केशिका वैद्युतकणसंचलन

केशिका वैद्युतकणसंचलन (CE) सबमिलीमीटर व्यास केशिकाओं और सूक्ष्म और नैनोफ्लुइडिक नलिका में किए गए विद्युत् गतिक पृथक्करण विधियों का एक परिवार है। बहुत बार, CE केशिका क्षेत्र वैद्युतकणसंचलन (CZE) को संदर्भित करता है, लेकिन केशिका जेल वैद्युतकणसंचलन (CGE), केशिका समविद्युतविभव फोकसिंग (CIEF), केशिका आइसोटाकोफोरेसिस और माइक्रेलर विद्युत् गतिक क्रोमैटोग्राफी (MEKC) सहित अन्य वैद्युतकणसंचलन तकनीकें भी इस वर्ग की विधियों से संबंधित हैं। CE विधियों में, विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में एनालाइट्स विद्युत् अपघट्य समाधानों के माध्यम से अभिगमन करते हैं। एनालाइट्स को आयनिक गतिशीलता और/या गैर-सहसंयोजक अन्तःक्रिया के माध्यम से एक वैकल्पिक चरण में विभाजन के अनुसार अलग किया जा सकता है। इसके अतिरिक्त, विद्युत प्रतिरोधकता और चालकता और पीएच में प्रवणता के माध्यम से एनालाइट्स को सांद्र या केंद्रित किया जा सकता है।

यंत्रीकरण
केशिका वैद्युतकणसंचलन करने के लिए आवश्यक उपकरण अपेक्षाकृत सरल है। एक केशिका वैद्युतकणसंचलन प्रणाली का एक बुनियादी आरेख् चित्र 1 में दिखाया गया है। प्रणाली के मुख्य घटक एक प्रतिदर्श शीशी, स्रोत और गंतव्य शीशी, एक केशिका, इलेक्ट्रोड, एक उच्च वोल्टेज बिजली की आपूर्ति, एक संसूचक और एक डेटा आउटपुट और हैंडलिंग उपकरण हैं। स्रोत शीशी, गंतव्य शीशी और केशिका एक जलीय बफर समाधान जैसे विद्युत् अपघट्य से भरे हुए हैं। प्रतिदर्श प्रस्तुत करने के लिए, केशिका प्रवेशिका को प्रतिदर्शित्र युक्त शीशी में रखा जाता है। प्रतिदर्श को केशिका क्रिया, दबाव, साइफ़ोनिंग या विद्युत् गतिक रूप से केशिका में प्रस्तुत किया जाता है, और केशिका को फिर स्रोत शीशी में लौटा दिया जाता है। एनालाइट्स का प्रवास एक विद्युत क्षेत्र द्वारा शुरू किया जाता है जिसे स्रोत और गंतव्य शीशियों के बीच लागू किया जाता है और उच्च वोल्टेज बिजली आपूर्ति द्वारा इलेक्ट्रोड को आपूर्ति की जाती है। सीई के सबसे सामान्य मोड में, सभी आयन, सकारात्मक या नकारात्मक, इलेक्ट्रोस्मोटिक प्रवाह द्वारा उसी दिशा में केशिका के माध्यम से खींचे जाते हैं। एनालाइट्स अलग हो जाते हैं क्योंकि वे अपनी इलेक्ट्रोफोरमैटिक गतिशीलता के कारण अभिगमन करते हैं, और केशिका के आउटलेट अंत के पास पाए जाते हैं। डिटेक्टर का आउटपुट डेटा आउटपुट और हैंडलिंग उपकरण जैसे करनेवाला या कंप्यूटर को भेजा जाता है। डेटा को तब एक इलेक्ट्रोफेरोग्राम के रूप में प्रदर्शित किया जाता है, जो समय के कार्य के रूप में डिटेक्टर प्रतिक्रिया की रिपोर्ट करता है। इलेक्ट्रोफेरोग्राम में अलग-अलग रासायनिक यौगिक अलग-अलग माइग्रेशन समय के साथ चोटियों के रूप में दिखाई देते हैं। इस तकनीक का श्रेय अक्सर जेम्स जोर्गेनसन|जेम्स डब्ल्यू. जोर्गेनसन और क्रिन डेअरमैन लुकास को दिया जाता है, जिन्होंने पहली बार इस तकनीक की क्षमताओं का प्रदर्शन किया था। रेफरी>{{cite journal| vauthors = Jorgenson JW, Lukacs KD |date=July 1981|title=ओपन-ट्यूबलर ग्लास केशिकाओं में जोन वैद्युतकणसंचलन|journal=Analytical Chemistry|volume=53|issue=8|pages=1298–1302|doi=10.1021/ac00231a037|issn=0003-2700} केशिका वैद्युतकणसंचलन को पहले रिचर्ड डी. स्मिथ और सहकर्मियों द्वारा द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री के साथ जोड़ा गया था, और बहुत छोटे प्रतिदर्श आकारों के विश्लेषण के लिए अत्यधिक उच्च संवेदनशीलता प्रदान करता है। बहुत छोटे नमूने के आकार के बावजूद (सामान्यतौर पर केवल कुछ नैनोलीटर तरल को केशिका में प्रस्तुत किया जाता है), उच्च संवेदनशीलता और तेज चोटियों को इंजेक्शन रणनीतियों के कारण प्राप्त किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप प्रवेशिका के पास एक संकीर्ण क्षेत्र में एनालाइट्स की एकाग्रता होती है। केशिका। यह चल रहे बफर की तुलना में कम चालकता (जैसे कम नमक एकाग्रता) के बफर में नमूने को निलंबित करके या तो दबाव या विद्युत् गतिक इंजेक्शन में प्राप्त किया जाता है। फील्ड-एम्प्लीफाइड सैंपल स्टैकिंग (आइसोटैकोफोरेसिस का एक रूप) नामक एक प्रक्रिया के परिणामस्वरूप कम-चालकता वाले नमूने और उच्च-चालकता वाले बफर के बीच की सीमा पर एक संकीर्ण क्षेत्र में विश्लेषण की एकाग्रता होती है।

अधिक प्रतिदर्श थ्रूपुट प्राप्त करने के लिए, केशिकाओं के सरणियों वाले उपकरणों का उपयोग एक साथ कई नमूनों का विश्लेषण करने के लिए किया जाता है। 16 या 96 केशिकाओं के साथ इस तरह के केशिका सरणी वैद्युतकणसंचलन (सीएई) उपकरणों का उपयोग मध्यम से उच्च-थ्रूपुट केशिका डीएनए अनुक्रमण के लिए किया जाता है, और केशिकाओं के प्रवेशिका सिरों को एसबीएस-मानक पदचिह्न 96-अच्छी प्लेटों से सीधे नमूने स्वीकार करने के लिए स्थानिक रूप से व्यवस्थित किया जाता है। इंस्ट्रूमेंटेशन के कुछ पहलू (जैसे पता लगाना) एकल-केशिका प्रणाली की तुलना में आवश्यक रूप से अधिक जटिल हैं, लेकिन डिजाइन और संचालन के मूलभूत सिद्धांत चित्र 1 में दिखाए गए समान हैं।

जांच
केशिका वैद्युतकणसंचलन द्वारा पृथक्करण का कई पता लगाने वाले उपकरणों द्वारा पता लगाया जा सकता है। अधिकांश वाणिज्यिक प्रणालियाँ यूवी या यूवी-विज़ अवशोषक का पता लगाने के प्राथमिक तरीके के रूप में उपयोग करती हैं। इन प्रणालियों में, केशिका का एक भाग ही पहचान सेल के रूप में उपयोग किया जाता है। ऑन-ट्यूब डिटेक्शन का उपयोग रिज़ॉल्यूशन के नुकसान के बिना अलग-अलग विश्लेषणों का पता लगाने में सक्षम बनाता है। सामान्य तौर पर, केशिका वैद्युतकणसंचलन में उपयोग की जाने वाली केशिकाएं लचीलेपन में वृद्धि के लिए एक बहुलक (अक्सर polyimide या टेफ्लान) के साथ लेपित होती हैं। हालांकि, यूवी पहचान के लिए उपयोग की जाने वाली केशिका का हिस्सा वैकल्पिक रूप से पारदर्शी होना चाहिए। पॉलीइमाइड-लेपित केशिकाओं के लिए, कोटिंग का एक खंड सामान्यतौर पर कई मिलीमीटर लंबी एक नंगी खिड़की प्रदान करने के लिए जला या स्क्रैप किया जाता है। केशिका का यह नंगे खंड आसानी से टूट सकता है, और सेल विंडो की स्थिरता बढ़ाने के लिए पारदर्शी कोटिंग्स के साथ केशिकाएं उपलब्ध हैं। केशिका वैद्युतकणसंचलन (~ 50 माइक्रोमीटर) में पता लगाने वाले सेल की ऑप्टिकल पथ लंबाई पारंपरिक यूवी सेल (~ 1 सेंटीमीटर) की तुलना में बहुत कम है। बीयर-लैंबर्ट कानून के अनुसार, डिटेक्टर की संवेदनशीलता सेल की पथ लंबाई के समानुपाती होती है। संवेदनशीलता में सुधार करने के लिए, पथ की लंबाई बढ़ाई जा सकती है, हालांकि इसके परिणामस्वरूप संकल्प का नुकसान होता है। केशिका ट्यूब का पता लगाने के बिंदु पर विस्तार किया जा सकता है, एक लंबी पथ लंबाई के साथ एक बुलबुला सेल बना सकता है या अतिरिक्त टयूबिंग को पता लगाने के बिंदु पर जोड़ा जा सकता है जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है। हालांकि, इन दोनों तरीकों से संकल्प कम हो जाएगा। जुदाई। यह कमी लगभग ध्यान देने योग्य नहीं है अगर एक केशिका की दीवार में हीटिंग और दबाव द्वारा एक चिकनी धमनीविस्फार का उत्पादन किया जाता है, क्योंकि प्लग प्रवाह को संरक्षित किया जा सकता है। गैरी बैबॉक गॉर्डन, यूएस पेटेंट 5061361 द्वारा यह आविष्कार, सामान्यतौर पर अवशोषण पथ की लंबाई को तीन गुना कर देता है। जब एक यूवी अवशोषक डिटेक्टर के साथ प्रयोग किया जाता है, तो सेल में विश्लेषण का व्यापक क्रॉस-सेक्शन दो गुना बड़े रोशनी वाले बीम की अनुमति देता है, जो दो के कारक द्वारा शॉट शोर को कम करता है। ये दो कारक एक साथ मिलकर Agilent Technologies|Agilent Technologies के बबल सेल CE डिटेक्टर की संवेदनशीलता को सीधे केशिका का उपयोग करने वाले की तुलना में छह गुना बढ़ा देते हैं। हेवलेट-पैकर्ड जर्नल के जून 1995 के अंक के पृष्ठ 62 पर इस सेल और इसके निर्माण का वर्णन किया गया है।

रोशनी डिटेक्शन का उपयोग केशिका वैद्युतकणसंचलन में उन नमूनों के लिए भी किया जा सकता है जो स्वाभाविक रूप से फ्लोरोसेंट होते हैं या फ्लोरोसेंट टैग को शामिल करने के लिए रासायनिक रूप से संशोधित होते हैं। पता लगाने का यह तरीका इन नमूनों के लिए उच्च संवेदनशीलता और बेहतर चयनात्मकता प्रदान करता है, लेकिन उन नमूनों के लिए उपयोग नहीं किया जा सकता है जो फ्लोरोसिस नहीं करते हैं। प्रोटीन और डीएनए सहित गैर-फ्लोरोसेंट अणुओं के फ्लोरोसेंट डेरिवेटिव या संयुग्म बनाने के लिए कई लेबलिंग रणनीतियों का उपयोग किया जाता है। एक केशिका वैद्युतकणसंचलन प्रणाली में प्रतिदीप्ति का पता लगाने के लिए सेट-अप जटिल हो सकता है। विधि के लिए आवश्यक है कि प्रकाश किरण को केशिका पर केंद्रित किया जाए, जो कई प्रकाश स्रोतों के लिए कठिन हो सकता है। CE सिस्टम में लेजर-प्रेरित प्रतिदीप्ति का उपयोग 10 जितनी कम पहचान सीमा के साथ किया गया है-18 से 10 तक−21 मोल. तकनीक की संवेदनशीलता विक्षनरी के उच्च विकिरण के लिए जिम्मेदार है: आपतित प्रकाश और केशिका पर प्रकाश को सटीक रूप से केंद्रित करने की क्षमता। मल्टी-कलर फ्लोरेसेंस डिटेक्शन को मल्टीपल डाइक्रोइक मिरर और बैंडपास फिल्टर को शामिल करके मल्टीपल डिटेक्टरों (जैसे, फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब) के बीच फ्लोरेसेंस उत्सर्जन को अलग करने के लिए, या स्थिति-संवेदनशील डिटेक्टर पर स्पेक्ट्रल रूप से हल किए गए फ्लोरेसेंस उत्सर्जन को प्रोजेक्ट करने के लिए प्रिज्म या झंझरी का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है। जैसे सीसीडी सरणी। केशिका डीएनए अनुक्रमण और जीनोटाइपिंग (डी ऑक्सी राइबो न्यूक्लिक एसिड अंगुली का निशान) अनुप्रयोगों के लिए 4- और 5-रंग एलआईएफ पहचान प्रणालियों के साथ सीई सिस्टम नियमित रूप से उपयोग किए जाते हैं। प्रतिदर्श घटकों की पहचान प्राप्त करने के लिए, केशिका वैद्युतकणसंचलन को सीधे मास स्पेक्ट्रोमीटर या भूतल संवर्धित रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी  (SERS) के साथ जोड़ा जा सकता है। अधिकांश प्रणालियों में, केशिका आउटलेट को आयन स्रोत में प्रस्तुत किया जाता है जो इलेक्ट्रोस्प्रे आयनीकरण (ईएसआई) का उपयोग करता है। परिणामी आयनों का तब मास स्पेक्ट्रोमीटर द्वारा विश्लेषण किया जाता है। इस सेटअप के लिए वाष्पशीलता (रसायन विज्ञान) बफर समाधानों की आवश्यकता होती है, जो नियोजित किए जा सकने वाले पृथक्करण मोड की सीमा और प्राप्त किए जा सकने वाले रिज़ॉल्यूशन की डिग्री को प्रभावित करेगा। माप और विश्लेषण ज्यादातर एक विशेष के साथ किया जाता है।

CE-SERS के लिए, केशिका वैद्युतकणसंचलन eluants एक SERS-सक्रिय सब्सट्रेट पर जमा किया जा सकता है। केशिका वैद्युतकणसंचलन के दौरान एक स्थिर दर पर SERS- सक्रिय सब्सट्रेट को स्थानांतरित करके विश्लेषण प्रतिधारण समय को स्थानिक दूरी में अनुवादित किया जा सकता है। यह बाद की स्पेक्ट्रोस्कोपिक तकनीक को उच्च संवेदनशीलता के साथ पहचान के लिए विशिष्ट eluants पर लागू करने की अनुमति देता है। SERS- सक्रिय सबस्ट्रेट्स को चुना जा सकता है जो एनालाइट्स के स्पेक्ट्रम में हस्तक्षेप नहीं करते हैं।

पृथक्करण के तरीके
केशिका वैद्युतकणसंचलन द्वारा यौगिकों का पृथक्करण एक लागू विद्युत क्षेत्र में एनालाइट्स के अंतर प्रवासन पर निर्भर है। वैद्युतकणसंचलन प्रवासन वेग ($$u_p$$) विपरीत आवेश वाले इलेक्ट्रोड की ओर एक विश्लेषण है: $$ u_p = \mu_p E \,$$ वैद्युतकणसंचलन गतिशीलता को प्रवासन समय और क्षेत्र की ताकत से प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित किया जा सकता है:

$$\mu_p = \left ( \frac{L}{t_r} \right )\left ( \frac{L_t}{V} \right )$$ कहाँ $$L$$ प्रवेश से पहचान बिंदु तक की दूरी है, $$t_r$$ विश्लेषण के लिए पहचान बिंदु (माइग्रेशन टाइम) तक पहुंचने के लिए आवश्यक समय है, $$V$$ लागू वोल्टेज (फ़ील्ड स्ट्रेंथ) है, और $$L_t$$ केशिका की कुल लंबाई है। चूँकि केवल आवेशित आयन विद्युत क्षेत्र से प्रभावित होते हैं, तटस्थ विश्लेषण केशिका वैद्युतकणसंचलन द्वारा खराब रूप से अलग किए जाते हैं।

केशिका वैद्युतकणसंचलन में एक विश्लेषण के प्रवासन का वेग बफर समाधान के इलेक्ट्रोस्मोटिक प्रवाह (ईओएफ) की दर पर भी निर्भर करेगा। एक विशिष्ट प्रणाली में, इलेक्ट्रोस्मोटिक प्रवाह को नकारात्मक रूप से आवेशित कैथोड की ओर निर्देशित किया जाता है ताकि बफर केशिका के माध्यम से स्रोत शीशी से गंतव्य शीशी तक प्रवाहित हो। अलग-अलग इलेक्ट्रोफोरेटिक गतिशीलता से अलग, विश्लेषण विपरीत चार्ज के इलेक्ट्रोड की ओर पलायन करते हैं। नतीजतन, नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए एनालाइट्स सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए एनोड की ओर आकर्षित होते हैं, ईओएफ के विपरीत, जबकि सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए एनालाइट्स कैथोड की ओर आकर्षित होते हैं, जैसा कि ईओएफ के साथ चित्र 3 में दर्शाया गया है।

इलेक्ट्रोस्मोटिक प्रवाह का वेग, $$u_o$$ के रूप में लिखा जा सकता है:

$$ u_o= \mu_o E $$ कहाँ $$\mu_o$$ इलेक्ट्रोस्मोटिक गतिशीलता है, जिसे इस प्रकार परिभाषित किया गया है:

$$\mu_o= \frac{\epsilon \zeta}{\eta}$$ कहाँ $$\zeta$$ केशिका दीवार की जीटा क्षमता है, और $$\epsilon$$ बफर समाधान की सापेक्ष पारगम्यता है। प्रयोगात्मक रूप से, एक तटस्थ विश्लेषण के अवधारण समय को मापकर इलेक्ट्रोस्मोटिक गतिशीलता निर्धारित की जा सकती है। वेग ($$u$$) एक विद्युत क्षेत्र में एक विश्लेषण के रूप में परिभाषित किया जा सकता है:

$$ u_p + u_o = (\mu_p +\mu_o) E$$ चूंकि बफर समाधान का इलेक्ट्रोस्मोटिक प्रवाह सामान्यतौर पर एनालाइट्स की इलेक्ट्रोफोरमैटिक गतिशीलता से अधिक होता है, इसलिए सभी एनालाइट्स को बफर समाधान के साथ कैथोड की ओर ले जाया जाता है। बफर समाधान के अपेक्षाकृत शक्तिशाली ईओएफ द्वारा यहां तक ​​​​कि छोटे, तिगुने आवेशित आयनों को कैथोड पर पुनर्निर्देशित किया जा सकता है। उनके परस्पर विरोधी इलेक्ट्रोफोरेटिक गतिशीलता के कारण नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए एनालाइट्स को केशिका में लंबे समय तक बनाए रखा जाता है। डिटेक्टर द्वारा देखे गए माइग्रेशन का क्रम चित्र 3 में दिखाया गया है: छोटे बहु आवेशित धनायन तेजी से पलायन करते हैं और छोटे बहु आवेशित आयन दृढ़ता से बने रहते हैं।

इलेक्ट्रोस्मोटिक प्रवाह तब देखा जाता है जब एक केशिका में समाधान के लिए एक विद्युत क्षेत्र लागू किया जाता है जिसकी आंतरिक दीवार पर स्थिर शुल्क होता है। जब एक बफर विलयन केशिका के अंदर रखा जाता है तो केशिका की भीतरी सतह पर आवेश जमा हो जाता है। एक फ्यूज्ड-सिलिका केशिका में, केशिका की आंतरिक दीवार से जुड़े सिलानोल (सी-ओएच) समूह नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए सिलानोएट (सी-ओ−) तीन से अधिक पीएच मान वाले समूह। केशिका दीवार के आयनीकरण को बफर समाधान शुरू करने से पहले केशिका के माध्यम से NaOH या पोटेशियम हाइड्रोक्साइड जैसे बुनियादी समाधान चलाकर बढ़ाया जा सकता है। नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए सिलानोएट समूहों के लिए आकर्षित, बफर समाधान के सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए धनायनों की दो आंतरिक परतें बन जाएंगी (जिन्हें डिफ्यूज़ डबल लेयर या इलेक्ट्रिकल डबल लेयर कहा जाता है) केशिका की दीवार पर जैसा कि चित्र 4 में दिखाया गया है। पहली परत को संदर्भित किया गया है। निश्चित परत के रूप में क्योंकि यह सिलानोएट समूहों के लिए कसकर आयोजित किया जाता है। बाहरी परत, जिसे मोबाइल परत कहा जाता है, साइलानोएट समूहों से दूर है। जब एक विद्युत क्षेत्र लगाया जाता है तो मोबाइल केशन परत को नकारात्मक रूप से आवेशित कैथोड की दिशा में खींचा जाता है। चूँकि ये धनायन solation हैं, बल्क बफर सॉल्यूशन मोबाइल लेयर के साथ अभिगमन करता है, जिससे बफर सॉल्यूशन का इलेक्ट्रोस्मोटिक प्रवाह होता है। टेफ्लॉन केशिकाओं सहित अन्य केशिकाएं भी इलेक्ट्रोस्मोटिक प्रवाह प्रदर्शित करती हैं। इन केशिकाओं का ईओएफ संभवतः केशिका की दीवारों पर बफर के विद्युत आवेशित आयनों के सोखने का परिणाम है। ईओएफ की दर क्षेत्र की ताकत और केशिका दीवार के चार्ज घनत्व पर निर्भर है। दीवार का चार्ज घनत्व बफर समाधान के पीएच के समानुपाती होता है। इलेक्ट्रोस्मोटिक प्रवाह पीएच के साथ बढ़ेगा जब तक कि केशिका की दीवार को अस्तर करने वाले सभी उपलब्ध सिलनोल पूरी तरह से आयनित नहीं हो जाते।

कुछ स्थितियों में जहां कैथोड की ओर मजबूत इलेक्ट्रोस्मोटिक प्रवाह अवांछनीय है, केशिका की आंतरिक सतह को पॉलिमर, सर्फेक्टेंट या छोटे अणुओं के साथ लेपित किया जा सकता है ताकि इलेक्ट्रोस्मोसिस को बहुत कम स्तर तक कम किया जा सके, माइग्रेशन की सामान्य दिशा को बहाल किया जा सके (एनोड की ओर आयन, कैथोड की ओर उद्धरण)। सीई इंस्ट्रूमेंटेशन में सामान्य तौर पर रिवर्सिबल पोलरिटी के साथ बिजली की आपूर्ति शामिल होती है, जिससे उसी उपकरण को सामान्य मोड में इस्तेमाल किया जा सकता है (ईओएफ के साथ और केशिका के कैथोडिक अंत के पास पता लगाना) और रिवर्स मोड (ईओएफ दबा या उलटा के साथ, और एनोडिक अंत के पास पता लगाना) केशिका)। ईओएफ को दबाने के लिए सबसे सामान्य दृष्टिकोणों में से एक, 1985 में स्टेलन हर्टेन द्वारा रिपोर्ट किया गया, रैखिक polyacrylamide  की सहसंयोजक रूप से जुड़ी परत बनाना है। केशिका की सिलिका सतह को पहले एक पोलीमराइज़ेबल विनाइल समूह (जैसे 3-मेथैक्रिलॉक्सीप्रोपिलट्रिमेथोक्सीसिलेन) वाले एक साइलेन अभिकर्मक के साथ संशोधित किया जाता है, इसके बाद एक्रिलामाइड मोनोमर और एक फ्री  कट्टरपंथी प्रारंभकर्ता  की शुरुआत की जाती है। एक्रिलामाइड को सीटू में पोलीमराइज़ किया जाता है, जिससे लंबी रेखीय श्रृंखलाएँ बनती हैं, जिनमें से कुछ सहसंयोजक दीवार से बंधे हुए सिलने अभिकर्मक से जुड़ी होती हैं। केशिका सतहों के सहसंयोजक संशोधन के लिए कई अन्य रणनीतियाँ मौजूद हैं। गतिशील या अधिशोषित कोटिंग्स (जिसमें पॉलिमर या छोटे अणु शामिल हो सकते हैं) भी सामान्य हैं। उदाहरण के लिए, डीएनए की केशिका अनुक्रमण में, छलनी बहुलक (सामान्यतौर पर पॉलीडिमिथाइलैक्रिलामाइड) इलेक्ट्रोस्मोटिक प्रवाह को बहुत कम स्तर तक दबा देता है। इलेक्ट्रोस्मोटिक प्रवाह को संशोधित करने के अलावा, केशिका दीवार कोटिंग्स चिपचिपा विश्लेषण (जैसे प्रोटीन) और केशिका दीवार के बीच बातचीत को कम करने के उद्देश्य से भी काम कर सकती हैं। इस तरह की दीवार-विश्लेषण बातचीत, यदि गंभीर है, तो कम शिखर दक्षता, असममित (पूंछ) चोटियों के रूप में प्रकट होती है, या केशिका दीवार को विश्लेषण का पूर्ण नुकसान भी होता है।

दक्षता और संकल्प
केशिका वैद्युतकणसंचलन में सैद्धांतिक प्लेटों की संख्या, या पृथक्करण दक्षता, द्वारा दी गई है:

$$ N=\frac{\mu V}{2 D_m}$$ कहाँ $$N$$ सैद्धांतिक प्लेटों की संख्या है, $$\mu$$ पृथक्करण माध्यम में स्पष्ट गतिशीलता है और $$D_m$$ विश्लेषण का प्रसार गुणांक है। इस समीकरण के अनुसार, पृथक्करण की दक्षता केवल विसरण द्वारा सीमित होती है और विद्युत क्षेत्र की शक्ति के समानुपाती होती है, हालांकि व्यावहारिक विचार विद्युत क्षेत्र की शक्ति को कई सौ वोल्ट प्रति सेंटीमीटर तक सीमित करते हैं। बहुत उच्च क्षमता (>20-30 केवी) के उपयोग से केशिका में आर्क या ब्रेकडाउन हो सकता है। इसके अलावा, मजबूत विद्युत क्षेत्रों के अनुप्रयोग से केशिका में बफर का प्रतिरोधक ताप (जूल ताप) होता है। पर्याप्त रूप से उच्च क्षेत्र की ताकत पर, यह ताप इतना मजबूत होता है कि केशिका के भीतर रेडियल तापमान प्रवणता विकसित हो सकती है। चूंकि आयनों की इलेक्ट्रोफोरेटिक गतिशीलता सामान्य तौर पर तापमान पर निर्भर होती है (तापमान पर निर्भर आयनीकरण और विलायक चिपचिपाहट प्रभाव दोनों के कारण), एक गैर-समान तापमान प्रोफ़ाइल केशिका में इलेक्ट्रोफोरेटिक गतिशीलता की भिन्नता और रिज़ॉल्यूशन की हानि होती है। महत्वपूर्ण जूल तापन की शुरुआत को ओम के नियम के प्लॉट का निर्माण करके निर्धारित किया जा सकता है, जिसमें केशिका के माध्यम से धारा को लागू क्षमता के कार्य के रूप में मापा जाता है। निचले क्षेत्रों में, करंट लागू क्षमता (ओम के नियम) के समानुपाती होता है, जबकि उच्च क्षेत्रों में करंट सीधी रेखा से विचलित हो जाता है क्योंकि हीटिंग के परिणामस्वरूप बफर का प्रतिरोध कम हो जाता है। सबसे अच्छा रिज़ॉल्यूशन सामान्यतौर पर अधिकतम फ़ील्ड स्ट्रेंथ पर प्राप्त होता है, जिसके लिए जूल हीटिंग नगण्य है (यानी ओम के नियम प्लॉट के रैखिक और गैर-रैखिक शासनों के बीच की सीमा के पास)। सामान्य तौर पर छोटे आंतरिक व्यास की केशिकाएं उच्च क्षेत्र की ताकत का समर्थन करती हैं, बड़ी केशिकाओं के सापेक्ष बेहतर गर्मी लंपटता और छोटे तापीय प्रवणता के कारण, लेकिन कम पथ लंबाई के कारण अवशोषण का पता लगाने में कम संवेदनशीलता की कमियों के साथ, और बफर को शुरू करने में अधिक कठिनाई होती है। केशिका में प्रतिदर्श (छोटी केशिकाओं को केशिका के माध्यम से तरल पदार्थ को बल देने के लिए अधिक दबाव और / या अधिक समय की आवश्यकता होती है)।

केशिका वैद्युतकणसंचलन पृथक्करण की दक्षता सामान्यतौर पर एचपीएलसी जैसी अन्य पृथक्करण तकनीकों की दक्षता से बहुत अधिक है। एचपीएलसी के विपरीत, केशिका वैद्युतकणसंचलन में चरणों के बीच कोई सामूहिक स्थानांतरण नहीं होता है। इसके अलावा, ईओएफ-संचालित सिस्टम में प्रवाह प्रोफ़ाइल क्रोमैटोग्राफी कॉलम में दबाव-संचालित प्रवाह की गोलाकार लैमिनार प्रवाह प्रोफ़ाइल विशेषता के बजाय फ्लैट है, जैसा कि चित्र 5 में दिखाया गया है। नतीजतन, ईओएफ बैंड को चौड़ा करने में महत्वपूर्ण योगदान नहीं देता है। दबाव संचालित क्रोमैटोग्राफी में। केशिका वैद्युतकणसंचलन पृथक्करण में कई लाख सैद्धांतिक प्लेटें हो सकती हैं।

संकल्प ($$R_s$$) केशिका वैद्युतकणसंचलन पृथक्करण के रूप में लिखा जा सकता है:

$$R_s = \frac{1}{4}\left ( \frac{\triangle \mu_p \sqrt{N} }{\mu_p +\mu_o} \right )$$ इस समीकरण के अनुसार, अधिकतम रिज़ॉल्यूशन तब प्राप्त होता है जब इलेक्ट्रोफोरेटिक और इलेक्ट्रोसोमोटिक गतिशीलता परिमाण (गणित) में समान होती है और साइन में विपरीत होती है। इसके अलावा, यह देखा जा सकता है कि उच्च रिज़ॉल्यूशन के लिए कम वेग की आवश्यकता होती है और तदनुसार, विश्लेषण समय में वृद्धि होती है।

प्रसार और जूल हीटिंग (ऊपर चर्चा की गई) के अलावा, कारक जो उपरोक्त समीकरण में सैद्धांतिक सीमा से केशिका वैद्युतकणसंचलन में संकल्प को कम कर सकते हैं, लेकिन इंजेक्शन प्लग और डिटेक्शन विंडो की परिमित चौड़ाई तक सीमित नहीं हैं; विश्लेषण और केशिका दीवार के बीच बातचीत; वाद्य गैर-आदर्शताएं जैसे द्रव जलाशयों की ऊंचाई में मामूली अंतर साइफ़ोनिंग के लिए अग्रणी; विद्युत क्षेत्र में अनियमितताओं के कारण, उदाहरण के लिए, अपूर्ण रूप से कटे हुए केशिका सिरों; जलाशयों में बफरिंग क्षमता में कमी; और विद्युतविक्षेपण (जब एक विश्लेषण में पृष्ठभूमि विद्युत् अपघट्य की तुलना में उच्च चालकता होती है)। प्रसार-सीमित संकल्प के आदर्श के जितना संभव हो उतना करीब पहुंचने के उद्देश्य से, केशिका वैद्युतकणसंचलन में सफल विधि विकास के लिए बैंड विस्तार के कई स्रोतों को पहचानना और कम करना महत्वपूर्ण है।

अनुप्रयोग
एनएच आयनों के एक साथ निर्धारण के लिए केशिका वैद्युतकणसंचलन का उपयोग किया जा सकता है4+,, वह+, के+, एमजी2+ और सीए2+ लार में। फोरेंसिक विज्ञान में सीई के मुख्य अनुप्रयोगों में से एक पोलीमरेज श्रृंखला अभिक्रिया (पीसीआर) का उपयोग करके डीएनए अंशों के प्रवर्धन और पहचान के तरीकों का विकास है, जिससे फोरेंसिक डीएनए विश्लेषण में तेजी से और नाटकीय प्रगति हुई है। डीएनए पृथक्करण एक छलनी बफर से भरे पतले सीई 50-मिमी फ्यूज्ड सिलिका केशिकाओं का उपयोग करके किया जाता है। इन केशिकाओं में गर्मी फैलाने की उत्कृष्ट क्षमता होती है, जिससे स्लैब जेल वैद्युतकणसंचलन की तुलना में बहुत अधिक विद्युत क्षेत्र की ताकत का उपयोग किया जा सकता है। इसलिए केशिकाओं में अलगाव तेजी से और कुशल होते हैं। इसके अतिरिक्त, कुशल और स्वचालित इंजेक्शन के लिए केशिकाओं को आसानी से रिफिल और बदला जा सकता है। पता लगाने प्रतिदीप्ति के माध्यम से केशिका में etched एक खिड़की के माध्यम से होता है। एकल-केशिका और केशिका-सरणी दोनों उपकरण सरणी प्रणालियों के साथ उपलब्ध हैं जो 16 या अधिक नमूनों को एक साथ बढ़ाने के लिए सक्षम हैं। फोरेंसिक जीवविज्ञानियों द्वारा CE का एक प्रमुख उपयोग अत्यधिक बहुरूपी आनुवंशिक मार्करों से एक प्रोफ़ाइल उत्पन्न करने के लिए जैविक नमूनों से लघु अग्रानुक्रम दोहराता है जो व्यक्तियों के बीच भिन्न होता है। सीई के लिए अन्य उभरते उपयोगों में फोरेंसिक नमूने के जैविक तरल पदार्थ या ऊतक उत्पत्ति की पहचान करने में मदद के लिए विशिष्ट एमआरएनए टुकड़ों का पता लगाना शामिल है। फोरेंसिक में सीई का एक अन्य अनुप्रयोग स्याही विश्लेषण है, जहां इंकजेट प्रिंटर द्वारा मुद्रित दस्तावेजों की लगातार जालसाजी के कारण इंकजेट प्रिंटिंग स्याही का विश्लेषण अधिक आवश्यक होता जा रहा है। स्याही की रासायनिक संरचना जाली दस्तावेजों और नकली नोटों के मामलों में बहुत महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान करती है। माइक्रेलर इलेक्ट्रोफोरेटिक केशिका क्रोमैटोग्राफी (MECC) विकसित की गई है और कागज से निकाली गई स्याही के विश्लेषण के लिए लागू की गई है। कई रासायनिक रूप से समान पदार्थों वाले स्याही के सापेक्ष इसकी उच्च संकल्प शक्ति के कारण, एक ही निर्माता से स्याही के बीच के अंतरों को भी अलग किया जा सकता है। यह स्याही की रासायनिक संरचना के आधार पर दस्तावेजों की उत्पत्ति का मूल्यांकन करने के लिए उपयुक्त बनाता है। यह ध्यान देने योग्य है कि विभिन्न प्रिंटर मॉडल के साथ एक ही कार्ट्रिज की संभावित अनुकूलता के कारण, उनके MECC इलेक्ट्रोफोरेटिक प्रोफाइल के आधार पर स्याही का विभेदन स्याही कार्ट्रिज की उत्पत्ति (इसके निर्माता और कार्ट्रिज) के निर्धारण के लिए एक अधिक विश्वसनीय तरीका है। संख्या) मूल के प्रिंटर मॉडल के बजाय। एक विशेष प्रकार का सीई, एफ़िनिटी वैद्युतकणसंचलन#एफ़िनिटी केशिका वैद्युतकणसंचलन (एसीई), प्रोटीन-लिगैंड इंटरैक्शन को समझने के लिए इंटरमॉलिक्युलर बाइंडिंग इंटरैक्शन का उपयोग करता है। फार्मास्युटिकल कंपनियाँ कई कारणों से ACE का उपयोग करती हैं, जिनमें से एक मुख्य है ड्रग्स और लिगैंड्स या ड्रग्स और मिसेल जैसे कुछ वाहन प्रणालियों के लिए जुड़ाव / बाध्यकारी स्थिरांक। यह अपनी सरलता, त्वरित परिणाम और कम विश्लेषण उपयोग के कारण व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली तकनीक है। एसीई का उपयोग एनालाइट्स के बंधन, पृथक्करण और पहचान में विशिष्ट विवरण प्रदान कर सकता है और जीवन विज्ञान में अध्ययन के लिए अत्यधिक व्यावहारिक साबित हुआ है। Aptamer- आधारित आत्मीयता केशिका वैद्युतकणसंचलन का उपयोग विशिष्ट आत्मीयता अभिकर्मकों के विश्लेषण और संशोधनों के लिए किया जाता है। संशोधित aptamers आदर्श रूप से प्रदर्शित करते हैं और उच्च बाध्यकारी संबंध, विशिष्टता और न्यूक्लियस प्रतिरोध करते हैं। रेन एट अल। IL-1α और aptamer के बीच हाइड्रोफोबिक और ध्रुवीय इंटरैक्शन से नई टकराव सुविधाओं और उच्च आत्मीयता इंटरैक्शन को प्रस्तुत करने के लिए aptamers में संशोधित न्यूक्लियोटाइड्स को शामिल किया। हुआंग एट अल। aptamers का उपयोग करके प्रोटीन-प्रोटीन इंटरैक्शन की जांच करने के लिए ACE का उपयोग करता है। एक α-थ्रोम्बिन बाइंडिंग एप्टामर को चयनात्मक फ्लोरोसेंट जांच के रूप में उपयोग के लिए 6-कार्बोक्सीफ्लोरेसिन के साथ लेबल किया गया था और प्रोटीन-प्रोटीन और प्रोटीन-डीएनए इंटरैक्शन के लिए बाध्यकारी साइटों पर जानकारी को स्पष्ट करने के लिए अध्ययन किया गया था। केशिका वैद्युतकणसंचलन (सीई) डीएनए अनुक्रमण करने के लिए एक महत्वपूर्ण, लागत प्रभावी दृष्टिकोण बन गया है जो उच्च थ्रूपुट और उच्च सटीकता अनुक्रमण जानकारी प्रदान करता है। वूली और मैथिस ने 97% सटीकता और 540 सेकंड में 150 आधारों की गति के साथ डीएनए अंशों को अनुक्रमित करने के लिए सीई चिप का उपयोग किया। उन्होंने फ्लोरोसेंट डेटा एकत्र करने के लिए 4-रंग की लेबलिंग और पहचान प्रारूप का उपयोग किया। प्रतिदीप्ति का उपयोग न्यूक्लिक एसिड अनुक्रम, ए, टी, सी और जी के प्रत्येक भाग की सांद्रता को देखने के लिए किया जाता है, और इन सांद्रता चोटियों का पता लगाने से रेखांकन किया जाता है, जिनका उपयोग डीएनए के अनुक्रम को निर्धारित करने के लिए किया जाता है।

बाहरी संबंध

 * CE animations