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1 - PRINCIPE GÉNÉRAL ET PHÉNOMÈNES DE TRANSPORT

2 - GRANDEURS FONDAMENTALES

3 - CONTRIBUTIONS À L’ÉLARGISSEMENT DES PICS

4 - PRINCIPE DES DIFFÉRENTS MODES DE SÉPARATION EN ÉLECTROPHORÈSE CAPILLAIRE

5 - CONCLUSION

6 - GLOSSAIRE

Article de référence | Réf : P3365 v2

Principe général et phénomènes de transport
Électrophorèse capillaire - Principes

Auteur(s) : Nathalie DELAUNAY

Relu et validé le 02 sept. 2020

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RÉSUMÉ

 

En électrophorèse capillaire, les composés sont analysés au sein d’un capillaire de quelques dizaines de micromètres de diamètre interne rempli d’un électrolyte. L’application d’un champ électrique entraîne la mise en mouvement des composés selon leur migration électrophorétique et l’écoulement électroosmotique. Cet article présente les différents paramètres qui influencent ces deux phénomènes, ainsi que les grandeurs fondamentales (temps de migration, mobilité, efficacité et résolution) qui caractérisent la séparation obtenue. Les différentes contributions à l’élargissement des pics sont décrites. Enfin, les différents modes de séparation sont présentés et illustrés par des applications.

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Auteur(s)

  • Nathalie DELAUNAY : Chercheur CNRS, Laboratoire de sciences analytiques, bioanalytiques et miniaturisation, UMR 8231 CBI, ESPCI Paris, France

INTRODUCTION

D’électrophorèse capillaire est une technique d’analyse de composés en phase liquide, que ceux-ci soient des petits ions inorganiques, des petites molécules telles que des acides aminés, des peptides ou des principes actifs pharmaceutiques, ou des macromolécules telles que des protéines, des polymères et de l’ADN, voire des nanoparticules ou des virus. Elle est mise en œuvre au sein d’un capillaire de faible diamètre interne (quelques dizaines de micromètres) rempli d’un électrolyte de séparation et requiert l’application d’un champ électrique. Comme la chromatographie en phase liquide, il existe plusieurs modes de séparation en fonction de la composition de l’électrolyte et de la présence éventuelle d’une phase stationnaire dans le capillaire, et qui permettent la séparation des composés en fonction de leur rapport charge sur taille, de leur hydrophobicité, de leur chiralité, de leur taille ou de leur point isoélectrique par exemple. Cette diversité de mécanismes de séparation, alliée à de très grandes efficacités, des analyses rapides, automatisées, peu coûteuses et miniaturisées rendent cette technique incontournable dans de nombreuses applications. Cet article présente les différents paramètres influant sur la séparation des composés, définit les grandeurs fondamentales et décrit les différents phénomènes pouvant conduire à une diminution des performances de l’analyse. Le principe de chaque mode de séparation en électrophorèse capillaire est présenté et illustré par des exemples d’application variés (ions inorganiques, médicaments, polluants, protéines, ADN…).

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VERSIONS

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-p3365


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1. Principe général et phénomènes de transport

1.1 Principe

L’électrophorèse capillaire est une technique où les composés sont analysés au sein d’un capillaire de faible diamètre interne (quelques dizaines de micromètres) et d’une longueur de l’ordre de quelques dizaines de centimètres, rempli d’un électrolyte de séparation. Les deux extrémités du capillaire plongent dans deux flacons réservoirs différents où plongent également deux électrodes reliées à un générateur de haute tension, comme représenté schématiquement figure 1. L’application d’une tension, pouvant atteindre quelques dizaines de kV, aux extrémités du capillaire génère un champ électrique longitudinal au sein du capillaire qui induit la mise en mouvement des analytes, selon une vitesse propre à chacun. Une étape de détection en continu est réalisée, le plus souvent directement à travers le capillaire au niveau d’une fenêtre dite de détection. La spectrophotométrie d’absorbance UV est le mode de détection le plus classique en électrophorèse capillaire, mais d’autres modes sont possibles tels que la conductimétrie ou la spectrométrie de masse par exemple. Deux phénomènes sont à l’origine de la mise en mouvement des composés dans un capillaire et qui conduisent à leur séparation : la migration électrophorétique et l’écoulement électroosmotique.

HAUT DE PAGE

1.2 Migration électrophorétique

HAUT DE PAGE

1.2.1 Définition et équations de base

La migration électrophorétique est le déplacement d’une espèce chargée sous l’action d’un champ électrique. Elle résulte de l’équilibre qui s’établit entre la force électrostatique et les forces de frictions lorsqu’une vitesse constante est atteinte.

Il s’agit alors de la vitesse électrophorétique, notée vep . Elle est égale au produit de la mobilité...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - PORRAS (S.P.), RIEKKOLA (M.-L.), KENNDLER (E.) -   The principles of migration and dispersion in capillary zone electrophoresis in nonaqueous solvents.  -  Electrophoresis, 24, p. 1485-1498 (2003).

  • (2) - FRIEDL (W.), REIJENGA (J.C.), KENNDLER (E.) -   Ionic strength and charge number correction for mobilities of multivalent organic anions in capillary electrophoresis.  -  J. Chromatogr. A, 709, p. 163-170 (1995).

  • (3) - LUKACS (K.D.), JORGENSON (J.W.) -   Capillary zone electrophoresis: effect of physical parameters on separation efficiency and quantitation.  -  J. High Res. Chromatog., 8, p. 407-411 (1985).

  • (4) - TANDON (V.), BHAGAVATULA (S.K.), NELSON (W.C.), KIRBY (B.J.) -   Zeta potential and electroosmotic mobility in microfluidic devices fabricated from hydrophobic polymers: 1. The origins of charge.  -  Electrophoresis, 29, p. 1092-1101 (2088).

  • (5) - SCHWER (C.), KENNDLER (E.) -   Electrophoresis in fused-silica capillaries: the influence of organic solvents on the electroosmotic velocity and the z potential.  -  Anal....

NORMES

  • [IDF 206:2006] Lait en poudre – Détermination des protéines de soja et de pois par électrophorèse capillaire en présence de dodécyl sulfate de sodium (SDS-CE) – Méthode de criblage - ISO 17129 - 2006

  • Formules infantiles en poudre à base de lait – Quantification de la teneur en protéine de lactosérum par électrophorèse capillaire sur gel contenant du dodécylsulfate de sodium (SDS-CGE) - ISO/DIS 23293 - 06-19

  • Evaluation and Recommendation of Pharmacopoeial Texts for Use in the ICH Regions Annex 11: Capillary Electrophoresis General Chapter - FDA Q4B - 09-10

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