11.27 : キャピラリー電気泳動：応用  

キャピラリー電気泳動による分離にはさまざまなモードがあり、それぞれが独自の応用を持っています。これらのモードには、キャピラリーゾーン電気泳動 (CZE)、キャピラリーゲル電気泳動 (CGE)、キャピラリーアレイ電気泳動 (CAE)、キャピラリー等電点濃縮 (CIF)、キャピラリー等速電気泳動 (CITP)、ミセル電気運動クロマトグラフィー (MEKC)、およびキャピラリー電気クロマトグラフィー (CEC) が含まれます。  

キャピラリーゾーン電気泳動 (CZE)  

CZE は、イオン成分を電気泳動移動度に基づいて分離します。この技術は、タンパク質、アミノ酸、炭水化物の迅速な分離に利用され、急速に拡大しているプロテオミクス分野で主要な技術となっています。例えば、尿サンプル中のタンパク質解析に用いられ、慢性腎疾患や冠動脈疾患の診断に役立っています。  

キャピラリーゲル電気泳動 (CGE)  

CGE は多孔質ゲルポリマーマトリックス内で実施されます。このゲルは分子ふるい作用を提供し、タンパク質、DNA断片、オリゴヌクレオチドなど、似たような電荷を持ちながらサイズが異なる高分子を分離します。CGE は DNA 配列決定、特にヒトゲノム計画において重要な役割を果たしました。  

キャピラリーアレイ電気泳動 (CAE)  

CAE は複数のキャピラリーを並列で操作し、DNA 配列決定を行います。DNA は断片化され、蛍光色素でラベル付けされます。配列は、溶出する断片の色素の順序に基づいて決定されます。  

キャピラリー等電点濃縮 (CIF)  

CIF モードでは、弱いカルボン酸基と弱い塩基性アミン基を持つアミノ酸やタンパク質などの両性化合物を分離します。両性化合物はプロトンを供与または受容できます。アミノ酸では、この両性挙動により正電荷と負電荷の両方を持つ双性イオンが生成されます。溶液の pH が等電点 (pI) に等しい場合、双性イオンは電場内で移動しません。このため、pI はこれらの分子を分離する際の重要な特性となります。この分離は、試料の移動速度ではなく平衡特性の違いに基づいて行われます。  

キャピラリー等速電気泳動 (CITP)  

CITP 分離モードでは、すべての分析物バンドが等速で移動することに焦点を当てています。カチオンまたはアニオンのいずれかを分離しますが、両方を同時には分離しません。分析物イオンは独自の速度で移動し、隣接するバンドを形成して最終的に同じ速度で移動します。  

ミセル電気運動クロマトグラフィー (MEKC)  

MEKC は、中性分子を分離できないという CZE の制約を克服するために、界面活性剤（例: ラウリル硫酸ナトリウム (SDS)）を緩衝液に加えます。分離機構は液体クロマトグラフィー (LC) に似ており、水性移動相と炭化水素の疑似固定相の間の分配定数の違いに依存します。MEKC は、医薬品化合物、ビタミン、爆発物の混合物など、幅広いサンプルの分離に使用されています。  

キャピラリー電気クロマトグラフィー (CEC)  

中性化合物を分離する別の方法として、CEC があります。CEC では、1.5 ～ 3 mm サイズのシリカ粒子で満たされ、非極性固定相でコーティングされたキャピラリー管を使用します。中性分子の分離は、固定相と緩衝液（電気浸透流により移動相として機能）との間の分配に基づいて行われます。この分離プロセスは高速液体クロマトグラフィー (HPLC) に似ていますが、高圧ポンプを必要としません。また、CEC は HPLC と比較して優れた効率と短い分析時間を提供します。  

これらのさまざまなキャピラリー電気泳動モードは、CZE による帯電種の分離から、MEKC および CEC における中性種の分離、CGE によるサイズベースの分離まで、多様な応用を可能にしています。