并且在第二分 離通道中分離陰離子期間，引導兩種不同的背景電解液通過分離通道中的每個分離通道。 與陰離子相比，盡管不同的背景電解液可W用于陽離子的分離，具有多個分離通道的多種 電解液系統可W可替代地用于在多個分離通道中分離相同類型的分析物。具體地，分析物 可W是電中性物質，或者僅帶一種電荷的離子（目P，僅為陽離子或者陰離子）。分析物可W 為一種或更多種該樣的物質（中性、陽離子或陰離子）的組合。用于在每個分離通道中使 用不同的電解液來分離相同極性的離子的多個分離通道可W用于改善對樣本中存在的離 子的檢測和分析。更具體地，使用不同的條件（例如，背景電解液、柱類型、EOF的極性等） 從單次注入的樣本同時分離和分析任何分析物的能力將會是非常大的優勢。
[0054] 考慮到多電解液系統，本申請提供了一種使用電泳技術同時分離和檢測樣本中的 陰離子和陽離子的方法，該方法包括：
[005引-提供電泳系統，該電泳系統包括：
[0化6] ?注入系統，該注入系統包括單個樣本注入端口、第一背景電解液注入端口和第二 背景電解液注入端口；
[0化7] ?流體通道，該流體通道在一端具有流體通道進液口并且在相反端具有流體通道 出液口，其中，流體通道進液口與樣本注入端口流體連通，其中，在流體通道進液口與流體 通道出液口之間設置有接口區域；并且其中，設置第一背景電解液注入端口和第二背景電 解液注入端口，使得通過相應的端口注入的背景電解液將會同時流過流體通道的部分并且 經過流體通道的接口區域的部分；
[0化引?第一分離通道，該第一分離通道在一端具有入口并且在另一端具有出液口，第一 分離通道的入口設置在流體通道的接口區域的一部分中，來自第一背景電解液注入端口的 背景電解液將會流經流體通道的接口區域的所述一部分；
[0化9] ?第二分離通道，該第二分離通道在一端具有入口并且在另一端具有出液口，第二 分離通道的入口設置在流體通道的接口區域的一部分中，來自第二背景電解液注入端口的 背景電解液將會流經流體通道的接口區域的所述一部分；
[0060] ?設置在流體通道中的接地電極；
[0061] ?帶正電電極，該帶正電電極被設置成向第一分離通道施加電勢；
[0062] ?第一檢測器，該第一檢測器被設置成檢測經過第一分離通道的檢測區域的陰離 子；
[0063] ?帶負電電極，該帶負電電極被設置成向第二分離通道施加電勢；
[0064] ?第二檢測器，該第二檢測器被設置成檢測經過第二分離通道的檢測區域的陽離 子；
[00化]-通過將背景電解液從第一背景電解液注入端口和第二背景電解液注入端口同時 引導至流體通道的接口區域的相應部分中、W及W水動力的方式將來自第一背景電解液端 口的背景電解液注入至第一分離通道中并且來自第二背景電解液端口的背景電解液注入 至第二分離通道中，來給兩個分離通道填充背景電解液；
[0066] -通過經由單個樣本注入端口注入樣本W使樣本進入流體通道的接口區域中來將 樣本裝載至流體通道的接口區域中；
[0067] -將樣本裝載至兩個分離通道中；
[0068] -同時引導來自第一背景電解液注入端口和第二背景電解液注入端口的背景電解 液通過流體通道并且進入流體通道的接口區域的相應部分中；
[0069] -向兩個分離通道施加電壓電勢，W在第一分離通道中進行對樣本中存在的陰離 子的分離并且同時在第二分離通道中進行對樣本中存在的陽離子的分離；W及
[0070] -通過第一檢測器檢測所分離的陰離子的存在，并且通過第二檢測器檢測所分離 的陽離子的存在。
[0071] 除W上方法之外，本申請提供了用于進行電泳的對應系統（或設備）。
[0072] 根據第S方面，提供了一種用于同時分離和檢測樣本中的分析物的電泳系統，該 系統包括：
[0073] ?注入系統，該注入系統包括單個樣本注入端口；
[0074] ?流體通道，該流體通道在一端具有流體通道進液口并且在相反端具有流體通道 出液口，其中，流體通道進液口與樣本注入端口流體連通，并且其中，在流體通道進液口與 流體通道出液口之間設置有接口區域；
[0075] ?背景電解液儲液器，該背景電解液儲液器用于存儲背景電解液，與注入系統流體 連通，w使得背景電解液流動能夠流經流體通道；
[0076] ?第一分離通道，該第一分離通道具有設置在流體通道的接口區域中的入口 W及 在相反端處的第一分離通道出液口；
[0077] ?第二分離通道，該第二分離通道具有設置在流體通道的接口區域中的入口 W及 在相反端處的第二分離通道出液口；
[007引?設置在流體通道中的接地電極；
[0079] ?第一帶電電極，該第一帶電電極被設置成向第一分離通道施加電勢；
[0080] ?第一檢測器，