11.26 : Electroforesis capilar: Instrumentación

La instrumentación de electroforesis capilar consta normalmente de varios componentes clave. Una fuente de alimentación de alto voltaje genera el campo eléctrico necesario para la separación mediante la conexión a un ánodo (el electrodo con carga positiva) y un cátodo (el electrodo con carga negativa) ubicados en depósitos de tampón en cada extremo del tubo capilar. El sistema incluye un vial de muestra, un tubo capilar de sílice fundida recubierto con poliimida para lograr resistencia mecánica a través del cual migran los componentes de la muestra durante la separación, y un detector para analizar los componentes separados.

Para iniciar el proceso, es necesario introducir la muestra en el tubo capilar. Para ello, se separa un extremo del capilar y su electrodo de los depósitos de tampón asociados y se colocan en el vial de muestra. La introducción de la muestra se puede realizar mediante inyección hidrodinámica, que implica aplicar presión al vial de muestra, o inyección electrocinética, que se basa en un campo eléctrico para introducir la muestra en el capilar.

Cuando la corriente fluye a través del capilar que contiene una solución tampón conductora, se produce un calentamiento Joule debido al estrecho orificio de la columna capilar y al espesor relativo de las paredes del capilar. El calentamiento Joule se refiere al calor generado cuando una corriente eléctrica pasa a través de un medio conductor, en este caso, la solución tampón dentro del capilar. Está directamente relacionado con la disipación de energía en forma de calor, como se define en la ecuación Q = I²Rt, donde Q es la energía térmica (en julios), I es la corriente, R es la resistencia y t es el tiempo. En la electroforesis capilar, este calentamiento puede cambiar la viscosidad de la solución tampón, lo que hace que los solutos en el centro del capilar migren más rápido que los que están cerca de las paredes, lo que da como resultado un ensanchamiento de la banda y una separación degradada. Los capilares con diámetros internos más pequeños generan menos calentamiento Joule, mientras que los que tienen diámetros externos más grandes son más eficaces para disipar el calor.

Se puede emplear una técnica de apilamiento para mejorar la sensibilidad de detección en casos en los que la concentración de la muestra es baja. Este método implica inyectar la muestra en una solución con una fuerza iónica menor que la solución tampón, lo que hace que los componentes de la muestra se concentren en la interfaz entre las dos soluciones.

Una vez introducida la muestra, se aplica un alto voltaje a través del sistema tampón, lo que provoca que las especies cargadas migren hacia el cátodo a través del flujo electroosmótico. La separación de los componentes se produce en función de su movilidad electroforética dentro del campo eléctrico.

En la electroforesis capilar se emplean habitualmente diversos detectores, como los de absorción, fluorescencia, conductividad y espectrometría de masas, para detectar y analizar los componentes separados.