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Lexikon der Biologie: Kapillarelektrophorese

Kapillarelektrophorese w, Abk. CE, trägerfreie elektrophoretische Trennmethode, die auf dem gleichen Prinzip wie die konventionelle Elektrophorese beruht. Die Trennung der Analyte erfolgt jedoch in Glaskapillaren aus amorphem (fused) Silica-Glas mit einem Durchmesser von 25–100 μm. Hauptkomponenten der CE sind eine Elektrophoresekammer, welche die Kapillare enthält, 2 Pufferreservoire, in welche die Kapillare eintaucht, eine Hochspannungsquelle, die über 2 Platin-Elektroden mit den Puffergefäßen verbunden ist, ein Detektor sowie ein Datenerfassungssystem. Die Analyte werden durch ein hydrodynamisches Injektionssystem in die elektrolytgefüllte Kapillare injiziert. Als Elektrolyte werden meist wäßrige Puffersysteme (Puffer), z.B. Phosphat- und Citratpuffer bei saurem pH-Wert sowie TRIS- und Boratpuffer bei basischem pH-Wert, aber auch verschiedene zwitterionische Puffer eingesetzt. Die Analyte wandern durch das Anlegen einer hohen Feldstärke von 100–700 V/cm entsprechend ihrer elektrophoretischen Mobilität in diskreten Banden durch die Kapillaren und können durch UV- oder Diodenarray-Detektoren am Kapillarende (on-column) registriert werden. Die am weitesten verbreiteten Techniken sind die Kapillarzonenelektrophorese (CZE), d.h. die elektrophoretische Trennung in einer offenen Kapillare, und die kapillare isoelektrische Fokussierung (CIEF). Mittels Pufferzusätzen wie Micellenbildnern (Micellen), Ampholyten oder Siebmatrices lassen sich weitere Trennprinzipien, z.B. die Kapillargelelektrophorese (CGE), realisieren. Vorteile der CE sind die kleinen Probenvolumina (im Bereich von Nanolitern), die schnelle Trennung und Detektion und der damit mögliche hohe Probendurchsatz sowie die hohe Auflösung. Die CE wird daher in zunehmendem Maß in der Bioanalytik und für die Analyse von Pharmaka eingesetzt. Haupteinsatzgebiete in der Pharmazie sind die Qualitätskontrolle pharmazeutischer Substanzen sowie die Trennung von Enantiomeren. Die CE findet vermehrt in der Glykoprotein- und Kohlenhydrat-Analytik sowie der Qualitätskontrolle synthetischer Oligonucleotide Verwendung. Die Kapillargelelektrophorese (CGE) gewinnt zunehmend Bedeutung bei der Bestimmung von Virentitern, in Genexpressionstudien (Genexpression), bei der Analyse von Protein-DNA-Interaktionen, der Genotypisierung und in der automatisierten DNA-Sequenzierung. Gelelektrophorese, Proteomik.

H.Z.

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