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RÉSUMÉ
L'électrophorèse capillaire est une technique séparative, souvent commercialisée sous forme d'instruments où l'ensemble des étapes, incluant injection des échantillons, séparation et détection, généralement optique, sont totalement intégrées. L'attrait suscité par sa version miniaturisée plus récente est notamment dû à la perspective d'analyses très rapides et de développements de laboratoires sur puce. Ce changement d'échelle n'est cependant pas sans conséquence, notamment sur les étapes d'injection et de détection, qui font appel à d'autres technologies.
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Capillary electrophoresis is a separation technique, often marketed in the form of instruments whose stages, including sample injection, separation and detection, generally optical, are fully integrated. The attraction of the latest miniaturized version is notably due to the prospect of very rapid analysis and development of labs on chips. This scaling is not without consequence, in particular on injection and detection stages, which use other technologies.
Auteur(s)
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Agnès HAGÈGE : Chargée de recherche CNRS à l'Institut de Biologie Environnementale et de Biotechnologie, UMR 7265 CNRS-CEA-Aix-Marseille et SBTN, CEA Marcoule
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Thi Ngoc Suong HUYNH : Diplômée de la faculté de pharmacie de Hô Chi Minh-ville (Vietnam) Doctorante au Service de Biochimie et de Toxicologie Nucléaire, CEA Marcoule -
INTRODUCTION
L'électrophorèse capillaire est une technique séparative basée sur la migration d'espèces chargées dans un champ électrique, en fonction de leur mobilité électrophorétique.
Elle ne nécessite que de très petites quantités d'échantillon et offre comme avantage une grande efficacité de séparation mais également un faible coût de fonctionnement associé à un faible volume de déchets générés.
Elle est aujourd'hui reconnue comme une technique séparative à part entière et intégrée à de nombreuses plateformes d'analyse dans les domaines pharmaceutique, biomédical, environnemental... et est applicable à la séparation de composés très variés, allant des petits ions inorganiques aux macromolécules biologiques (sucres, protéines, ADN...).
Une part importante de son implantation est due à son appareillage relativement simple, ne présentant que peu de parties mobiles, la rendant de ce fait adaptée à une miniaturisation. Grâce à ces caractéristiques, son intégration au sein de laboratoires sur puce a suscité un engouement considérable dans le domaine de l'analyse.
Par ailleurs, les développements instrumentaux sans cesse réalisés ont permis d'accroître ses performances et ses possibilités. À ce titre, le couplage avec la spectrométrie de masse peut être considéré comme une avancée déterminante dans l'expansion de cette technique.
Le but de cet article est de donner un aperçu global de l'appareillage utilisé en électrophorèse capillaire et d'en détailler les principaux composants et de mentionner les configurations les plus utilisées et les nombreuses évolutions, notamment dans le domaine de la détection. Une part importante est consacrée à la miniaturisation de cette technique.
Cet article fait partie d'une série dédiée à l'électrophorèse capillaire :
KEYWORDS
state of art | instrumentation | environment | analytical chemistry
VERSIONS
- Version archivée 1 de déc. 2003 par Myriam TAVERNA, Isabelle LE POTIER, Philippe MORIN
DOI (Digital Object Identifier)
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4. Détection
La détection est un des aspects les plus critiques de l'électrophorèse capillaire. Les limitations en sensibilité inhérentes à chaque mode de détection sont encore exacerbées par les minuscules volumes injectés (quelques nanolitres pour un capillaire et quelques picolitres pour une puce).
En format capillaire, la détection standard est la détection UV, alors qu'avec les puces, on utilise couramment la fluorescence induite par laser. Cependant, de nombreux efforts ont été entrepris dans ce domaine afin d'améliorer la détection elle-même (sensibilité, accès à plus d'informations sur la nature des solutés...) mais aussi pour la rendre compatible avec la miniaturisation. Les voies explorées sont nombreuses mais nous n'évoquons dans ce paragraphe que les modes de détection les plus couramment associés à l'électrophorèse capillaire.
4.1 Détection optique
Si la plupart des appareils commerciaux utilisant des capillaires sont équipés de détecteurs UV, voire de détecteurs de fluorescence laser, ce dernier mode de détection est sans conteste le plus populaire lorsque l'on travaille avec des puces.
L'utilisation de détecteurs sensibles est primordiale en électrophorèse capillaire car la détection est réalisée directement sur le capillaire, ce qui permet de s'affranchir des volumes morts mais induit des volumes de cellules de détection extrêmement faibles.
En effet, dans la plupart des cas, la fenêtre de détection est réalisée par combustion de la gaine de polyimide du capillaire lui-même, à quelques centimètres de l'extrémité de sortie.
À titre d'exemple, le trajet optique est alors de 59 μm pour un capillaire de 75 μm de diamètre interne.
Pour augmenter la sensibilité de détection, des capillaires présentant une bulle ou une géométrie en forme de Z au niveau de la fenêtre de détection ont été envisagés mais n'ont connu que peu de succès en raison du faible gain occasionné et d'une fragilité accrue.
La détection des composés peut alors être réalisée selon deux méthodes :
-
soit par détection directe des espèces présentant un chromophore (ou un fluorophore) ;
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soit par détection indirecte : celle-ci est réalisée sans modification de l'appareillage, par simple ajout dans l'électrolyte...
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Détection
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - TAVERNA (M.), LE POTIER (I.), MORIN (Ph.) - Électrophorèse capillaire : Appareillage. - Techniques de l'Ingénieur [P 3 366] (2003).
-
(2) - HJERTEN (S.) - Free zone electrophoresis. - Électrophorèse de zone. Chromatographic reviews, 9, p. 122-219 (1967).
-
(3) - JORGENSON (J.W), LUKACS (K.D.) - Zone Electrophoresis in Open-Tubular Glass Capillaries. - – Électrophorèse de zone dans des capillaires ouverts en verre. Analytical chemistry, 53, p. 1298-1302 (1981).
-
(4) - BREADMORE (M.C.) - Capillary and microchip electrophoresis : Challenging the most common conceptions. - Électrophorèse capillaire et sur micro-puce : Remise en cause des idées les plus répandues. Journal of chromatography A, 1221, p. 42-55 (2012).
-
(5) - CIFUENTES (A.), CANALEJAS (P.), DIEZ-MASA (J.C.) - Preparation of linear polyacrylamide-coated capillaries : Study of the polymerization process and its effect on capillary electrophoresis performance. - Préparation de capillaires greffés par du polyacrylamide...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Agilent Technologies (appareillage conventionnel) http://www.chem.agilent.com
Applied Biosystems (appareillage conventionnel) http://www.appliedbiosystems.com
Beckman Coulter (appareillage conventionnel) http://www.beckmancoulter.com
Perkin Elmer (appareillage conventionnel) http://www.perkinelmer.com
CE Resources (appareillage portable) http://www.ce-resources.com
Micralyne (puces) http://www.micralyne.com
Microfluidic Chipshop (puces) http://www.microfluidic-chipshop.com
Micronit Microfluidics (puces) http://www.micronit.com
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