DE1498669C - Verfahren und Vorrichtung zur Analyse von radioaktive Stoffe enthaltenden Mischungen mittels Elektrophorese - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor- oder mehrere Elemente zu unterscheiden, die geringrichtung zur Analyse von radioaktiv markierte Stoffe fügig verschiedene Verschiebungsgeschwindigkeiten

enthaltenden Mischungen mittels Elektrophorese, aufweisen und deren Vorhandensein von den ersten wobei durch Messung der Aktivitätsverteilung dieser Zählrohren nicht entdeckt werden konnte. Jedem

Stoffe am Elektropherogramm die Zusammensetzung 5 Element entspricht ein besonderes Kurvenmaximum,

der Mischung ermittelt wird. Wenn die Versuchsprobe eine Mischung von bei-

Bei den bisher bekannten Verfahren zur Analyse spielsweise zwei ionisierten. Radioelementen mit von radioaktiven Elementen oder radioaktive EIe- geringfügig verschiedenen Wanderungsgeschwindigmente enthaltenden Mischungen mittels Elektro- keiten enthält, nimmt die Aktivität in der Startzone phorese läßt man diese auf einem Papierstreifen ίο bis zum Grundgeräuschpegel ab, das erste Zählrohr wandern, entnimmt den Streifen aus dem Elektro- registriert beispielsweise ein Maximum mit einer phoresetrog und führt ihn noch feucht oder nach Schulter und das zweite Zählrohr zwei deutlich geTrocknen unter einem Geiger-Müller-Zählrohr in trennte Maxima; d. h., wenn der Unterschied der einem Auswertgerät Abschnitt um gleich langen Ab- Wanderungsgeschwindigkeiten so gering ist, daß sich schnitt vorbei oder klebt diesen Streifen auf einen 15 die beiden Aktivitäten beim ersten Zählrohr in Form eingeteilten Maßstab, den man nach jeder Messung zweier angedeuteter Maxima zeigen, werden sie in um einen gleichen Abstand vor dem Fenster eines getrennter Form erst von den ferner liegenden Zähl-Zählrohrs vorbeiführt. Man kann auch den Träger, rohren erfaßt.

auf dem die Elektrophorese durchgeführt wird, in Wenn die Versuchsprobe eine Mischung von zwei

gleich breite Streifen zerschneiden und diese unter 20 Radioelementen enthält, von denen das eine in einer

dem Zählrohr vorbeiführen. ionisierten Form und das andere in einer kolloidalen

Nach einem neueren Verfahren werden die Streifen Form vorliegt, nimmt die Aktivität unter dem ersten auf Spulen gebracht und vor dem Fenster eines Zähl- Zählrohr bis zu einer oberhalb des Untergrundrohrs vorbeigeführt, wobei das Aktivitätsdiagramm geräuschpegels liegenden Stufe ab, und die folgenden automatisch registriert wird. 25 Zählrohre registrieren anschließend Maxima. Die

Diese bekannten Verfahren mögen zwar leicht Abnahme der Aktivität in der Start-Zählzone und

ausführbar sein, liefern jedoch nur ein einziges Er- die von den folgenden Zählrohren registrierten

gebnis, nämlich das Endergebnis der Trennung, da Maxima verraten die Wanderung des ionisierten

die Aktivitätsmessung erst nach beendeter Elektro- Radioelements zur Anode. Die in Form einer Stufe

phorese stattfindet. Die bisher benutzten Verfahren 30 vom Start-Zählrohr registrierte Restaktivität zeigt die

zur elektrophoretischen Analyse gestatten in keinem Anwesenheit einer nicht wandernden Fraktion, näm-

FaIl, während der elektrophoretischen Wanderung lieh des Radioelements in kolloidaler Form,

ein Bild davon zu gewinnen, wie die radioaktiven Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet die

Bestandteile einer Mischung wandern, wie sich ihre Feststellung jeder Veränderung in der Wanderungs-

Wanderungsgeschwindigkeiten und gegebenenfalls 35 richtung und -geschwindigkeit der ionisierten Teil-

-richtungen verändern oder wie sie sich sonst in chen, die beispielsweise auf Hydrolyse, Wasseranlage-

dieser Zeit verhalten. rung, Bindung von OH~-Ionen zurückzuführen ist.

Die Erfindung bezweckt nun ein Verfahren und Es wird mit Vorteil angewandt bei Untersuchungen

eine Vorrichtung zur Analyse von Mischungen mit über die experimentelle Kontaminierung durch

einem Gehalt an radioaktive Stoffe enthaltenden 40 Radioelemente, läßt sich sehr einfach durchführen

Mischungen durch Elektrophorese, womit man die und erfordert keine teure Apparatur.

Wanderung der radioaktiven Bestandteile einer Mi- Die am Ende der Beschreibung gegebenen Bei-

schung während der Elektrophorese verfolgen und spiele zeigen im einzelnen und an genau beschriebe-

die Veränderungen ihrer Wanderungsgeschwindigkeit nen Fällen die am häufigsten genutzten Möglich-

sowie ihr Verhalten während der elektrophoretischen 45 keiten.

Wanderung bestimmen kann. Die folgende Beschreibung der Vorrichtung bezieht

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß sich auf die Fig. 1 und 2 zur besseren Erläuterung

vorgeschlagen, daß die Aktivitätsverteilung dieser der Einzelheiten.

Stoffe während deren elektrophoretischer Wanderung F i g. 1 ist ein Schaubild der erfindungsgemäßen

mittels mehrerer in Wanderungsrichtung angeord- 50 Apparatur;

neter Zählrohre gemessen wird. F i g. 2 zeigt einen Querschnitt davon;

Die Vorrichtung zum Durchführen dieses Ver- F i g. 3 beschreibt die Wanderungsgeschwindigkeit

fahrens besteht aus einem Elektrophoresetrog mit eines Elements;

Wänden, die den Elektrophoresetrog in Abteilungen Fig. 4 zeigt das Registrierdiagramm der Aktivität

aufteilen, welche eine leitende Pufferlösung und eine 55 eines Radioelements in kolloidalem Zustand;

Elektrode enthalten, einer Auflagestütze, die einen F i g. 5 zeigt das Registrierdiagramm der Aktivität

Streifen, auf dem sich die elektrophoretische Wände- einer Mischung von Strontium 90 und Yttrium 90 im

rung vollzieht, waagerecht hält, einem Deckel zum Gleichgewicht;

Abdecken des Troges und einer Zählrohreinrichtung F i g. 6 zeigt das Registrierdiagramm der Aktivität

zum Messen der Aktivitätsverteilung und ist gekenn- 60 einer Natrium 24 und Kalium 42 enthaltenden

zeichnet dadurch, daß die Zählrohreinrichtung aus Lösung.

mehreren hintereinander und in gleichem Abstand Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht in"

zwischen der Anodenabteilung und Kathoden- wesentlichen aus den folgenden Einzelteilen: einen

abteilung angeordneten Zählrohren besteht, welche flachen rechteckigen Trog 1, vorzugsweise aus Kunst

in auf einer den Deckel verstärkenden Platte ange- 65 stoff, der durch über seine ganze Höhe reichend»

brachten Öffnungen eingesetzt sind. Wände 2 und 3 und durch über nur einen Teil diese

Die von der Startzone des Elektropherogramms Höhe reichende Wände 4 und 5 in Abteilungen 6, Ί

am weitesten entfernten Zählrohre gestatten, zwei 14, 15 unterteilt ist. Die Abteilungen 6 und 7 be

finden sich an den Enden dieses Trogs l/sind innenseitig durch, die Wände 2 und 3 mit Öffnungen, wie Za, und außenseitig von den Trogwänden begrenzt und mit einer leitenden Pufferlösung gefüllt. Sie enthalten je eine Elektrode 8 und 9, die ihrerseits mit Gleichstromzuführungen 10 und 11 verbunden sind.

Ein Träger 12 besteht beispielsweise aus Papier oder einem beliebigen anderen geeigneten Material, wie Cellulose, Celluloseacetat, gelierter Stärkekleister, und ruht auf Auflagestützen 13, die ihn waagerecht halten. Die Enden des Trägers 12 sind verbunden oder tauchen in die in den Abteilungen 14 und 15 enthaltene leitende Pufferlösung.

Der Trogdeckel ist über den Träger 12, auf dem sich die elektrophoretische Wanderung vollzieht, durch eine vorzugsweise aus durchsichtigem Methacrylatkunststoff bestehende und mit dem Deckel fest verschraubte Platte 16 verstärkt. Diese Platte 16 weist in einer Linie und in gleichen Abständen voneinander liegende Öffnungen 17 auf, um das Aufsetzen von Geiger-Müller-Zählern 18 zu ermöglichen. Diese Öffnungen 17 sind einander soweit wie unter Berücksichtigung des Raumbedarfs der Zähler 18 möglich angenähert, wobei ihre Zahl von der Länge des Trägers 12, auf dem sich die Elektrophorese vollzieht, abhängt.

Die Innenfläche der Platte 16 ist mit einem Blech 19 aus rostfreiem Stahl abgedeckt, das an den gleichen Stellen wie die Platte 16 eine gleich große Zahl von Öffnungen mit einem etwas kleineren Durchmesser als die Öffnungen 17 der Platte 16 aufweist.

Zwischen das Fenster 23 des Zählers und das Blech 19 aus rostfreiem Stahl wird eine dünne Kupferscheibe 20 gelegt, die mit ihrem Rand 22 auf der Blechplatte 19 ruht. Diese Kupferscheibe 20 weist senkrecht zur großen Achse des Trägers 12, auf dem sich die Elektrophorese vollzieht, einen Schlitz auf und gewährleistet so eine bessere Ausrichtung. Diese Kupferscheibe 22 ist abnehmbar und kann so leicht dekontaminiert werden.

Der Metallteil des Deckels ist bei 21 geerdet.

Die zur Feststellung der Aktivität während der Elektrophorese verwendbaren Zähler 18 sind durch einen Bleischirm geschützte sogenannte »Glocken«- Zähler, die mit Hochspannung gespeist werden und mit einem Zählwerk und einem Mehrwegeregistriergerät verbunden sind.

Die zu analysierende Probe wird, in einem Lösungsmittel gelöst, auf den Träger 12 aufgebracht, wobei die Startzone von der Stromrichtung, der Art des Trägers und der Art der zu trennenden Teilchen abhängt. Die Elektrophoresedauer hängt von der angenommenen Art der zu untersuchenden Flüssigkeit ab.

Die Erfindung wird erläutert mit Bezug auf die folgenden Beispiele und die Zeichnungen, die sich darauf beziehen.

Die Versuche wurden alle unter den folgenden Bedingungen durchgeführt: Die Elektrophorese wurde in einem Elektrophoresetrog aus Polyvinylchlorid durchgeführt, die Entwicklung geschah auf zwei Streifen Elektrophoresepapier mit Veronalpuffer (pH = 8,6) bei einer Spannung an den Enden des Papiers von 60 V. Auf den einen Streifen wurde eine Probe der zu analysierenden kontaminierten Flüssigkeit und auf den anderen eine nicht kontaminierte Vergleichsflüssigkeit aufgebracht. Die Startzone und die Dauer der Elektrophorese hängen von der angenommenen Art der zu analysierenden Flüssigkeit ab.

Der Deckel des Trogs war über den beiden Trägern 12 durch eine 10 mm dicke durchsichtige Methacrylat-Kunststoffplatte 16 verstärkt, die sechs Öffnungen 17 für jeweils einen mit einer 2 mm dicken Bleischicht umkleideten Geiger-Müller-Zähler 18 aufwies.

Die Feststellung der Radioaktivität erfolgte durch

ίο Geiger-Müller-Zähler vom »Glocken«-Typ, die über Vorverstärker mit Integriervorrichtungen und einer Sechswegeregistriervorrichtung verbunden waren.

Die Kontaminierung wurde »in vitro« an menschlichem Blut oder Serum ausgeführt. Man kontaminierte in einem Hämolyseröhrchen 1 ml Serum (oder 2 ml Blut) mit 0,5 ml der Lösung des Radioelements. Das Röhrchen wurde 20 Minuten in einem Wasserbad bei 37° C bewegt. Die Kontaminierung wurde so durchgeführt, daß die Aktivität ungefähr 1 ci/ml

so betrug. Die Probemenge für die Elektrophorese betrug 0,01 ml. Diese Analysenprobe hätte kleiner sein können, entsprechend einer viel geringeren Aktivität.

Beispiel 1

In einer ersten Versuchsreihe wurde menschliches

Serum mit Radioelementen kontaminiert, von denen bekannt ist, daß sie beim pH des Bluts in einer bestimmten physikochemischen Form vorliegen.

Die folgenden Radioelemente wurden verwendet:

1. In ionisiertem Zustand: Natrium 24, Kalium 42, Caesium 137, Rubidium 86 und Jod 131, letzteres als Jodid;

2. in an Proteine gebundenem Zustand: Eisen 59; 3. in kolloidalem Zustand: Barium 133, Caesium 144 und Yttrium 90.

Die durch Anwendung des erfindungsgemäßen

Verfahrens erhaltene Wanderungsgeschwindigkeit der Radioelemente in ionisiertem Zustand beträgt 5 bis 8 cm/Std., wobei die Wanderungsgeschwindigkeit willkürlich definiert ist, wie aus F i g. 3 ersichtlich, als Verhältnis zwischen der Entfernung zwischen zwei Detektoren und der an der Kurve bestimmten Zeit zwischen der Startzeit Null und der dem registrierten Aktivitätsmaximum entsprechenden Zeit.

Die Wanderungsgeschwindigkeit der an einem Proteinträger gebundenen Radioelemente ist geringer: 0,2 cm/Std. für Eisen.

Die Wanderungsgeschwindigkeit von Radioelementen in kolloidalem Zustand ist Null. Das Registrierdiagramm der Aktivität während der Elektrophorese ist eine Gerade, wie in F i g. 4 gezeigt.

Beispiel 2

In einer zweiten Versuchsreihe wurde menschliches Serum mit komplizierteren Lösungen von Radioelementen kontaminiert. Es wurde versucht, die verschiedenen physikochemischen Formen, in denen sich diese Elemente befinden, durch Elektrophorese zu trennen. Die gewählten komplexen Lösungen waren die folgenden:

1. Lösungen mit einem Gehalt an einem Radioelement und einem Abkömmling davon, die jeder in einer anderen physikochemischen Form vorliegen;

2. Lösungen mit einem Gehalt an einem einzigen, beim betrachteten pH in verschiedenen physikochemischen Formen vorliegenden Radioelement;

3. Lösungen mit einem Gehalt an Mischungen von Radioelementen, die in einer gleichen physikochemischen Form vorliegen.

F i g. 5 zeigt die registrierte Aktivität während der Wanderung einer Lösung mit einem Gehalt von Strontium 90 und Yttrium 90 im Gleichgewicht. Die Aktivität unter dem Startzähler nimmt ab, bis sie eine deutlich oberhalb über dem Untergrund-Geräuschpegel liegende Stufe erreicht. Die Anodendetektoren registrieren später Maxima, die den Durchgang einer von einem positiven Ion getragenen Aktivität anzeigen.

Die Abnahme der Aktivität unter dem Startzähler und die Maxima unter den Anodenzählern zeigen die Wanderung von ionisiertem Strontium zur Anode an. Die in Form einer Stufe vom Zähler der Startzone registrierte Restaktivität zeigt die Anwesenheit einer nicht wandernden Fraktion, nämlich von kolloidalem Yttrium, an.

Die Elektrophorese einer Lösung von Barium 133 bei pH 5 liefert das gleiche Bild wie im vorangehenden Fall.

Die Registrierkurve der Aktivität während der Elektrophorese zeigt die Uneinheitlichkeit des physikochemischen Zustande des Bariums 133: Das ionisierte Barium wandert, während seine kolloidale Fraktion in der Startzone bleibt.

F i g. 6 zeigt die während der Wanderung einer Natrium 24 und Kalium 42 enthaltenden Lösung registrierte Aktivitätskurve. Die vom Startzähler gemessene Aktivität nimmt bis zum Untergrund-Geräuschpegel ab. Der erste Anodenzähler registriert ein Maximum mit einer Schulter. Der zweite Anodenzähler registriert zwei deutlich getrennte Maxima.

Diese Kurve ist charakteristisch für die Anwesenheit zweier ionisierter Radioelemente mit verschiedenen Wanderungsgeschwindigkeiten, deren Unterschied jedoch nicht groß genug ist, daß der erste Anodenzähler die beiden Aktivitäten in Form von zwei getrennten Maxima unterscheiden kann, wäh-"^; rend die folgenden Zähler sie unterscheiden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Analyse von radioaktiv markierte Stoffe enthaltenden Mischungen mittels Elektrophorese, wobei durch Mesung der Aktivitätsverteilung dieser Stoffe am Elektropherogramm die Zusammensetzung der Mischung ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivitätsverteilung dieser Stoffe während deren elektrophoretischer Wanderung mittels mehrerer in Wanderungsrichtung angeordneter Zählrohre (18) gemessen wird.

2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Elektrophoresetrog mit Wänden, die den Elektrophoresetrog in Abteilungen aufteilen, welche eine leitende Pufferlösung und eine Elektrode enthalten, einer Auflagestütze, die einen Streifen, auf dem sich die elektrophoretische Wanderung vollzieht, waagerecht hält, einem Deckel zum Abdecken des Troges und einer Zählrohreinrichtung zum Messen der Aktivitätsverteilung, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählrohreinrichtung aus mehreren hintereinander und in gleichem Abstand zwischen der Anodenabteilung und Kathodenabteilung angeordneten Zählrohren (18) besteht, welche in auf einer den Deckel verstärkenden Platte (16) angebrachten Öffnungen

(17) eingesetzt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen