CN1092524A

CN1092524A - 多室连续流式电泳仪

Info

Publication number: CN1092524A
Application number: CN 93101761
Authority: CN
Inventors: 刘田民
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-03-09
Filing date: 1993-03-09
Publication date: 1994-09-21

Abstract

本发明涉及到一种采用电泳法分析和制备样品材料的仪器和方法。本仪器的电泳池是由两个或两个以上的电泳室组成，每个电泳室有一个入口和出口，两电泳室之间的室壁由凝胶、膜和用于分离目的的材料制成。可在本仪器中交替进行自由流式区带电泳和支持物区带电泳。连续进样，连续分离和连续收集分离的组分。也可一次性进样，得到高纯度分离组分。本仪器还具有高分辨率、能大规模性制备，易调整分离条件，进行循环电泳和多机联用等优点。

Description

本发明涉及到一种采用电泳法分析和制备样品材料的仪器和方法。

区带电泳是电泳的一种形式，根据有无阻滞的支持物可分为自由流式区带电泳和支持物区带电泳。自由流式区带电泳是一种连续制备性电泳，缓冲液被连续注入电泳仪内形成一个缓冲液幕布，样品也连续注入到这个幕布中。电极位于缓冲液液流两侧，电场的作用方向与缓冲液流方向垂直，样品中的带电颗粒在两种力的作用下，根据其颗粒大小和电荷顺其合力方向运动，因而样品得以分离。自由流式区带电泳的最大特点是能够连续进样，连续分离，连续收集，可进行大规模制备。但缺点是由于对流的作用难于防止扩散，因而样品的分离纯度较差。而在支持物区带电泳，特别是在聚丙烯酰胺凝胶为支持物的电泳中，其分辨率得到极大的改善，成为目前分析和小量制备的常用手段，但缺点是不能连续进样，只能用于小量分离。

本发明的目的是提供一种多室连续流式电泳仪及其方法，是置自由流式区带电泳和支持物区带电泳为一体，集二者电泳的优点，在保持高分辨率的前题下，交替进行两种电泳，可以进行连续进样，连续分离和连续收集分离样品，从而提高了分离效果，并可以大规模制备和分析样品。

本发明的要点是，这种多室连续流式电泳仪的电泳池是由多个独立的电泳室组成，室壁是由凝胶，膜或其它用于分离目的的材料构成，每个电泳室有个出口和入口。在这种电泳仪上进行电泳，可以交替进行自由流式区带电泳和支持物区带电泳，因而提高了分离效果。

下面结合附图进行详细说明

图1为多室连续流式电泳仪的电泳池主视图

图2为多室连续流式电泳仪的电泳池侧视图

图3为多室连续流式电泳仪的电泳池俯视图

图4为多室连续流式电泳仪的工作示意图

多室连续流式电泳仪是由绝缘材料制成的电泳池、缓冲液供给装置，样品供给装置，收集装置、以及用于连通上述的缓冲液供给装置、样品供给装置、电泳池的入口、电泳池的出口，上述的收集装置的管道和泵组成的。如图1、图2、图3所示，所述的电泳池1是由两个或两个以上的电泳室2组成，每个电泳室2有一个入口3和出口4，所有的入口3都在电泳池1的一侧，所有的出口4都在电泳池1的与入口3相对的另一侧，电极5在电泳池1的另外两侧，所述电泳室1的两室之间的室壁6是由分离材料制成的。

分离材料有凝胶、膜和其它用于分离目的的材料，室壁是由上述分离材料中的一种或上述这些材料中的几种组成的复合材料制成。

电极是由铂镍合金制成。

制成电泳池（室壁除外）的绝缘材料可采用塑料、有机玻璃、尼龙等绝缘材料，小批量可以机械加工、大量可采用铸塑制造。

如图1所示，样品按粗箭头7所示方向注入电泳室内，缓冲液按细箭头8所示方向注入其它电泳室内，样品和缓冲液的液流方向可由下向上或由上向下，电场方向与液流方向垂直，在不同的电泳室的出口得到分离的样品组分。样品在分离过程中交替经电泳室进行自由流式区带电泳和经室壁进行支持物区带电泳而达到分离的。室壁具有分离作用。室壁的分离作用是两个方向的，当样品中的带电颗粒沿电场方向运动，由缓冲液到由凝胶，膜或其它用于分离的材料制成的室壁过渡时，带电颗粒按其大小和电荷多少，进入室壁的速度不一样，同时仍受到缓冲液液流的作用，因而迁移角不同于缓冲液中的情况，当带电颗粒进入室壁后，在分子筛的作用下，带电颗粒主要受到电场方向的作用力。室壁的另一个作用是隔离作用，是防止缓冲液对流，保持PH，避免已分离的组分又重新混合。

电泳室的大小、数量依据分离的需求而定，电泳室的数量决定分辨率。在电泳池大小限定的前题下，电泳室的数量越多，分离纯度也越高。

电泳室的形状依据分离的需求而定电泳泳室的形状一般为长方形或者正方形。

电泳室的宽度与室壁的厚度成一定的比例，如1∶1或1∶2等。其比例关系也是依分离的条件而定。电泳室越窄，其分辨率越高，室壁越厚，其分离效果越好，但电泳时间也长。这是因为室壁中的凝胶是提高分离效果的主要因素，因凝胶具有分子筛作用，被分离物质在室壁中要好于缓冲液中的分离效果。而缓冲液中的分离作用是改变被分离的物质的迁移角。

多室连续流式电泳仪自身的构造形成一个自然合理的散热系统，为去除电泳过程中产生的热提供了良好的自身冷却条件。因此小型电泳池不考虑外加冷却设备，大型电泳池需外加冷却设备。凝胶为板式凝胶、颗粒性凝胶，是由聚丙烯酰胺、葡聚糖、琼脂糖、右旋糖苷中的一种或它们的复合材料制成的。

室壁的凝胶材料采用颗粒性凝胶时，如有由交联丙烯酰胺构成的颗粒性凝胶、由交联葡聚糖构成的颗粒性凝胶、由交联琼脂糖构成的颗粒性凝胶、由交联右旋糖苷构成的颗粒性凝胶。使用上述同种材料，可以是同一分子分段范围的同种材料，也可以是不同分子分段范围的同种材料;使用上述多种材料，可以是同一分子分段范围的多种材料，也可以是不同分子分段范围的多种材料。使用不同分子分段范围及颗粒大小不同的材料时，可按分离材料分子分段范围和颗粒大小作有序排列和梯度排列。

室壁的凝胶材料采用板式凝胶时，如由聚丙烯酰胺、琼脂糖中的一种或它们的复合材料制成的板式凝胶。使用上述一种或它们的复合材料作室壁时，其凝胶浓度变化有下述三种方式：（1）所有室壁同一凝胶浓度，（2）所有室壁按一定凝胶浓度排列，（3）单一室壁用梯度浓度凝胶。

室壁的膜是由纤维素、聚碳纤维、醋酸纤维素、硝基纤维中的一种或几种制成的具有一定分子截留的膜。

室壁的其它用于分离的材料有海沙、玻璃珠、硅胶等材料，以及具有分子筛功能的材料。

选用上述凝胶、膜和其它分离材料作为室壁要根据被分离的样品需求而定。室壁可以用相同的分离材料，相同的浓度制成;也可以用相同的分离材料，不同的浓度制成。室壁还可以用不同的分离材料或者复合材料制成（如聚丙烯酰胺和琼脂糖制成的复合材料），并有相同或者不同的浓度和孔径。从每个电泳池的室壁的角度上说，分离材料的浓度可以采用梯度浓度。

上述凝胶、膜和其它分离材料作为室壁时，要采用不同方式的衬垫支持上述分离材料。

在多室连续流式电泳仪上进行样品分离，可以是一种连续进样，连续分离和连续收集分离样品的方法，如图4所示，将缓冲液通过泵9和管道从缓冲液供给装置10注入到除作为样品室以外的电泳室中，然后将样品通过泵11和管道从样品的供给装置12注入到作为样品室的电泳室中，缓冲液的注入和样品的注入连续进行，并连续分离，通过连通各出口的收集装置13连续收集分离的样品。缓冲液可以采用连续缓冲系统，即注入各个电泳室的缓冲液的组分、浓度和PH都相同。

缓冲液也可以采用不连续缓冲系统，由于室壁的“隔离”作用，可以稳定每个电泳室中的缓冲液流和PH，因而电泳时，可用不连续缓冲系统，以提高分离效果，可以用有相同组分、不同浓度和不同PH的缓冲液，或者用有不同的组分，不同的浓度和不同PH的缓冲液注入到不同电泳室中。

缓冲液注入的速度可以同于样品注入的速度。

缓冲液注入的速度也可以不同于样品注入的速度：所有电泳室的缓冲液注入的速度相同而不同于样品的注入的速度。或者是每个电泳室的缓冲液注入的速度不相同而只有部分电泳室的缓冲液的注入速度同于样品的注入速度。

就每个电泳室的缓冲液注入的速度而言，可以进行有序调整，也可以进行无序调整，有序调整是指按电泳室的次序成一定比例增加缓冲液注入的速度。

缓冲液注入各个电泳室中的液流和PH的稳定性取决于室壁所用的分离材料的性质，液流通透性差的室壁能维持较好的液流和PH。此外在缓冲液中提高蔗糖、甘油的浓度也可以防止对流，维持较好的液流和PH。

在多室连续电泳仪上进行电泳，所使用的样品为天然样品或经过部分处理的样品，对样品的要求同于普通区带电泳对样品的要求，处理样品的方法也同于进行普通区带电泳时对样品处理的方法。

样品注入于电泳池中的电泳室的位置，即作为样品室的电泳室的位置，取决于分离的条件和对分离组分的要求。

样品注入的速度取决于分辩率、电泳室的大小和分离材料。

所用的样品为蛋白质、肽、核酸、亚细胞颗粒和细胞。

在多室连续流式电泳仪上进行一次性进样电泳，其过程为：将缓冲液通过泵和管道从缓冲液供给装置注入到除作为样品室以外的电泳室中，然后将样品通过泵和管道从样品的供给装置注入到作为样品室的电泳室中，当各电泳室都充满液体后，停止进液，开始电泳，样品得到分离后，再将缓冲液注入到各电泳室中，通过连通各出口的收集装置收集分离的样品。这种方法的优点是可以得到高纯度的分离组分，重复进行电泳和在收集过程中去除凝胶中的样品。

综上所述，多室连续流式电泳仪的室壁有多种分离材料、及其不同的浓度和孔径，缓冲液有多种组分、及其不同的PH和流速，以及电泳室的大小和数量，进样的位置和速度等诸因素和电场强度进行排列组合可形式多种的分离条件，以满足各种不同样品的分离需求，可根据样品的性质和要求，很容易调整上述诸因素制定的特定的分离条件。并且在多室连续流式电泳仪中进行分离，可以获得较宽的分离谱带（即蛋白质、肽、核酸、亚细胞和细胞），高分辩率和大规模分离制备。这些都是在多室连续流式电泳仪进行电泳的显著特点，是自由流式区带电泳和支持物区带电所不能比拟的。本电泳仪不仅适用于实验室，也适用于工业、实际应用中，可以单机作业，多机联机作业，或者单机循环作业。

Claims

1、一种多室连续流式电泳仪是由绝缘材料制成的电泳池、缓冲液供给装置、样品供给装置、收集装置、以及用于连通上述的缓冲液供给装置、样品供给装置、电泳池的入口、电泳池的出口、上述的收集装置的管道和泵组成的，其特征在于所述的电泳池是由两个或两个以上的电泳室组成，每个电泳室有一个入口和出口，所有的入口都在电泳池的一侧，所有的出口都在电泳池的与入口相对的另一侧，电极在电泳池的另外两侧，所述的两电泳室之间的室壁是由分离材料制成的。

2、根据权利要求1所述的多室连续流式电泳仪，其特征在于所述的分离材料有凝胶、膜和其它用一地分离目的的材料，室壁是由上述分离材料中的一种或上述这些材料中的几种组成的复合材料制成。

3、根据权利要求2所述的多室连续流式电泳仪，其特征在于所述的凝胶为板式凝胶、颗粒性凝胶，是由聚丙烯酰胺、葡聚糖、琼脂糖、右旋糖苷中的一种或它们的复合材料制成的。

4、根据权利要求2所述的多室连续流式电泳仪，其特征在于所述的膜是由纤维素、聚碳纤维、醋酸纤维素、硝基纤维中的一种或几种制成的具有一定分子截留的膜。

5、根据权利要求1所述的多室连续流式电泳的仪一种分离方法，其特征在于是一种连续进样、连续分离和连续收集分离样品的方法其过程为：将缓冲液通过泵和管道从缓冲液供给装置注入到除作为样品室以外的电泳室中，然后将样品通过泵和管道从样品的供给装置注入到作为样品室的电泳室中，缓冲液的注入和样品的注入连续进行，样品在分离过程中，交替经电泳室进行自由流式区带电泳和经室壁进行支持物区带电泳而达到分离的，并通过连通各出口的收集装置连续收集分离的样品。

6、根据权利要求5所述的一种分离方法，其特征在于缓冲液采用连续缓冲系统，或采用不连续缓冲系统。

7、根据权利要求5或6所述的一种分离方法，其特征在于缓冲液注入速度同于样品注入的速度，或不同于样品注入的速度，并且各室的缓冲液的注入速度是进行有序调整，或无序调整。

8、根据权利要求1所述的多室连续流式电泳仪的一种分离方法，其特征在于是一种一次性加样法，其过程为：将缓冲液通过泵和管道从缓冲液供给装置注入到除作为样品室以外的电泳室中，然后将样品通过泵和管道从样品的供给装置注入到作为样品室的电泳室中，当各电泳室都充满液体后，停止进液，开始电泳，样品在分离过程中，交替经电泳室进行自由流式区带电泳和经室壁进行支持物区带电泳而达到分离的，样品得到分离后，再将缓冲液注入到各电泳室中，通过连通各出口的收集装置收集分离的样品。

9、根据权利要求5或8所述的一种分离方法，其特征在于在缓冲液中提高蔗糖、甘油的浓度，以防止对流，维持较好的液流和PH。

10、根据权利要求9所述的一种分离方法，其特征在于所用的样品为蛋白质、肽、核酸、亚细胞颗粒和细胞。