CN108473531B - 使用导电聚合物的凝胶电泳和转移组合以及使用方法 - Google Patents

使用导电聚合物的凝胶电泳和转移组合以及使用方法 Download PDF

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Abstract

用于在蛋白质分析的凝胶电泳和膜转移中使用的预制凝胶和膜组合单元，以及使用方法。透明导电聚合物板容纳电泳凝胶和免疫印迹膜。凝胶和膜位于两个导电聚合物的板或具有导电层或薄膜的板之间。在电泳步骤期间，电流使蛋白质移动通过凝胶，从而允许蛋白质分离。然后，在不移除或重新定向凝胶或装置的情况下，切换电触点以允许电流经由导电聚合物垂直地穿过凝胶，这将允许蛋白质转移到容纳在相同预制凝胶和膜组合单元中的膜上。该装置允许使用者可视化蛋白质分离和蛋白质转移的步骤，而无需在电泳与转移步骤之间转移凝胶。

Description

使用导电聚合物的凝胶电泳和转移组合以及使用方法
相关申请的引证
本申请要求2016年11月10日提交的美国专利申请15/348,803号的优先权和权益，其是2016年2月5日提交的美国专利申请15/017,540号的部分继续申请，其要求2015年11月10日提交的美国临时专利申请62/253,143号的权益，这些申请各自通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及凝胶电泳和大分子的转移，更具体地涉及使用具有透明导电聚合物的单个预制凝胶和膜组合单元。
背景技术
虽然免疫印迹是常用技术，但仍存在许多由转移步骤引起的问题。这些包括在将凝胶置于膜上时引入气泡，并且随着凝胶变薄以减少所需蛋白质的量，当使用者将凝胶从预制装置移动到印迹膜时发生凝胶的撕裂。当需要分析有限量的蛋白质时，特别是当没有可用的蛋白质或它是临床样品时，这些并发可能是毁灭性的。此外，蛋白质分离和转移组合单元的概念受到当前使用绝缘塑料来容纳预制凝胶的阻碍。此外，研究人员通常更喜欢在电泳过程中观察蛋白质分离，这限制了将非透明材料用作凝胶支撑结构板。
简化蛋白质印迹技术，将传统的两步法(蛋白质分离和蛋白质转移)简化为单个步骤，并使用单个装置代替用于电泳和蛋白质转移的单独装置。然而，创建单个组合凝胶电泳和蛋白质转移单元的一个挑战涉及创建一种装置，其中用户可以在电泳期间可以可视化蛋白质分离的程度，然后将蛋白质转移到印迹膜而不将凝胶物理地转移到膜上。对于进行电泳和蛋白质转移两者的这种装置，板必须形成为凝胶的结构支撑，但也能够将电流穿过凝胶支撑板传递到印迹膜。挑战在于将蛋白质转移到印迹膜所需的电流必须垂直于电泳期间分离蛋白质所需的电流。
已经进行了许多尝试以使用各种装置和技术简化蛋白质和其他大分子的分离和转移。Fernwood等人的美国专利4,994,166号描述了一种用于平板凝胶电泳和印迹的单个装置，它们都在沿着相对的垂直壁具有分离电极，和在凝胶水平的上方和下方水平设置的印迹电极的单个槽单元中进行。细胞以分离和印迹模式操作，其中分离和印迹电极分别通电。Fernwood需要多孔凝胶支撑以允许电场穿过膜，并且在分离阶段期间顶板转移电极必须与缓冲溶液脱离接触。Fernwood还讨论了使用凝胶支持板进行蛋白质电泳和转移两者的一些问题。由于在分离阶段期间凝胶的两端之间必然存在电位差，因此在分离过程中与缓冲溶液接触的导电印迹电极使凝胶周围的区域无效，从而防止蛋白质迁移和分离。Fernwood通过使用线阵列作为下部印迹电极解决了这个问题，并且为了避免无效场，电极必须升高到槽中的液体缓冲液水平以上或者低于液体缓冲液水平以下。提供的另一种解决方案是可以固定电极板的高度，并且根据需要升高和降低缓冲液水平以建立或断开与凝胶支撑板的电接触。在电泳与转移阶段之间升高或降低平板或缓冲液需要将转移蛋白质分离到印迹膜的装置和方法的额外的复杂水平。
Dutertre的美国专利5,102,524号描述了一种控制大分子迁移穿过凝胶板的电泳装置和方法，其中不同组的电极以两步法使用以首先分离大分子(例如蛋白质)，然后将分子转移到印迹膜中。
Cognard的美国专利5,593,561号也描述了一种用于控制大分子的迁移并其转移到容器中的膜上的电泳装置和方法。在电极之间建立的第一电场提供了在凝胶中进行大分子分离的手段，并且垂直于第一电场的第二电场提供了将大分子转移到膜上的手段。在描述的方法中，将电极和印迹膜组装在容器中，然后用凝胶填充。然后将凝胶液化，从而除去膜。Cognard的装置可以在没有预制凝胶和膜单元的情况下使用。
Margalit的美国专利8,173,002号公开了一种将蛋白质转移到印迹膜上的干印迹系统。该系统不包括电泳装置，因此该装置不允许使用者在单个装置中可视化蛋白质的分离和印迹。该装置需要使用者出现以将凝胶转移到印迹装置上的印迹膜上。Margalit教导了导电聚合物的使用，但不与单个装置组合使用，该装置既能分离蛋白质又能将蛋白质转移到印迹膜上。Margalit没有教示透明凝胶支撑板的使用，以便使用者可以在电泳期间可视化蛋白质分离。
Ohse的美国专利申请公开号2006/0042951公开了一种通过使用细槽，转移电极和厚度约0.1μm的透明导电材料来分离和转移蛋白质的装置。该装置包括：一对用于使样品中的物质沿通道移动的分离电极，和一对用于使样品中的物质通过电泳转移到捕获材料的转移电极。透明导电材料由于其约0.1μm的厚度而不能作为支撑结构，其不具有足够的刚性以用作凝胶的支撑壁。分离和印迹在电泳缓冲液中进行，并且不使用通常用于蛋白质印迹的凝胶平板或凝胶平板组件。
Serikov的美国专利号6,602,391公开了一种用于毛细管分离大分子和分离后印迹的装置和方法。然而，Serikov没有公开使用平板凝胶，其中使用者可以观察大分子的分离并将大分子转移到印迹膜上进行蛋白质印迹。
先前已经描述了导电聚合物，但没有结合电泳和印迹。Ates等人在“导电聚合物及其应用(Conducting Polymers and their Applications)”(Current PhysicalChemistry,2012,2,224-240)中描述了导电聚合物的许多应用。Jung的国际专利申请号PCT/EP2013/065163公开了一种用于抗静电层的导电聚合物组合物和透明电极。Kim的国际专利申请号PCT/KR2008/002236公开了一种用作透明电极的导电聚合物和使用喷墨喷涂法制造电极的方法。美国专利申请号13/616,804公开了一种透明板和制造透明板的方法，其中形成导电聚合物层以制造透明电极。
使用导电聚合物的透明导电板尚未用于电泳和印迹装置中，其中导电板用作凝胶支撑结构，使得预制凝胶及其导电聚合物外壳可用于电泳和印迹，而不用在蛋白质分离后去除凝胶，并且当蛋白质转移到印迹膜时仍然用作凝胶支持结构。
目前仍然需要能够在单个预制凝胶和膜组合单元中进行凝胶电泳和蛋白质转移的装置和相关方法。另外，由于研究人员更喜欢在电泳阶段期间观察电泳步骤，因此仍然需要开发允许可视化的凝胶结构支持板，但也可以用于蛋白质印迹的电泳阶段和蛋白质转移阶段。
在本发明的背景技术和说明书中公开的所有专利，专利申请和非专利申请出于所有目的都通过引用整体并入本文。
发明内容
本发明有利地通过使用导电聚合物提供凝胶电泳和用一个预制凝胶和膜组合单元转移来填补上述缺陷，这提供了一种快速、可靠且简便的方法来进行非手动式蛋白质分离，随后将蛋白质有效地转移到印迹膜上。
该技术被定义为涉及导电、半导电和/或耗散材料在用于支撑电泳凝胶的装置的结构中的任何使用的任何技术、发明、技术诀窍、方法、组合物、装置、机器、产品、消耗品、配方及其任何组合，其中印迹膜位于凝胶附近，从而允许电流在蛋白质分离阶段期间和蛋白质分离阶段完成后沿一个方向流过凝胶，电流在分离阶段期间在垂直于电流流动方向的方向上流过导电板或半导电板。这是在不从预制凝胶和膜组合单元中去除凝胶的情况下完成的。
本发明包括用于预制凝胶和膜组合单元中的凝胶电泳和蛋白质转移的方法。预制凝胶和膜组合单元由导电/半导电聚合物外壳、电泳凝胶和用于蛋白质印迹的印迹膜组成。凝胶和膜对夹在两片导电聚合物之间。当电流在凝胶的y轴的相对侧上的电极之间流动时，凝胶能够在凝胶内按尺寸分离蛋白质。印迹膜能够固定蛋白质分离后从凝胶转移的蛋白质，而不会在蛋白质分离后将凝胶物理地转移到印迹膜上。
本发明还可包括下列中的一种或多种：凝胶与膜之间的导电性较低的凝胶薄层(即高百分比的聚丙烯酰胺)；不同类型的电泳凝胶，包括由聚丙烯酰胺、bis-Tris、Tris-乙酸盐等制成的那些；不同的免疫印迹膜，包括由硝酸纤维素和聚偏二氟乙烯(PVDF)制成的那些；不同导电聚合物材料；塑料绝缘体；缓冲槽和缓冲盖；具有电极的预制凝胶和膜夹盒；负电极室；正电极室；电极组件；阳极和阴极缓冲液；冷却装置；和可编程电源。
本发明的独特之处在于其在蛋白质印迹应用中利用具有特定电阻率的创新导电聚合物来解决当前方法中的基本问题，并且允许方便的一步电泳和转移方法。更具体地，本发明的独特之处在于它利用导电/半导电聚合物来容纳预制凝胶和印迹膜组合，其在一种情况下(电泳)用作绝缘体并且在另一种情况下(蛋白质转移)用作电极，这对于使用一对电极在一个方向上按尺寸分离蛋白质并通过使用不同电极对以垂直方式将蛋白质转移到印迹膜的装置是有利的。用于在结构上支撑预制凝胶的导电聚合物是透明的，这允许使用者在电泳期间可视化蛋白质分离。
本发明的一个目的是通过使用导电聚合物的预制凝胶和印迹膜组合单元提供凝胶电泳和转移，这不会遇到与现有解决方案相关的任何问题或缺陷。
在一个实施方式中，存在用于电泳分离和印迹的装置。该装置具有由透明导电聚合物制成的第一半导电板和与第一半导电板基本平行的第二半导电板。该装置具有电泳凝胶和印迹膜，其中电泳凝胶位于第一半导电板与印迹膜之间。印迹膜位于电泳凝胶与第二半导电板之间。
在另一个实施方式中，该装置还包括在第二半导电板与印迹膜之间的低电导率(高电阻率)凝胶。该实施方式还包括在第二半导电板与印迹膜之间的滤纸。
在又另一个实施方式中，第一透明导电板具有以阵列或栅格布置的导电线，以在整个板中分散电流/电荷。
在又另一个实施方式中，第一板通常由非导电的静电耗散材料形成。该装置具有由透明聚合物制成的第一板，与第一板相邻的半导电透明层、与第一板基本上平行的第二板、电泳凝胶和印迹膜。在该实施方式中，非导电静电耗散板具有薄的透明导电聚合物层或薄的透明导电膜，其至少设置在第一板的内表面上以在印迹阶段期间用作板电极，但是在电泳期间用作绝缘板。
在又另一个实施方式中，该装置包括液体容器槽，该液体容器槽具有上缓冲腔室和下缓冲腔室，每个缓冲腔室具有分离相电极。该罐还具有一对印迹相电极，其布置方式使得由分离相电极产生的电场基本上垂直于由印迹相电极产生的电场。该装置还包括电源，该电源被配置为在分离相电极之间自动或手动切换电压并向其施加电压，并且在分离蛋白质步骤之后在印迹相电极之间自动或手动切换电压并向其施加电压。
在又另一个实施方式中，存在一种用于将大分子分离和分离后印迹到印迹膜的方法。使用者在液体容器槽内在第一定向上提供装置。该装置具有由透明导电聚合物组成的第一半导电板，基本上平行于第一导电板的第二导电板，电泳凝胶和印迹膜。电泳凝胶位于第一导电板与印迹膜之间，印迹膜位于电泳凝胶与第二导电板之间。使用者通过向一对分离电极施加第一电驱动力，使得电流沿着凝胶的y轴流动，从而沿着装置的凝胶分离大分子(例如蛋白质)。电压导致按尺寸分离凝胶内的生物分子，即较大的分子比较小的分子沿y轴迁移得更慢。然后停止施加到分离电极的电力。在不从液体容器槽中移除凝胶和转移膜的情况下，并且在保持液体容器槽中的凝胶和膜的相同定向的同时，将第二电驱动力施加到基本上垂直于第一电驱动力的一对印迹电极上。保持凝胶和膜单元相对于分离和印迹电极的定向。第二电驱动力使电流在第一定向上沿凝胶的z轴流动。第二电驱动力将生物分子从凝胶转移到与凝胶相邻的印迹膜。分离生物分子并将生物分子转移到印迹膜的步骤是在不从槽中移除单元的情况下进行的，从而将在单个液体容器槽中的电泳和蛋白质转移到印迹膜上步骤合并，而不必在分离步骤与转移步骤之间重新定向凝胶和膜组合单元。
现在将参考附图在下文中更全面地描述本发明，这些附图旨在结合本发明内容，具体实施方式以及具体讨论或以其他方式公开的任何优选和/或特定实施方式来阅读。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为限于这里阐述的实施方式；相反，这些实施方式仅以说明的方式提供，从而本公开将是透彻，完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本发明的全部范围。
附图说明
本发明的这些和其他特征和优点将变得易于理解，因为参考本说明书、权利要求和附图可以更好地理解，其中：
图1示出了用于电泳和转移的预制凝胶和膜组合单元的一般设置的侧视图。
图2示出了现有技术中已知的通常用于电泳的典型预制凝胶和膜组合单元的正视图；
图3示出了电泳和转移槽内的预制凝胶和膜组合单元的横截面侧视图；
图4示出了电泳和转移槽的透视图，其中预制凝胶和膜组合单元没有放置在槽内；
图5示出了预制凝胶和膜组合单元的一个实施方式的正视图；
图6示出了凝胶和膜组合单元的一个实施方式的侧视图，其具有导线网和与电泳凝胶接触的薄导电聚合物或膜；
图7示出了凝胶和膜组合单元的一个实施方式的透视图；
图8示出了凝胶和膜组合单元的一个实施方式的顶视图，其在一个板上具有突起以产生凝胶和膜的间隙。
图9示出了图8的实施方式的透视图。
具体实施方式
现在将参考附图在下文中更全面地描述本发明，附图中示出了本发明的实施方式。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，并且不应该被解释为限于文中阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式从而使本公开透彻和完整，并将本发明的范围完全传达给本领域技术人员。
应当理解，当一个元件被称为在另一个元件“上”时，它可以直接在另一个元件上，或者其间可以存在中间元件。如文中所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。
应当理解，虽然文中可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件、组件、区域、层和/或部分与另一个元件、组件、区域、层和/或部分区分开。
应当理解，图中所示的元件、组件、区域、层和部分不一定按比例绘制。
这里使用的术语仅用于描述特定实施方式的目的，并不意图限制本发明。如文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确说明。将进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包含(comprises)”和/或“含有(comprising)”或“包括(includes)”和/或“包括(including)”指定所述特征、区域、整数、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、区域、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组的存在或添加。
此外，文中可以使用例如“下”或“底”，“上”或“顶”，“左”或“右”的相对术语来描述一个元件与另一个元件的关系，如图所示。应当理解，除了图中所示的定向之外，相对术语旨在包括装置的不同定向。
除非另外定义，否则本文使用的所有术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。将进一步理解到，术语(例如在常用词典中定义的那些)应被解释为具有与其在相关领域和本公开的上下文中的含义一致的含义，并且将不以理想化或过于正式的意义解释，除非文中明确这样定义。
文中参考本发明的理想的实施方式描述了本发明的示例性实施方式。因此，预期由于例如制造技术和/或公差导致的图示形状的变化。因此，本发明的实施方式不应被解释为限于文中示出的区域的特定形状，而是包括例如由制造导致的形状偏差。本文说明性地公开的本发明可适当地在不存在本文未具体公开的任何元件的情况下实施。
本发明涉及通过使用导电聚合物的一个预制凝胶和膜组合单元10进行凝胶电泳和转移。可以使用多种方法进行电泳，包括但不限于十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)。
在一个实施方式中，本发明由以下组件制成：预制凝胶和膜组合单元10，其包括夹在两片导电聚合物2、4之间的凝胶6和转移/印迹膜12。另外，具有低电导率的凝胶8将凝胶6和膜12分开。
图1示出了用于电泳和转移的预制凝胶和膜组合单元10的一般设置的一个实施方式的侧视图。通常，凝胶6和膜12夹在两个由导电/半导电聚合物组成的半导电板或片2、4之间。此外，凝胶6和膜12可以被低导电(即高百分比聚丙烯酰胺)凝胶8的薄层分开。在分离模式期间，电流从凝胶6的上表面20流到凝胶6的下表面18。在印迹模式(即蛋白质转移模式)期间，电流从第一半导电板2流到第二半导电板4。
第一半导电板2由透明导电材料制成。这些导电材料包括聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩或下面更全面描述的其他透明导电聚合物的组合物。第一导电板2具有外表面20和内表面14。第二导电板4也由导电材料制成，但不必是透明的，因为使用者仅通过观察凝胶的一侧就可以看到蛋白质迁移。使用包括透明导电材料而不是非透明导电材料的系统的优点是使用者通常更喜欢观察电泳的分离阶段，以便在电泳期间在视觉上确定蛋白质移动/分离的程度。典型的板电极是金属的，因此是不透明的。然而，如果沿凝胶表面使用典型的金属板电极，则使用者在电泳期间无法确定蛋白质分离的程度。在一个实施方式中，只需要单个导电板2是透明的，以便使用者在视觉上确定已经发生了多少蛋白质移动，因为通过观看凝胶的一侧可以观察到蛋白质移动。凝胶6的第二侧因转移/印迹膜12而阻碍观察。在优选的实施方式中，用于导电板2的聚合物具有103-105欧姆-cm范围内的体积电阻率，但是可以高达108欧姆-cm。板2、4可以是各种尺寸以支撑凝胶。典型的凝胶支撑板为约10cm×10cm，但是板可以是任何尺寸以容纳凝胶。
使用体积电阻率在103-105欧姆-cm范围内或更高的板时，当电流施加到凝胶垂直端附近的电极时，可以防止电场无效，因为板的体积电阻率高于板2、4包围的电泳凝胶的体积电阻率(通常在10-300欧姆-cm之间)。防止了无效电场，因为电流采用最小电阻的路径并且从顶部分离电极通过凝胶行进到底部分离电极，而不会使半导电板2、4发射无效电场。
通常，用于产生电泳凝胶的支撑结构的聚合物是聚合物，因此是电绝缘的。然而，有一类特殊的聚合物本质上以比半导体(高达1000S/cm)高得多的水平导电，其电导率/电阻率可通过不同的生产方法控制。导电聚合物是导电的有机聚合物。具体地说，它们提供的导电性低于金属，并且可以具有塑料的性质，例如透明性。可以使用有机合成方法和分散技术微调电特性(即电阻率)。有机导电聚合物的类型包括聚乙炔、聚(吡咯)(PPY)、聚苯胺、聚(噻吩)(PT)、聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)(PEDOT)、聚(对亚苯基)硫醚(PPS)、聚(乙炔)(PAC)、聚(对亚苯基亚乙烯基)(PPV)及它们的衍生物。导电聚合物可以由导电聚合物的组合或聚合物的衍生物的组合和导电聚合物与非导电聚合物的组合制成。通常，聚合物的电导率通过掺杂和沿聚合物主链的电子离域而从聚合物的共轭π-轨道上除去电子产生的。
为了确保电场沿整个导电板均匀分布，板的组成应具有高静电耗散性能。为了确保从每个导电板的所有区域发出的基本上相等的电场，导电板的外表面可以具有设置在第一半导电板上或内的一个或多个薄导电线(或纳米线)。导电线可以布置成阵列或网格状或网状。导电线是不显眼的，从而它们不会阻止使用者能够通过导电线和导电板看到凝胶，以便允许使用者在电泳期间监测蛋白质分离。具有导电线或间隔0.5cm和1.0cm之间的导电线网格的优选实施方式可足以产生具有从其表面发出的基本上均匀的电场的板电极。
再参照图1，与第一导电板2的内表面14相邻的是电泳凝胶6。电泳凝胶6是典型的平板凝胶。凝胶6可以由本领域已知的任何数量的组合物制成，包括琼脂糖、聚丙烯酰胺、Tris-甘氨酸、bis-Tris和Tris-乙酸盐。琼脂糖凝胶通常用于DNA和RNA分析，聚丙烯酰胺凝胶、Tris-甘氨酸、bis-Tris、Tris-乙酸盐用于蛋白质分析。用于蛋白质分析的典型分辨凝胶制成6％和15％之间的聚丙烯酰胺。在优选的实施方式中，bis-Tris凝胶在10％至12％的范围内，并且Tris-乙酸盐凝胶在7％至10％的范围内，但是取决于希望分析或探测样本中蛋白质的大小，值可以在这些范围之外。例如，大分子的已知重量越小，应使用的凝胶百分比越高。电泳凝胶6的尺寸通常是矩形的，并且在优选的实施方式中是约10cm×10cm，但是可以根据要同时进行的样品的数量，样品的类型和样品体积而变化。在一个优选的实施方式中，预制凝胶和膜组合单元10的厚度小于1cm，但也可以设计得更厚。在电泳凝胶6的相对侧是低电导率(即高百分比)凝胶8。
与低电导率凝胶8相邻的是转移膜12。转移膜，也称为固定化膜，可以是多种印迹材料中的任一种，例如印迹纸、硝化纤维素、PVDF、尼龙、和其他材料、以及处理或衍生形式的这种材料，如本领域技术人员公知的。下面进一步详细讨论膜12的使用，以及将大分子从电泳凝胶6通过低电导率凝胶8转移到膜12的方法。转移膜12与电泳凝胶6之间的低电导率凝胶8防止转移膜12在电泳期间与电泳凝胶6直接接触。由于蛋白质对蛋白质印迹转移膜12具有高亲和力，因此低电导率凝胶8防止蛋白质在电泳期间结合到膜12的表面。
与转移膜12相邻的是滤纸60。滤纸60夹在高导电凝胶8与第二导电板4之间。滤纸60在湿润时用作离子储存器，从而有助于大分子转移到膜12。滤纸还确保转移膜12保持湿润。转移膜12和滤纸60可以在凝胶和膜组合单元10与甲醇溶液、其他润湿缓冲液组装之前预先润湿，或者滤纸60可以从电泳和印迹阶段中使用的缓冲溶液中润湿。转移膜-润湿缓冲液通常包括甲醇。
图1的凝胶和膜组合单元10包括：电泳凝胶6，低电导率凝胶8，转移膜12和滤纸60，它们全部夹在透明的第一导电板2与第二导电板4之间。不具有低电导率凝胶8和/或滤纸60的实施方式可以也用于分离大分子并将大分子转移到转移膜12。
图2示出了用于电泳和蛋白质转移的预制凝胶和膜组合单元10的正视图。在电泳分离阶段期间，蛋白质从凝胶20的顶部垂直向下移动到凝胶18的底部。在电泳期间，较大的蛋白质(显示为上部条带62)比较小的蛋白质(显示为下部条带64)更慢地通过凝胶6。在一个实施方式中，存在两个非导电绝缘塑料条26、28，其位于凝胶6的侧面的侧面，但也夹在导电塑料/聚合物片2、4之间以在电泳步骤期间引导电流通过凝胶6。这些条还为盒子提供结构支撑和刚性。转移/印迹步骤期间蛋白质的运动沿着z轴，垂直于沿y轴的蛋白质分离方向。
图3的槽装置30与预制凝胶和膜组合单元10一起用作电泳分离阶段和转移阶段的系统。槽装置30是液体容器，其包括前板32、后板68、第一侧板70、第二侧板72、底板66、后板68上的唇缘58以及盖子(未显示)。唇缘58可以是各种形状，但是在一个优选实施方式中，沿着槽装置30的第一和第二侧板70、72的内壁基本上是U形的。
用于蛋白质分离和转移的凝胶通常浸没在槽装置30中的含有缓冲溶液的电解质中，例如Tris-乙酸盐-EDTA(TAE)缓冲液。根据预制凝胶/膜组合单元10中使用的凝胶类型，可以使用其他缓冲液。例如，Tris-乙酸盐缓冲液可用于Tris-乙酸盐凝胶，而2-(N-吗啉代)乙磺酸(MES)或3-(N-吗啉代)丙磺酸(MOPS)缓冲液可用于bis-Tris凝胶。该系统中的缓冲液对于电泳阶段和转移阶段都应该是有效的。槽装置30具有上腔室34和下腔室36。第一分离阶段负极(阴极)38被设置在上腔室34内。第二分离阶段正极(阳极)40被设置在下腔室36内。第一和第二分离阶段电极38、40各自连接到可编程电源(未显示)以为分离电极38、40供电。用于电泳和印迹的槽装置的电源在本领域中是公知的。第一与第二分离阶段电极38、40之间的所需电压在80与150伏之间。电源采用用于将所述分离阶段电极38、40与所述印迹转移电极50、52电隔离的开关装置。
上腔室34和下腔室36各自填充有缓冲溶液56并且经由导电凝胶/膜组合单元10彼此电连接，这允许负电荷从第一分离电极38通过上腔室34中的缓冲液56，通过凝胶6到下腔室36中的缓冲液56到达第二分离电极40。这部分地由于容纳凝胶的导电聚合物具有比它们容纳的凝胶更高的电阻。后板68在其下部区域中具有一个或多个开口74，以允许来自下腔室36的缓冲溶液56填充到凝胶6的下表面18，以提供从第二分离电极40到凝胶6的电连接。上腔室34和下腔室36中的缓冲溶液56可以是相同的缓冲溶液，或者可以是不同的缓冲溶液，其中在一些实施方式中，上腔室34中的缓冲溶液56可以包括抗氧化剂。
导电线对缓冲溶液56通电，使得上腔室34中的溶液用作阴极(-)，并且下腔室36中的溶液用作阳极(+)。含有十二烷基硫酸钠(SDS)的样品缓冲液或本领域众所周知的其他缓冲液中的蛋白质赋予蛋白质负净电荷，使得当它们在凝胶6中时，它们通过电源产生的电动势(EMF)从阴极(-)38移动到阳极(+)40，如本领域中已知的。通过将蛋白质置于凝胶中的孔84中并施加电场，蛋白质将以不同的速率移动通过凝胶6，主要由其质量决定。因此，在按尺寸分离蛋白质和其他大分子的电泳阶段期间，第一分离电极38和第二分离电极40分别用作阴极和阳极。
上腔室34和下腔室36中的缓冲溶液56彼此不液体接触，但仍彼此电接触。每个腔室34、36中的缓冲溶液56因凝胶和膜组合单元10以及防止缓冲溶液56填充整个槽装置30的垫圈44、46而防止接触。后板垫圈46被设置在槽装置10的后板68的内表面上。后板垫圈46防止缓冲液56接触印迹电极52，这会在分离阶段期间引起不希望的电流流动。另外，沿唇缘58的外表面设置有唇缘垫圈44。唇缘垫圈44防止分离阶段所需的缓冲溶液56接触冷却腔室42中使用的冷却溶液54。冷却腔室可以填充有水、缓冲液或其他类型的冷却剂。优选实施方式中的垫圈由橡胶、硅树脂或本领域公知的形成防止液体渗漏的密封的其他材料制成。
后板垫圈46被定位使得当预制凝胶和膜组合单元10被放置在槽装置30内时，第二导电板4的外表面24接触并压向垫圈46。唇缘垫圈44被定位使得第一导电板2的内表面压向唇缘垫圈44。如图4所示，后板垫圈46是沿后板68的内表面的连续环。唇缘垫圈44是开口形状，其底部区域连接到两个侧面区域(没有顶部区域以形成环形垫圈)。顶部缺少橡胶密封结构允许缓冲液56与凝胶6的顶部20电接触。总之，垫圈44、46被定位使得当预制凝胶/膜组合单元10被正确地放置在槽装置10内时，垫圈44、46形成密封件，其保持上腔室34和下腔室36(电泳阶段所必需的)与冷却腔室42和蛋白质转移阶段期间所需的其他结构分离。防止腔室34、36、42彼此液体和/或电接触的另一个特征是第一导电板2大于第二导电板4。在一个优选实施方式中，第一导电板为约12cm×12cm和第二导电板4为约10cm×10cm(与凝胶6的尺寸大致相同)。较大的第一导电板2允许第一导电板2接触唇缘垫圈44以及较小的第二导电板4与后板垫圈46接触。较小的第二导电板4允许缓冲溶液56分别通过上腔室34和下腔室36中的第二导电板4的上方和下方到达凝胶6，但较大的第一导电板2不允许通过。这防止缓冲溶液56进入冷却腔室42并且接触在转移/印迹阶段期间使用的转移电极50、52。
在分离阶段之后，其中蛋白质由于上和下分离电极38、40产生的电场而沿着凝胶6垂直分离，然后电流从分离电极38、40转移到转移电极50、52用于转移/印迹阶段，其迫使蛋白质经由由转移电极50、52提供的EMF从凝胶6移动到膜12，到达第一导电板2和第二导电板4。第一导电板2与连接到电源的第一转移电极50电接触，第二导电板4与第二转移电极52电接触。由于第一和第二导电板2、4由导电塑料制成，因此当电流施加到转移电极50、52时，导电板2、4用作板电极。
在图3所示的实施方式中，第一转移电极50是弧形金属支架，以提供足够的张力以将预制凝胶/膜组合单元10保持在抵靠垫圈44、46的位置，以形成不同的腔室34、36、42。转移电极50也可以是与抵靠槽30内的各种垫圈44、46支撑/绷紧槽30内的预制凝胶和膜组合单元10的结构分开的元件。在其他实施方式中，第一转移电极50可以是被分成两个或更多个支架(例如，一个在左侧，一个在右侧)，使得使用者仍然可以观察凝胶6，但预制凝胶/膜组合单元10仍将牢固地保持在适当位置。只要从转移电极50到第一导电板存在张力和电接触，其他类型的支撑/支架/张紧器也可以放置在冷却腔室42内而不脱离本发明的精神。
第二转移电极52沿后板68的内表面设置，并在蛋白质转移/印迹模式期间用作阳极(+)。在图3所示的实施方式中，第二转移电极52具有弹簧或反冲作用，使得转移电极52与第二导电板4充分接触。在其他实施方式中，转移电极52可以是与具有弹簧或反冲作用的元件分开的元件以有助于抵靠相对的支撑元件支撑槽30内的预制凝胶/膜组合单元10。电源连接第一转移电极50和第二转移电极52，并被施加到转移电极50、52，使得在转移/印迹阶段期间第一导电板2用作阴极(-)以及第二导电板用作阳极(+)。电源应提供足够的电力以实现两个板电极之间的电压差，以实现蛋白质朝第二导电板4充分转移到容纳在预制凝胶/膜组合单元10内的转移膜12。在印迹模式期间施加的典型电压为约30伏。
图4是不具有预制凝胶/膜组合单元10的槽装置30的透视图。预制凝胶/膜组合单元10邻近(在左侧)具有唇缘垫圈44的唇缘58放置。由于第一导电板2大于第二导电板4，因此第一导电板2位于外表面上，而电泳凝胶6，低电导率凝胶8，转移膜12和滤纸60位于唇缘58的内腔内，第二导电板4压在后板垫圈46上。
图5是预制凝胶/膜组合单元10的前视图。如前所述，第一导电板2大于第二导电板4。凝胶6、低电导率凝胶8、转移膜12和滤纸60(在图5中未示出，因为它们被第二导电板4阻挡)全部夹在第一与第二导电板2、4之间。在图5的实施方式中，凝胶6、低电导率凝胶8、转移膜12和滤纸60具有大致相同的高度，但是可以具有略小的宽度以允许插入绝缘塑料条26、28，其在凝胶6侧面的侧面。凝胶6内的孔84可以在凝胶形成期间通过凝胶梳形成，其中可以沉积蛋白质。
图6-图7示出了预制凝胶/膜组合单元10的另一个实施方式。代替完全由导电聚合物制成的，第一板由具有静电耗散性能的透明塑料制成，体积电阻率在约108至1010欧姆-cm范围内。在第一板2的内表面上或嵌入第一板2内的是多个导电线或网状物76，其可以布置成栅格或阵列。网状物76沿第一板2的内表面分配电流。也沿着第一板2的内表面设置，并且与网状物76电接触的是薄的透明导电层78，其可以由体积电阻率在约104至105欧姆-cm范围内的薄的透明导电聚合物或透明导电膜(TCF)78制成。TCF在本领域中是已知的，并且在图6-图7的实施方式中，第一板2涂有TCF膜76或透明导电聚合物层，从而形成板电极。线网76确保电荷沿膜78或薄的透明导电聚合物均匀分布。TCF可以是导电聚合物，但也可以是透明导电金属，包括但不限于氧化铟锡(ITO)、氟掺杂的锡(FTO)、掺杂的氧化锌、铝掺杂的氧化锌(AZO)。在一个优选的实施方式中，TCF是ITO，因为它对湿气具有化学耐受性，这有利于预制凝胶和膜组合单元10的长期储存。
使用透明导电聚合物的薄涂层的TCF的系统的一个可能的优点是导电聚合物的透明度随着厚度的增加而降低，甚至在已知的透明导电聚合物中也是如此。通过将第一刚性导电板2的导电区域限制在板的薄区域(或层叠在板2的顶部)，凝胶和膜组合单元10保持高透明度和高刚性以形成电泳凝胶6的结构支撑。氧化铟锡薄膜既透明又有导电性。然而，如果需要厚度和刚性(例如在凝胶支撑板的情况下)，厚氧化铟锡板会失去其透明度，因此不适合形成整个导电板，因为板不允许使用者在电泳期间可视化蛋白质分离。第一半导电板的特征在于具有覆盖静电耗散塑料的外部半导电透明层。该层可以非常薄(小于1mm，或甚至小于100μm)。
图6-图7分别示出了第一板2，线网76，TCF或薄的透明导电聚合物78，电泳凝胶6，转移膜12，第二板4和设置在第二板4的外表面24上的附加线网76的侧视图和透视图。沿着第二板4的外表面设置的线网76有效地沿后板4分配电流，以更有效地将大分子从凝胶6转移到转移膜12。
图8-图9示出了预制凝胶和膜组合单元10的另一个实例。图8是顶视图，图9是预制凝胶/膜组合单元10的透视图。该实施方式包括两个邻接后板4的内表面的非导电静电耗散前板2的基座突起80。第二板4搁置在基座80上，从而在第一板2的内表面与第二板16的内表面之间形成间隙。间隙可以根据凝胶的厚度而变化。在一个实施方式中，间隙的范围为约0.1cm至约0.5cm。该间隙保持了适当分离和印迹大分子所需的各种组件，如前所述，例如电泳凝胶6、低电导率凝胶8、转移膜12和滤纸60。在该实施方式中，整个第一板2是透明的但不是高导电性的。沿着第一板的内表面的电导率通过使用薄的导电聚合物层或其他类型的透明导电膜78来实现，其覆盖或连接到不会在视觉上阻碍通过第一板2观察凝胶6的第一线网76。第一线网76沿着整个导电聚合物层78基本上均匀地分布电荷，从而在薄的导电聚合物层78上产生电场，其用作板电极。在一个优选的实施方式中，膜或薄的透明聚合物的厚度小于1mm，体积电阻率为104至105欧姆-cm。后板4具有第二线网82，其沿着整个后板4产生基本上均匀的电荷，从而产生基本上均匀的电场，使得大分子在印迹阶段期间从凝胶6有效且均匀地转移到转移膜12。
在一个优选的实施方式中，分离/转移缓冲液56的体积电阻率为约10-200欧姆-cm。导电塑料前板2和后板4的体积电阻率在103至105欧姆-cm的范围内。在前板2的内表面上使用薄的导电涂层或膜78的实施方式中，涂层或膜的体积电阻率将在104至105欧姆-cm的范围内，并且前板2将由体积电阻率为108至1010欧姆-cm的静电耗散透明塑料制得。当将电源施加到分离电极38、40而不是通过前板和后板2、4时，这些范围将允许电流在分离阶段期间流过凝胶。然后，当将电源施加到50和52所示，或者76和52时，电流将基本上垂直于凝胶的长度从前板2，通过凝胶6、8和膜12流到后板4，从而允许蛋白质在印迹阶段期间包埋在印迹膜12上。虽然已经通过示例性实施例描述了这些范围，但是应该理解它们不是限制性的，而缓冲液56和凝胶6具有比容纳它们的导电聚合物(即板2、4)合理更低的电阻率，相反地，导电聚合物(即板2、4)具有比缓冲液56和凝胶6合理更高的电导率的任何实施例将允许所述的分离和转移阶段。
用于凝胶支撑板的导电/半导电聚合物的性质
与本发明中的聚合物相关的术语“导电”是相对于绝缘的大多数聚合物中发现的导电性的缺乏。导电聚合物的导电性低于金属，因此是半导电的，但术语“导电聚合物”仍然通用，并且指的是落入通常被认为是半导电的范围内的所有聚合物。聚吡咯通常具有103-7.5×105S/m的电导率。聚噻吩的电导率在101-103S/m之间。聚亚苯基及其类似物聚(对亚苯基)具有104-105S/cm的电导率。聚(对亚苯基亚乙烯基)的电导率为3-5×105S/cm，聚苯胺的电导率为3×103-2×104S/cm。电导率可以通过向p-掺杂或n-掺杂聚合物(例如掺杂I2、AsF5、Na、K)添加分子增加。未掺杂的导电聚合物(例如聚噻吩和聚乙炔)通常具有约10-8-10-6S/m的电导率。电阻率，也常用于描述材料的特性，是电导率的数学反函数。
导电聚合物的电导率比典型的绝缘体(例如玻璃)的电导率高出几个数量级，典型的绝缘体具有10-11至10-15S/m的电导率。类似地，橡胶的电导率为约10-14S/m。与绝缘体相反，大多数金属的电导率比导电聚合物的电导率高出几个数量级。银、铜、金、铝、钨或大多数其他金属，其电导率为约106-107S/m。导电聚合物的中间导电性能允许这些导电聚合物用作绝缘体或导体，这取决于施加于其上的电荷和导电聚合物周围的组合物。板的半导电性质防止板形成无效电场，如果凝胶支撑板像金属一样具有高导电性，则会发生。
凝胶支撑板的透明度
当讨论透明导电聚合物时，本领域理解的术语“透明”不仅包括100％光学透明的聚合物，还包括半透明并允许一些光透过聚合物的聚合物。随着透明导电聚合物的厚度增加，发生一些衰减和光谱吸收，但聚合物仍然允许大量的光以足够大的量透过，允许用户通过透明板可视化凝胶内的染料前沿。因此，术语“透明导电聚合物”或“透明半导电聚合物”包括由允许足够的光透过板以使得使用者能够通过板可视化染料前沿的聚合物制成的那些聚合物和板。
实施例方案
凝胶电泳
1.蛋白质样品(细胞裂解物，免疫沉淀物，重组蛋白质等)如下制备：
a.将10μL 4X十二烷基硫酸钠(SDS)样品缓冲液[例如250mM Tris-HCL；8％SDS；40％甘油；4％β-巯基乙醇；50mM乙二胺四乙酸(EDTA)；0.8％w/v溴酚蓝]加入30μL蛋白质样品中。
b.将样品在70℃下孵育10分钟。
2.将约20μL样品加载到凝胶6(例如10％聚丙烯酰胺)上，该凝胶6与膜12相邻，两者一起在两个导电/半导电塑料板2、4之间，所述塑料板2、4包括预制凝胶和膜组合单元10。
3.将约10μL预染色的蛋白质梯加载到凝胶上。由于前板是透明的，因此预染色的蛋白质梯可以加载到任何孔中。
4.蛋白质以在分离阶段电极38、40上的恒定电压电泳分离。用于分离的电压和时间取决于靶蛋白质的大小，靶蛋白质的所需分离程度和凝胶的百分比(例如，对于10％聚丙烯酰胺凝胶，150V持续60分钟)。由于前板是透明的，因此使用者可以通过目测评估预染色的蛋白质梯和蛋白质样品的染料前沿的进展来通过前板监测相对分离程度。
将分离的样品转移到膜上
1.将分离的蛋白质以在转移电极50、52上的电流强度电转移到膜12上。所用的电流强度和时间取决于待转移的靶蛋白的大小(例如500mA，30分钟)。与使用金属板电极的标准转移装置相比，实现此电流强度所需的电压更高，因为电阻更高，所以最终电压和电流强度将取决于所用聚合物的电阻，以及电源的电压和电流强度能力。
探测分离和转移的样品
1.将预制凝胶和膜组合单元10拆开以移除具有分离的蛋白质的膜。
2.将膜在封闭缓冲液[例如，含5％脱脂奶粉的具有1％吐温20的Tris缓冲盐水(TBST)]中在室温下孵育1小时(或者在4℃下过夜)。
3.将膜12与在封闭缓冲液中适当稀释的一抗(例如对于许多市售抗体为1:200-1:1000)在室温下孵育1小时(或者在4℃下过夜)。
4.用TBST将膜12洗涤三次，每次5分钟。
5.将膜12与在封闭缓冲液中按推荐稀释的缀合的二抗在室温下孵育1小时(例如对于1mg/mL的HRP-缀合物为1:5000)。
6.用TBST洗涤膜三次，每次5分钟。
7.对于信号展开，使用基质制造商的建议。
8.使用用于化学发光的标准暗室开发技术或用于比色检测的正常图像扫描方法获取图像。
半导电板组合物的实施例
许多透明聚合物配方可用作凝胶支撑板。透明导电/半导电聚合物板可以由聚(吡咯)(PPY)、聚乙炔、聚苯胺(PANi)、聚(噻吩)(PT)、聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)(PEDOT)、聚(对亚苯基)硫醚(PPS)、聚(乙炔)(PAC)、和聚(对亚苯基亚乙烯基)(PPV)及其复合物制得。例如，PPY(性能最强的一种导电/半导电聚合物)已经与包括以下的常规/绝缘聚合物合并成复合物：丙烯酸聚合物(参见“导电聚(甲基丙烯酸甲酯)/聚吡咯复合物的表面表征(Surface Characterization of Conductive Poly(methyl methacrylate)/PolypyrroleComposites)”Journal of Materials Science 35(2000)1743-1749)、纤维素(参见“基于海鞘纤维素的纳米纤维素聚吡咯复合物(A Nano cellulose Polypyrrole CompositeBased on Tunicate Cellulose)”International Journal of Polymer Science,第2013卷,文章ID 175609)、聚苯乙烯(参见“纳米尺寸的聚吡咯聚苯乙烯复合粒子的合成与表征(Synthesis and Characterization of Nano sized Polypyrrole PolystyreneComposite Particles)”Journal of Applied Polymer Science,第91卷,1360-1367(2004))、聚氨酯(参见“用于屏蔽应用的聚吡咯复合物(Polypyrrole composites forshielding applications)”，Synthetic Metals 151(2005)211-217)、聚二甲基硅氧烷(参见“聚吡咯和聚二甲基硅氧烷的柔性和导电复合物(Flexible and ConductingComposites of Polypyrrole and Polydimethylsiloxane)”Journal of AppliedPolymer Science,第93卷,736-741(2004))、聚乙二醇(PEG)(参见“研究聚吡咯及其复合物的特性(Studying the Characteristics of Polypyrrole and its Composites)”，WorldJournal of Chemistry 2(2:67-74,2007))和聚(丙烯腈-共-乙酸乙烯酯)(参见“导电聚(丙烯酰基-共-乙酸乙烯酯)复合物的表征：吡咯衍生物的基质聚合(Characterization ofConductive Poly(Acrylonitrio-co-Vinyl Acetate Composites:MatrixPolymerization of Pyrrole Derivatives)”Fibers and Polymers 2011,第12卷,第2号,151-158)。重要的是，PPy复合物已经使用这些常规共聚物制成，其中复合材料保留了常规材料的机械和物理性质以及导电聚合物的导电性(参见“聚吡咯在聚(甲基丙烯酸甲酯)基材上的化学原位聚合(Chemical in situ polymerization of polypyrrole on poly(methyl methacrylate)substrate)”Thin Solid Film 515(2007)5324-5328)。这些复合物一直在预制凝胶和膜组合单元转移阶段所需的体积电阻率范围内或之下制得，这表明与常规共聚物的复合物中低百分比的PPy具有足够高的电阻率以用于电泳期间的分离阶段，从而不会发生无效场效应，并且具有足够的用于转移阶段的导电性以将蛋白质从夹在板之间的凝胶转移到印迹膜上。
电导率可以通过改变加入PPy的单体引发剂浓度的量来调节(参见“使用电活性聚吡咯膜的成骨调节(The Regulation of Osteogenesis Using ElectroactivePolypyrrole Films)”Polymers,2016；8(7):258)”。PPy可与常规塑料混合，使得共混物可保持常规塑料的透明度和刚性以及PPy的导电性。具有99％聚氨酯(常规聚合物)和1％PPy-Ni(具有半导电性质的PPy镍复合物)的复合物具有对于凝胶板而言足够的导电性以用于电泳蛋白质分离和印迹(参见“用于屏蔽应用的聚吡咯复合物(Polypyrrole Composites forShielding Applications)”Synthetic Metals 151(2005)211-217)。95％常规聚合物5％PPy聚合物，2mm厚(或90％常规聚合物，10％PPy复合物1mm厚板)的刚性，透明度和导电性足以用于本发明实施方式。也可以产生0.5mm至4mm或更高的厚度范围的变化以用于本实施方式，只要常规聚合物满足刚性和透明度要求，其中许多是众所周知的并且可以在本领域中获得。1％至10％PPy的复合物可以使第一半导电板具有足够的体积电阻率，在蛋白质分离阶段用作绝缘板，并具有足够的导电性以使蛋白质在蛋白质转移期间从凝胶转移到印迹膜上。
在半导电板在整个板中不是由半导电聚合物组成的实施方式中，PPy层可以施用于静电耗散刚性塑料片上，在板与PPy之间的薄线网可用于实现相同目的。薄层或薄于100μm PPy层的层可以保持足够的透明度，以允许在涂覆透明静电耗散板时可视化预先染色的蛋白质梯和样品加载染料(染料前沿)。
用于透明半导电板的另一种组合物包括聚苯胺(PANI)复合物，其是电致变色的并且根据所施加的电压改变颜色/透明度(参见“聚苯胺基混合有机/无机材料的电致变色性质(Electrochromic Properties of Polyaniline-Based Hybrid Organic/InorganicMaterials)”J.Braz.Chem.Soc.,第27卷,第10号,1847-1857,2016)。例如，当没有将电压施加到复合物上时，PANI复合物是透明的黄色。当施加电压时，复合物变为绿色/蓝色。当使用这种聚合物时，复合物将是不透明的并且在装置运行时具有低的光学透射率，但是当使用者关闭电压时，使用者可以在电泳运行期间的任何时间评估蛋白质分离程度，然后重新施加电流以继续蛋白质分离。可将PANI薄层施用于透明静电耗散片上，或PANI可与其他聚合物共混，以在较高厚度下在无电压状态下保持黄色透明度。
当不需要透明度时(即，对于不需要透明度的后板)使用的另一类材料是混合离子-电导体(MIEC)的材料。这些材料具有离子导电性和导电性。例如，也是离子导体的非透明导电/半导电板可以由纳米原纤化纤维素-聚[3,4-亚乙基二氧噻吩](NFC-PEDOT)制成(参见“用于电力电子设备的有机混合离子电子导体(An Organic Mixed Ion-ElectronConductor for Power Electronics)”Advanced Science 2016,3,1500305)。NFC-PEDOT具有在分离和转移阶段期间一致使用的电性质，并且提高转移阶段的效率，因为它还用作离子储存器。可用于制造板的其他非透明导电/半导电聚合物包括市售的
Figure GDA0003253914670000191
EC、
Figure GDA0003253914670000192
ELS、30％碳填充的聚醚醚酮(PEEK)、
Figure GDA0003253914670000193
ELS、
Figure GDA0003253914670000194
CN导电聚醚酰亚胺(PEI)、导电聚醚砜(PES CN)、静电控制
Figure GDA0003253914670000195
PVDF CN(聚偏二氟乙烯)、
Figure GDA0003253914670000196
静电控制缩醛、
Figure GDA0003253914670000197
静电控制聚丙烯、
Figure GDA0003253914670000199
静电控制丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)和
Figure GDA0003253914670000198
静电控制聚碳酸酯，可通过Boedeker Plastics,Inc.(德克萨斯州)获得。
尽管已经通过示例性实施方式描述了本发明，但是应该理解，文中使用的词语是描述性而非限制性词语。如本领域普通技术人员所理解的，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以进行各种修改，所述权利要求应当给予其最充分合理的范围。

Claims (18)

1.一种用于电泳分离和印迹的装置，包括：
第一半导电板，由透明导电聚合物制成；
第二半导电板，由半导电聚合物制成，所述第二半导电板基本上平行于所述第一半导电板；
电泳凝胶；
印迹膜；和
低电导率凝胶，所述低电导率凝胶具有低于所述电泳凝胶的电导率，其中所述低电导率凝胶位于所述电泳凝胶与所述印迹膜之间，由此所述低电导率凝胶防止大分子的迁移在大分子分离阶段远离所述电泳凝胶扩散并粘附到所述印迹膜上；
其中所述电泳凝胶位于所述第一半导电板与所述印迹膜之间；并且
其中所述印迹膜位于所述电泳凝胶与所述第二半导电板之间。
2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：
滤纸，位于所述第二半导电板与所述印迹膜之间，其中所述滤纸在湿润时用作离子储存器并在所述印迹膜与所述第二半导电板之间提供大量电接触，以帮助大分子从所述电泳凝胶穿过所述低电导率凝胶转移到所述印迹膜；
其中所述印迹膜是硝酸纤维素膜、聚偏二氟乙烯膜或尼龙膜中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的装置，进一步包括设置在所述第一半导电板上或所述第一半导电板内的导电线，其中所述第一半导电板的特征在于具有覆盖静电耗散塑料的外部半导电透明层。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述外部半导电透明层小于1mm并且被设置在所述第一半导电板的内表面上，其中所述外部半导电透明层包括氧化铟锡、氟掺杂的锡、掺杂的氧化锌和铝掺杂的氧化锌中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一半导电板由包含选自由以下项组成的组的一种或多种类型的透明导电聚合物的聚合物制成：聚乙炔、聚(吡咯)、聚苯胺、聚噻吩、聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)、聚(对亚苯基)硫醚、聚(对亚苯基亚乙烯基)及它们的衍生物，并且其中所述第一半导电板具有在103与108欧姆-cm之间的体积电阻率。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述第一半导电板具有至少1mm的厚度，并且由透明导电聚合物和非导电透明聚合物的复合物组成。
7.根据权利要求6所述的装置，其中所述复合物是1％和10％之间的聚(吡咯)复合物，从而使所述第一半导电板具有足够的体积电阻率，以在蛋白质分离阶段期间用作绝缘板并具有足够的导电性以允许蛋白质在蛋白质转移阶段期间迁移到所述印迹膜，并且具有足够的刚性以支持所述电泳凝胶，并且具有足够的透明度以允许使用者通过所述第一半导电板可视化染料前沿。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述聚(吡咯)复合物是具有半导电性质的聚(吡咯)镍复合物。
9.一种用于电泳分离和使大分子印迹的装置，包括：
由透明聚合物制得的第一板；
与所述第一板相邻的半导电透明层；
基本上平行于所述第一板的第二板；
电泳凝胶；
印迹膜；和
低电导率凝胶，所述低电导率凝胶具有低于所述电泳凝胶的电导率，其中所述低电导率凝胶位于所述电泳凝胶与所述印迹膜之间，由此所述低电导率凝胶防止大分子的迁移在大分子分离阶段远离所述电泳凝胶扩散并粘附到所述印迹膜上；
其中所述电泳凝胶位于所述半导电透明层与所述印迹膜之间；并且
其中所述印迹膜位于所述电泳凝胶与所述第二板之间。
10.根据权利要求9所述的装置，进一步包括：
与第一板和所述半导电透明层接触的第一导电线阵列；并且
其中所述第一导电线阵列沿着所述半导电透明层分布电荷。
11.根据权利要求10所述的装置，其中所述半导电透明层是设置在所述第一板的内表面上的半导电膜，其中所述半导电膜由包含选自由以下项组成的组的一种或多种类型的导电透明金属的膜制成：氧化铟锡、氟掺杂的锡、掺杂的氧化锌、铝掺杂的氧化锌和它们的衍生物。
12.根据权利要求9所述的装置，其中所述第一板由包含选自由以下项组成的组的一种或多种类型的透明导电聚合物的聚合物制成：聚乙炔、聚(吡咯)、聚苯胺、聚噻吩、聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)、聚(对亚苯基)硫醚、聚(对亚苯基亚乙烯基)及它们的衍生物。
13.根据权利要求9所述的装置，其中所述透明导电层具有104和105欧姆-cm之间的体积电阻率，并且所述第一板具有108和1010欧姆-cm之间的体积电阻率。
14.根据权利要求9所述的装置，进一步包括与所述第二板相邻的第二导电线阵列，其中所述第二导电线阵列沿着所述第二板分布电荷。
15.一种用于电泳分离和使大分子印迹两者的系统，包括：
液体容器槽，具有上缓冲腔室和下缓冲腔室、前板、后板和底部；
第一分离阶段电极，位于所述上缓冲腔室中；
第二分离阶段电极，位于所述下缓冲腔室中；
第一印迹阶段电极；
第二印迹阶段电极；
预制凝胶和膜组合单元，具有(i)由透明导电聚合物制成的第一半导电板，(ii)由导电聚合物制成的第二半导电板，所述第二半导电板基本上平行于所述第一半导电板，(iii)电泳凝胶，(iv)印迹膜，和(v)低电导率凝胶，所述低电导率凝胶具有低于所述电泳凝胶的电导率，其中所述低电导率凝胶位于所述电泳凝胶与所述印迹膜之间，由此所述低电导率凝胶防止大分子的迁移在大分子分离阶段远离所述电泳凝胶扩散并粘附到所述印迹膜上；和
电源，其中所述电源配置为向所述第一分离阶段电极和所述第二分离阶段电极施加电压以沿着所述电泳凝胶进行大分子的电泳分离，并且其中所述电源配置为自动地将电压从所述第一分离阶段电极和所述第二分离阶段电极切换到所述第一印迹阶段电极和所述第二印迹阶段电极，从而切换所述电压允许使用者进行蛋白的电泳分离并将蛋白转移到所述印迹膜上。
16.根据权利要求15所述的系统，
其中所述液体容器槽进一步包括容纳所述第一印迹阶段电极的冷却腔室；和
设置在所述液体容器槽的所述后板上的垫圈，从而当所述预制凝胶和膜组合单元放置在所述液体容器槽内时，所述垫圈防止液体从所述上缓冲腔室流到所述下缓冲腔室。
17.一种用于分离和分离后将大分子转移至印迹膜的方法，所述方法包括以下步骤：
在液体容器槽内提供第一定向的装置，其中所述装置具有(i)由透明半导电聚合物制成的第一半导电板，(ii)由导电聚合物制成的第二半导电板，所述第二半导电板基本上平行于所述第一半导电板，(iii)电泳凝胶，(iv)印迹膜，和(v)低电导率凝胶，所述低电导率凝胶具有低于所述电泳凝胶的电导率，其中所述低电导率凝胶位于所述电泳凝胶与所述印迹膜之间，其中所述电泳凝胶位于所述第一半导电板与所述印迹膜之间，并且其中所述印迹膜位于所述电泳凝胶与所述第二半导电板之间；
通过向一对分离电极施加第一电驱动力，沿着所述装置的所述凝胶分离大分子，其中沿所述凝胶分离大分子在所述装置的所述第一定向上发生，并且由此所述低电导率凝胶防止大分子的迁移在大分子分离阶段远离所述电泳凝胶扩散并粘附到所述印迹膜上；
中断对所述一对分离电极的所述第一电驱动力；
通过施加基本上垂直于所述第一电驱动力的第二电驱动力将大分子穿过所述凝胶转移到所述印迹膜，同时保持所述装置的所述第一定向，从而在单个液体容器槽中将大分子分离和转移到印迹膜的步骤合并而不必在分离步骤和转移步骤之间重新定向所述装置。
18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括以下步骤：
预编程电源以施加所述第一电驱动力，中断所述第一电驱动力，并施加基本上垂直于所述第一电驱动力的所述第二电驱动力。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107525841B (zh) * 2017-06-02 2020-06-30 吴荣荣 一种蛋白印迹仪及其试验方法
GB201709387D0 (en) * 2017-06-13 2017-07-26 Genetic Microdevices Ltd Method
CN116715231B (zh) * 2023-04-26 2024-01-30 中国科学院国家空间科学中心 一种石墨烯薄膜向栅网转移的方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4994166A (en) * 1989-08-22 1991-02-19 Bio-Rad Laboratories, Inc. Single apparatus for slab gel electrophoresis and blotting

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2420824B1 (en) * 2001-06-29 2018-11-28 Meso Scale Technologies LLC Multi-well plate having an array of wells and kit for use in the conduct of an ECL assay
US20030032201A1 (en) * 2001-08-10 2003-02-13 Flesher Robert W. Method and device for electrophoresis and blotting
JP2006235013A (ja) * 2005-02-23 2006-09-07 Seiko Epson Corp 電気泳動装置、及び電子機器
JP4734065B2 (ja) * 2005-09-05 2011-07-27 シャープ株式会社 電気泳動装置および装置構成器具
CN101365781A (zh) * 2005-11-21 2009-02-11 阿普尔拉公司 用于核酸处理的便携式制备、分析和检测设备
WO2007106832A2 (en) * 2006-03-13 2007-09-20 Sage Science, Inc. Multifunctional electrophoresis cassette
JP5353705B2 (ja) * 2007-10-26 2013-11-27 コニカミノルタ株式会社 透明導電性フィルム及びその製造方法
US20100044229A1 (en) * 2008-07-11 2010-02-25 Life Technologies Corporation Electrophoretically Enhanced Detection of Analytes on a Solid Support

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4994166A (en) * 1989-08-22 1991-02-19 Bio-Rad Laboratories, Inc. Single apparatus for slab gel electrophoresis and blotting

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Polypyrrole composites for shielding applications;Ozlem Yavuz et al.;《Synthetic Metals》;20050711;第151卷(第3期);第211至217页 *

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