DE1172648B

DE1172648B - Entnahmevorrichtung fuer eine zur Durchfuehrung der traegerfreien Elektrophorese dienende Apparatur

Info

Publication number: DE1172648B
Application number: DEG29382A
Authority: DE
Inventors: Dr Wolfgang Grassmann; Dr Kurt Hannig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1960-04-05
Filing date: 1960-04-05
Publication date: 1964-06-25
Also published as: US3125500A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: B Ol d

Deutsche Kl.: Ud -1/05

Nummer: 1 172 648

Aktenzeichen: G 29382 IVa /12 d

Anmeldetag: 5. April 1960

Auslegetag: 25. Juni 1964

Die Erfindung betrifft eine Entnahmevorrichtung für eine zur Durchführung der trägerfreien Elektrophorese dienende Apparatur, die einen Trennraum aufweist, der durch von außen gekühlte Glasplatten begrenzt ist, sowie Einrichtungen zur Anbringung eines elektrischen Feldes und mehrere Öffnungen für die Einleitung des zu trennenden Gemisches und der Pufferlösung enthält.

Es sind derartige Entnahmevctrrichtungen bekannt, bei welchen eine Pufferlösung frei zwischen zwei Glasplatten fließt, wobei diese Pufferlösung nach dem Passieren des Trennraumes über am Ende der Vorrichtung befindliche, etwa 1 cm breite und 3 bis 5 cm lange Streifen aus Zellstoff abgetropft wird.

Der Vorteil einer trägerfreien Elektrophorese wird darin gesehen, daß die Adsorption der zu trennenden Stoffe an dem Trägermaterial weitgehendst vermieden werden soll. Dieser mögliche Vorteil aber geht bei der bekannten Vorrichtung, bei der die Entnahme der Pufferlösung über eine mehrere Zentimeter lange Schicht des Trägermaterials (Zellstoff) vorgenommen wird, weitgehend wieder verloren.

Ferner wird durch die am Ende der Vorrichtung zur Entnahme angebrachten Zellstoffdochte die Durchsatzgeschwindigkeit der Pufferlösung durch die Saugfähigkeit des Streifens begrenzt und vermindert und die für die kontinuierliche Elektrophorese wichtige freie Wahl der Pufferströmungsgeschwindigkeit stark eingeschränkt.

Es kommt hinzu, daß das Abtropfen der Pufferlösung von der immer unterschiedlichen Saugfähigkeit und Abtropfgeschwindigkeit jedes einzelnen Streifens abhängt, so daß eine gleichmäßige und völlig parallele Strömung der Pufferlösung durch den TrennTaum und eine gleichmäßige Füllung aller Entnahmegefäße nicht erreicht wird.

Auch werden die störenden Einflüsse der Elektroosmose und der Adsorption an der Oberfläche der Glasplatten bei den bekannten Vorrichtungen nicht ausgeschaltet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine gleichmäßige Entnahme der Pufferlösung am Ende der Vorrichtung für die trägerfreie Elektrophorese genau bestimmbare Strömungsverhältnisse in dem Trennraum zu schaffen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an der Entnahmeseite des Trennraumes eine Reihe von aus Isoliermaterial bestehenden Gefäßen vorgesehen ist, von denen jedes einerseits an seinem unteren Teil eine flüssigkeitsgefüllte Verbindung zum Trennraum besitzt und andererseits an der oberen Seite frei nach außen geöffnet ist, und daß für jedes Gefäß eine Ab-Entnahmevorrichtung für eine zur
Durchführung der trägerfreien Elektrophorese
dienende Apparatur

Anmelder:

Dr. Wolfgang Graßmann,

München 15, Schillerstr. 46

Als Erfinder benannt:

Dr. Wolfgang Graßmann, München,

Dr. Kurt Hannig, Planegg bei München

saugvorrichtung vorgesehen ist, durch die diese Gefäße periodisch entleert werden und der Inhalt der Gefäße in Sammelgefäße gebracht wird.

Durch diese Anordnung wird erreicht, daß aus dem Trennraum in gewissen zeitlichen Abständen verhältnismäßig rasch Flüssigkeit entnommen wird, so daß der Trennraum vollständig gleichmäßig entleert und die Trennung dadurch nicht gestört wird.

Der Trennraum wird mit einer größeren Anzahl kommunizierender Gefäße verbunden, wobei die Verbindung so ist, daß der Strömungswiderstand in den Verbindungsleitungen sehr gering ist, und diese Gefäße werden periodisch entleert, so daß man über längere Zeiteinheiten dennoch einen geringen Gesamtaustritt von Flüssigkeit aus dem Trennraum erhält. Die Flüssigkeit, ■ die man bei der Entleerung dieser kommunizierenden Gefäße erhält, wird dann in die eigentlichen Sammelgefäße geleitet. Diese eigentlichen Sammelgefäße entsprechen den Sammelgefäßen, in die bei den bekannten Entnahmevorrichtungen die Zellstoffstreifen bzw. Dochte eingeführt werden.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung der Entnahmeeinrichtung am Ende des Trennraumes ist es nunmehr möglich, die Elektrophorese wirklich trägerfrei, einschließlich der Entnahme der Pufferlösung, durchzuführen. Durch die intermittierende Entleerung der einzelnen Gefäße wird erreicht, daß die Pufferlösung völlig gleichmäßig in die einzelnen Gefäße strömt, da in diesen untereinander völlig gleiche Druckverhältnisse herrschen. Eine Verzerrung des Strömungsverlaufes, wie es beim kontinuierlichen Absaugen durch einzelne Dochte oder auch durch kontinuierliches Absaugen der einzelnen Gefäße zwangläufig erfolgen würde, wird durch die erfindungsgemäße Entnahmevorrichtung sicher verhindert.

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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bestehen die kommunizierenden Gefäße aus Bohrungen, die in einer Leiste angeordnet sind. Die Absaugvorrichtung besteht vorteilhaft aus Kapillarröhrchen, die mit einer Saugpumpe in Verbindung stehen und die intermittierend in die Gefäße eingetaucht oder intermittierend dem Einfluß des Vakuums ausgesetzt werden.

Mit dieser Anordnung können die Gefäße durch Absaugen schnell bis zu einem Niveau entleert werden, das nur wenig oberhalb der Verbindung der Gefäße mit dem Trennraum liegt. Dadurch wird eine Saugwirkung auf die im Trennraum strömende Pufferlösung vermieden. Weiter ist es mit dieser Anordnung möglich, nach dem Entleeren der Gefäße kurzzeitig Luft durch die zur Entnahme dienenden Kapillarröhrchen zu saugen, so daß diese nicht im gefüllten Zustand verbleiben und damit auch keine Heberwirkung auf den sich nach dem Absaugvorgang wieder füllenden Gefäßinhalt ausüben.

An Hand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung durch die Mittelebene des Trennraumes;

Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie II-II und

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie IH-III in Fig. 1.

Zwei völlig ebene und horizontal liegende Glasplatten 1 von beispielsweise 50 X 50 cm Ausdehnung und 6 mm Plattenstärke werden von einem U-förmig geschnittenen Filtrierkarton 2 in geeignetem Abstand, z. B. 0,6 mm, gehalten. In den in der Zeichnung schraffierten Teilen ist der Filtrierkartonstreifen durch Tränken mit heißem Paraffin undurchlässig gemacht. In den punktierten Teilen ist er saugfähig und vermittelt den Stromkontakt zwischen den Elektrodenräumen 3, Platinelektroden 4 und dem durch die beiden Glasplatten eingeschlossenen Trennraum. Das Transportmedium, also z. B. eine strömende Pufferlösung, wird durch die öffnungen 5 am oberen Plattenrand, z. B. an sechs Stellen, mittels einer geeigneten Pumpvorrichtung (z. B. einer Schlauchpumpe) in beliebig wählbarer und konstanter Geschwindigkeit zugeführt, so daß der Raum zwischen den Glasplatten einerseits und dem begrenzenden Filtrierpapierstreifen andererseits mit Puffer gefüllt und gleichmäßig durchströmt wird. Die Entnahme der Pufferlösung an dem der Zuführung gegenüberliegenden Ende der Platten erfolgt durch eine Entnahmevorrichtung 6, die im Prinzip eine Vielzahl kleiner kommunizierender Gefäße darstellt. Sie besteht aus einer Leiste, z. B. aus Kunststoff (Polyvinylchlorid), mit z. B. fünfzig Bohrungen 7 (Durchmesser 8 mm, Tiefe 30 mm) und der gleichen Anzahl senkrecht dazu geführter Bohrungen 8 von etwa 3 mm Durchmesser. Mit den kleineren Bohrungen wird über eine Dichtung aus weichem Material (z. B. Gummi) die Entnahmevorrichtung an die Plattenränder dicht aufgepreßt, so daß die zwischen den beiden Glasplatten strömende Elektrolytlösung in die kleinen Bohrungen eintreten und die Gefäße 7, gebildet aus den großen Bohrungen, füllen kann. Zwischen den beiden Glasplatten an der Entnahmestelle sind zur genauen Einhaltung des Plattenabstandes kleine Stege 9 zwischen den Bohrungen angebracht. Da die Gefäße, gebildet aus den großen Bohrungen, untereinander in kommunizierender Verbindung stehen, müssen sie (wenn die Entnahmeleiste genau horizontal liegt) zwangläufig gleich hoch und mit gleichem Volumen entsprechend der Strömungsgeschwindigkeit der Pufferlösung gefüllt werden. Dadurch ist die Voraussetzung einer vollkommen gleichmäßigen Strömung innerhalb des Trennraumes zwangläufig gegeben. Um einen kontinuierlichen Betrieb aufrechtzuerhalten, müssen noch die kleinen Gefäße, wenn sie fast bis zum Rand gefüllt sind, rasch und gleichmäßig entleert werden

ίο können. Dabei darf die Füllung nicht zu hoch sein, weil sonst durch den hydrostatischen Druck die beiden Platten in ihrem Abstand verändert werden und damit ungleichmäßige Verhältnisse geschaffen werden. Die Entleerung soll daher möglichst oft erfolgen. Dies kann z. B. geschehen durch eine Absaugevorrichtung, bestehend aus Kapillarröhrchen 10, die in ein geschlossenes Gefäß 11 münden, in denen sich z. B. fünfzig Auffanggläser 12 (Reagenzgläser) von geeignetem Volumen befinden, in deren öffnungen die Enden der Entnahmeröhrchen 10 münden. Wenn die Auffanggefäße 8 in der Entnahmevorrichtung gefüllt sind, wird, gesteuert durch eine Zeitschaltuhr oder beispielsweise auch durch lichtelektrische Steuerung über ein Magnetventil, kurzzeitig das Gefäß 11 evakuiert. Die kleinen Entnahmegefäße werden auf diese Weise schnell geleert. Schließlich wird Luft nachgesaugt und dadurch eine Heberwirkung der dünnen Kapillaren aufgehoben. Dieser Vorgang wiederholt sich beliebig oft. Das zu trennende Substanzgemisch wird durch eine der vorgesehenen öffnungen 14 der Trennregion zugeführt. Nach Durchwandern der Trennregion und ihrer elektrophoretischen Ablenkung werden die einzelnen Komponenten I, II, III des Gemisches in den Auffanggläsern 12 zusammen mit der Transportflüssigkeit gesammelt. Die Abführung der Jouleschen Wärme erfolgt in der der Figur zugrunde liegenden Ausführung durch Beströmen der beiden Glasplatten mit gekühlter Luft (—10 bis — 20⁰C). Dazu sind zwei Kühlmantel 15 aus Kunststoff auf die beiden Glasplatten gepreßt, die über die Luftzufuhrstutzen 16 durch ein Verteilerrohr 17 mit Bohrungen 18 die Kühlluft gleichmäßig auf die Platten verteilen. Zur Isolation ist ein weiter Mantel 19 über dem eigentliehen Kühlmantel angebracht.

Zur Vermeidung des unerwünschten Ein- oder Ausströmens von Pufferlösung in die Trennregion aus den durchströmten Elektrodenräumen und umgekehrt (über die Filtrierstreifen 2) müssen dieDruck-Verhältnisse in den Elektrodenräumen denen in dem Trennraum angepaßt sein, wobei ein geringer Überdruck in den Elektrodenräumen eingestellt wird. Dies wird erreicht durch entsprechende Niveaugefäße 20 und 21 an der Zu- und Abführung (21 und 22) der Elektrodenspülflüssigkeit (vgl. F i g. 3). Eine Erweiterung des Plattenabstandes und damit eine Erhöhung der Durchsatzleistung ist nur möglich, wenn erfindungsgemäß die spezifischen Gewichte der zu trennenden Lösung und der Transportflüssigkeit völlig gleichgemacht werden. Dies kann z.B. geschehen durch Zusätze von schweren Molekülen in die Transportflüssigkeit.

Beispiel

In der beschriebenen Anordnung konnten beispielsweise bei einer Feldstärke von 40 Volt/cm und einem Strom von 3 mA/cm in Gegenwart eines Veronalpuffers von p_H 8,6 und der Ionenstärke = 0,05

cm³ Serum pro Tag, das sind etwa 1 g Protein pro Tag, bei ausgezeichneter Trennschärfe aufgetrennt werden. Die Durchlaufzeit des Pufferfilms betrug in diesem Versuch 75 Minuten. Das Spektrum der aufgetrennten Serumproteme erstreckte sich auf cm (Fig. 4).

Claims

Patentansprüche:

1. Entnahmevorrichtung für eine zur Durchführung der trägerfreien Elektrophorese dienende Apparatur, die einen Trennraum aufweist, der durch von außen gekühlte Glasplatten begrenzt ist, sowie Einrichtungen zur Anbringung eines elektrischen Feldes und mehrere öffnungen für die Einleitung des zu trennenden Gemisches und der Pufferlösung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß an der Entnahmeseite des Trennraumes eine Reihe von aus Isoliermaterial bestehenden Gefäßen vorgesehen ist, von denen jedes einerseits an seinem unteren Teil eine flüssigkeitsgefüllte Verbindung zum Trennraum besitzt und andererseits an der oberen Seite frei nach außen geöffnet ist, und daß für jedes Gefäß eine Absaugvorrichtung vorgesehen ist, durch die diese Gefäße periodisch entleert werden und der Inhalt der Gefäße in Sammelgefäße gebracht wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Gefäße aus Bohrungen (7, 8) bestehen, die in einer Leiste angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugvorrichtung aus Kapillarröhrchen (10) besteht, die mit einer Saugpumpe in Verbindung stehen und die intermittierend in die Gefäße eingetaucht oder intermittierend dem Einfluß des Vakuums ausgesetzt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1774147;
Zeitschrift für Naturforschung, 13 b (1958), . 754/755.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409 627/265 6.64 ® Bundesdruckerei Berlin