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Lexikon der Physik: Kapillarelektrophorese

Kapillarelektrophorese, Capillary Electrophoresis, CE, Hochleistungskapillarelektrophorese, die Durchführung einer hochauflösenden Elektrophorese mit Hilfe der Kapillartechnik (siehe Abb. 1). Die Trennsäulen (gewöhnlich Quarzkapillaren) sind 10-100 cm lang und besitzen einen Innendurchmesser von 25-100 μm. Das elektrische Feld wird durch eine Hochspannung von 30 kV an den Pt-Elektroden erzeugt. Der Stromfluß ist so niedrig, daß im Gegensatz zur Elektrophorese im Makromaßstab nur eine geringe Joulsche Wärmemenge erzeugt wird. Außerdem wird die Wärme durch das große Verhältnis von Oberfläche zu Volumen sofort abgeführt, so daß es zu keiner Peakverbreiterung kommt. Die erreichbaren Trennstufenzahlen können bei 500 000 bis 1 000 000 liegen.

Die für die Elektrophorese unabdingbare unterschiedliche Mobilität der Moleküle in der Probe wird bei der Kapillarelektrophorese durch den elektroosmotischen Fluß (EOF) erreicht. Er kommt zustande, weil sich zwischen der Oberfläche der Kapillarinnenwand und der Lösung eine elektrische Doppelschicht ausbildet (siehe Abb. 2). Da das Strömungsprofil des elektroosmotischen Flusses sehr flach ist, kommt es zu keiner Peakverbreiterung. Die positiv geladenen Ionen wandern schneller als der EOF, die negativ geladenen Ionen werden durch den EOF gebremst bzw. wandern mit ihm langsam zur Kathode, während neutrale Moleküle mit dem EOF wandern.

Die Kapillarelektrophorese ist in der analytischen Chemie für Trennungen fast aller Substanzklassen geeignet, insbesondere zur Trennung von Aminosäuren, Peptiden, Proteinen, Nucleinsäuren usw., sowie zur Bestimmung von Elektrolyten in biologischen Flüssigkeiten und zur Bestimmung von Phenolen im Umweltbereich.



Kapillarelektrophorese 1: Aufbau einer Anlage für die Kapillarelektrophorese.



Kapillarelektrophorese 2: Der elektroosmotische Fluß (EOF) entsteht durch Ausbildung einer Doppelschicht zwischen der negativ geladenen Innenwandoberfläche der Kapillare und den positiven Ionen der Flüssigkeit. Die dadurch gebildete positive Flüssigkeitssäule wandert in Richtung der negativ geladenen Kathode.

Copyright 1998 Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg

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Dr. Andreas Müller, Kiel [AM2] (A) (33; Essay Alltagsphysik)
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Markus Aspelmeyer, München [MA1] (A) (20)
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Dr. Thomas Fuhrmann, Mannheim [TF1] (A) (14)
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Michael Gerding, Kühlungsborn [MG2] (A) (13)
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Andrea Greiner, Heidelberg [AG1] (A) (06)
Uwe Grigoleit, Weinheim [UG] (A) (13)
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Gunther Hadwich, München [GH] (A) (20)
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Carsten Heinisch, Kaiserslautern [CH] (A) (03)
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Steffen Bauer, Karlsruhe [SB2] (A) (20, 22)
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Dr. Wolfgang Eisenberg, Leipzig [WE] (A) (15)
Dr. Frank Eisenhaber, Wien [FE] (A) (27)
Dr. Roger Erb, Kassel [RE1] (A) (33)
Dr. Angelika Fallert-Müller, Groß-Zimmern [AFM] (A) (16, 26)
Stephan Fichtner, Heidelberg [SF] (A) (31)
Dr. Thomas Filk, Freiburg [TF3] (A) (10, 15)
Natalie Fischer, Walldorf [NF] (A) (32)
Dr. Thomas Fuhrmann, Mannheim [TF1] (A) (14)
Christian Fulda, Hannover [CF] (A) (07)
Frank Gabler, Frankfurt [FG1] (A) (22)
Dr. Harald Genz, Darmstadt [HG1] (A) (18)
Prof. Dr. Henning Genz, Karlsruhe [HG2] (A) (Essays Symmetrie und Vakuum)
Dr. Michael Gerding, Potsdam [MG2] (A) (13)
Andrea Greiner, Heidelberg [AG1] (A) (06)
Uwe Grigoleit, Weinheim [UG] (A) (13)
Gunther Hadwich, München [GH] (A) (20)
Dr. Andreas Heilmann, Halle [AH1] (A) (20, 21)
Carsten Heinisch, Kaiserslautern [CH] (A) (03)
Dr. Marc Hemberger, Heidelberg [MH2] (A) (19)
Dr. Sascha Hilgenfeldt, Cambridge, USA (A) (Essay Sonolumineszenz)
Dr. Hermann Hinsch, Heidelberg [HH2] (A) (22)
Priv.-Doz. Dr. Dieter Hoffmann, Berlin [DH2] (A, B) (02)
Dr. Gert Jacobi, Hamburg [GJ] (B) (09)
Renate Jerecic, Heidelberg [RJ] (A) (28)
Prof. Dr. Josef Kallrath, Ludwigshafen [JK] (A) (04)
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Dr. Bernd Krause, München [BK1] (A) (19)
Dr. Gero Kube, Mainz [GK] (A) (18)
Ralph Kühnle, Heidelberg [RK1] (A) (05)
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Dr. Anton Lerf, Garching [AL1] (A) (23)
Dr. Detlef Lohse, Twente, NL (A) (Essay Sonolumineszenz)
Priv.-Doz. Dr. Axel Lorke, München [AL] (A) (20)
Prof. Dr. Jan Louis, Halle (A) (Essay Stringtheorie)
Dr. Andreas Markwitz, Lower Hutt, NZ [AM1] (A) (21)
Holger Mathiszik, Celle [HM3] (A) (29)
Dr. Dirk Metzger, Mannheim [DM] (A) (07)
Dr. Rudi Michalak, Dresden [RM1] (A) (23; Essay Tieftemperaturphysik)
Günter Milde, Dresden [GM1] (A) (12)
Helmut Milde, Dresden [HM1] (A) (09)
Marita Milde, Dresden [MM2] (A) (12)
Prof. Dr. Andreas Müller, Trier [AM2] (A) (33)
Prof. Dr. Karl Otto Münnich, Heidelberg (A) (Essay Umweltphysik)
Dr. Nikolaus Nestle, Leipzig [NN] (A, B) (05, 20)
Dr. Thomas Otto, Genf [TO] (A) (06)
Priv.-Doz. Dr. Ulrich Parlitz, Göttingen [UP1] (A) (11)
Christof Pflumm, Karlsruhe [CP] (A) (06, 08)
Dr. Oliver Probst, Monterrey, Mexico [OP] (A) (30)
Dr. Roland Andreas Puntigam, München [RAP] (A) (14)
Dr. Gunnar Radons, Mannheim [GR1] (A) (01, 02, 32)
Dr. Max Rauner, Weinheim [MR3] (A) (15)
Robert Raussendorf, München [RR1] (A) (19)
Ingrid Reiser, Manhattan, USA [IR] (A) (16)
Dr. Uwe Renner, Leipzig [UR] (A) (10)
Dr. Ursula Resch-Esser, Berlin [URE] (A) (21)
Dr. Peter Oliver Roll, Ingelheim [OR1] (A, B) (15)
Hans-Jörg Rutsch, Walldorf [HJR] (A) (29)
Rolf Sauermost, Waldkirch [RS1] (A) (02)
Matthias Schemmel, Berlin [MS4] (A) (02)
Prof. Dr. Erhard Scholz, Wuppertal [ES] (A) (02)
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Dr. Thomas Wagner, Heidelberg [TW2] (A) (29)
Manfred Weber, Frankfurt [MW1] (A) (28)
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