115年:藥學二(第2次)
在正向毛細管區帶電泳（CZE）系統，背景電解質為0.01 M phosphate buffer（pH 7.0），添加下列何種試劑可以將電滲流（EOF）反轉？
A陽離子界面活性劑（cationic surfactant）
B陰離子界面活性劑（anionic surfactant）
C非離子性界面活性劑（nonionic surfactant）
D環糊精（cyclodextrin）
詳細解析
本題觀念
毛細管區帶電泳（capillary zone electrophoresis, CZE）的電滲流（electroosmotic flow, EOF）主要來自毛細管內壁與背景電解質接觸後形成的表面電荷。裸露的熔融石英毛細管在接近中性的 pH 下，矽醇基容易解離，使管壁帶負電；施加電場後，管壁附近的陽離子層帶動整體溶液，形成正常方向的 EOF。若要反轉 EOF，關鍵不是單純改變分析物的電泳遷移率，而是先把管壁的有效表面電荷改成正電。陽離子界面活性劑可利用帶正電的頭部吸附在帶負電的矽醇基表面，形成正電覆膜，因此答案為 A。
選項分析
- A. 陽離子界面活性劑：正確答案。 陽離子界面活性劑的帶正電部分會吸附於負電的矽毛細管壁；當吸附量足夠形成穩定覆膜或類似雙層結構後，管壁的有效表面電荷反轉，擴散層及溶液的移動方向也隨之改變，EOF 即可反轉。
- B. 陰離子界面活性劑：錯誤選項。 陰離子界面活性劑本身帶負電，不能把原本帶負電的矽醇基表面覆成正電。它可能在與陽離子界面活性劑併用時影響覆膜穩定性或選擇性，但單獨加入並不是本題所問的直接反轉方式。
- C. 非離子性界面活性劑：錯誤選項。 非離子性界面活性劑沒有帶正電的頭部，通常是遮蔽矽醇基、降低管壁有效電荷，因而抑制或減慢 EOF。它不會建立反轉所需的正電表面。
- D. 環糊精：錯誤選項。 一般未特別修飾的 cyclodextrin 主要作為手性選擇劑，利用疏水性空腔包合分析物，改變分析物的有效遷移率；它不是用來把矽毛細管壁覆成正電的試劑。帶永久正電的環糊精衍生物是另一類特殊試劑，不能直接等同於題目泛稱的 cyclodextrin。
答案解析
在 pH 7.0 的 phosphate buffer 中，熔融石英毛細管的矽醇基多數解離，裸管通常產生由陽極指向陰極的正常 EOF。陽離子界面活性劑加入後，正電頭部吸附於負電管壁；覆膜形成後，管壁可由負電轉成正電，EOF 方向便由原本方向反轉。這個判斷依據是「是否能改變毛細管壁的表面電荷」，不是看試劑是否會改變個別分析物的遷移率。故 A 正確。陰離子界面活性劑無法單獨提供正電覆膜，非離子性界面活性劑多半只會抑制 EOF，而一般環糊精主要改變包合與分離選擇性，均不符合反轉 EOF 的直接機制。
核心知識點
- 裸熔融石英毛細管的矽醇基在中性附近解離，形成負電表面，是正常 EOF 的基礎。
- 陽離子界面活性劑可吸附在負電管壁，形成陽離子覆膜、雙層或 hemimicelle，使表面電荷反轉，進而反轉 EOF。
- 陰離子界面活性劑不會單獨把負電管壁改成正電；非離子性界面活性劑則常用於遮蔽表面、抑制或降低 EOF。
- 一般 cyclodextrin 是手性選擇劑，透過包合作用改變分析物的有效遷移率；只有帶陽離子取代基的特殊衍生物，才可能因額外正電而具有反轉 EOF 的效果。
- 解題可分兩層：先判斷試劑是否能改變管壁表面電荷，再區分它是改變 EOF，還是只改變分析物本身的電泳遷移。