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Vorrichtung zur elektrophoretischen Zerlegung von Substanzgemischen
in Bestandteile verschiedener Wanderungsgeschwindigkeiten sowie Verfahren zur Anwendung
dieser Vorrichtung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur
elektrophoretischen Zerlegung von Substanzgemischen für präparative Mengen.
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Es ist nicht ohne weiteres möglich, die bekannten elektrophoretischen
Verfahren, die analytischen Zwecken dienen, in einem solchen Maßstab durchzuführen,
daß es gelingt, die im analytischen Verfahren nachweisbaren Komponenten auf Grund
ihrer unterschiedlichen Wanderungsgeschwindigkeiten in (elektrophoretisch) reinem
Zustand in solcher Menge zu isolieren, daß das Verfahren als ein präparativelektrophoretisches
angesprochen werden könnte. Aus prinzipiellen Gründen läßt sich dieses Ziel beim
Arheiten in einem U-Rohr, bei welchem die Lösung des Komponentengemisches mit Elektrolytlösung
überschichtet ist, nicht erreichen, denn es können in den heiden Schenkeln nur zwei
Komponenten, nämlich die am schnellsten und die am langsamsten wandernde, als einheitliche
Substanz isoliert werden, während die übrigen Komponenten stets gemischt bleiben;
außerdem würde sogar dieser Erfolg durch dile unvermeidbare Konvektion stark in
Frage gestellt werden.
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Dies gilt auch für eine bekannte Vorrichtung, bei der sich in einem
U-Rohr Komponenten mit positiven oder negativen Ladungen befinden, welche der Einwirkung
eines Gleichstromes ausgesetzt werden. Die Apparatur ermöglicht lediglich die Trennung
von Ionen mit positiver von solchen mit negativer Ladung und ist nicht geeignet,
gleichzeitig mehr als zwei Fraktionen zu isolieren oder Stoffe zu trennen, die,
wie etwa Blutserum, bei physiologischem p-Wert gleichen Ladungssinn, aber verschieden
große Ladungen oder Beweglichkeiten aufweisen. Durch die tief in die Lösung eintauchenden
Elektroden besteht auch die Gefahr, daß die sich an den Elektroden anreichenden
Ionen durch sekundäre Elektrodenprodukte chemisch verändert werden. Die Gasentwicklung
an den Elektroden und die nicht vollständig vermeidbare Erwärmung führen überdies
zu einer ständigen Durchmischung der Lösung, so daß bei komplizieften Substanzgemischen,
z. B. bei Blutserum, schon deswegen die bekannte Apparatur nicht geeignet erscheint,
auch nur eine von mehreren Komponenten in reiner Form zu isolieren.
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Bei der im Papierstreifen üblichen Zonenelektrophorese treten zwar
die Komponenten alle einzeln in Erscheinung, die Methode ist in ihrer Anwendung
jedoch auf Papier oder bestenfalls Kartons als Trägersubstanz beschränkt, d. h.,
die Methode ist nur im Mikromaß stab anwendbar.
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Es, erscheint zwar naheliegend, die Kapazität dieses Verfahrens dadurch
zu vergrößern, daß man entweder mehrere Lagen Papier oder sehr dicke Kartons verwendet;
in der Praxls~scheitert dieser Vorschlag je-
doch daran, daß sowohl die Inhomogenitäten
eines solchen Systems als auch die Schwierigkeit, das Gemisch der zu trennenden
Komponenten von einer definierten Starthasis aus laufen zu lassen, bereits bei sehr
kleinen Abmessungen keine brauchbare Zerlegung der Komponenten mehir zulassen.
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In diesem Zusammenhang sei noch ein Verfahren erwähnt, bei dem eine
(präparative) Zerlegung elektrophoretisch wandernder Komponenten dadurch ermöglicht
wird, daß sich die Komponenten in einem senkrecht zu ihrem Wanderungsweg strömendfen
Elektrolyten bewegen. Da das Prinzip dieser Methode und damit auch ihre technischen
Voraussetzungen sich grundsätzlich von dem beanspruchten Verfahren unterscheiden,
ist eine nähere SchfiXlderung desselben hier entbehrlich. überblick man die zur
Zeit geübte Anwendung der Elektrophorese, so kann man feststellen: das Verfahren
wird erfolgreich und sehr Verbreitet - angewandt und ist für viele Zwecke unentbehrlich,
aber seine Bedeutung ist noch auf die Analyse beschränkt, und' die Methode wird
daher nur im Mikromaßstab durchgeführt, da eine -leistungsfáhige, einfach zu handhabende
Apparatur für Zerlegúngen in präparativem Maßstab noch fehlte. Aus diesem Grunde
hat die Elektrophorese bis heute auch 1çeine Anwendung als technisches Verfahren
gefundèn.;~
Man hat übrigens bereits auch bei der Adsorptionsanalyse
die Enden der Adsorptionskörpersäule in einen Stromkreis gelegt, um auf diese Weise
an der Änderung eines Potentials den Zeitpunkt feststellen zu können, in dem eine
Beimischung in Reindarstellung vollständig durchlaufen ist und die nächste Mischnngskomponente
folgt. Es handelt sich also hier um die elektrische Kontrolle des Adsorptions-Desorptions-Vorganges.
Eine solche Maßnahme hat aber mit einer eigentlichen elektrophoretischen Trennung
nichts zu tun, da die dabei verwendeten Potential differenzen so klein sind, daß
sie bestenfalls die Adsorptionsverhäljbnisse beeinflussen könnten, nicht aber die
Wanderungsgeschwindigkeit im elektrischen Feld, deren Unterschiede die Grundlage
der elektrophoretischen Trennung bilden. Im übrigen ist bei den elektrophoretischen
Verfahren, besonders bei dem Verfahren nach der Erfindung, die Wahl des passenden
Trägermediums im wesentlichen durch die Forderung bestimmt, eine Adsorption an dieses
Medium in nennenswertem Umfang zu vermeiden, da sie die Trennleistung beeinträchtigen
würde, Es muß also bei der vorliegenden Erfindung gerade diejenige Erscheinung,
nämlich die Adsorption, vermieden werden, welche die Grundlage der chromatographischen
Trennmethoden ist.
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Es wurde nun gefunden, daß in einfacher Weise eine billige, zuverlässige,
zur Darstellung aller Bestandteile in einheitlicher Form und vor allem auch für
den technischen Betrieb geeignete Vorrichtung geschaffen wird durch eine allseitige
genau umgrenzte, mit der Lösung des zu zerlegenden Gemisches zu beschickende Füllkammer,
die auf der einen Seite von einem semipermeablen Diaphragma, z. B. einer Membran,
auf der gegenüberliegenden Seite von einem permeablen Diaphragma begrenzt wird,
an das sich eine Aufteirlungskammer anschließt, die mit der mit Elektrolyt durchfeuchteten
Masse im Aufteilungsbereich homogen gefüllt wird, in welcher sich das einwandernde
Gemisch in Zonen von verschiedenen, in sich einheitlichen Wanderu,ngsgeschwi,nd.igkeiten
aufteilt.
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Vorteilhafterweise bilden ferner die Füllkammer und die Aufteilungskammer
eine Trennsäule und sind in einem gemeinsamen, elektrisch isolierenden, vorzugsweise
runden, z. B. ylindrischen Gefäß aus Kunstglas od. dgl. untergebracht, welches von
dem permeabllen Diaphragma in die beiden Kammern unterteilt ist.
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Auch empfiehlt es sich, die Füllkammer und die Aufteilungskammer
aufrecht, und zwar die Aufteilungskammer über der Füllkammer, anzuordnen.
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Vorteilhaft ist weiter, das permeable Diaphragma und/oder die semipermeablen
Membranen lösbar anzuordnen sowie den beiden Kammern eigene Rohre zu geben und diese
lösbar miteinander zu verbinden.
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Sodann wird die Vorrichtung gemäß der Erfindung vorteilhafterweise
mit einer weiteren semipermeablen Membran ausgestattet, welche die Weiterwanderung
von Kolloidteilen des Substanzgemisches hinter dem Ende der Füllmasse der Aufteilungskammer
unterbindet. Zweckmäßigerweise ist hinter dem Ende der Füllmasse Elektrolyt vorgesehen,
in welchen eine mit dieser semipermeablen Membran abgeschlossene Flüssi gkeitsel
ektrode eintaucht.
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Ferner ist es zweckmäßilg, für Mittel und/oder Maßnahmen zu sorgen,
um die während der Elektrophorese in der Auftei,lungskammer entstehende übermäßige
Wärme bei größeren Mengen der Füllmasse auch aus dieser selbst heraus abzuführen.
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Die Füllkammer hat eine von dem permeablen Diaphragma und der semipermeablen
Membran be-
grenzte Höhe, deren Verhältnis zur Höhe der Füllmasse in der Aufteilungskammer
für den Trenneffekt wesentlich ist. Durch ihre räumliche Gestaltung gewälirleistet
die Füllkammer, daß die wandernden Komponenten als flache, deutlich ausgebildete
Zonen mit verschiedenen, in sich einheitlichen Wanderungsgeschwindigkeiten sich
in der Aufteilungskammer aufwärts bewegen.
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Die Aufteilungskammer ist von der Füllkammer durch das permeable
Diaphragma getrennt, das beliebig dünn sein kann. Die in dieser Kammer befindliche
Füllmasse hat unter anderem die Aufgabe, eine Vermischung der wandernden Zonen durch
Wärmekonvektion zu verhindern, außerdem kann sie dem Ausbringen der getrennten Gemischbestandteile
nach beendeter Elektrophorese dienen. Bei gegebener Höhe der Füllkammer soll die
Höhe der Aufteilungskammer um so größer sein, je geringer die Unterschiede der Wanderungsgeschwindigkeit
der Komponenten sind.
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Da diese Bedingung ohne weiteres zu verwirklichen ist, lassen sich
auch größere Mengen des Gemisches elektrophoretisch einwandfrei trennen, so daß
sich die Vorrichtung und das Verfahren insbesondere auch in technischem Betrieb
durchführen lassen. Die Vorrichtung kann außerdem sehr stabil ausgebildet sein.
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Die semipermeablen Membranen gestatten wandernden Kolloiden, die
sich zu Anfang in der Füllkammer befinden, entweder dort zu verbleiben oder von
dort in die Aufteilungskammer zu wandern; die Kolloide können die Aufteilungskammer
aber nicht verlassen, da ihnen die hinter der Masse befindliche semipermeable Membran
den Weg versperrt. Die semipermeable Membran, welche die Füllkammer abschließt,
hat außerdem die Funktion, eine Flüssigkeitsströmung, die sich infolge des elektroosmotischen
Druckes in der Aufteilungskammer ausbilden möchte, zu unterdrücken.
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Das z. B. aus Kunstglas bestehende, vorteilhafterweise bei dem permeablen
Diaphragma unterteilte Rohr ist zweckmäßigerweise von Flüssigkeit z. B. von dem
Elektrolyt umgeben, welche die in der Aufteilungskammer entwickelte Stromwärme abführt.
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Zur Durchführung der elektrophoretischen Zerlegung von Substanzgemischen
unter Anwendung der neuen Vorrichtung wird nach der Erfindung vorteilhafterweise
so vorgegangen, daß zunächst die Aufteilungskammer fast ganz mit der Füllmasse+Elektrolyt,
von geeignetem p-Wert und Konzentration luftfrei und homogen gefüllt wird, wobei
auch das permeable Diaphragma völlig mit Elektrolyt getränkt wird. Die Füllung besteht
z.B. aus einer homogen verteilten feinporigen Füllmasse, z. B. Zellulosepulver oder
-fasern, die mit Elektrolyt luftfrei durchtränkt ist.
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Sodann erfolgt die volle Füllung der Füllkammer mit der Lösung des
Komponentengem isches (Lösungsmittel - Elektrolyt).
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Unmittelbar anschließendum vorzeitige Diffusion zu vermeiden - wird
durch Herstellung der Stromverbindungen mit der Elektrophorese begonnen, in deren
Verlauf sich die Komponenten verschiedener Wanderungsgeschwindigkeit in der Aufteilungskammer
als übereinanderliegende, mit verschiedener Geschwindigkeit wandernde Zonen aufteilen.
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Die allseitig genau umgrenzte Füllkammer gewährleistet im Verein
mit dem permeablen Diaphragma und der Aufteilungskammer exakte Fronten und damit
scharfe Zonen der mit verschiedener Geschwindigkeit wandernden Bestandteile des
Gemisches. Schon bei verhfältnismäßig kleiner Länge der Aufteilungskammer, in Richtung
des Wanderungsweges betrachtet,
wird zuverlässig erreicht, daß sich
die voneinander zu trennenden Bestandteile des Gemisches bereits nach relativ kurzen
Wanderungsweg nicht mehr überlappen, sondern räumlich scharf getrennt voneinander
in der in dieser Kammer befindlichen Flüssigkeitssäule wandern. Dabei werden nennenswert
nachteilige Modifizierungen durch Elektroosmose sowie merkliche Störungen durch
Wärmekonvektion und Diffusion nicht hervorgerufen.
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Als Füllmasse sind indifferente, vorzugsweise weder chemisch noch
ausgeprägt adsorbierend wirkende Stoffe zweckmäßig, die sich dispers und homogen
im Elektrolyt verteilen lassen. Als Füllmasse allein oder in Gemeinschaft mit indifferenten
Stoffen lassen sich sehr gut aber auch adsorbierend wirkende Stoffe verwenden, die
einen oder mehrere Bestandteile des aufzuteilenden Substanzgemisches zu binden vermögen
Die Füllmasse kann ferner allein oder zum Teil aus Stoffen bestehen, die eine gewisse
Formbeständigkeit ihrer Konsistenz bewirken oder erhöhen.
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Zur Gewinnung der Bestandteile verschiedener Wanderungsgeschwindigkeit
kann man mehrere Wege beschreiten.
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Beispielsweise wird jeweils nach Beendigung der Elektrophorese die
Füllmasse als Ganzes aus der Aufteilungskammer, die zu diesem Zweck konisch sein
kann, ausgebracht und in die Zonen zerteilt, die entsprechend den verschiedenen
Wanderungsgeschwindigkeiten entstanden sind. In diesem Falle wird zuerst die Füllkammer
entleert, sodann die Füllmasse als Ganzes aus der Aufteilungskammer ausgebracht
und zerteilt.
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Es ist aber auch möglich, die Bestandteile laufend auszubringen,
indem die durch die Elektrophorese entstandenen Zonen aus Gemischbestandteilen von
in sich gleicher Wanderungsgeschwindigkeit nach der Wanderung durch die Füllmasse
der Aufteilungskammer laufend hinter dem Ende der Masse entnommen werden.
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Beide Arten des Ausbringens können auch kombiniert werden, z. B.
indem rascher wandernde Zonen aus Gemischbestandteilen von in sich gleicher Wanderungsgeschwindigkeit
hinter dem Ende der Fülimasse, die langsamer wandernden Zonen mit der Füllmasse
aus der Aufteilungskammer ausgebracht werden.
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Zur Feststellung der einzelnen Zonen bei der nach Beendigung der
Elektrophorese als Ganzes ausgebrachten Füllmasse sind Nachweisreaktionen zweckmäßig,
mittels deren die Zonen erkennbar gemacht werden, so daß sie alsdann etwa scheibenweise
isoliert werden können. Zu diesem Zweck empfiehlt es sich z. B. von der ausgebrachten
Füllmasse mittels saugfähiger Stoffe, vorzugsweise mittels Filtrierpapier, Baumwollstoffen
od. dgl., Abdrücke zu nehmen, an welchen die Zonen erkennbar gemacht werden.
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Das Verfahren eignet sich praktisch zur Trennung aller elektrophoretisch
aufteilbaren Substanzgemische, d. h. sowohl zur Trennung hochmolekularer als auch
niedermolekularer Stoffe. Die Anwendung für hochmolekulare Stoffe ist dabei besonders
vorteilhaft, weil gerade hier diejenigen Verfahren, welche bei der Reindarstellung
von kristallisierten oder destillierbaren Stoffen zum Ziel führen, nicht oder doch
nicht mit genügendem Erfolg anwendbar sind, Die elektrophoretische Verarbeitung
solcher hochmolekularen Stoffe ist überdies sehr schonsam und gerade deshalb von
großer Bedeutung.
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Das Verfahren läßt sich indessen ohne weiteres auch für niedermolekulare
Stoffe, wie z. B. für technisch hergestellte Farbstoffe, anwenden; die Bestand-
teile
des Farbstoffes, die sich sonst nur schwierig und verlustreich trennen lassen, werden
mittels des Verfahrens nach der Erfindung glatt und einwandfrei isoliert.
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Beispiel 1 Eine Trennsäule, bei welcher sich die Höhe der Aufteilungskammer
zur Höhe der Füllkammer etwa wie 50:1 verhält, wird mit Zellulosesuspension, z.
B. mit homogenisiertem Filtrierpapier Whatman Nr. 1, in m/20-Veronal-Veronal-Na-Puffer
vom pH-Wert = 8,6 unter Einsaugen bis zur gewünschten Höhe oberhalb der als permeables
Diaphragma dienenden groben Glasfilterplatte kompakt und luftfrei gefüllt. Die Füllung
soll ständig mit Flüssigkeit gesättigt bleiben. Alsdann wird die semipermeable Membran,
z. B. aus Zellophan, eingesetzt und die so gebildete Füllkammer z. B. durch einen
zweckmäßigerweise seitlich angeordneten Füllstutzen mit einem gegen den Puffer dialysierten
Serum, z. B. vom Menschen, gefüllt und verschlossen.
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Nach der Füllung der Aufteilungskammer und Einsetzen der ganzen Trennsäule
in die Apparatur wird ein Strom von etwa 5 mA/cm2 Säulenquerschnitt durch die Säule
geschickt, wobei die Flüssigkeitselektrode, die in den oberhalb der Füllmasse befindlichen
Uberstand eintaucht, an den positiven Pol gelegt wird.
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Sobald die am raschesten laufende Albuminfraktion die Aufteilungskammer
nahezu durchlaufen hat, wird die Säule entnommen, der Überstand verworfen, die Füllkammer,
in der das Globulin zurückblieb, entleert und die feuchte Füllmasse nach dem Entfernen
der Glasfilterplatte und des Zellophandiaphragmas ausgestoßen.
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Danach liefert ein Abklatsch der Füllmasse auf Filtrierpapier nach
dem in bekannter Weise mit Amidoschwarz erfolgten Anfärben ein Bild über die Verteilung
der verschiedenen Serum-Eiweißfraktionen auf die Länge der Füllmasse. Die Füllmasse
wird durch Schnitte quer unterteilt, wobei die Zwischenfraktionen verworfen werden.
Die am raschesten gewanderte Albuminfraktion, die am langsamsten gewandert y-Globulin-Fraktion,
die teilweise auch in der Füllkammer verblieben ist, sowie die a- und fl-Globulin-Fraktionen
erweisen sich nach ihrer üblichen Gewinnung durch Dialyse und Gefriertrocknung der
betreffenden Lösungen elektrophoretisch als einheitlich.
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Der ausgeführte Versuch lieferte 60°/o der menschlichen Serum-Eiweißstoffe
in reinen Fraktionen. Der Rest befand sich in den Mchf aufgearbeiteten Zwischenfraktionen,
wobei dieser Rest mit steigendem Verhältnis von Füllschichthöhe zu Füllkammerhöhe
immer geringer wird.
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Beispiel 2 Die Aufteilungskammer einer Trennsäule wird mit flockenförmiger
Zellulose, z. B. Påpierflockenmasse, die in m/20-Sodalösung homogen suspendiert
ist, so weit unter Einsaugen luftfrei gefüllt, daß die kompakte Zelluloseschicht
etwa 50mal höher ist als die Höhe der Füllkammer. Die Zelluloseschicht wird oben
mit einer Glaspulverschicht von etwa einem Zehntel der Höhe der Zelluloseschicht
unter Zusatz von Sodalösung luftfrei abgedeckt. Nach dem Einsetzen der semipermeablen
Membran, z. B. Zellophan, wird die Füllkammer mit einer O,SD/oigen Lösung des Farbstoffes
Azocarmin BX, der in m/20-Sodalösung aufgenommen ist, beschickt und verschlossen.
Die so vorbereitete Trennsäule wird nach dem Einsetzen in die Apparatur, die als
Elektrolyt ebenfalls m,20-Soda'-lösung
enthält, noch mit Elektrolytlösung
(Überstand) aufgefüllt. Die in den Überstand eintauchende Flüssigkeitselektrode
bildet die Anode für den Strom, der sodann mit etwa 5 mA/cm2 Säulenquerschnitt angelegt
wird.
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Der gesamte Farbstoff wandert in Richtung zur Anode und teilt sich
dabei in zwei Komponenten auf.
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Wenn sich die rascher wandernde Komponente I dem oberen Ende der Füllschicht
genähert hat und zwischen dieser und der nachfolgenden Komponente II ein nicht gefärbter
Zwischenraum entstanden ist, wird die kompakte Füllung der Trennsäule ausgestoßen.
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Die Aufarbeitung der beiden Farbstoffzonen ergibt nach dem Ansäuern
mit H Cl eine quantitative Trennung des Farbstoffes in eine blutrote, rascher wandernde
Komponente I, die etwa 79T/o, und in eine rotviolette Komponente II, die entsprechend
etwa 21 0/o des technischen Farbstoffes darstellt. Beide Komponenten sind in Wasser,
Mothanol, Äthanol und Eisessig löslich, in Äther und Aceton unlöslich.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind aus den schematischen Figuren
von Ausführungsbeispielen der Vorrichtung sowie aus der folgenden Beschreibung zu
entnehmen. Es zeilgt Fig. 1 im Längsschnitt eine Trennsäule, Fig. 2 ebenfalls im
Längsschnitt eine Apparatur für diese Trennsäule.
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Die Trennsäule weist ein zweckmäßigerweise zylindrisches elektrisch
isolierendes Gefäß 1, z. B. aus Kunstglas, gewöhnlichem Glas od. dgl., auf, welches
mittels des porösen Diaphragmas 2 in die Füllkam mer 3 und die Aufteilungskammer
4 unterteilt ist. In der Aufteilungskammer und oberhalb des Diaphragmas befindet
sich die schraffiert veranschaulichte, homogen verteilte Füllmasse, z. B. Zellulose,
die wie auch das Diaphragma frei von Luftblasen und mit Pufferlösung von geeignetem
p-Wert und! geeigneter Konzentration getränkt sein soll.
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Die Füllmasse ist mit dem Puffer 5 überschichtet welcher- den Überstand
oberhalb der Masse bildet und in welchen die an ihrem unteren Ende mit einer semipermeablen
Meinbran 6 abgeschlossene Flüssigkeits elektrode 7'eintauct. 7 eintaucht Eine ebensolche
semipermeable Membran 8 verschließt den Boden der Füllkammer 3, die zweckmäßigerweise
einen nicht veranschaulichten seitlichen Stutzen zur Zuführung des Substanzgemisches
erhält, das im Puffer gelöst ist.
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Die Trennsäule taucht bis zur Höhe des Überstandes in ein Puffer,
das mit der Stromzufuhr in leitender Verbindung steht und zweckmäßigerweiseMitteil
zur Temperierung des Inhalts der Trennsäule aufweist.
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Wenn das Substanzgemisch beim Stromdurchgang aus der Füllkammer durch
das Diaphragma in die Aufteilungskammer wandert, verbleiben diejenigen Substanzen,
die sich beim isoelektrischen Punkt befinden oder die nach unten wandern wollen,
praktisch sämtlich in der Füllkammer, während sich die nach oben wandernden Bestandteile
entweder innerhalb der Füllmasse verteilen oder laufend in den Überstand abwandern,
der in entsprechenden Zeitabständen entnommen und durch frische Pufferlösung ersetzt
wird. Beläßt man die gesuchte Substanz in der Füllmasse, so wird der Füllkörper,
wie beschrieben, aus der Säule ausgebracht und quer geteilt, worauf aus den Fragmenten
die gewünschte Substanz isoliert wird.
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Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens hat sich gezeigt,
daß die geometrisch genaue Form der Füllkammer den Erfolg des Verfahrens be-
günstigt,
weil sie zu Beginn der Aufteilung das Volumen des Substanzgemisches in definierter
Form, z. B. als flacher Zylinder zwischen der permeablen und der gegenüberliegenden
semipermeablen Wandung begrenzt. Es wurde nämlich festgestellt, daß eine vor Beginn
des Stromdurchganges unscharfe Konturierung des aufzuteilenden Substanzgemisches
brauchbare zylindrische Wanderungszonen der Bestandteile nicht ergibt.
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Durch vertikale Säulen wird die Differenzierung der Bestandteile
verbessert, weil diese sich wegen der unterschiedlichen Dichte der Schichtungen
stabiler verhalten, als dies bei einer horizontalen Lage der Säule der Fall wäre.
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Die Stromstärken und damit die Leistungsfähigkeit des Verfahrens
sind verhältnismäßig hoch, insbesondere weil die Füllmasse die durch Wärme in der
Flüssigkeit hervorgerufenen Konvekti onsströmungen verhindert, die andernfalls die
einzelnen Bestandteile beim Wandern durch die Säule durcheinanderbringen würden.
Höhere Stromstärken wirken sich auch dahin günstig aus, daß sich die Bestandteile
des Gemisches in der gewünschten Richtung schneller bewegen, als dies die Diffusion
in entgegengesetzter Richtung bewirken könnte. Andererseits ist die Stromstärke
nach oben durch die in der Trennsäule entwickelte Wärme begrenzt, die zu Konvektionsströmen
in der Säule Anlaß gibt, denen wiederum, namentlich bei größeren Apparaturen, durch
entsprechende Außen- sowie gegebenenfalls auch Innenkühlung der Trennsäule begegnet
werden kann. Der gewünschte pE-Wert innerhalb der Trennsäule läßt sich sehr einfach
aufrechterhalten, indem die Stromzufuhr, wie bekannt, über Flüssigkeitsel ektroden,
d. h. über sogenannte Brücken und Labyrinthsysteme, erfolgt, wie sie aus der Fig.
2 ersichtlich sind.
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Nach dieser Fig. 2 ist die Trennsäule 9 am unteren Ende mit einem
die Füllkammer umgebenden Sockel 10 mit absperrbarem Stutzen 11 ausgestattet und
wird mittels einer elastischen, den Strom nichtleitenden Klammer 12 in nicht veranschaulichter
Weise in vorbestimmter Lage im Gefäß 13 gehalten, das mit dem Pufferbad 14 gefüllt
ist.
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Das Puffers'ad steht über das umgekehrt angeordnete U-Rohr 15, das
am Scheitel einen absperrbaren Stutzen 16 aufweist, mit dem Bad 17 im rechten Behälter
18 in Verbindung, in den eine Flüssigkeitselektrode 19, umgeben von einer Hülle
20, taucht. Die Elektrode ist z. B. an den negativen Pol angeschlossen.
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Die Trennsäule 9 steht oben ebenfalls über ein umgekehrt angeordnetes
U-Rohr 21, das am Scheitel mit einem absperrbaren Stutzen 22 versehen ist, in Verbindung
mit dem Bad 23 im linken Gefäß 24. In das Bad taucht die von einer'Hülle 25 umgebene
Flüssigkeitselektrode 26, die an den anderen Pol angeschlossen ist.
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Das permeable Diaphragma und die semipermeable Membran werden vorzugsweise
lösbar angeordnet, damit die Füllmasse als Ganzes, unter Erhaltung ihrer Form, leicht
ausgebracht werden kann. Fiir größere Apparate, insbesondere für technische Betriebe,
empfiehlt es sich daher, der Trennsäule eine schwach konische Form zu geben, damit
die Füll masse als'Ganzes leicht ausgebracht werden kann.
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Beim Einbringen der Füllmasse geht man zweckmäßigerweise so ~ vor,
daß die Füllmasse mit dem Elektrolyten auf das zuvor eingesetzte Diaphragma unter
Absaugen des überschüssigen Elektrolyten so lange au'fgegossen, wird, bis die gewünschte
Füllhöhe erreicht~ist.
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Erforderlichenfalls kann mit der Trennsäule unter sterilen Bedingungen
gearbeitet werden, wobei aber ein keimdichter Abschluß zwischen der Säule und der
Flüssigkeitselektrode vorzusehen ist.
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PATENTANSPRCHE: 1. Vorrichtung zur elektrophoretischen Zerlegung
von Substanzgemischen in Bestandteile verschi'edener Wanderungsgeschwindigkei't,
inwelcher das Gemisch eine mit Elektrolyt durchfeuchtete Masse durchwandert, mittels
deren es sich in Bestandteile verschiedener Wanderungsgeschwindigkeiten aufteilt,
gekennzeichnet durch eine allseitig genau umgrenzte, mit der Lösung des zu zerlegenden
Gemisches zu heschickende Füllkammer (3), die auf der einen Seite von einem semipermeablen
Diaphragma (8), z. B. einer Membran, auf der gegenüberliegenden Seite von einem
permeablen Diaphragma (2) begrenzt wird, an das sich eine Aufteilungskammer (4)
anschließt, die mit der mit Elektrolyt durchfeuchteten Masse im Aufteilungsbereich
homogen gefüllt wird, in welcher sich das einwandernde Gemisch in Zonen von verschiedenen,
in sich einheitlichen Wanderungsgeschwindigkeiten aufteilt.