Системы термостабилизации. Сбор и обработка данных

Наиболее простым вариантом охлаждения капилляра является интенсивный обдув комнатным воздухом. Дополнительно используют жидкостные системы термостатирования с диапазоном температур 470°С  0,1°С. Как правило, термостатируют только капилляры. Термостатирование автозагрузчика пробы ценно при анализе термолабильных образцов. После загрузки в автосемплеры проб, рабочих буферов и вспомогательных растворов измерения проводятся в автоматическом режиме по заданным параметрам.

Все приборы КЭ комплектуются программными продуктами, позволяющими записывать данные, проводить их качественную и количественную обработку, формировать отчеты. Некоторые программы способны также управлять системами капиллярного электрофореза.

Эффективность разделения

Метод КЭ характеризуется высокой эффективностью. Эффективность N, выраженная числом теоретических тарелок, может быть определена непосредственно из электрофореграммы по уравнению (1):

N = 5,55 * (t_м / W_1/2)² (1)

где t_м  время миграции аналита, W_1/2  ширина пика на ½ высоты.

Основными причинами, приводящими к снижению N, являются:

величина зоны вводимой пробы, определяемая длительностью ввода: в идеале она должна быть как можно меньше, однако достижение низких пределов обнаружения требует увеличения объема пробы или ее концентрирования;

температурный градиент: при анализе в капилляре протекает электрический ток, величина которого зависит от удельной проводимости буфера и диаметра капилляра (D). Отвод тепла происходит через стенки капилляра, что приводит к возникновению в буфере радиального температурного градиента. Разница в температуре между серединой и стенками капилляра возрастает пропорционально D². Температура в центре капилляра может быть на 10°С выше, чем на внутренней стенке. Возникающий вследствие этого градиент вязкости приводит к тому, что вещество у стенки перемещается медленнее, чем в центре, что влечет за собой уширение полос и снижение эффективности;

адсорбция на стенках капилляра  взаимодействие веществ со стенками капилляра ведет к искажению формы пиков («хвосты»);

различия в электропроводности пробы и ведущего электролита: уширение пика, обусловленное электрофоретическими эффектами, пропорционально проводимости раствора образца относительно буфера. В случае высокой концентрации пробы градиент потенциала (и линейные скорости ионов) в зоне образца заметно ниже, чем в ведущем электролите. Благодаря этому происходит дестэкинг  уширение пиков. Обратная ситуация в соотношении проводимостей (стэкинг), наоборот, приводит к формированию узких пиков на электрофореграмме;

различия в уровне буферов во входном и выходном сосудах приводят к возникновению гидродинамического потока с параболическим профилем; чем больше диаметр капилляра, тем значительней это сказывается на эффективности разделения.

продольная диффузия в КЭ практически не дает уширения зоны вещества, что в основном обусловлено плоским профилем ЭОП.

Чувствительность метода

Основным способом детектирования в КЭ является фотометрический, чувствительность которого не всегда достаточна, поскольку детектирование происходит в слое малого внутреннего диаметра капилляра с низкой концентрацией пробы.

Подходы к увеличению чувствительности делятся на 3 категории: стратегия концентрирования образца; увеличение длины оптического пути; использование высокочувствительных селективных детекторов.

Стэкинг (stacking)  один из наиболее общих подходов к увеличению концентрационной чувствительности в КЭ. Стэкинг образца происходит, когда ионы аналитов пересекают границу, которая отделяет зону низкой проводимости раствора образца и высокой  ведущего электролита. В случае если матрица образца имеет значительно более низкую проводимость, чем ведущий электролит, в зоне образца возникает относительно высокое электрическое поле. Аналиты внутри зоны образца движутся с более высокой локальной скоростью, и, замедляясь на границе с зоной ведущего электролита, концентрируются. Стэкинг образца применителен только к заряженным аналитам.

Свипинг (sweeping)  техника концентрирования нейтральных частиц в МЭКХ, суть которой заключается в том, что аналиты концентрируются псевдостационарной фазой (мицеллой), которая проникает в зону образца, где мицеллы отсутствуют. При этом (в отличие от стэкинга) проводимость раствора образца близка проводимости ведущего электролита. В ряде случаев свипинг позволяет получать 100-кратные концентрирования (on-line).

Чувствительность метода КЭ с УФ-детектированием может быть повышена за счет увеличения длины оптического пути: зону детектирования выполняют в форме пузырька (увеличение сигнала в 3–5 раз), используют капилляры Z-формы (увеличение сигнала в 20–40 раз).

Чувствительности определения способствует снижение уровня шума детектора за счет стабилизации светового потока ламп и учета флуктуаций интенсивности потоков в каналах фотометра.