CN104254390A - pH和离子强度的电子控制 - Google Patents

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Abstract

在一些方面，提供了用于控制容器中的pH和/或离子强度的设备。在一些实施方式中，该设备包含与第一侧室和第二侧室液体连通的容器，其中所述容器并不包含电极；通过阴离子选择性膜或阳离子选择性膜将所述第一侧室与所述容器分开，并且所述第一侧室包含电极；并且通过膜将所述第二侧室与所述容器分开，所述第二容器包含电极，其中，所述第一侧室的电极和所述第二侧室的电极能够形成通过所述容器和所述第一及第二侧室中如果存在的溶液连接的电路。

Description

pH和离子强度的电子控制
相关专利申请的交叉引用
本发明要求于2012年2月15日提交的美国专利申请号61/599,115和1012年11月5日提交的美国专利申请号61/722,612的优先权，其全文通过引用纳入本文。
发明背景
国际专利申请公开号WO2009/027970描述了用于在一定环境(诸如电解质溶液、凝胶等)中产生质子或氢氧根离子局部浓度、质子或氢氧根浓度梯度以及所需质子或氢氧根浓度分布的方法和装置(本文中称为“质子/氢氧根注射器”)。国际专利申请公开号WO2011/021195和WO2011/021196描述了使用质子/氢氧根注射器的等电聚焦的方法和装置，并且还描述了数据的显示。可以使用质子/氢氧根注射器技术来影响整个溶液的pH或在特定的位置或特定区域产生pH变化。
简而言之，在一些实施方式中，质子/氢氧根注射器包括与通道相邻的小隔室，其中浸有Pt电极，和将隔室与通道分隔的双极膜。例如，参见图1A-1B。双极膜是离子交换模，其具有其中阳离子-交换膜和阴离子-交换膜接合在一起的结构，从而允许水分子分解为质子和氢氧根离子。在由双极膜分隔的隔室和通道之间施加的电压导致水分解，并注射质子或氢氧根离子进入通道。该技术的一些优势可包括，例如，无泡水解和将产生的离子直接注射至通道，从而缩短反应时间(例如，如果需要可短于1分钟)。
发明内容
在一些方面，提供了用于控制容器中的pH和/或离子强度的设备。在一些实施方式中，该设备包括，
a.与第一侧室和第二侧室液体连通的容器，其中所述容器不包含电极；
b.通过阴离子选择性膜或阳离子选择性膜与容器分开的第一侧室，并且所述第一侧室包含电极；和
c.通过膜与容器分开的第二侧室，所述第二容器包括电极，其中所述第一侧室的电极和所述第二侧室的电极能够形成通过容器和第一及第二侧室中存在的溶液连接的电路。
在一些实施方式中，所述容器是储器。
在一些实施方式中，所述容器是管或通道。在一些实施方式中，所述容器与储器液体连通。
在一些实施方式中，所述设备还包括以下装置中的一种或多种：与容器液体连通的电导计；与容器液体连通的pH计；电极的电子控制器；和设置用于泵送溶液通过容器的泵。
在一些实施方式中，容器与色谱柱或其他色谱支持物、质谱、毛细管电泳或其他分析设备液体连通。
在一些实施方式中，容器包括防止大分子移动进入侧室的分子量截留膜。在一些实施方式中，容器包含溶液。在一些实施方式中，溶液包含一种或多种细胞。在一些实施方式中，溶液包含大分子。
在一些实施方式中，该设备包括：
i.阴离子和质子注射器，包括：
a.与容器液体连通并通过阴离子选择性膜与容器分开的第一侧室，其中所述第一侧室的电极是第一阴极；和
b.与容器液体连通并且通过双极膜与容器分开的第二侧室，其中所述第二侧室的电极是第一阳极，并且其中所述第一阳极和所述第一阴极能够形成通过容器和第一及第二室中如果存在的溶液连接的电路。
在一些实施方式中，该设备还包括，
ii.阳离子和氢氧根离子注射器，包括：
a.与容器液体连通并且通过阳离子选择性膜与容器分开的第三侧室，所述第三侧室包括第二阳极；和
b.与容器液体连通并且通过双极膜与容器分开的第四侧室，所述第四侧室包括第二阴极，其中所述第二阳极和所述第二阴极能够形成通过容器和所述第三及第四侧室中如果存在的溶液连接的电路。
在一些实施方式中，该设备还包括，
iii.阴离子和阳离子提取器，包括：
a.与容器液体连通并且通过阳离子选择性膜与容器分开的第五侧室，所述第五侧室包括第三阴极；和
b.与容器液体连通并且通过阴离子选择性膜与容器分开的第六侧室，所述第六侧室包括第三阳极，其中所述第三阳极和所述第三阴极能够形成通过容器和所述第五及第二侧室中如果存在的溶液连接的电路。
在一些实施方式中，该设备包括：
i.阳离子和氢氧根离子注射器，包括：
a.与容器液体连通并通过阳离子选择性膜与容器分开的第一侧室，其中所述第一侧室的电极是第一阳极；和
b.与容器液体连通并且通过双极膜与容器分开的第二侧室，其中所述第二侧室的电极是第一阴极，其中所述第二阳极和所述第二阴极能够形成通过容器和第一及第二侧室中如果存在的溶液连接的电路。
在一些实施方式中，所述设备还包括以下装置中的一种或多种：与容器液体连通的电导计；与容器液体连通的pH计；第一阴极和第一阳极和如果存在的第二阴极和第二阳极的电子控制器；和设置用于泵送溶液通过容器的泵。
在一些实施方式中，容器与色谱柱或其他色谱支持物、质谱、毛细管电泳或其他分析设备液体连通。
在一些实施方式中，该设备包括：
i.阴离子和阳离子注射器，包括：
a.与容器液体连通并通过阴离子选择性膜与容器分开的第一侧室，其中所述第一侧室的电极是第一阴极；和
b.与容器液体连通并且通过阳离子选择性膜与容器分开的第二侧室，其中所述第二侧室的电极是第一阳极，其中所述第一阳极和所述第一阴极能够形成通过容器和第一及第二侧室中如果存在的溶液连接的电路。
在一些实施方式中，所述设备还包括以下装置中的一种或多种：与阴离子和阳离子注射器下游的容器液体连通的电导计；第一阴极和第一阳极的电子控制器；和设置用于泵送溶液通过容器的泵。
在一些实施方式中，容器与色谱柱或其他色谱支持物、质谱、毛细管电泳或其他分析设备液体连通。
在一些实施方式中，该设备还包括，
iii.阴离子和质子注射器，包括：
a.与容器液体连通并且通过阴离子选择性膜与容器分开的第三侧室，所述第三侧室包括第二阴极；和
b.与容器液体连通并且通过双极膜与容器分开的第四侧室，所述第四侧室包括第二阳极，其中所述第二阳极和所述第二阴极能够形成通过容器和所述第三及第四侧室中如果存在的溶液连接的电路；
和
iv.阳离子和氢氧根离子注射器，包括：
a.与容器液体连通并且通过阳离子选择性膜与容器分开的第五侧室，所述第五侧室包括第三阳极；和
b.与容器液体连通并且通过双极膜与容器分开的第六侧室，所述第六侧室包括第三阴极，其中所述第三阳极和所述第三阴极能够形成通过容器和所述第五及第六侧室中的溶液连接的电路。
在一些实施方式中，该设备还包括：
v.与阴离子和阳离子注射器、阴离子和质子注射器，以及阳离子和氢氧根离子注射器下游的容器液体连通的pH计。
在一些实施方式中，该设备还包括，
ii.质子注射器和阳离子提取器，包括：
a.与容器液体连通并且通过阳离子选择性膜与容器分开的第三侧室，所述第三侧室包括第二阴极；和
b.与容器液体连通并且通过双极膜与容器分开的第四侧室，所述第四侧室包括第二阳极，其中所述第二阳极和所述第二阴极能够形成通过容器和所述第三及第四侧室中如果存在的溶液连接的电路；
和
iii.氢氧根离子注射器和阴离子提取器，包括：
a.与容器液体连通并且通过阴离子选择性膜与容器分开的第五侧室，所述第五侧室包括第三阳极；和
b.与容器液体连通并且通过双极膜与容器分开的第六侧室，所述第六侧室包括第三阴极，其中所述第三阳极和所述第三阴极能够形成通过容器和所述第五及第六侧室中如果存在的溶液连接的电路。
在一些实施方式中，该设备包括：
i.质子注射器和阳离子提取器，包括：
a.与容器液体连通并通过阳离子选择性膜与容器分开的第一侧室，其中所述第一侧室的电极是第一阴极；和
b.与容器液体连通并且通过双极膜与容器分开的第二侧室，其中所述第二侧室的电极是第一阳极，其中所述第一阳极和所述第一阴极能够形成通过容器和第一及第二室中如果存在的溶液连接的电路。
在一些实施方式中，该设备还包括：
ii.氢氧根离子注射器和阴离子提取器，包括：
a.与容器液体连通并且通过阴离子选择性膜与容器分开的第三侧室，所述第三侧室包括第二阳极；和
b.与容器液体连通并且通过双极膜与容器分开的第四侧室，所述第四侧室包括第二阴极，其中所述第二阳极和所述第二阴极能够形成通过容器和所述第三及第四侧室中如果存在的溶液连接的电路。
在一些实施方式中，该设备包括：
i.氢氧根离子注射器和阴离子提取器，包括：
a.与容器液体连通并通过阴离子选择性膜与容器分开的第一侧室，其中所述第一侧室的电极是第一阳极；和
b.与容器液体连通并且通过双极膜与容器分开的第二侧室，其中所述第二侧室的电极是第一阴极，其中所述第一阳极和所述第一阴极能够形成通过容器和第一及第二侧室中如果存在的溶液连接的电路。
在一些实施方式中，所述设备还包括以下装置中的一种或多种：与质子注射器和阳离子提取器下游的容器液体连通的电导计；与容器液体连通的pH计；第一阴极和第一阳极的电子控制器；和设置用于泵送溶液通过容器的泵。
在一些实施方式中，容器与色谱柱或其他色谱支持物、质谱、毛细管电泳或其他分析设备液体连通。
在一些实施方式中，该设备包括：
i.阴离子和阳离子提取器，包括：
a.与容器液体连通并通过阳离子选择性膜与容器分开的第一侧室，其中所述第一侧室的电极是第一阴极；和
b.与容器液体连通并且通过阴离子选择性膜与容器分开的第二侧室，其中所述第二侧室的电极是第一阳极，其中所述第一阳极和所述第一阴极能够形成通过容器和第一及第二侧室中如果存在的溶液连接的电路。
在一些实施方式中，所述设备还包括以下装置中的一种或多种：与阴离子和质子提取器下游的容器液体连通的电导计；与容器液体连通的pH计；第一阴极和第一阳极的电子控制器；和设置用于泵送溶液通过容器的泵。
在一些实施方式中，容器与色谱柱或其他色谱支持物、质谱、毛细管电泳或其他分析设备液体连通。
在一些实施方式中，容器(如本文中的任何实施方式所述)包括包含细胞、核酸或蛋白质的溶液。
在一些实施方式中，设备(如本文中的任何实施方式所述)不包含真空或用于去除过量的气体的其它装置。
也提供了控制水性溶液的pH和/或离子强度的方法。在一些实施方式中，该方法包括：提供本文所述的任何实施方式中所述的设备，其中所述容器和侧室含有溶液；和，在第一侧室中的电极和第二侧室中的电极之间施加电流，从而改变容器中溶液中的离子浓度，从而控制溶液的pH和/或离子强度。
在一些实施方式中，设备包括含有与容器液体连通的溶液的储器，并且所述方法还包括在施加电流期间将溶液从储器泵送通过容器。在一些实施方式中，该方法包括在施加电流之后，将溶液转移至色谱柱或其他色谱支持物、质谱、毛细管电泳或其他分析设备。
在一些实施方式中，所述容器包含细胞或生物大分子，并且所述容器中的分子量截留膜防止细胞或大分子从容器中移出。
在一些实施方式中，所述容器包含细胞或生物大分子，并且施加电流导致容器中的溶液中离子的减少。在一些实施方式中，离子选自下组：肽、核苷酸、寡核苷酸、离子型去污剂和离子型代谢物。
在一些实施方式中，所述容器包含细胞或生物大分子，并且施加电流导致在容器中的溶液中离子的增加。在一些实施例中，生物大分子是蛋白质或核酸。
在一些实施方式中，该方法中的设备包括：
i.阴离子和质子注射器，包括：
a.与容器液体连通并通过阴离子选择性膜与容器分开的第一侧室，其中所述第一侧室的电极是第一阴极；和
b.与容器液体连通并且通过双极膜与容器分开的第二侧室，其中所述第二侧室的电极是第一阳极，并且其中所述第一阳极和所述第一阴极能够形成通过容器和第一及第二侧室中的溶液连接的电路；和
所述施加电流包括在所述第一阴极和第一阳极之间施加电流，从而将阴离子从所述第一侧室转移到容器中，并且将质子从所述第二侧室转移到容器中。
在一些实施方式中，该方法中的设备还包括：
ii.阳离子和氢氧根离子注射器，包括：
a.与容器液体连通并且通过阳离子选择性膜与容器分开的第三侧室，所述第三侧室包括第二阳极；和
b.与容器液体连通并且通过双极膜与容器分开的第四侧室，所述第四侧室包括第二阴极，其中所述第二阳极和所述第二阴极形成通过容器和所述第三及第四侧室中的溶液连接的电路；和
所述施加电流还包括在所述第二阴极和第二阳极之间施加电流，从而将阳离子从所述第三侧室转移到容器中，并且将氢氧根离子从所述第四侧室转移到容器中。
在一些实施方式中，该方法中的设备还包括：
iii.阴离子和阳离子提取器，包括：
a.与容器液体连通并且通过阳离子选择性膜与容器分开的第五侧室，所述第五侧室包括第三阴极；和
b.与容器液体连通并且通过阴离子选择性膜与容器分开的第六侧室，所述第六侧室包括第三阳极，其中所述第三阳极和所述第三阴极形成通过容器和所述第五及第二侧室中的溶液连接的电路；和
所述施加电流还包括在所述第三阴极和第三阳极之间施加电流，从而将阳离子从容器转移到所述第五侧室中，并且将阴离子从容器转移到所述第六侧室中。
在一些实施方式中，该方法中的设备包括：
i.阳离子和氢氧根离子注射器，包括：
a.与容器液体连通并通过阳离子选择性膜与容器分开的第一侧室，其中所述第一侧室的电极是第一阳极；和
b.与容器液体连通并且通过双极膜与容器分开的第二侧室，其中所述第二侧室的电极是第一阴极，其中所述第二阳极和所述第二阴极形成通过容器和第一及第二侧室中的溶液连接的电路；和
所述施加电流包括在所述第一阴极和第一阳极之间施加电流，从而将阳离子从所述第一侧室转移到容器中，并且将氢氧根离子从所述第二侧室转移到容器中。
在一些实施方式中，该方法中的设备包括：
i.阴离子和阳离子注射器，包括：
a.与容器液体连通并通过阴离子选择性膜与容器分开的第一侧室，其中所述第一侧室的电极是第一阴极；和
b.与容器液体连通并且通过阳离子选择性膜与容器分开的第二侧室，其中所述第二侧室的电极是第一阳极，其中所述第一阳极和所述第一阴极形成通过容器和第一及第二侧室中的溶液连接的电路；和
所述施加电流包括在所述第一阴极和第一阳极之间施加电流，从而将阴离子从所述第一侧室转移到容器中，并且将阳离子从所述第二侧室转移到容器中。
在一些实施方式中，该方法中的设备还包括：
iii.阴离子和质子注射器，包括：
a.与容器液体连通并且通过阴离子选择性膜与容器分开的第三侧室，所述第三侧室包括第二阴极；和
b.与容器液体连通并且通过双极膜与容器分开的第四侧室，所述第四侧室包括第二阳极，其中所述第二阳极和所述第二阴极形成通过容器和所述第三及第四侧室中的溶液连接的电路；和
和
iv.阳离子和氢氧根离子注射器，包括：
a.与容器液体连通并且通过阳离子选择性膜与容器分开的第五侧室，所述第五侧室包括第三阳极；和
b.与容器液体连通并且通过双极膜与容器分开的第六侧室，所述第六侧室包括第三阴极，其中所述第三阳极和所述第三阴极能够形成通过容器和所述第五及第六侧室中的溶液连接的电路；和
所述施加电流还包括：
在所述第二阴极和第二阳极之间施加电流，从而将阴离子从所述第三侧室转移到容器中，并且将质子从所述第四侧室转移到容器中；和
在所述第三阴极和第三阳极之间施加电流，从而将阳离子从所述第五侧室转移到容器中，并且将氢氧根离子从所述第六侧室转移到容器中。
在一些实施方式中，该方法中的设备还包括
ii.质子注射器和阳离子提取器，包括：
a.与容器液体连通并且通过阳离子选择性膜与容器分开的第三侧室，所述第三侧室包括第二阴极；和
b.与容器液体连通并且通过双极膜与容器分开的第四侧室，所述第四侧室包括第二阳极，其中所述第二阳极和所述第二阴极形成通过容器和所述第三及第四侧室中的溶液连接的电路；
和
iii.氢氧根离子注射器和阴离子提取器，包括：
a.与容器液体连通并且通过阴离子选择性膜与容器分开的第五侧室，所述第五侧室包括第三阳极；和
b.与容器液体连通并且通过双极膜与容器分开的第六侧室，所述第六侧室包括第三阴极，其中所述第三阳极和所述第三阴极形成通过容器和所述第五及第六侧室中的溶液连接的电路；和
所述施加电流还包括：
在所述第二阴极和第二阳极之间施加电流，从而将阳离子从容器转移到所述第三侧室中，并且将质子从所述第四侧室转移到容器中；和
在所述第三阴极和第三阳极之间施加电流，从而将阴离子从容器转移到所述第五侧室中，并且将氢氧根离子从所述第六侧室转移到容器中。
在一些实施方式中，该方法中的设备包括：
i.质子注射器和阳离子提取器，包括：
a.与容器液体连通并通过阳离子选择性膜与容器分开的第一侧室，其中所述第一侧室的电极是第一阴极；和
b.与容器液体连通并且通过双极膜与容器分开的第二侧室，其中所述第二侧室的电极是第一阳极，其中所述第一阳极和所述第一阴极形成通过容器和第一及第二侧室中的溶液连接的电路；和
所述施加电流包括在所述第一阴极和第一阳极之间施加电流，从而将阳离子从所述第一侧室转移到容器中，并且将质子从所述第二侧室转移到容器中。
在一些实施方式中，该方法中的设备还包括：
ii.氢氧根离子注射器和阴离子提取器，包括：
a.与容器液体连通并且通过阴离子选择性膜与容器分开的第三侧室，所述第三侧室包括第二阳极；和
b.与容器液体连通并且通过双极膜与容器分开的第四侧室，所述第四侧室包括第二阴极，其中所述第二阳极和所述第二阴极形成通过容器和所述第三及第四侧室中的溶液连接的电路；和
所述施加电流还包括在所述第二阴极和第二阳极之间施加电流，从而将阴离子从所述容器转移到第三侧室中，并且将氢氧根离子从所述第四侧室转移到容器中。
在一些实施方式中，该方法中的设备包括：
i.氢氧根离子注射器和阴离子提取器，包括：
a.与容器液体连通并通过阴离子选择性膜与容器分开的第一侧室，其中所述第一侧室的电极是第一阳极；和
b.与容器液体连通并且通过双极膜与容器分开的第二侧室，其中所述第二侧室的电极是第一阴极，其中所述第二阳极和所述第二阴极形成通过容器和第三及第四侧室中的溶液连接的电路；和
所述施加电流包括在所述第一阴极和第一阳极之间施加电流，从而将阴离子从容器转移到所述第一侧室中，并且将氢氧根离子从所述第二侧室转移到容器中。
在一些实施方式中，该方法中的设备包括：
i.阴离子和阳离子提取器，包括：
a.与容器液体连通并通过阳离子选择性膜与容器分开的第一侧室，其中所述第一侧室的电极是第一阴极；和
b.与容器液体连通并且通过阴离子选择性膜与容器分开的第二侧室，其中所述第二侧室的电极是第一阳极，其中所述第一阳极和所述第一阴极形成通过容器和第一及第二侧室中的溶液连接的电路；和
所述施加电流包括在所述第一阴极和第一阳极之间施加电流，从而将阳离子从容器转移到所述第一侧室中，并且将阴离子从容器转移到所述第二侧室中。
在一些本文中上述或他处所述的方法的实施方式中，阳离子选自下组：钠、锂、镁、钙、铵、瑞兹姆(Tris)和咪唑。
在一些本文中上述或他处所述的方法的实施方式中，阴离子选自下组：氯离子(chloride)、氟离子(fluoride)、溴离子(bromide)、磷酸根、柠檬酸根和谷胱甘肽。
在一些本文中上述或他处所述的方法的实施方式中，溶液包含细胞、核酸或蛋白质。
在一些实施方式中，溶液包含化学或酶促反应(例如，DNA或RNA聚合酶或其他反应)并且通过改变溶液的pH或离子强度来控制该反应。
在一些实施方式中，溶液包含互相结合的至少第一组分和第二组分，并且改变溶液的pH和/或离子强度来调节组分的结合。在一些实施方式中，改变溶液的pH和/或离子强度来增加组分的结合。在一些实施方式中，改变溶液的pH和/或离子强度来减少组分的结合。在一些实施方式中，组分中的至少一种是亲和试剂，例如，抗体、适体或核酸。
也提供了向细胞样品递送带电分子，或从细胞样品去除带电分子的方法。在一些实施方式中，该方法包括：
提供如本文所述的设备，所述设备具有(i)容器中的包含一种或多种细胞的样品和(ii)侧室和/或容器中的带电分子；
在容器中通过水性溶液在电极之间施加电流，从而(i)将带电分子从侧室中递送到容器中，或(ii)从容器移去带电分子到侧室中。
在一些实施方式中，该方法还包括在施加电流之后从容器中去除一种或多种细胞。
在一些实施方式中，第一侧室中的电极是阴极而第二侧室中的电极是阳极。在一些实施方式中，带电分子是带正电的并且带正电的分子通过电流从第二侧室转移至容器。在一些实施方式中，带电分子是带负电的并且带负电的分子通过电流从第一侧室转移至容器。
在一些实施方式中，第一侧室中的电极是阳极而第二侧室中的电极是阴极。在一些实施方式中，带电分子是带正电的并且带正电的分子通过电流从容器转移至第二侧室。在一些实施方式中，带电分子是带负电的并且带负电的分子通过电流从第一侧室转移至容器。
在一些实施方式中，带电分子的质量为300-1500道尔顿。
在一些实施方式中，所述细胞是原核细胞。在一些实施方式中，所述细胞是真核细胞。在一些实施方式中，所述细胞是动物细胞。在一些实施方式中，所述细胞是植物细胞。在一些实施方式中，细胞是真菌细胞。在一些实施方式中，细胞是人细胞。
定义
如果水分子能够在室和容器之间前后通过，则侧室与容器“液体连通”。通常，容器中的孔或开口会与侧室的孔或开口相连。本文使用的“液体连通”包括选择性膜分隔侧室和容器的情况。在这种情况下，膜允许水分子在侧室和容器之间通过(虽然可能有明显阻碍)，但是可不允许所有的组分(例如，阳离子、阴离子等)通过膜。
“容器”是指能够装载液体的容器。例如，容器可以是管、通道，或其他构造，用于以连续的形式将液体从一点移向另一点，或可以是“储器”，即不连续的容器，例如，烧杯、烧瓶、桶或其他容器。
“阴离子选择性膜”防止或高度抑制阳离子移动穿过该膜，但是允许阴离子移动穿过该膜。阴离子选择性膜的示例包括，例如，FAB膜(德国Fumatech公司)。
“阳离子选择性膜”防止或高度抑制阴离子移动穿过该膜，但是允许阳离子移动穿过该膜。阳离子选择性膜的示例包括，例如，FKS膜(德国Fumatech公司)。
“双极膜”是指包含接合在一起的阳离子交换膜和阴离子交换膜的膜，从而允许水通过电解分解。参见，例如，国际专利申请公开号WO2011/021195和WO2011/021196。
附图简要说明
图1A和1B分别说明了质子和氢氧根注射器，包括与通道相邻的小隔室，其中浸有Pt电极，和将隔室与通道分隔的双极膜。
图2显示了向容器注射阴离子(所示的氯离子)和质子的设备。所示的容器是管或通道，其从储器向色谱柱目标传送溶液。然而，应理解确切的容器形状可以变化。例如，侧室可与储器容器接触放置而不是与所示的通道或管接触放置。相似地，虽然图中显示了泵和电导计，两个侧室的构造未必需要特定位置上的泵或电导计，或事实上在一些方面中完全不需要。如上述，图中展示了特定的阳离子和阴离子(分别是钠和氯)。然而，对于本文所述的所有方面，应理解其他离子(例如，阳离子，包括但不限于Li+、K+、Mg++、Ca++、NH4 +等，和阴离子，包括但不限于Fl-、Br-、PO4 -等)如果存在也可被相似地转移。
图3显示了向容器中注射阳离子(所示的钠离子)和氢氧根离子的设备。所示的容器是管，其从储器向色谱柱目标传送溶液。然而，应理解确切的容器形状可以变化。例如，侧室可与储器容器接触放置而不是与所示的通道或管接触放置。相似地，虽然图中显示了泵和电导计，两个侧室的构造未必需要特定位置上的泵或电导计，或事实上在一些方面中完全不需要。
图4显示了一种设备，该设备将阴离子(所示的氯离子)和质子注射进含有一对侧室的容器，并将阳离子(所示的钠离子)和氢氧根离子注射进含有第二对侧室的容器。所示的容器是管，其从储器向色谱柱目标传送溶液。然而，应理解确切的容器形状可以变化。例如，侧室可与储器容器接触放置而不是与所示的通道或管接触放置。相似地，虽然图中显示了泵和电导计，两个侧室的构造未必需要特定位置上的泵或电导计，或事实上在一些方面中完全不需要。
图5显示了向容器中注射阳离子(所示的钠离子)和阴离子(所示的氯离子)的设备。所示的容器是管，其从储器向色谱柱目标传送溶液。然而，应理解确切的容器形状可以变化。例如，侧室可与储器容器接触放置而不是与所示的通道或管接触放置。相似地，虽然图中显示了泵和电导计，两个侧室的构造未必需要特定位置上的泵或电导计，或事实上在一些方面中完全不需要。在一些实施方式中，通过与终端6连接的电导计测量容器中溶液的电导率，并且读数值用于调节阳离子和阴离子注射的电流以产生需要的离子浓度。
图6显示了向容器中注射质子同时从容器提取阳离子(所示的钠离子)的设备。所示的容器是管，其从储器向色谱柱目标传送溶液。然而，应理解确切的容器形状可以变化。例如，侧室可与储器容器接触放置而不是与所示的通道或管接触放置。相似地，虽然图中显示了泵和电导计，两个侧室的构造未必需要特定位置上的泵或电导计，或事实上在一些方面中完全不需要。
图7显示了向容器中注射氢氧根离子同时从容器提取阴离子(所示的氯离子)的设备。所示的容器是管，其从储器向色谱柱目标传送溶液。然而，可理解确切的容器形状可以变化。例如，侧室可与储器容器接触放置而不是与所示的通道或管接触放置。相似地，虽然图中显示了泵和电导计，两个侧室的构造未必需要特定位置上的泵或电导计，或事实上在一些方面中完全不需要。
图8显示了一种设备，其向容器中注射质子同时从含有一对侧室的容器提取阳离子(所示的钠离子)并向容器中注射氢氧根离子同时从含有第二对侧室的容器提取阴离子(所示的氯离子)。所示的容器是管，其从储器向色谱柱目标传送溶液。然而，应理解确切的容器形状可以变化。例如，侧室可与储器容器接触放置而不是与所示的通道或管接触放置。在一些实施方式中，通过与终端6连接的pH计测量容器中溶液的pH，并且读数值用于调节质子和/或氢氧根注射的电流以产生需要的pH值。虽然图中显示了泵和pH计，两个侧室的构造未必需要特定位置上的泵或pH计，或事实上在一些方面中完全不需要。
图9显示了从容器提取阳离子(所示的钠离子)和阴离子(所示的氯离子)的设备。所示的容器是管，其从储器向色谱柱目标传送溶液。然而，应理解确切的容器形状可以变化。例如，侧室可与储器容器接触放置而不是与所示的通道或管接触放置。相似地，虽然图中显示了泵和电导计，两个侧室的构造未必需要特定位置上的泵或电导计，或事实上在一些方面中完全不需要。在一些实施方式中，通过与终端6连接的电导计测量容器中溶液的电导率，并且读数值用于调节阳离子和阴离子注射的电流以产生需要的离子浓度。
图10显示了一种设备，其向含有一对侧室的容器中注射阴离子(所示的氯离子)和质子，并向含有第二对侧室的容器中注射阳离子(所示的钠离子)和氢氧根离子，并向含有第三对侧室的容器中注射阳离子和阴离子(分别是所示的钠离子和氯离子)。所示的容器是管，其从储器向色谱柱目标传送溶液。然而，应理解确切的容器形状可以变化。例如，侧室可与储器容器接触放置而不是与所示的通道或管接触放置。相似地，虽然图中显示了泵、电导计和pH计，两个侧室的构造未必需要特定位置上的泵或计，或事实上在一些方面中完全不需要。在一些实施方式中，由与终端7，8相连的电导计和pH计测量容器中溶液的电导率和pH，并且读数值用于调节阳离子和阴离子注射电流以及质子和氢氧根注射电流以产生需要的离子浓度和pH值。
图11显示了向包含细胞的容器中递送带电分子(阴离子或阳离子分子)的设备。如图所示，施加电子电流后，如果存在阴离子分子，其会从阴极侧室(顶部隔室)流入容器(即中间隔室)。相似地，施加电子电流后，如果存在阳离子分子，其会从阳极侧室(底部隔室)流入容器。
图12显示了从包含细胞的容器(例如，中间隔室)中去除带电分子(阴离子或阳离子分子)的设备。如图所示，施加电子电流后，如果存在阳离子分子，其会从容器流入阴极(顶部)侧室。相似地，施加电子电流后，如果存在阴离子分子，其会从容器流入阳极(底部)侧室。
图13说明了用于对大分子样品进行脱盐的示例性设备构造。
图14说明了用于调节容器中pH或离子浓度的设备构造。
图15说明了用HCl滴定容器中溶液的设备构造。
图16说明了用NaOH滴定容器中溶液的设备构造。
图17说明了Tris缓冲液的电滴定。
图18说明了容器中溶液的pH稳定性。
图19说明了PBS的电滴定结果。
图20说明了用于降低容器中盐浓度的设备构造。
图21说明了用于增加容器中盐浓度的设备构造。
图22说明了电性诱导容器中盐浓度增加或降低的结果。
图23说明了用质子注射器控制化学或酶促反应的pH的实施方式。
图24说明了用质子注射器和氢氧根离子注射器控制化学或酶促反应的pH的实施方式。
图25说明了来自流过3mA(顶部线)或6mA(底部线)下的质子注射器的缓冲液的结果。
图26说明了允许在感兴趣的缓冲液(BOI)中离子强度增加同时保持pH恒定的调节器构造。
图27说明了允许在感兴趣的缓冲液(BOI)中离子强度减小同时保持pH恒定的调节器构造。
图28说明了允许在感兴趣的缓冲液(BOI)中提高pH同时保持离子强度恒定的调节器构造。
图29说明了其中输出缓冲液再循环的调节器构造。
图30说明了其中输出缓冲液不再循环的调节器构造。
图31说明了多种调节器构造。
图32说明了容器和侧室的构造。可如本文所述改变特定的膜类型和电极方向。
图33说明了图32中所示构造的示意性构造图。
发明详述
I.引言
已经确定各种电解单元与通过阴离子选择性膜、阳离子选择性膜或双极膜与容器分开的室的组合的构造，这允许控制容器内的pH和/或离子强度。通过使用本文所述的构造之一，或通过与侧室对的构造组合，可以实现对pH和/或离子强度的所需控制。具有这些构造的设备可用于需要控制pH或离子强度的任何情况中，包括但不限于，在色谱中的用途。该设备也可用于，例如，设定容器中的缓冲能力并将其pH滴定至需要的值。
在一些实施方式中，容器含有大分子或一种或多种细胞，并且根据需要可以向容器中注射离子或从容器提取离子(并任选地调节容器中溶液的pH)。在一些实施方式中，容器包含一种或多种细胞并且离子选择性膜足够将细胞保留在容器中。在一些情况中，用分子量截留(例如，透析)膜来将细胞或大分子保留在容器中，从而允许细胞或大分子保留在容器中或由分子量截留膜限定的容器的子区域中。
简单的盐离子可以从具有大分子或细胞的容器提取，或经注射进入具有大分子或细胞的容器中，从而例如，提供透析功能。或者，可将带电药物或其他带电分子注射到容器溶液中(从而使它们与其中的大分子或细胞接触)。这可用于，例如测试带电分子对细胞或大分子的影响。在另一个实施方式中，能够去除容器中的细胞附近的带电分子(例如，否则会抑制细胞生长或分裂的带电的代谢物)。
II.设备构造
如下文中更详细地描述，提供了将各种类型的离子注射到容器中的溶液中或从容器中的溶液中提取离子的各种设备构造。在一些提取离子的实施方式中，同时向容器中的溶液中注射其他离子。
基本的示例性设备构造包括用于包含与第一和第二侧室液体连通的溶液的容器，其中通过第一选择性膜将第一侧室与容器分开并且通过第二选择性膜将第二侧室与容器分开。选择性膜允许某些离子(例如，阳离子或阴离子或质子和氢氧根离子)的运动同时抑制其他离子类型穿过膜。在许多实施方式中，第一和第二选择性膜具有不同的选择性质。选择性膜的示例包括，例如，阴离子选择性膜、阳离子选择性膜和双极选择性膜。第一和第二侧室包括电极(在第一侧室中的阳极和在其他侧室中的阴极)以通过侧室和容器中的溶液形成电路。形成电路的两个侧室在本文中称为“侧室对”或“一对侧室”。在一些实施方式中，第三或其他额外侧室可以与该对相互作用，例如，一个侧室的阴极对于两个或更多个不同的含阳极侧室产生电流(反之亦然，其中有一个阳极和两个或更多个阴极)。根据电流的方向和将侧室与容器分开的选择性膜的类型，容器中的溶液会聚集质子、氢氧根离子、其他阴离子或阳离子，或者在一些构造中会将阳离子和/或阴离子转移至侧容器中。通过控制电流和构造，可以由此控制容器中溶液的pH和/或离子强度。
可以组合侧室对以获得需要的结果，其各自通过容器中的溶液形成单独的电路并且具有不同的选择性膜构造。例如，第一和第二侧室可以形成电路并且向溶液中注射氯阴离子和质子，而第三和第四侧室可以形成单独的电路并且向容器中的溶液中注射氢氧根和钠阳离子，从而提高离子强度，并且根据质子和氢氧根离子的相对流来改变pH。如下所述，许多其它构造都是可行的。出于方便在标记时使用“第一”、“第二”、“第三”等，但这并不旨在赋予任何其他含义。在一些实施方式中，只有一个侧室与容器液体连通并且通过膜(例如，双极膜、阳离子交换膜或阴离子交换膜)分开。在一些方面，第二侧室也可以与容器液体连通，其中通过中性膜(让阴离子和阳离子通过)分开第二侧室。
膜通过形成将侧室内的溶液与容器分隔的屏障来“分开”侧室与容器，例如，至少在容器中溶液的水平上分开。例如，在容器顶部存在开口(或者，具有可移开的顶盖)的实施方式中，膜可以被设计用来完全分开侧室与容器，所述分开至少达到容器和/或侧室内溶液的水平，或者达到指定的溶液加载最大水平。可以根据需要将膜设计成高于溶液的水平以避免从一部分到另一部分的意外转移(例如泼洒)。如果需要，可用固体材料(例如塑料)给膜“加框”，或另行固定在容器和侧室之间。还可以用中性膜如透析膜来进一步补充离子特异性膜以防止，例如溶液中的分子与离子特异性或双极性膜的接触。
电极可以由任何导电或半导电物质形成。例如，在一些实施方式中，一个或多个电极包含金属。在一些实施方式中，所述金属是锌、铜或铂。例如，电极可以是铂或镀铂。通常希望电极的表面积最大。例如，扁平电极具有的表面积大于电线。
容器可以是能够容纳或移动溶液的任何容器(例如，流通池或管)。根据所得溶液的所需用途选择容器尺寸。例如，容器容量的范围可以是纳升至微升至几十升或更多。在一些实施方式中，容器的作用是储器，并且在一些实施方式中，可包含搅拌装置使溶液循环。在一些实施方式中，容器是管或通道，从而允许溶液从例如储器流向目标。在这些实施方式中，在溶液移动通过侧室时，溶液可能例如接受阳离子或阴离子或具有从溶液中提取的阳离子或阴离子。可以根据需要调整侧室容量，并且能够相似地容纳或移动溶液(例如，流通池或管)。例如，在一些实施方式中，侧室容量可以是100微升至几十升。
在一些实施方式中，系统包括混合系统使得溶液的pH均匀。混合系统的示例包括，例如，磁力搅拌子或声波/超声波混合器。该系统可以包含绝对电极和质子/氢氧根注射器系统之间的反馈，其中一个测量pH而另一个调节pH。例如，存在反馈以确保当达到正确的pH时质子/氢氧根注射器技术停止注射离子。目标溶液的体积可以根据需要改变。在一些实施方式中，该方法用于小溶液体积(0.1-10mL)，然而对于一些应用，该体积也可以明显更大。这可以通过与基础的无菌连接实现，使得能够调节无菌溶液的pH而不产生污染。
在一些实施方式中，该容器可被设计为加载样品或者该容器的至少部分会被设计为接受样品。例如，在一些实施方式中，设备被设计为置于实验室工作台或桌面上，并且设备的顶部，或至少在容器的顶部是可移动的，从而可向容器中加载样品。设计用于接受样品的容器的区域会被分子量截留膜封闭，使得当向容器中加载样品时，质量超过截留值的分子无法逃逸。可以根据需要选择分子量截留膜的分子量截留值，例如，选择该值使得样品中的大分子被保留。可以购得多种透析膜用于该目的，但也可以考虑胶、分子筛等。在一些实施方式中，容器是管、通道或流通池，使得在调节溶液的离子浓度和/或pH之后容器中溶液移向之后的目标。任选地，上述的透析膜可以是通道、管或其他形式，允许大分子在该过程中流动。
在一些实施方式中，分子截留膜是在容器中放置的袋子，其中该袋子包含样品。设备可以采用各种形式和形状的离子交换和透析膜。例如，除了透析袋以外，分子截留膜可以用作在离子交换膜的表面上的层和/或容器之间的膜。在一些实施方式中，用分子截留膜作为容器的内衬，使得整个容器可以用作样品加载区。
通常，考虑容器本身并不含电极，或并不与电极接触，该电极能够与侧室电极(电极会在侧室中，通过一个或多个膜与容器分开)形成电路。这会避免电极对容器中溶液的组分的可能的干扰。例如，否则容器中的电极可能会不当地吸引或使容器中的分子(例如，生物分子)变性。容器中缺少电极也有助于避免例如可通过电解形成的气泡。因此，在一些实施方式中，该设备并不包含真空或用于去除气体(例如，由电解产生的H2和O2)的其它装置。
在一些实施方式中，可以包含泵来使得溶液移动通过容器，例如从储器通过容器，穿过侧室，至目标。泵的精确位置可以根据需要变化，并且可以位于，例如，储器和侧室之间，侧室之间或目标和侧室之间。在一些实施方式中，通过电渗泵送来循环液体。
在一些实施方式中，该设备可以包含电导计、pH计或同时包含两者。这些计的精确位置可以根据需要变化。对于溶液流过侧室对的情况的实施方式，这些计可以位于侧室的下游以检测输出物的电导率和/或pH。来自这些计的信号可以传回中央电子控制器，从而使得根据需要调节侧室的电流以调节pH和电导率。可以通过电子控制器控制对各侧室对的电压和/或电流的独立电子控制，电子控制器可以包括计算机、微处理器等。例如，如图2-10所示，终端1控制缓冲液从储器进入目标(图中的色谱柱)的泵送速率。在一些实施方式中，在给定的电子注射电流下，可以通过改变液体流速来调节所得的pH和盐浓度。
在一些实施方式中，侧室和/或容器中的液体不断循环或补充。例如，图32展示了一个实施方式，其中用泵使来自容器两侧的侧室的溶液循环，从而使得侧室内的溶液连续流动。相似地，容器中的溶液本身可循环-再循环或从储器到目的地，流过侧室。虽然图32展示了分隔一个侧室的双极膜，和将第二侧室与容器分隔的阴离子交换膜，应理解膜的任何组合，以及电极的任何方向是可行的并且可提供用于本文中。图33显示了这种“内嵌”pH和/或离子强度调节器的一个可能设计。
在一些实施方式中，还通过另外的离子选择性膜或双极膜将阴极和阳极电极与侧室分开。至于溶液暴露于电极形成氯排放问题，可以采用额外的阳离子交换膜作为限制性膜来隔离阳极。该膜限制Cl-离子无法到达阳极并转化为氯气。在一些实施方式中，发现在供体溶液中(即在侧室中)的高浓度盐溶液消除了氯气形成。
通过向阳极和阴极施加合适的电压从而在侧室和容器中穿过溶液的电流，带电分子可以由此移动。在一些实施方式中，可以向阳极或阴极侧室添加带电分子，并且随后施加电压，从而由使用者在确定的时间点上将带电分子递送至容器。
分子移动的方向取决于分子所带电荷和施加电压的极性。例如，在图11的构造中，在施加合适的电流之后，位于阳极侧室中的带正电的分子会移动穿过在阳极侧室和容器之间的阳离子选择性膜并且会因此进入容器中。因为分隔阴极侧室和容器的膜是阴离子选择性膜，带正电的分子仍然保留在容器中而不是持续进入阴极侧室。
带负电的分子的移动以相同方式进行，但是方向相反。因此，在阳极和阴极之间施加电流之后，在阴极侧室中带负电的分子会穿过将阴极侧室与容器分开的阴离子选择性膜，并且进入容器中。因为在容器和阴极侧室之间的膜是阳离子选择性膜，带负电的分子不会通过并且因此保留在容器中。
因此，可以在容器中放置细胞，并且根据感兴趣的分子的电荷，在阳极或阴极侧室中放入带电分子。一旦施加电压，带电分子会移动进入容器，从而将带电分子带到细胞附近。如果需要，可以随后从容器中去除细胞(例如，在给予电流后的特定时间之后)并且，如果需要，进行分析。
如上述，任何带电的分子可以被带至容器中的细胞附近。在一些实施方式中，带电分子是药物或其他生物活性分子。虽然样品离子也会移入所述的设备中，但在许多实施方式中，带电分子将大于样品离子。因此，在一些实施方式中，带电分子的分子量将是超过50、100、150、200或250道尔顿，例如，200-20000道尔顿，例如，200-1000道尔顿，例如，300-1500道尔顿等。
在其他构造中，可以使用该设备从容器去除带电分子，从而从容器中的一种或多种细胞附近处去除带电分子。在这些实施方式中，配置设备使得通过阳离子选择性膜将阴极侧室与容器分开并且通过阴离子选择性膜将容器与阳极侧室分开。在这些实施方式中，阴极和阳极能够通过设备中通过阴极侧室、容器和阳极侧室的溶液形成电路。在这些实施方式中，容器可被设计为装载一种或多种细胞(例如，悬浮或贴壁的细胞培养物等)，从而将电路中的细胞定位在侧室之间。图12中说明了该构造的示例。
通过向阳极和阴极施加合适的电压以及因此在设备中穿过溶液的电流，容器中的带电分子可以由此移动。在一些实施方式中，可以向容器添加带电分子(例如，与第二部分中存在的一种或多种分子孵育)，并且随后可以施加电压，从而在用户确定的时间将带电分子移出容器。
同样，分子的移动方向将取决于分子的电荷。例如，在图12所示的实施例中，在施加合适的电流之后，位于容器中的带正电的分子将移动穿过容器和阴极侧室之间的阳离子选择性膜并且进入阴极侧室中。
带负电的分子的移动以相同方式进行，但是方向相反。因此，在阳极和阴极之间施加电流之后，容器中的带负电的分子会穿过将容器与阳极侧室分开的阴离子选择性膜，并且进入阳极侧室中。
如上述，任何带电分子可以从容器中的细胞附近去除。在一些实施方式中，带电分子是药物或其他生物活性分子。虽然样品离子也会移入所述的设备中，但在许多实施方式中，带电分子将大于样品离子。因此，在一些实施方式中，带电分子的分子量将是超过50、100、150、200或250道尔顿，例如，200-20000道尔顿，例如，200-1000道尔顿，例如，300-1500道尔顿等。在一些实施方式中，带电荷的是细胞的代谢物。在一些过程中，如果代谢物抑制所需产物的进一步生长或生成或其本身是产物(例如，氨基酸生成)，则可优选去除代谢物。
其容器和侧室的精确尺寸、形状和体积可以根据需要变化。例如，容器体积的范围可以是纳升至微升至几十升或更多。通常期望容器由非导电材料(例如，塑料)制成。
设备中可以使用任何类型的细胞或细胞来源。例如，细胞可以来自细胞培养物，可以是衍生自组织的原代细胞，或可以是组织。细胞可以是悬浮或贴壁形式。可以使用来自任何物种的细胞。例如，细胞可以是真核细胞或原核细胞。示例性的真核细胞可包括植物、动物或真菌细胞。示例性的动物细胞包括，但不限于人、灵长类、牛、小鼠、昆虫或大鼠细胞。或者，细胞可以是细菌细胞，例如，革兰氏阳性或革兰氏阴性细菌细胞。
A.离子注射器
可以设计多种不同的离子注射器。
可以通过例如，将侧室中包含阴极的第一侧室和将第一侧室与包含具有阳极的第二侧室的容器分开的阴离子选择性膜配对来实现非质子、非氢氧根离子从侧室向容器内的注射。在这种构造中，在阴极和阳极之间存在电流的情况下，第一侧室会注射第一侧室溶液中存在的阴离子，并且因此被称为“阴离子注射器”。例如，如果侧室溶液包含氯离子，在阴极和阳极之间存在电流的情况下，氯离子会被转移通过阴离子选择性膜进入容器中。图2显示了这一方面的一个实施方式，其中在存在穿过顶部和底部室的电流的情况下，图的顶部侧室注射氯离子(图中所用的“顶部”和“底部”是指图的顶部和底部，并不必然是设备的顶部和底部)。然而，应理解这种构造并不限于注射氯离子。任何存在并能够通过阴离子选择性膜的阴离子能够从侧室转移到容器中。图2还显示了一个方面，其中第一侧室在电路中与第二侧室配对，通过双极膜将第二侧室与容器分开。在这个方面，第二侧室向容器中注射质子并且因此被称为“质子注射器”。
如图2所示，在阳极和阴极之间施加电压会导致水被双极膜分解(底部侧室)。质子被注射进容器中并且滴定在容器中流动的溶液至所需降低的pH。在分解中产生的氢氧根离子与由阳极上水解产生的质子重新结合。因为电流是穿过底部侧室的相同电流，阳极隔室中的pH被保持在其初始值上(在没有其他的电化学反应下)。由于电荷中性和将阴极侧室(所示的顶部)与容器分开的阴离子选择性膜，阴离子(例如，氯离子)被从阴极(顶部)侧室注射到容器中。因此，用HCl滴定图2中所示的容器中的溶液。
然而，室也可能具有阴离子选择性膜以将氢氧根离子注射进容器中。这可以通过，例如升高室内的氢氧根离子浓度(即，升高pH)，从而当施加电流时使得较高浓度的氢氧根离子能移动到容器中(当室中的溶液是中性时，氢氧根离子的浓度是可忽略的)来实现。这个选择的一个实施方式是图2所示的构造，但是顶部室中的溶液是碱性的。
或者，可以通过例如，将侧室中包含阳极的所述第一侧室和将第一侧室与包含具有阳极的第二侧室的容器分开的阳离子选择性膜配对来实现非质子、非氢氧根离子从侧室向容器中的注射。在这种构造中，在阴极和阳极之间存在电流的情况下，第一侧室将注射第一侧室溶液中存在的阳离子，并且因此被称为“阳离子注射器”。例如，如果侧室溶液包含钠阳离子，则钠阳离子将被转移穿过阳离子选择性膜进入容器中。这一方面的一个实施方式示于图3，其中在存在穿过顶部和底部室的电流的情况下，图中的顶部侧室注射钠离子。然而，应理解这种构造并不限于注射钠离子。任何存在并能够通过阳离子选择性膜的阳离子能够从侧室转移到容器中。图3还显示了一个方面，其中第一侧室在电路中与第二侧室配对，通过双极膜将第二侧室与容器分开。在这个方面，第二侧室向容器中注射氢氧根离子并且因此被称为“氢氧根离子注射器”。
与图2所示的方面相反，在图3中，氢氧根离子被注射到容器中并且滴定容器中流动的溶液至所需升高的pH。在分解过程中产生的质子与由阴极上水解产生的氢氧根离子重新结合。因为电流是穿过底部侧室的相同电流，在没有其他的电化学反应下，阴极侧室中的pH被保持在其初始值上。由于电荷中性和将阳极(所示的顶部)侧室与容器分开的阳离子选择性膜，阳离子(例如，钠离子)被从阳极(顶部)侧室注射到容器中。因此，用NaOH滴定图3中所示的容器中的溶液。
然而，室也可能具有阳离子选择性膜以将氢离子注射进容器中。这可以通过，例如升高室内的氢离子浓度(即，降低pH)，从而当施加电流时使得较高浓度的氢离子能移动到容器中(当室中的溶液是中性时，氢离子的浓度是可忽略的)来实现。这个观点的一个实施方式是图3所示的构造，但是顶部室中的溶液是酸性的。
作为另一个选择，可以配对上述两张照片中的“第一”侧室(例如，与图2-3中的配对不同)以形成同时向容器溶液中注射非质子阳离子和非氢氧根阴离子的电路。这一方面的一个示例示于图5(显示氯离子和钠离子)。这一方面可用于，例如增加容器溶液的离子强度或缓冲能力。
可以根据待实现的目标来组合任意数量的侧室电路对。在这些实施方式中，可以独立控制不同侧室对中的电极，使得可以根据需要向不同的对施加不同的电压或电流。因此，例如，与容器液体连通的侧室的一种可能组合如下：
(1)注射阴离子和质子的一对侧室；和
(2)注射阳离子和氢氧根离子的一对侧室。
上述实施方式的一个示例示于图4(氯表示阴离子而钠表示阳离子)。
在侧通道对组合的另一个示例中，图10显示了与容器液体连通的三对侧室的组合如下：
(1)注射阴离子(所示的氯)和质子的一对侧室；
(2)注射阳离子(所示的钠)和氢氧根离子的一对侧室；和
(3)注射阳离子(所示的钠)和阴离子(所示的氯)的一对侧室。
这种组合使得在容器中的溶液的离子强度增加(主要通过第三对侧室)同时用第一对侧室(降低pH并且少量增加离子强度)和第二对侧室(升高pH并且少量增加离子强度)控制pH。可以各种方式操纵注射器以仅仅控制pH、离子强度或同时控制两者。如果各注射器一次打开一个，则pH会降低或升高。如果同时以相等电流打开两个，离子强度会变化但pH不变。如果用比一个高的电流操纵另一个，则同时改变pH和离子强度。也可相对于单一阴离子注射器偏置两个或更多个阳离子注射器，因此同时向容器中注射两种不同的阳离子和单一阴离子。或者，也可能相对于单一阳离子注射器偏置两个或更多个阴离子注射器，因此同时向容器中注射两种不同的阴离子和单一阳离子。可以这种方式使用两种或更多种注射器的任何组合。也可使用单一离子注射器或带有与容器相连的其他电极的更多个。
B.离子提取器
也提供了将离子从容器中的溶液中转移到侧室中的侧室的组合(即，作用为离子提取器)。
在一些方面，一对侧室从容器中提取非质子、非氢氧根离子到侧室中，同时从不同的侧室向容器中加入质子或氢氧根离子。这可以通过如下方式实现，例如，将侧室中包含阴极的第一侧室和将第一侧室与包含具有阳极的第二侧室的容器分开阳离子选择性膜配对。在这个构造中，第一侧室会提取容器中存在的阳离子并且将该阳离子转移到第一侧室中并且因此被称为“阳离子提取器”。例如，如果容器溶液包含钠离子，在阴极和阳极之间存在电流的情况下，钠离子会通过阳离子选择性膜转出容器。这一方面的一个实施方式示于图6，其中在存在穿过顶部和底部室的电流的情况下，图中的顶部侧室从容器中提取阳离子(所示的钠离子)。然而，应理解这种构造并不限于提取钠离子。任何存在并能够通过阳离子选择性膜的阳离子能够从容器转移到侧室中。图6还显示了一个方面，其中第一侧室在电路中与第二侧室配对，通过双极膜将第二侧室与容器分开。在这个方面，第二侧室向容器中注射质子同时第一侧室提取钠阳离子。
或者，从容器中提取非质子、非氢氧根离子到侧室中同时从不同的侧室向容器中添加质子或氢氧根离子可通过如下方式实现，例如，通过将在侧室中包含阳极的第一侧室与将第一侧室和包含第二侧室的容器分开的阴离子选择性膜配对。在这个构造中，第一侧室会提取容器中存在的阴离子并且将该阴离子转移到第一侧室中并且因此被称为“阴离子提取器”。例如，如果容器溶液包含氯离子，在阴极和阳极之间存在电流的情况下，氯离子会通过阴离子选择性膜转出容器。这一方面的一个实施方式示于图7，其中在存在穿过顶部和底部室的电流的情况下，图中的顶部侧室从容器中提取阴离子(所示的氯离子)。然而，应理解这种构造并不限于提取氯离子。任何存在并能够通过阴离子选择性膜的阴离子均能够从容器转移到侧室中。图7还显示了一个方面，其中第一侧室在电路中与第二侧室配对，通过双极膜将第二侧室与容器分开。在这一方面，第二室向容器中注射氢氧根离子。
或者，可以组合上述两张照片中的“第一”侧室形成从容器溶液中同时提取阴离子和阳离子的电路。这一方面的一个示例示于图9(所示的氯离子和钠离子)。这以方面可用于，例如降低容器溶液的离子强度。
从容器中提取离子的侧室电路对也可以互相组合或与上述所列的注射器组合。因此，例如，与容器液体连通的侧室的一种可能组合如下：
(1)从容器中提取阳离子和向容器中注射质子的侧室对；和
(2)从容器中提取阴离子和向容器中注射氢氧根离子的侧室对。
(3)从容器中提取一种类型的阴离子并且向容器中注射另一种类型的阴离子的侧室对(阴离子交换)
上述实施方式的一个示例示于图8(氯表示阴离子而钠表示阳离子)。
另外的实施方式可包括如下构造，其中使用一对或多对侧室从容器中提取一种、两种或多种类型的离子，同时使用单独的一对(或多对)侧室向容器中注射一种、两种或多种其他类型的离子。例如，在一些实施方式中，使用第一对侧室从容器中提取氯和钠并且使用第二对侧室向容器中注射硫酸根和钠。
B.溶液
本发明可使用任何类型的可支持电流的溶液。该溶液通常包含一种或多种离子、一种或多种缓冲剂，并且可任选地包含生物产品或样品。例如，在一些实施方式中，该溶液会包含一种或多种细胞或生物分子(例如，蛋白质、核酸或来自细胞的其它产物)。
优选的缓冲剂的选择取决于使用的pH/离子强度调节器的构造。图31展示了多种调节器构造(在各构造的左侧上含构造编号)。下表说明了一些可能的构造/缓冲剂组合。
在一些实施方式中，供体溶液(即，侧室中的溶液，用于提供质子、氢氧根离子或其他离子)中充入高容量缓冲剂(例如，1M)以防止穿过膜的离子泄漏。在双极膜(BPM)供体侧室中充入的缓冲剂的类型不是特别重要的，因为除了H+和OH-以外没有离子穿过膜(对于构造1-4)。相似地，在构造2、4和6中，通过离子选择性膜(ISM)，离子从感兴趣的缓冲剂(BOI)中清除到供体池中，并且因此在这些供体中充入的缓冲剂类型不是特别重要。然而，在构造1、3和5中，缓冲剂的选择可影响性能。对于构造1和5，阴离子从AEM供体侧室中被泵送到BOI，从而供体缓冲剂的阴离子组分理想上与BOI的组分相同。例如：如果需要的缓冲剂含Cl-，可以在AEM供体中使用TEA/HCl1M缓冲剂(构造1、5)。对于构造3和5(CEM供体)，缓冲剂的阳离子组分可以从供体中导入BOI，即，可以使用磷酸盐缓冲剂，同时供体缓冲液的阳离子组分可以与BOI的组分相同。例如，如果需要的缓冲剂含有Na+，可以在CEM供体中使用Na2HPO4/NaH2PO4(例如，1M)缓冲剂(构造3、5)。
在一些实施方式中，通过侧室处理溶液以去除或加入离子并且任选地调节pH，使得样品适于直接加到色谱或分析装置中。色谱装置的示例包括色谱柱，包括但不限于离子交换柱。示例性的分析装置包括，但不限于质谱或毛细管电泳。在一些实施方式中，调整设备以向色谱或分析装置加载经调节离子和/或pH后的样品。
III.方法
根据需要使用上述的设备可调节容器中溶液的pH或离子强度。选择的特定构造取决于待实现的目标(例如，仅增加离子强度、调节pH和离子强度、交换离子等)以及装置所需的简化和成本等。如上述，通过控制各侧室对的电流的相对和绝对水平，可以获得所需pH和/或离子强度。如果需要，可在设备中放置pH计和/或电导计来测量溶液的pH或离子强度，并且可将该信息反馈到电子控制器中以调节pH或离子强度。在一些实施方式中，pH计是绝对pH电极。绝对pH电极的示例见述于，例如PCT WO/2005085825并且购自例如赛诺瓦公司(Senova)。或者，可以手动调节各侧室对中的电流。
在一些方面，设备的容器与色谱支持物相连。在许多类型的色谱中，对pH或离子强度的调节可导致来自样品的目标分子或污染物的差异结合或洗脱。因此，该方法可不需要例如混合如过去已经用于产生梯度的起点和终点溶液来产生浓度和/或pH梯度。由此类推，也可以使用它们来调节色谱分离后的离子的类型和浓度，以及pH值。
在一些实施方式中，色谱是离子交换色谱(例如，阴离子交换、阳离子交换或混合式)。在一些实施方式中，色谱是亲和色谱。在一些实施方式中，色谱是置换色谱。因此，在本文所述的一些方法中，阳离子和/或阴离子包括用于置换色谱的阳离子和/或阴离子，包括但不限于以咪唑作为阳离子并以谷胱甘肽作为阴离子。
应理解本文所述的设备和方法并不限于用于色谱并且可用于任意需要调节溶液的离子强度和/或pH的系统或应用中。例如，可调节制剂中的离子类型、浓度和pH用于质谱分析。
如上述，可使用该方法来调节样品的pH或离子浓度(例如，细胞或大分子(例如，蛋白质或核酸样品))，任选地保留在分子量截留膜中。可使用该方法对包含大分子，例如蛋白质、DNA、RNA、寡核苷酸、肽等的样品进行脱盐。在一些实施方式中，去除比透析膜中孔的截留值小的带电分子，或至少使其浓度降低。该方法还可用于，例如，通过选择分子量截留膜从蛋白质/肽和DNA(例如，寡核苷酸)的较小片段中清除蛋白质和/或DNA，该分子量截留膜具有足够大的截留值，使得肽和/或寡核苷酸穿过膜，但是阻止较大的蛋白质和/或DNA的移动。
此外，通过逆转电压的极性，即将阳极变为阴极(反之亦然)，可增强大分子样品中的盐浓度。其他构型也是可行的。例如，可以使用两种阴离子或两种阳离子膜来用一种类型的阴离子交换另一种类型的阴离子(在两个阴离子膜的情况中)或用不同的阳离子交换一种类型的阳离子。也可以引入、去除或交换缓冲剂。也可以使用相同的设备来浓缩或稀释大分子或细胞样品。为了浓缩样品，向容器中注射离子。离子浓度升高会使水扩散通过透析膜进入室中，由此浓缩在透析袋中的分子。相反，从容器中去除离子会导致水流入透析袋。
在一些实施方式中，采用一种或多种离子注射器(例如，质子注射器和/或氢氧根注射器)来通过控制反应混合物的pH和/或离子强度改变酶促或化学反应。大多数的化学和生化(酶)反应是pH依赖性的。通常使用缓冲剂控制反应期间的pH。然而，存在需要控制反应条件使反应以特定速度进行，或在反应的特定时间或点上开始或停止，或以某些方式及时调整，或使pH在反应中不漂移的情况。在这类情况中，可以采用质子注射器或氢氧根注射器控制pH来增加或降低酶的活性或完全停止或中止反应。可用于本方法的酶促反应的示例包括但不限于，模板依赖性核苷酸结合反应，例如，使用DNA或RNA聚合酶。相似地，也可以使用pH来启始、停止或改变化学反应的速率。这可以通过使用双极膜系统来根据需要注射质子或氢氧根离子以升高或降低pH来完成。也可以用于在造成pH变化的反应中维持最优的反应条件。例如，参见图23和24。
参考图23，可通过使用双极膜(42)来分解水或缓冲剂(43)并选择性注射质子来调节反应缓冲液(41)的pH。在一些实施方式中，该系统也可以使用混合器(44)或使用泵产生循环，以确保贯穿整个反应容器的pH均匀。在一些实施方式中，可以使用质子注射器和氢氧根注射器来控制溶液的pH。图24显示了包含两种类型的注射器的实施方式。
在一些实施方式中，室中可以存在两种或更多种组分，并且在室内的pH改变之后，可以控制或监测它们互相之间的结合。示例性的组分包括，但不限于一种或多种亲和试剂或目标分子。示例性的亲和试剂包括，例如，抗体、抗体片段或适体。例如，可以免疫试验形式标记并使用亲和试剂来监测目标分子存在与否。
有关免疫学和免疫试验过程的综述参见Basic and Clinical Immunology(《基础和临床免疫学》)(Stites和Terr编，第7版，1991)。可在几种构造中的任意构造中进行免疫试验，广泛的综述参见Enzyme Immunoassay(《酶免疫试验》)(Maggio编，1980)；以及Harlow和Lane，同上)。
免疫试验也经常使用标记试剂来特异性结合或标记由抗体和目标分子形成的复合物。标记试剂本身可以是包含抗体/抗原复合物的部分之一。因此，标记试剂可以是与感兴趣的目标结合的经标记的多肽或经标记(例如，生物素化)的抗体。或者，标记试剂可以是第三部分，如二抗，其特异性结合抗体/抗体复合物(二抗通常是对一抗来源的物种的抗体具有特异性)。其他能够特异性结合免疫球蛋白恒定区的蛋白质，如蛋白A或蛋白G也可用作标记试剂。这些蛋白质显示与来自多种物种的免疫球蛋白恒定区强烈的非免疫原性反应性(参见，例如，Kronval等，J.Immunol.111：1401-1406(1973)；Akerstrom等，J.Immunol.135：2589-2542(1985))。可用可检测部分来修饰标记试剂，如生物素，另一种分子可与之特异性结合，如亲和素或链霉亲和素。多个可检测部分是本领域技术人员已知的。
免疫试验包括非竞争性试验和竞争性试验。在竞争性试验中，通过检测由样品中存在的未知多肽从抗体上置换下(竞争下的)已知的、添加的(外源)感兴趣多肽来间接检测样品中存在的多肽的量。
试验中使用的特定标记或可检测基团不是本发明的重要方面，只要其不明显干扰试验中使用的抗体的特异性结合即可。可检测基团可以是具有可检测的物理或化学形式的任何物质。这类可检测标记已经在免疫试验的领域中充分开发，并且通常大多数在这类方法中可用的任何标记物可用于本发明。因此，标记是可通过光谱法、光化学、生物化学、免疫化学、电学、光学或化学手段检测的任何组分。可用于本发明的标记物包括磁珠、荧光染料(例如，荧光素异硫氰酸酯、德州红、罗丹明等)、放射标记物、酶(例如，马辣根过氧化物酶、碱性磷酸酶和ELISA中常用的其他酶)和比色标记物(诸如胶体金或有色玻璃或塑料珠(例如，聚苯乙烯、聚丙烯、乳胶等))。
按照本领域中已知的方法，标记物可以与试验的需要组分(例如，第一检测抗体)直接或间接偶联。如上述，可以使用多种标记物，根据需要的灵敏度、与化合物偶联的难易、稳定性要求、可用的设备和处理设置来选择标记物。
通常通过间接方式连接非放射性标记物。配体分子(例如，生物素)通常与分子共价结合。然后配体与另一个分子(例如，链霉亲和素)结合，该分子是固有可检测的或与信号系统共价结合，如可检测的酶、荧光化合物或化学发光化合物。配体及其目标可与识别感兴趣的多肽的抗体，或识别与多肽结合的抗体的二抗以任何合适的组合使用。
分子也可以与信号产生化合物直接偶联，例如，通过与酶或荧光团偶联。用作标签的感兴趣的酶主要是水解酶，尤其是磷酸酶、酯酶和糖苷酶，或者氧化物酶，尤其是过氧化物酶。荧光化合物包括荧光素及其衍生物、罗丹明及其衍生物、丹酰、伞形酮等。化学发光化合物包括萤光素和2，3-二氢双酮酞嗪，例如，鲁米诺。可以使用的各种标记或信号产生系统的综述参见美国专利号4,391,904。
检测标记物的方法是本领域技术人员众所周知的。因此，例如，在标记物是放射性标记物的情况中，检测的方式包括自显影中的闪烁计数或照片成像。在标记物是荧光标记物的情况中，可通过发射合适波长的光的荧光物并检测所得的荧光来检测。可以通过视觉观察、照片成像、使用电子检测器如电荷耦合装置(CCD)或光电子增倍管等来检测荧光。相似地，可以通过提供合适的酶底物并检测所得的反应产物来检测酶标记物。最终可通过简单地观察与标记物相关的颜色来检测样品比色标记物。因此，在各种浸渍条试验中，偶联的金通常呈现粉色，而各种偶联的珠呈现出珠的颜色。
一些试验形式不需要使用经标记的组分。例如，可以使用凝集试验来检测目标抗体的存在。在这种情况中，抗原包被的颗粒由包含目标抗体的样品凝集在一起。在这种形式中，没有组分需要经标记并且通过简单的视觉检查来检测目标抗体的存在。
在一些实施方式中，室中可以存在两种或多种组分，并且在室内的pH或离子强度改变之后，可以控制或监测它们互相之间的结合。在一些实施方式中，在室内的pH或离子强度变化时或变化之后控制或监测一种或多种核酸组分的结合。示例性的核酸包括，例如DNA和RNA，虽然也可以使用核酸模拟物。在一些实施方式中，核酸中的至少一种是核酸探针或引物。“寡核苷酸引物”或“引物”是指与目标核酸上的序列杂交的寡核苷酸序列并且用作核酸合成的起始点。引物可以是各种长度的并且通常长度小于50个核苷酸，例如长度为12-30个核苷酸。在一些实施方式中，组分是互补的核酸。
提供了使用本文所述的离子注射器进行色谱分离的方法和装置。在色谱分离如离子交换和亲和色谱中，通常采用pH和/或离子强度梯度来洗脱分析物。pH中的变化会导致分子或其天然状态的变化，从而改变与基质之间的相互作用。在常规色谱系统中，通过混合至少两种预制的溶液来产生梯度(具有不同pH的两种缓冲剂或一种缓冲剂与酸或碱)。除了需要制备至少两种不同的溶液以外，这些类型的系统需要具有两个泵或阀和混合器。
相反，本文所述的方法和装置提供了通过泵来泵送或其他方式从容器中移动到色谱支持物上的分离缓冲剂。向缓冲剂中注射离子，从而改变流过色谱支持物或其他结合基质、色谱支持物/材料等的缓冲剂的pH。可通过向双极膜施加的电压电势来调节离子(例如，质子、氢氧根或其他离子)注射速率并且因此产生pH和/或离子强度中的变化。质子、氢氧根或离子注射系统可以位于用于运输缓冲剂的泵之前或之后。可以使用多种方式运输缓冲剂，例如但不限于泵、压力、真空、重力或其他。该装置可被设置为与色谱材料容器(包括但不限于色谱柱)直接或间接相连，从而使得室/通道内的缓冲剂连续移向色谱材料，使得pH分阶或梯度变化，例如用于在色谱期间洗脱或洗涤。
根据需要，可以通过注射质子降低缓冲剂的pH或通过注射氢氧根离子升高缓冲剂的pH。在一些实施方式中，可以使用两个极性膜(需要时，一个升高pH而另一个降低pH)。双极膜可具有不同的构造，如管、螺旋或其他形状，以增加表面积从而提高该系统产生离子的能力。该方法简化可色谱系统的设计，使得pH梯度系统更简单和便宜，同时使得系统具有pH梯度能力。该系统也可以实施成分批纯化，其中色谱介质在容器中(不是柱)并且加入感兴趣的分子，使得结合发生，并且然后例如用pH变化来洗脱。
结合介质可以是色谱或亲和介质，其可以多种方式实施，例如但不限于色谱珠、磁珠、交联聚合物珠、膜、含有与聚合物结合的合适相互作用基团的直链聚合物等。
在其他实施方式中，该设备可以用于，例如，蛋白质的选择性沉淀或色谱条件侧室(在各种情况中，通过改变pH和/或离子强度)或DNA或蛋白质变性(例如，代替升高溶液的温度)。
实施例
提供以下实施例用于说明而非限制本发明的权利要求。
实施例1
设计并测试可用于调节中心容器中pH和离子强度的设备。该设备示于图14。如图15和16所示，通过在不同位置上放置不同的膜来设置设备。图15显示了用于向容器中共同注射质子和氯离子的构造。图16显示了用于向容器中共同注射氢氧根和钠离子的构造。
使用图15的构造由HCl实现了在100ml容器中20mM Tris缓冲剂的电子滴定并且使用图16的构造由NaOH滴定相同的缓冲剂。简而言之，在图15的构造中，当用HCl滴定容器时，右上角的氢氧根注射器和左下角的阳离子注射器/提取器减弱，并且如图所示施加电流。具体地，在图15中，电流从阳极1流向阴极2。采用的条件如下：在容器中500mM NaCl中的20mM Tris碱和在侧室中的500mM NaCl。容器中的起始pH是10.45。图15中注射电流设定为100mA并且用玻璃pH计测量容器中的pH。如图17所示(“质子注射”，示于图中左上角到右下角)，在图15的构造中的共同注射质子和氯离子40分钟后，pH降到3.5。在40-分钟的时间点上，使构造变化成图16的那种构造。在图16的构造中，当用NaOH滴定容器时，左上角的质子注射器和右下角的阴离子注射器/提取器减弱。在图16的构造中，电流(100mA)从阳极2流向阴极1。如图17所示(“氢氧根注射”，示于图中左下角到右上角)，在图16的构造中另外施加电流35分钟之后，容器中的溶液经滴定回到pH 10.45。这证明了在容器中升高和降低pH的可行性。
实施例2
在另一个实验中，证明了在没有电流的情况下，容器溶液的pH稳定性。初始pH为9.6。在100mA下注射质子和氯离子持续2分钟(每次注射各离子约10-4摩尔)。然后关闭电流并且监测pH 5分钟。然后再次打开电流持续2分钟，并且重复该循环总共17次。该实验的结果示于图18，其中不同的线对应于连续注射(即，电流持续时)。在Tris缓冲范围内，发现pH变化小于0.03个单位。pH变化是由于容器中pH梯度“变宽”。这些梯度在2分钟内变宽。在变宽之后，pH稳定(在缓冲范围内)，优于0.005个单位。
实施例3
该实施例显示了磷酸盐缓冲剂的电子滴定。在图15所示的构造中的100ml容器中将杜尔伯科磷酸盐缓冲盐水手动调节至pH＝11.49，使得将质子和氯离子滴定(即注射)到容器中。施加的电流为约100mA。如图18所示，pH随着时间降低，但是其分三个阶段，其反映了磷酸盐缓冲剂具有3个pKa值的特征。
实施例4
该实施例显示了在容器中增加和降低盐浓度。使用图21的构造增加容器中的盐浓度，而使用图20的构造降低容器中的盐浓度。因此，在图21和20中，所示的两个顶部的氢氧根和质子注射器是失活的。
如图21所示，左下角的室用作阳离子注射器(本实施例中的钠离子)而右下角的室用作阴离子注射器(本实施例中的氯离子)。如图20所示，左下角的室用作阳离子提取器(本实施例中的钠离子)并且右下角的室用作阴离子提取器(本实施例中的氯离子)。电流在两个构造中从阳极2流向阴极2。在阴离子和阳离子注射室中起始溶液是500mM NaCl并且在容器中起始溶液是20mM NaCl。
图22中显示电流曲线随时间变化。共同注射钠和氯离子的正电流的量示于图21。共同提取钠和氯离子的负电流的量示于图20。基于施加的电流计算“预计盐浓度”并且示于图22。
通过在图21的构造中施加正电流，在70分钟内，盐浓度从20mM增加至约150mM。通过在图20的构造中另施加80分钟的负电流，盐浓度随后回到约20mM。图22由此证明使用本文所述的一些方法和设备增加或降低在容器中离子浓度。
实施例5
该实施例显示对流过pH计的缓冲剂的pH控制。
从含有由通道连接在一起的溶液储器、蠕动泵、质子注射器和pH计的系统中收集以下数据。泵将溶液从储器驱动通过质子注射器、pH计并流出废液。质子注射器调节流动溶液的pH，而pH计监测其pH水平。
实验条件：
流速：1.2ml/分钟
缓冲剂成份：4mM磷酸盐，100mM NaCl，pH 8.7
注射器电流：t＝0：3mA/6mA
t＝520秒：0mA
图25中显示所得的pH调节情况随时间变化。
实施例6
该实施例显示可独立控制pH和电导率。使用如图29所示一般构造的设备，测定在不影响电导率的情况下控制pH的能力和在不影响pH的情况下控制电导率的能力。
使用图26所示的调节器构造，其中感兴趣的缓冲剂(“BOI”)是50mMTEA并且“供体”缓冲剂是25mM TEA，500mM Na2SO4。在施加电流之后，电导率增加而pH保持基本恒定。
使用图27所示的调节器构造，其中感兴趣的缓冲剂(“BOI”)是50mM乙酸盐，500mM Na2SO4，并且“供体”缓冲剂是200mM磷酸盐。在施加电流之后，电导率降低而pH保持基本恒定。
使用图27所示的调节器构造，其中感兴趣的缓冲剂(“BOI”)是50mMTEA并且“供体”缓冲剂是25mM TEA，500mM Na2SO4。在施加电流之后，电导率保持相对恒定而出现pH上升。在缓冲剂的缓冲区内出现pH上升。当pH上升并达到胺的pKa时，阴离子交换膜(AEM)的选择性降低，导致阳离子随着电场渗透到BOI中，并且从而不再阻碍电导率增加。
也测试了图30所构造的非循环调节器。在电流存在时，发现输出pH急剧变化，pH的变化量随着流速变化。
术语“一个”或“一种”意在表示“一个(种)或多个(种)”。在述及步骤或要素时，其前导术语“包含”及其变化形式例如“包括”和“含有”旨在表示其它步骤或要素的增加是可任选且不被排除的。本说明书中引用的所有专利、专利申请和其它公开的参考材料都通过引用全文结合入本文中。

Claims (76)

1.一种用于控制容器中pH和/或离子强度的设备，所述设备包含，
a.与第一侧室和第二侧室液体连通的容器，其中所述容器不包含电极；
b.通过阴离子选择性膜或阳离子选择性膜之一与所述容器分开的第一侧室，并且所述第一侧室包含电极；和
c.通过膜与所述容器分开的第二侧室，所述第二容器包含电极，所述第一侧室的电极和所述第二侧室的电极能够形成通过所述容器和所述第一及第二侧室中如果存在的溶液连接的电路。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述容器是储器。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述容器是管或通道。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述管或通道形成循环回路。
5.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述管或通道从储器引出并且输出到除所述储器以外的装置或容器。
6.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述容器与储器液体连通。
7.如权利要求1所述的设备，所述设备还包含以下的一种或多种：
与所述容器液体连通的电导计；
与所述容器液体连通的pH计；
所述电极的电子控制器；
定位将溶液泵送通过所述容器的泵。
8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述容器与色谱柱或其他色谱支持物、质谱、毛细管电泳或其他分析设备液体连通。
9.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述容器包含防止大分子移动进入所述侧室的分子量截留膜。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述容器包含带缓冲的溶液。
11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述溶液包含一种或多种细胞。
12.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述溶液包含大分子。
13.如权利要求1-12中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包含：
i.阴离子和质子注射器，包含：
a.与所述容器液体连通并通过阴离子选择性膜与所述容器分开的第一侧室，其中所述第一侧室的电极是第一阴极；和
b.与所述容器液体连通并且通过双极膜与所述容器分开的第二侧室，其中所述第二侧室的电极是第一阳极，并且其中所述第一阳极和所述第一阴极能够形成通过所述容器和所述第一及第二室中如果存在的溶液连接的电路。
14.如权利要求13所述的设备，该设备还包含：
ii.阳离子和氢氧根离子注射器，包含：
a.与所述容器液体连通并且通过阳离子选择性膜与所述容器分开的第三侧室，所述第三侧室包括第二阳极；和
b.与所述容器液体连通并且通过双极膜与所述容器分开的第四侧室，所述第四侧室包括第二阴极，其中所述第二阳极和所述第二阴极能够形成通过所述容器和所述第三及第四侧室中如果存在的溶液连接的电路。
15.如权利要求14所述的设备，该设备还包含：
iii.阴离子和阳离子提取器，包含：
a.与所述容器液体连通并且通过阳离子选择性膜与所述容器分开的第五侧室，所述第五侧室包括第三阴极；和
b.与所述容器液体连通并且通过阴离子选择性膜与所述容器分开的第六侧室，所述第六侧室包含第三阳极，其中所述第三阳极和所述第三阴极能够形成通过所述容器和所述第五及第六侧室中如果存在的溶液连接的电路。
16.如权利要求1-12中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包含：
i.阳离子和氢氧根离子注射器，包含：
a.与所述容器液体连通并通过阳离子选择性膜与所述容器分开的第一侧室，其中所述第一侧室的电极是第一阳极；和
b.与所述容器液体连通并且通过双极膜与所述容器分开的第二侧室，其中所述第二侧室的电极是第一阴极，其中所述第二阳极和所述第二阴极能够形成通过所述容器和所述第一及第二侧室中如果存在的溶液连接的电路。
17.如权利要求13-16中任一项所述的设备，所述设备还包含以下的一种或多种：
与所述容器液体连通的电导计；
与所述容器液体连通的pH计；
所述第一阴极和第一阳极和如果存在的所述第二阴极和第二阳极的电子控制器；和
定位以将液体溶液泵送通过所述容器的泵。
18.如权利要求13-16中任一项所述的设备，其特征在于，所述容器与色谱柱或其他色谱支持物、质谱、毛细管电泳或其他分析设备液体连通。
19.如权利要求1-12中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包含：
i.阴离子和阳离子注射器，包括：
a.与容器液体连通并通过阴离子选择性膜与容器分开的第一侧室，其中所述第一侧室的电极是第一阴极；和
b.与容器液体连通并且通过阳离子选择性膜与容器分开的第二侧室，其中所述第二侧室的电极是第一阳极，其中所述第一阳极和所述第一阴极能够形成通过所述容器和所述第一及第二侧室中如果存在的溶液连接的电路。
20.如权利要求19所述的设备，所述设备还包含以下的一种或多种：
与所述阴离子和阳离子注射器下游的容器液体连通的电导计；
所述第一阴极和第一阳极的电子控制器；
定位以将溶液泵送通过所述容器的泵。
21.如权利要求19或20所述的设备，其特征在于，所述容器与色谱柱或其他色谱支持物、质谱、毛细管电泳或其他分析设备液体连通。
22.如权利要求19、20或21所述的设备，该设备还包含：
iii.阴离子和质子注射器，包括：
a.与容器液体连通并且通过阴离子选择性膜与容器分开的第三侧室，所述第三侧室包括第二阴极；和
b.与容器液体连通并且通过双极膜与容器分开的第四侧室，所述第四侧室包括第二阳极，其中所述第二阳极和所述第二阴极能够形成通过所述容器和所述第三及第四侧室中如果存在的溶液连接的电路。
和
iv.阳离子和氢氧根离子注射器，包括：
a.与容器液体连通并且通过阳离子选择性膜与容器分开的第五侧室，所述第五侧室包括第三阳极；和
b.与容器液体连通并且通过双极膜与容器分开的第六侧室，所述第六侧室包括第三阴极，其中所述第三阳极和所述第三阴极能够形成通过所述容器和所述第五及第六侧室中的溶液连接的电路。
23.如权利要求22所述的设备，该设备还包括：
v.与阴离子和阳离子注射器、阴离子和质子注射器，以及阳离子和氢氧根离子注射器下游的容器液体连通的pH计。
24.如权利要求19、20或21所述的设备，该设备还包含：
ii.质子注射器和阳离子提取器，包含：
a.与所述容器液体连通并且通过阳离子选择性膜与所述容器分开的第三侧室，所述第三侧室包含第二阴极；和
b.与所述容器液体连通并且通过双极膜与所述容器分开的第四侧室，所述第四侧室包含第二阳极，其中所述第二阳极和所述第二阴极能够形成通过所述容器和所述第三及第四侧室中如果存在的溶液连接的电路；
和
iii.氢氧根离子注射器和阴离子提取器，包含：
a.与所述容器液体连通并且通过阴离子选择性膜与所述容器分开的第五侧室，所述第五侧室包含第三阳极；和
b.与所述容器液体连通并且通过双极膜与所述容器分开的第六侧室，所述第六侧室包含第三阴极，其中所述第三阳极和所述第三阴极能够形成通过所述容器和所述第五及第六侧室中如果存在的溶液连接的电路。
25.如权利要求1-12中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包含：
i.质子注射器和阳离子提取器，包含：
a.与所述容器液体连通并通过阳离子选择性膜与所述容器分开的第一侧室，其中所述第一侧室的电极是第一阴极；和
b.与所述容器液体连通并且通过双极膜与所述容器分开的第二侧室，其中所述第二侧室的电极是第一阳极，其中所述第一阳极和所述第一阴极能够形成通过所述容器和第一及第二侧室中如果存在的溶液连接的电路。
26.如权利要求25所述的设备，该设备还包括：
ii.氢氧根离子注射器和阴离子提取器，包含：
a.与所述容器液体连通并且通过阴离子选择性膜与所述容器分开的第三侧室，所述第三侧室包含第二阳极；和
b.与所述容器液体连通并且通过双极膜与所述容器分开的第四侧室，所述第四侧室包含第二阴极，其中所述第二阳极和所述第二阴极能够形成通过所述容器和所述第三及第四侧室中如果存在的溶液连接的电路。
27.如权利要求1-12中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包含：
i.氢氧根离子注射器和阴离子提取器，包含：
a.与所述容器液体连通并通过阴离子选择性膜与所述容器分开的第一侧室，其中所述第一侧室的电极是第一阳极；和
b.与所述容器液体连通并且通过双极膜与所述容器分开的第二侧室，其中所述第二侧室的电极是第一阴极，其中所述第一阳极和所述第一阴极能够形成通过所述容器和第一及第二侧室中如果存在的溶液连接的电路。
28.如权利要求25所述的设备，所述设备还包含以下的一种或多种：
与所述质子注射器和阳离子提取器下游的容器液体连通的电导计；
与所述容器液体连通的pH计；
所述第一阴极和第一阳极的电子控制器；和
定位以将溶液泵送通过所述容器的泵。
29.如权利要求25或28所述的设备，其特征在于，所述容器与色谱柱或其他色谱支持物、质谱、毛细管电泳或其他分析设备液体连通。
30.如权利要求1-12中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包含：
i.阴离子和阳离子提取器，包含：
a.与所述容器液体连通并通过阳离子选择性膜与所述容器分开的第一侧室，其中所述第一侧室的电极是第一阴极；和
b.与所述容器液体连通并且通过阴离子选择性膜与所述容器分开的第二侧室，其中所述第二侧室的电极是第一阳极，其中所述第一阳极和所述第一阴极能够形成通过所述容器和第一及第二侧室中如果存在的溶液连接的电路。
31.如权利要求30所述的设备，所述设备还包含以下的一种或多种：
与所述阴离子和质子提取器下游的容器液体连通的电导计；
与所述容器液体连通的pH计；
所述第一阴极和第一阳极的电子控制器；和
定位以将溶液泵送通过所述容器的泵。
32.如权利要求30或31所述的设备，其特征在于，所述容器与色谱柱或其他色谱支持物、质谱、毛细管电泳或其他分析设备液体连通。
33.如权利要求1-32中任一项所述的设备，其特征在于，所述容器包含含有细胞、核酸或蛋白质的溶液。
34.如权利要求1-32中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备不包含真空或用于去除过量气体的其它装置。
35.一种控制水性溶液的pH和/或离子强度的方法，所述方法包括，
提供如权利要求1-12所述的设备，其中所述容器和所述侧室含有所述溶液；
在所述第一侧室的电极和所述第二侧室的电极之间施加电流，从而改变所述容器中所述溶液的离子浓度；
从而控制所述溶液的pH和/或离子强度。
36.如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述设备包含与所述容器液体连通的含有所述溶液的储器，并且所述方法还包括在所述施加电流期间将所述溶液从所述储器中泵送通过所述容器。
37.如权利要求36所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述施加电流之后，将所述溶液转移至色谱柱或其他色谱支持物、质谱、毛细管电泳或其他分析设备。
38.如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述容器包含细胞或生物大分子并且所述容器中的分子量截留膜防止细胞或大分子从所述容器中移出。
39.如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述容器包含细胞或生物大分子，并且所述施加电流导致所述容器中的溶液中离子减少。
40.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述离子选自下组：肽、核苷酸、寡核苷酸、离子型去污剂和离子型代谢物。
41.如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述容器包含细胞或生物大分子，并且所述施加电流导致所述容器中的溶液中离子增加。
42.如权利要求39或41所述的方法，其特征在于，所述大分子是蛋白质或核酸。
43.如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述设备包含：
i.阴离子和质子注射器，包含：
a.与所述容器液体连通并通过阴离子选择性膜与所述容器分开的第一侧室，其中所述第一侧室的电极是第一阴极；和
b.与所述容器液体连通并且通过双极膜与所述容器分开的第二侧室，其中所述第二侧室的电极是第一阳极，并且其中所述第一阳极和所述第一阴极能够形成通过所述容器和所述第一及第二侧室中的溶液连接的电路；并且
所述施加包括在所述第一阴极和第一阳极之间施加电流，从而将阴离子从所述第一侧室转移到所述容器中，并且将质子从所述第二侧室转移到所述容器中。
44.如权利要求43所述的方法，其特征在于，所述设备还包含：
ii.阳离子和氢氧根离子注射器，包含：
a.与所述容器液体连通并且通过阳离子选择性膜与所述容器分开的第三侧室，所述第三侧室包含第二阳极；和
b.与所述容器液体连通并且通过双极膜与所述容器分开的第四侧室，所述第四侧室包含第二阴极，其中所述第二阳极和所述第二阴极形成通过所述容器和所述第三及第四室中的溶液连接的电路；并且
所述施加还包括在所述第二阴极和第二阳极之间施加电流，从而将阳离子从所述第三侧室转移到所述容器中，并且将氢氧根离子从所述第四侧室转移到所述容器中。
45.如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述设备还包含：
iii.阴离子和阳离子提取器，包含：
a.与所述容器液体连通并且通过阳离子选择性膜与所述容器分开的第五侧室，所述第五侧室包括第三阴极；和
b.与所述容器液体连通并且通过阴离子选择性膜与所述容器分开的第六侧室，所述第六侧室包括第三阳极，其中所述第三阳极和所述第三阴极形成通过所述容器和所述第五及第六侧室中的溶液连接的电路；并且
所述施加还包括在所述第三阴极和第三阳极之间施加电流，从而将阳离子从所述容器转移到所述第五侧室中，并且将阴离子从所述容器转移到所述第六侧室中。
46.如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述设备包含：
i.阳离子和氢氧根离子注射器，包含：
a.与所述容器液体连通并通过阳离子选择性膜与所述容器分开的第一侧室，其中所述第一侧室的电极是第一阳极；和
b.与所述容器液体连通并且通过双极膜与所述容器分开的第二侧室，其中所述第二侧室的电极是第一阴极，其中所述第二阳极和所述第二阴极形成通过所述容器和所述第一及第二侧室中的溶液连接的电路；和
所述施加包括在所述第一阴极和第一阳极之间施加电流，从而将阳离子从所述第一侧室转移到所述容器中，并且将氢氧根离子从所述第二侧室转移到所述容器中。
47.如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述设备包含：
i.阴离子和阳离子注射器，包含：
a.与所述容器液体连通并通过阴离子选择性膜与所述容器分开的第一侧室，其中所述第一侧室的电极是第一阴极；和
b.与所述容器液体连通并且通过阳离子选择性膜与所述容器分开的第二侧室，其中所述第二侧室的电极是第一阳极，其中所述第一阳极和所述第一阴极形成通过所述容器和所述第一及第二侧室中的溶液连接的电路；和
所述施加包括在所述第一阴极和第一阳极之间施加电流，从而将阴离子从所述第一侧室转移到所述容器中，并且将阳离子从所述第二侧室转移到所述容器中。
48.如权利要求43所述的方法，其特征在于，所述设备包含：
iii.阴离子和质子注射器，包含：
a.与所述容器液体连通并且通过阴离子选择性膜与所述容器分开的第三侧室，所述第三侧室包含第二阴极；和
b.与所述容器液体连通并且通过双极膜与所述容器分开的第四侧室，所述第四侧室包括第二阳极，其中所述第二阳极和所述第二阴极形成通过所述容器和所述第三及第四侧室中的溶液连接的电路；和
和
iv.阳离子和氢氧根离子注射器，包含：
a.与所述容器液体连通并且通过阳离子选择性膜与所述容器分开的第五侧室，所述第五侧室包含第三阳极；和
b.与所述容器液体连通并且通过双极膜与所述容器分开的第六侧室，所述第六侧室包含第三阴极，其中所述第三阳极和所述第三阴极能够形成通过所述容器和所述第五及第六侧室中的溶液连接的电路；并且
所述施加还包括：
在所述第二阴极和第二阳极之间施加电流，从而将阴离子从所述第三侧室转移到所述容器中，并且将质子从所述第四侧室转移到所述容器中；和
在所述第三阴极和第三阳极之间施加电流，从而将阳离子从所述第五侧室转移到所述容器中，并且将氢氧根离子从所述第六侧室转移到所述容器中。
49.如权利要求43所述的方法，其特征在于，所述设备还包含
ii.质子注射器和阳离子提取器，包含：
a.与所述容器液体连通并且通过阳离子选择性膜与所述容器分开的第三侧室，所述第三侧室包含第二阴极；和
b.与所述容器液体连通并且通过双极膜与所述容器分开的第四侧室，所述第四侧室包含第二阳极，其中所述第二阳极和所述第二阴极形成通过所述容器和所述第三及第四侧室中的溶液连接的电路；
和
iii.氢氧根离子注射器和阴离子提取器，包含：
a.与所述容器液体连通并且通过阴离子选择性膜与所述容器分开的第五侧室，所述第五侧室包含第三阳极；和
b.与所述容器液体连通并且通过双极膜与所述容器分开的第六侧室，所述第六侧室包含第三阴极，其中所述第三阳极和所述第三阴极形成通过所述容器和所述第五及第六侧室中的溶液连接的电路；并且
所述施加还包括：
在所述第二阴极和第二阳极之间施加电流，从而将阳离子从所述容器转移到所述第三侧室中，并且将质子从所述第四侧室转移到所述容器中；和
在所述第三阴极和第三阳极之间施加电流，从而将阴离子从所述容器转移到所述第五侧室中，并且将氢氧根离子从所述第六侧室转移到所述容器中。
50.如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述设备包含：
i.质子注射器和阳离子提取器，包含：
a.与所述容器液体连通并通过阳离子选择性膜与所述容器分开的第一侧室，其中所述第一侧室的电极是第一阴极；和
b.与所述容器液体连通并且通过双极膜与所述容器分开的第二侧室，其中所述第二侧室的电极是第一阳极，其中所述第一阳极和所述第一阴极形成通过所述容器和所述第一及第二侧室中的溶液连接的电路；并且
所述施加包括在所述第一阴极和第一阳极之间施加电流，从而将阳离子从所述容器转移到所述第一侧室转移到所述容器中，并且将质子从所述第二侧室转移到所述容器中。
51.如权利要求50所述的方法，其特征在于，所述设备还包含：
ii.氢氧根离子注射器和阴离子提取器，包含：
a.与容器液体连通并且通过阴离子选择性膜与容器分开的第三侧室，所述第三侧室包括第二阳极；和
b.与容器液体连通并且通过双极膜与容器分开的第四侧室，所述第四侧室包括第二阴极，其中所述第二阳极和所述第二阴极在容器和所述第三及第四侧室中形成通过溶液连接的电路；和
所述施加还包括在所述第二阴极和第二阳极之间施加电流，从而将阴离子从所述容器转移到第三侧室中，并且将氢氧根离子从所述第四侧室转移到容器中。
52.如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述设备包含：
i.氢氧根离子注射器和阴离子提取器，包含：
a.与所述容器液体连通并通过阴离子选择性膜与所述容器分开的第一侧室，其中所述第一侧室的电极是第一阳极；和
b.与所述容器液体连通并且通过双极膜与所述容器分开的第二侧室，其中所述第二侧室的电极是第一阴极，其中所述第二阳极和所述第二阴极形成通过所述容器和所述第三及第四侧室中的溶液连接的电路；和
所述施加包括在所述第一阴极和第一阳极之间施加电流，从而将阴离子从所述容器转移到所述第一侧室中，并且将氢氧根离子从所述第二侧室转移到所述容器中。
53.如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述设备包含：
i.阴离子和阳离子提取器，包含：
a.与所述容器液体连通并通过阳离子选择性膜与所述容器分开的第一侧室，其中所述第一侧室的电极是第一阴极；和
b.与所述容器液体连通并且通过阴离子选择性膜与所述容器分开的第二侧室，其中所述第二侧室的电极是第一阳极，其中所述第一阳极和所述第一阴极形成通过所述容器和所述第一及第二侧室中的溶液连接的电路；并且
所述施加包括在所述第一阴极和第一阳极之间施加电流，从而将阳离子从所述容器转移到所述第一侧室中，并且将阴离子从所述容器转移到所述第二侧室中。
54.如权利要求43-53中任一项所述的方法，其特征在于，所述阳离子选自下组：钠、锂、镁、钙、铵、瑞兹姆(Tris)和咪唑。
55.如权利要求43-53中任一项所述的方法，其特征在于，所述阴离子选自下组：氯离子、氟离子、溴离子、磷酸根、柠檬酸根和谷胱甘肽。
56.如权利要求35-55中任一项所述的方法，其特征在于，所述溶液包含细胞、核酸或蛋白质。
57.如权利要求35-55中任一项所述的方法，其特征在于，所述溶液包含化学或酶促反应并且通过改变所述溶液的pH或离子强度来控制所述反应。
58.如权利要求35-55中任一项所述的方法，其特征在于，所述溶液包含互相结合的至少第一组分和第二组分，并且改变所述溶液的pH和/或离子强度来调节所述组分的结合。
59.如权利要求58所述的方法，其特征在于，改变所述溶液的pH和/或离子强度来增加所述组分的结合。
60.如权利要求58所述的方法，其特征在于，改变所述溶液的pH和/或离子强度来降低所述组分的结合。
61.如权利要求58-65中任一项所述的方法，其特征在于，所述组分中的至少一种选自抗体、适体和核酸。
62.一种向细胞样品递送带电分子，或从细胞样品去除带电分子的方法，所述方法包括
提供如权利要求1所述的设备，该设备具有(i)在所述容器中包含一种或多种细胞的样品和(ii)侧室和/或所述容器中的带电分子；
在所述容器中的水性溶液中的电极之间施加电流，从而(i)将所述带电分子从侧室递送到所述容器中或(ii)从所述容器移去所述带电分子到侧室中。
63.如权利要求62所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在施加电流之后从所述容器去除一种或多种细胞。
64.如权利要求62所述的方法，其特征在于，所述第一侧室中的电极是阴极并且所述第二侧室中的电极是阳极。
65.如权利要求64所述的方法，其特征在于，所述带电分子是带正电的并且所述带正电的带电分子通过电流从所述第二侧室转移到所述容器中。
66.如权利要求64所述的方法，其特征在于，所述带电分子是带负电的并且所述带负电的带电分子通过电流从所述第一侧室转移到所述容器中。
67.如权利要求62所述的方法，其特征在于，所述第一侧室中的电极是阳极并且所述第二侧室中的电极是阴极。
68.如权利要求67所述的方法，其特征在于，所述带电分子是带正电的并且所述带正电的带电分子通过电流从所述容器转移到所述第二侧室中。
69.如权利要求67所述的方法，其特征在于，所述带电分子是带负电的并且所述带负电的带电分子通过电流从所述第一侧室转移到所述容器中。
70.如权利要求65-69中任一项所述的方法，其特征在于，所述带电分子的质量为300-1500道尔顿。
71.如权利要求65-70中任一项所述的方法，其特征在于，所述细胞是原核细胞。
72.如权利要求65-70中任一项所述的方法，其特征在于，所述细胞是真核细胞。
73.如权利要求72所述的方法，其特征在于，所述细胞是动物细胞。
74.如权利要求72所述的方法，其特征在于，所述细胞是植物细胞。
75.如权利要求72所述的方法，其特征在于，所述细胞是真菌细胞。
76.如权利要求72所述的方法，其特征在于，所述细胞是人细胞。
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