自从1946年瑞典物理化学家Tiselius教授研制的第一台商品化移界电泳系统问世以来,在近半个多世纪的时间里,电泳技术发展极其迅速。基于电泳原理的各种仪器设备不断问世,特别是20世纪80年代后, 许多自动化电泳仪器相继为临床实验室所采用,电泳技术已成为基础医学和临床医学研究的重要工具之一。 目前,该技术已广泛用于蛋白质、多肽、氨基酸、核苷酸、有机物、无机离子等的分离和鉴定,甚至病毒与细胞的研究。特别是电泳所用支持介质由流动相改为固相支持物后,各种各样的电泳分析装置不断推出以适应不同教学、临床和科研工作的需要。当今,电泳技术与质谱技术联用在后基因组学研究中,正发挥者着巨大的作用,为临床检验的发展带来新的生机与活力。
一、电泳分析仪
电泳分析仪可分为两大类:临床实验室常规类,如全自动荧光/可见光双系统电泳仪、全自动醋纤膜电泳仪、全自动琼脂糖电泳仪和全自动琼脂糖电泳仪;科研为主兼做临床样本类,如双向电泳及双向电泳2液相色谱2质谱联用、高效毛细管电泳及高效毛细管电泳2质谱联用、高效毛细管芯片电泳、DNA测序系统。
1. 全自动荧光/可见光双系统电泳仪:具有荧光/可见光双系统,在使用荧光试剂项目如肌酸激酶(CK) 、乳酸脱氢酶(LD)同工酶时为全自动。只需将样品、试剂、琼脂糖凝胶电泳胶片放好后,操作人员可离机完成试验并得到结果,此为全自动电泳仪。但是使用可见光项目如蛋白电泳,中途人员需返回,将电泳胶片由电泳槽放入染色系统中才可完成试验。而最大优点是荧光系统全自动且灵敏度高,准确度高并且采用高压、低温系统,只需要20 min即可完成电泳分析,速度非常快。
2. 全自动醋纤膜电泳仪:为可见光单系统,使用醋纤膜电泳片。自动化程度高,只需将样品、试剂、电泳片放好,人员可离机完成试验得到结果。但是因为使用醋纤膜致使灵敏度低,无法分析尿蛋白/脑脊液蛋白,对同工酶分析效果也不理想,多半实验室只用于血清蛋白电泳分析。
3. 全自动琼脂糖电泳仪:为可见光单系统,使用琼脂糖凝胶电泳胶片。优点为灵敏度高,可使用于低浓度蛋白检验,如尿蛋白及脑脊液蛋白。而同工酶的分离效果也相当不错。但缺点为自动化程度较差,当电泳结束和染色脱色完成后,工作人员必须将电泳片由机器中取出,对实验室较为麻烦。但是因为这类仪器所能做项目比较多,且灵敏度较高仍为许多实验室所接受。
4. 全自动电泳分析系统:集上述仪器的优点,自动点样、电泳、呈色(或染色、脱色) 、烘干。可用各种电泳片,包括琼脂片、醋酸片、聚丙烯酰胺等,采用可见光及荧光呈色双系统,是一种较理想的电泳仪。
5. 双向电泳及双向电泳2液相色谱2质谱联用:双向电泳第一向为等电聚焦,第二向为梯度十二烷基磺酸钠( SDS)电泳。样品经过电荷与质量两次分离后可得到分子的等电点、分子量等信息,这是目前所有电泳技术中分辨率最高,信息量最多的技术,已成为分析复杂蛋白混合物的基本工具。自1975年,O′Farrel等建立这种技术后,已有许多改进,使得这一技术日趋完善。ISO2DALT系统的第一向是用管状凝胶,虽然分辨率高、上样量大、耐高盐等优点,但有阴极漂移而丢失碱性蛋白、载体两性电解质pH梯度不稳定、受电场和时间影响而重复性不好等缺点。20世纪80年代后期, Gorg等将固相pH梯度等电聚焦技术用作双向电泳的第一向,称为IPG2DALT。固相pH梯度等电聚焦没有阴极漂移, pH梯度稳定,分辨率高,重复性好,是目前流行的双向电泳技术。与传统的单向电泳方法最多只能分析100种蛋白质样品相比,双向电泳最多可分析5 000 ～ 10 000个蛋白点的图谱。双向电泳在分离蛋白混合样品,比较差异方面有不可替代的作用。当发现新的蛋白点时,将其切下再用液相色谱分离,与质谱联用,最后可鉴定新发现的蛋白质组分。
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