毛细管区带电泳 (CZE) 是[毛细管电泳](/guides/capillary- electrophoresis) 最基本且应用最广泛的模式。在 CZE 中，毛细管充满连续、均匀的背景电解质 (BGE)，并且样品在入口端作为窄塞引入。在施加电场的影响下，每种分析物以其特征速度迁移，该特征速度由其电泳迁移率和电渗流 (EOF) 之和决定。电荷或尺寸不同的分析物以不同的速度迁移，并在向检测器行进时被分解成离散的区域。 CZE 适用于广泛的分析物类别，从小无机离子和药物到肽、蛋白质和核酸片段。

区域分离的机制

CZE 中分析物的净迁移速度是其电泳速度（朝向带相反电荷的电极）和电渗速度（通常朝向阴极）的矢量和。当 pH 值高于 3 时，EOF 通常比大多数阴离子的电泳迁移率更强，因此所有分析物（阳离子、中性离子和阴离子）都会被扫向阴极端的检测器。阳离子迁移速度最快，因为它们的电泳迁移方向与 EOF 相同。中性分析物以 EOF 速度迁移并作为单个未解析峰共洗脱，这就是 CZE 不适合未经修饰的中性物质的原因。阴离子迁移速度最慢，因为它们的电泳迁移与 EOF 相反，而那些在相反方向上迁移率大于 EOF 的阴离子永远不会到达检测器。分离窗口由中性标记物的迁移时间 (t_EOF) 和最慢阴离子出现的时间定义。

缓冲液成分和选择性

BGE 的选择是控制 CZE 选择性的最有力工具。缓冲液 pH 值决定酸性和碱性分析物的电离状态，从而决定其有效电荷和迁移率。对于肽和蛋白质分离，将 pH 值调整至目标物质具有显着不同的净电荷的值，通常在 2 至 9 的范围内。缓冲液离子强度影响 EOF 大小和双电层厚度；较高的离子强度会降低 EOF 并压缩双层，从而提高分辨率，但会增加电流和焦耳热。可以将乙腈或甲醇等有机溶剂添加到 BGE 中，以改变分析物的溶解度、改变介电常数并修改 EOF。通过向 BGE 中添加环糊精或其他手性选择剂来实现手性分离，从而与对映体形成瞬时非对映体复合物。

理论塔板数和分辨率

CZE 分离的特点是塔板数极高，通常每米超过 200,000 个塔板。 CZE 中的区域加宽主要是纵向扩散，因为平坦的 EOF 轮廓消除了限制 HPLC 效率的流动引起的加宽。理论塔板数 (N) 由 N = (µ_app V) / (2 D) 给出，其中 µ_app 是表观迁移率，V 是施加的电压，D 是扩散系数。两个峰之间的分辨率取决于它们的表观迁移率、平均板数和电渗速度的差异。通过增加施加的电压（达到焦耳热的极限）、延长有效毛细管长度、减小 EOF（通过降低 pH 值或使用涂层毛细管）或优化缓冲液成分以最大化分析物之间的迁移率差异，可以提高分辨率。

样品堆叠以增强灵敏度

采用 UV 吸光度检测的 CZE 的浓度灵敏度受到短光程长度和小进样体积（通常为 1 至 20 nL）的限制。毛细管上预浓缩技术（统称为叠加）可通过在分离开始前浓缩样品区域来显着提高灵敏度。场放大样品堆积 (FASS) 利用样品基质（低电导率）和 BGE（高电导率）之间的电导率差异。当施加电压时，低电导率样品区中的较高电场会导致分析物离子快速迁移，直到到达 BGE 边界，在那里它们会减慢速度并积聚在窄带中。扫描使用胶束等伪固定相来捕获和聚焦中性或带电分析物。瞬时等速电泳 (tITP) 采用引导和终止电解质系统将分析物聚焦到尖锐区域，类似于 毛细管等速电泳，然后再过渡到 CZE 分离。这些叠加方法可将灵敏度提高 10 至 1000 倍，将 UV 检测限降至低纳摩尔范围。

在临床实验室的应用

CZE 广泛应用于临床实验室的血清蛋白分析，在常规血清蛋白电泳 (SPEP) 中很大程度上取代了琼脂糖凝胶电泳。血清蛋白分为五个主要部分——白蛋白、α-1、α-2、β和γ球蛋白——并且通过电泳图评估单克隆丙种球蛋白病、炎症模式和蛋白质缺乏。 CZE 也是血红蛋白病筛查的首选方法，可在碱性 pH 条件下分离血红蛋白变异体，例如 HbA、HbF、HbS 和 HbC。在药物分析中，CZE 用于药物纯度测试、反离子测定和手性杂质分析。在蛋白质组学中，CZE 与质谱 (CZE-MS/MS) 相结合，可以为自下而上的蛋白质鉴定提供高效的肽分离，对于反相 LC-MS 难以处理的小体积样品和碱性肽特别有利。

方法开发注意事项

开发 CZE 方法首先根据分析物的 pKa 值选择 BGE pH。 pH 2.5 的磷酸盐或硼酸盐缓冲液是小分子和肽的常见起点。选择毛细管尺寸（长度、内径）和施加电压以平衡分析速度和分辨率。通过强制空气或液体冷却来控制柱温以消散焦耳热，并且在运行之间用氢氧化钠、水和 BGE 冲洗毛细管以保持重现性。对于定量分析，添加内标以校正进样体积变异性，并根据 ICH 指南验证该方法的线性、精密度、准确性和稳健性。