DE1698242C

DE1698242C - Process for producing a lamellar plastic membrane suitable for electrophoresis

Info

Publication number: DE1698242C
Application number: DE19681698242
Authority: DE
Inventors: James L South Lincoln Paine Richard A Bedford Souza Charles W Billenca Mass L>wj er (V St A )
Original assignee: Millipore Corp , Bedford, Mass (V St A)
Priority date: 1967-03-27
Filing date: 1968-02-14
Publication date: 1973-06-14

Description

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge- wird.4. The method according to claim 3, is thereby.

kennzeichnet, daß als Kunststoffgrundschicht Auf diese Weise gelangt man zu einer lamellenar-indicates that the plastic base layer in this way leads to a lamellar

(W) ein Polyestermaterial in einer Dicke von tig aufgebauten Schicht für die elektrophoretische (W) a polyester material in a thickness of tig built-up layer for electrophoretic

etwa 0,25 mm verwendet wird. 35 Analyse, die aus einer klaren, steifen und aus flexi-about 0.25mm is used. 35 Analysis that consists of a clear, rigid and flexible

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch blem Kunststoff gebildeten Grundschicht und aus gekennzeichnet, daß eine Kunststoffmembran- einer mit dieser Grundschicht verbundenen Kunstschicht (M) verwendet wird, die Poren mit einem stoffmembrao aufgebaut ist, die durch eine Vielzahl mittleren Durchmesser von etwa 0,5 bis 1,5 Mi- kleinster Poren opak ist. Nach der elektrophoretikron aufweist. 40 sehen Einwirkung kann diese im wesentlichen zwei-5. The method according to claim 1 to 4, characterized blem plastic formed base layer and from characterized in that a plastic membrane is an artificial layer connected to this base layer (M) is used, the pores with a stoffmembrao is built up by a multitude mean diameter of about 0.5 to 1.5 Mi- the smallest pores is opaque. According to the electrophoretikron having. 40 see effect, this can essentially be two-

6. Verfahren nach einem oder mehreren der lagige Schicht dann durch eine Lichtreflektionsein-Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß richtung ausgewertet werden.6. The method according to one or more of the layered layer then by a light reflection unit 1 to 5, characterized in that the direction is evaluated.

die poröse Kunststoffmembranschicht (M) mit Wichtig ist dabei, daß das Klebemittel zwischenthe porous plastic membrane layer (M) with It is important that the adhesive between

einer Lösung zum Verdichten der Poren behan- der Grundschicht und der Kunststoffmembran nichta solution to compress the pores of the treated base layer and the plastic membrane is not

delt wird. 45 in die Poren eindringt und diese verstopft.is delt. 45 penetrates into the pores and clogs them.

Behandelt man nach der elektrophoretischen Ein-If one treats according to the electrophoretic one

wirkung die poröse Membranschicht mit einem Lösungsmittel, dann schließen sich die Poren der Membranschicht, so daß diese verfestigt und transparenteffect the porous membrane layer with a solvent, then the pores of the membrane layer close, so that this is solidified and transparent

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstel- 50 wird; man kann dann die der Elektrophorese ausge-The invention relates to a method for producing 50 is; you can then select the electrophoresis

len einer für die Elektrophorese geeigneten lamellen- setzten Proben bezüglich ihrer Lichtdurchlässigkeitlen a lamellar-set sample suitable for electrophoresis with regard to its light transmission

artigen Kunststoffmembran, die aus einer aus einer auswerten.like plastic membrane that evaluate from one from one.

flexiblen, festen und durchsichtigen aus Kunststoff Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gebestehenden Grundschicht mit einer darauf ange- genstand der Unteransprüche und in diesen niedergebrachten mikroporösen durchschimmernden Kunst- 55 legt.flexible, solid and transparent made of plastic. Further refinements of the invention are the existing base layer with a subject matter of the subclaims thereon and which are laid down in them microporous translucent art 55 sets.

stoffmembranschicht besteht. Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfah-Es ist bekannt, bei der elektrophoretischen Ana- ren zur Herstellung einer für die Durchführung einer lyse poröse Schichten, die beispielsweise aus Papier Elektrophorese geeigneten lameüenartigen Kunstoder aus mikroporösen Kunststoffschichten von dün- stoffmembran an Hand der Figuren im einzelnen näner und flexibler Beschaffenheit aufgebaut sind, zu 60 her erläutert, wobei auch auf den Aufbau der auf verwenden. Die Handhabung dieser Schichten ist je- diese Weis«; hergestellten Membranschicht genauer doch schwierig, da sie eine gewisse Unstabilität auf- eingegangen wird. Dabei zeigt
weisen. Fig. 1 eine Schnittansicht eines für die Durchfüh-Aus dem Aufsatz »Zur Technik der Celluloseaze- rung der Elektrophorese geeigneten Behälters unter tat-Elektrophorese« in der Zeitschrift »Das ärztliche 65 Verwendung der erfindungsgemäß hergestellten Laboratorium«, 10. Jahrgang, 1964, Heft 8, auf den Kunststoff membran,consists of a fabric membrane layer. In the following, the method according to the invention is known, in the electrophoretic method for the production of a porous layer for carrying out a lysis, which is suitable for example from paper electrophoresis or from microporous plastic layers of thin material membrane with reference to the figures in detail and of a flexible nature, explained in relation to 60, with the structure of the on use also being made. The handling of these layers is always this way; Membrane layer produced is more precisely difficult, since it is subject to a certain instability. It shows
point. 1 shows a sectional view of a container suitable for carrying out the article "For the technology of cellulose acidification of electrophoresis under tat electrophoresis" in the journal "The medical use of the laboratory produced according to the invention", 10th year, 1964, booklet 8, on the plastic membrane,

S. 233 bis 248 ist ein Verfahren zur Durchführung F i g. 2 eine perspektivische Teilansicht des Behäl-Pp. 233 to 248 is a method of performing F i g. 2 a perspective partial view of the container

einer Elektrophorese mittels einer Membranfolie aus ters nach F i g. 1,an electrophoresis by means of a membrane film from ters according to FIG. 1,

A Ψ-A Ψ-

F i g. 3 eine Draufsicht des Behälters der F i g. 3 undF i g. 3 is a top plan view of the container of FIG. 3 and

Fig.4 eine vergrößerte Schnitt?.nsicht einer nach dem erfindungsgemaßen Verfahren hergestellten lamellenartigen Kunststoffmembran. 4 shows an enlarged section? .Nsicht one according to lamellar plastic membrane produced by the method according to the invention.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung besteht aus einem Behälter 1 und einer Abdeckung 2. Zwischen d:?sen beiden Teilen ist ein beispielsweise aus Kunststoff gefertigter O-Ring3 angeordnet, der eine luftdichte Verbindung zwischen Behälter 1 und Abdeckung 2 herstellu Der O-Ring 3 wird von Ringnuten 4 und S aufgenommen, die im Behälter 1 bzw. in der Abdeckung 2 eingearbeitet sind. Die Abdekkung2 weist weiterhin einen entfernbaren, luftdicht eingepaßten Abschlußdeckel 6 auf. Behälter 1, Abdeckung 2 und Abschlußdeckel 6 sind aus einem einer Auflösung widerstehenden Kunststoff. Dieser Kunststoff ist vorzugsweise klar und kann beispielsweise gegossenes Nylon sein.The device shown in the drawing consists of a container 1 and a cover 2. Between the two parts is an example made of plastic O-ring3 arranged, the create an airtight connection between container 1 and cover 2. The O-ring 3 is made of annular grooves 4 and S incorporated, which are incorporated in the container 1 and in the cover 2, respectively. The cover 2 furthermore has a removable, airtight fitted end cover 6. Tray 1, cover 2 and cover 6 are made of a dissolution-resistant plastic. This Plastic is preferably clear and can be, for example, cast nylon.

uci Behälter 1 besitzt eine zentral angeordnete, einteilige Brücke 7, durch die der untere Behälterabschnitt in zwei Räume 10 und Il unterteilt ist. Die Riiume 10 und 11 besitzen Vorsprünge 12 bzw. 13. Diese Vorsprünge weisen ihrerseits Ausnehmungen 14 bzw. 15 auf. Wie die Fig. 1 zeigt, wird eine gekrümmte, federnde, lamellenartige Schicht L von den Vorsprüngen 12, 13 abgestützt. Durch die Ausnehmungen 14, 15 werden die Kanten der Schicht L wie mit Spannzangen ergriffen, ohne daß die Schicht L vet unreinigt wird. Die Räume 10 und Il enthalten eine ionizierende Lösung, deren Oberfläche unterhalb der Oberkante der Brücke 7 liegt und in Berührung mit den Enden der lamellenartigen Schicht L steht. In der Abdeckung 2 sind elektrische Kontaktelemente 18 und 20 eingelagert. Die inneren, den Räumen 10 und 11 zugewandten Enden 21 bzw. 22 der Kontakte 18, 20 tauchen in die im Behälter 1 vorhandene Lösung ein, um die Elektrophorese zu ermöglichen. uci container 1 has a centrally arranged, one-piece bridge 7, by means of which the lower container section is divided into two spaces 10 and II. Riiume 10 and 11 have projections 12 and 13, respectively. These projections in turn have recesses 14 and 15, respectively. As FIG. 1 shows, a curved, resilient, lamellar layer L is supported by the projections 12, 13. The edges of the layer L are gripped through the recesses 14, 15 as if with collets, without the layer L vet becoming uncleaned. The spaces 10 and II contain an ionizing solution, the surface of which lies below the upper edge of the bridge 7 and is in contact with the ends of the lamellar layer L. Electrical contact elements 18 and 20 are embedded in the cover 2. The inner ends 21 and 22 of the contacts 18, 20 facing the spaces 10 and 11 are immersed in the solution present in the container 1 in order to enable the electrophoresis.

Der Abschlußdeckel 6 bildet einen Paßsitz in der Abdeckung 2. Eine noch sichere Befestigung des Deckels 6 wird mit Hilfe eines Halbgewindes erreicht. Der Abschlußdeckel 6 besitzt nach oben gerichtete Ansätze 23 und 24, zwischen denen eine öffnung 25 für die Einführung eines gestrichelt dargestellten Probeneinbringers vorgesehen ist. Durch den Probeneinbringer wird auf der lamellenartigen Schicht L ein sehr schmaler Streifen einer eng begrenzten Menge der zu analysierenden Probe abgeschieden. The cover 6 forms a snug fit in the cover 2. A still secure fastening of the cover 6 is achieved with the help of a half-thread. The cover plate 6 has upwardly directed lugs 23 and 24, between which an opening 25 is provided for the introduction of a sample introducer, shown in broken lines. A very narrow strip of a narrowly limited amount of the sample to be analyzed is deposited on the lamellar layer L by the sample inserter.

Die in Fig.4 vergrößert dargestellte, erfindungsgemäß hergestellte lamellenartige Schicht L besteht aus einer klaren Kunststoffschicht B, einer mikroporösen Membranschicht M. Die beiden Schichten B und M sind durch ein thermoplastisches Klebemittel/i zusammengehalten. Die Schicht L wird erfindungsgemäß wie folgt hergestellt: The lamellar layer L produced according to the invention, shown enlarged in FIG. 4, consists of a clear plastic layer B, a microporous membrane layer M. The two layers B and M are held together by a thermoplastic adhesive. The layer L is produced according to the invention as follows:

Die Grundschicht B besteht aus einem Kunststoff, der die erforderlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften besitzt. Die Grundschicht B ist vorzugsweise durchsichtig, steif und elastisch, so daß sie die in F i g. 1 dargestellte, gekrümmte Stellung beibehält. Der Dickenbereich der Grundschicht B liegt zwischen etwa 0,15 und 0,30 mm. vorzugsweise bei etwa 0,25 mm. Die Grundschicht B muß weiterhin unter den gegebenen Bedingungen ein elektrischer Nichtleiter sein.The base layer B consists of a plastic that has the required physical and chemical properties. The base layer B is preferably transparent, rigid and elastic, so that it has the properties shown in FIG. 1, the curved position shown is maintained. The thickness range of the base layer B is between about 0.15 and 0.30 mm. preferably about 0.25 mm. The base layer B must still be an electrical non-conductor under the given conditions.

Im Hinblick auf die chemischen Eigenschaften der Grundschicht B darf diese nicht mit Chemikalien, wie z. B. Dioxan, Dioxanisobuthyl, Alkohol, Eisessigäthylalkohol, Zyklohexanonäthylalkohol und Eisessig reagieren. Weiterhin muß die Grundschicht B gegenüber der im Behälter 1 vorhandenen Pufferlösung unempfindlich sein. Verschiedene Kunststoffe, wie z. B. Polyester sowie Polyamide oder Polykarbonate, erfüllen diese Erfordernisse. Polyester wird beivorzugt. With regard to the chemical properties of the base layer B , it must not be exposed to chemicals such as B. dioxane, dioxane isobutyl, alcohol, glacial acetic ethyl alcohol, cyclohexanone ethyl alcohol and glacial acetic acid react. Furthermore, the base layer B must be insensitive to the buffer solution present in the container 1. Various plastics, such as B. polyesters and polyamides or polycarbonates meet these requirements. Polyester is preferred.

Diemikroporöse Kunststoffmembranschicht M besteht aus einem Gemisch aus Cellulosenitrat und CeI-luloseazetat oder ganz aus Celluloseazetat entsprechend den USA.-Patentschriften 1421341 oder 2 9440Ϊ7. Die Schicht M ist vorzugsweise aus Celluloseazetat gefertigt, da eine solche Schicht am wirkungsvollsten auf das Einwirken der Lösung anspricht, wodurch die Poren geschlossen werden und die Schicht klar wird. Eine wirkungsvolle Schicht hat etwa eine Stärke von 0,12 mm bei einer mittleren Porengröße von etwa 0,025 bis 0,037 mm Durchmesser. Diese Schicht M transportiert die Pufferlösung auf Grund der Kapillarkraft und ermöglicht, daß die elektrophoretische Bewegung stattfindet.The microporous plastic membrane layer M consists of a mixture of cellulose nitrate and cellulose acetate or entirely of cellulose acetate in accordance with U.S. Patents 1421341 or 2 9440Ϊ7. The layer M is preferably made of cellulose acetate, since such a layer responds most effectively to the action of the solution, whereby the pores are closed and the layer becomes clear. An effective layer is about 0.12 mm thick with an average pore size of about 0.025 to 0.037 mm in diameter. This layer M transports the buffer solution by virtue of the capillary force and enables the electrophoretic movement to take place.

Das Klebemittel A muß aus einem thermoplastischen Material bestehen, und zwa. vorzugsweise aus einem solchen Material, welches keinen Katalysator oder kein Härtemittel erfordert. Die Einschmelztemperatur des Materials muß unter dem Wärmezerstörungspunkt der porösen Kunststoffmembranschicht M liegen. Weiterhin darf das Material nicht mit den Lösungen oder mit den zuvor bei der Grundschicht B genannten chemischen Verbindungen reagieren und darf auch gleichfalls nicht die Lichtdurchlässigkeit der Grundschicht negativ beeinflussen. Als geeignetes Material hierfür hat sich ein modifizierter synthetischer Gummiklebstoff erwiesen.The adhesive A must consist of a thermoplastic material, and zwa. preferably made of such a material that does not require a catalyst or hardener. The melting temperature of the material must be below the heat destruction point of the porous plastic membrane layer M. Furthermore, the material must not react with the solutions or with the chemical compounds previously mentioned for the base layer B and must likewise not have a negative effect on the light permeability of the base layer. A modified synthetic rubber adhesive has proven to be a suitable material for this.

Die Stärke der fertigen, getrockneten Schicht des auf die Grundschicht ß aufgebrachten Klebemittels A liegt innerhalb enger Toleranzgrenzen. Der optimale Dickenbereich schwankt zwischen etwa 0,006 und 0,009 mm. Wenn die auf die Grundschicht B aufgetragene Klebeschicht dünner als 0,006 mm ist, reicht die Klebstoffmenge nicht aus, um die poröse Membranschicht M festzukleben. Wenn aber die Klebeschicht stärker als 0,013 mm ist, so wird ein Teil des Klebstoffes A in den Poren absorbiert, wenn der Klebstoff A zur Verbindung der beiden Schichten B und M erwärmt wird. Hierdurch wird das elektrophoretische Trennverfahren störend beeinflußt.The thickness of the finished, dried layer of the adhesive A applied to the base layer β lies within narrow tolerance limits. The optimum range of thicknesses varies between approximately 0.006 and 0.009 mm. If the adhesive layer applied to the base layer B is thinner than 0.006 mm, the amount of the adhesive is insufficient to adhere the porous membrane layer M. If, however, the adhesive layer is thicker than 0.013 mm, part of the adhesive A is absorbed in the pores when the adhesive A is heated to bond the two layers B and M. This has a disruptive effect on the electrophoretic separation process.

Bei der Herstellung der Schicht L wird eine unbestimmte Länge aufweisende Grundschicht B mit Hilfe einer Abstreifeinrichtung mit einer etwa 0,009 mm dicken Klebstofflage bedeckt. Die mit Klebstoff A beschichtete Seite der Grundschicht B wird dann in Kontakt mit einer fortlaufend herangeführten, porösen Membranschicht M unbestimmter Länge gebracht. Die in Sandwichart übereinander angeordneten Schichten werden auf einem endlosen Metallband unter einer erwärmbaren Druckrolle, welche die lamellenartige Schicht L für ungefähr 1,5 Minuten bei einem Druck von rund 4 kp/cm² auf etwa 12O°C erwärmt, hindurchgeführt. Dieser Arbeitsvorgang bewirkt, daß die beiden Schichten miteinander verkleben, ohne daß die Poren verstopft oder beschädigt werden.During the production of the layer L , a base layer B of indefinite length is covered with an approximately 0.009 mm thick layer of adhesive with the aid of a stripping device. The side of the base layer B coated with adhesive A is then brought into contact with a continuously brought up porous membrane layer M of indefinite length. The sandwiched layers are passed on an endless metal belt under a heatable pressure roller, which heats the lamellar layer L to about 120 ° C. for about 1.5 minutes at a pressure of about 4 ^{kg / cm 2.} This process causes the two layers to stick together without clogging or damaging the pores.

Bei der Verwendung der kombinierten Schicht zur eleklrophoretischen Analyse, beispielsweise zur Trennung der eiweißhaltigen Komponenten der Blut-When using the combined layer for electrophoretic analysis, for example for Separation of the protein-containing components of the blood

flüssigkeit, wird ein Teil der Schicht mittels ihrer Enden in der in F i g. 1 gekrümmten Lage im Behälter 1 gehalten. Zuvor wurden die Räume 11 und 12 mit der Pufferlösung so aufgefüllt, daß der Flüssigkeitsspiegel bis fast an die Oberkante der Brücke 7 heranreicht (Fig. 1). Eine für diesen Zweck geeignete Pufferlösung besteht z. B. aus 2,76 g Diäthyl-Barbitursäure, 15,4 g Natriumdiäthylbarbiturat und 11 destilliertem Wasser. Die poröse Schicht M der lamellenartigen Schicht L wird sehr schnell durch die Pufferlösung angefeuchtet und somit elektrisch leitend. Die zu analysierenden Proben werden mittels eines Serumaufbringers auf die poröse Schicht M gebracht. An die Elektroden 18 und 20 wird eine Gleichstromquelle angeschlossen. Nach der erforderlichen Einwirkzeit wird die Schicht L entfernt und mit Hilfe einer Lichttasteinrichtung ausgewertet.liquid, a part of the layer becomes by means of its ends in the in F i g. 1 curved position held in the container 1. The spaces 11 and 12 were previously filled with the buffer solution in such a way that the liquid level almost reaches the upper edge of the bridge 7 (FIG. 1). A buffer solution suitable for this purpose is e.g. B. from 2.76 g of diethyl barbituric acid, 15.4 g of sodium diethyl barbiturate and 11 distilled water. The porous layer M of the lamellar layer L is very quickly moistened by the buffer solution and is therefore electrically conductive. The samples to be analyzed are applied to the porous layer M by means of a serum applicator. A direct current source is connected to the electrodes 18 and 20. After the required exposure time, the layer L is removed and evaluated with the aid of a light scanner.

Falls es erwünscht ist, die poröse, opake Schicht M in eine klare Schicht umzuwandeln, wird diese mit einer sorgfältig dosierten Menge eines Lösungsmittels für die poröse Schicht M so präpariert, daß die Auflösung gerade eine Verdichtung der Poren bewirkt, und somit die Schicht vom opaken in den klaren Zustand umwandelt, ohne daß dabei die Proben oder die Beschaffenheit der lamellenartigen Schicht L beeinträchtigt werden. Erwähnenswert ist, daß die poröse Schicht M weiß wie Papier und durch die von den unzähligen Poren hervorgerufene Diffraktion opak ist, während das Celluloseacetat selbst ohne Poren klar ist. Eine ganz aus Celluloseazetat gefertigte Grundschicht B ist sehr empfindlich gegenüber der dosierten Lösung. Diese Lösung kann mit Azeton und Azetylsäure oder anderen bekannten, flüssigen Lösungen bewirkt werden. Vorzugsweise wird die Verdichtung der Poren dadurch bewirkt, daß die lamellenartige Schicht L einem dampfförmigen Gemisch aus Azeton und Azetylsäure ausgesetzt vvird, und zwar gerade lange genug, um das Verschwinden des weiß durchschimmernden Aussehens der porösen Schicht M zu erreichen.If it is desired to convert the porous, opaque layer M into a clear layer, this is prepared with a carefully dosed amount of a solvent for the porous layer M so that the dissolution just causes a compression of the pores, and thus the layer of the opaque to the clear state without affecting the samples or the nature of the lamellar layer L. It is worth mentioning that the porous layer M is white as paper and opaque due to the diffraction caused by the innumerable pores, while the cellulose acetate is clear even without pores. A base layer B made entirely of cellulose acetate is very sensitive to the dosed solution. This solution can be effected with acetone and acetylic acid or other known liquid solutions. Preferably, the densification of the pores is brought about by exposing the lamellar layer L to a vaporous mixture of acetone and acetylic acid, namely just long enough for the porous layer M to disappear.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

Cellulose acetate known to which the sample to be examined is applied. The membrane film is then passed through to evaluate the pherogram

1. Method of making a transparent for impregnation with oil; However, lamellar electrophoresis suitable for electrophoresis is also known, the transparency by spraying a plastic membrane, which can be brought about from a flexible spray liquid, as is the case, solid and transparent made of plastic with membrane foils for separating the existing base layer a mixture of substances "in the magazine" GIT ", specialist microporous shimmering magazine for the laboratory, year 8, 1964, plastic membrane layer, thereby io issue 10, on pp. 681 to 688 is described
characterized that on the plastic base layer (W) from the magazine "Das ärztliche Laboratorium" (W) a layer (A) of a thermo- on p. 244 it is also known, cellulose acetate plastic adhesive in carefully adjusted he for storage on both sides with a through-thickness is applied to cover the microporous plastic film so that the plastic membrane layer (M) is placed on the adhesive layer (A) , which is relatively brittle at this processing time, and a better hold can be given under the action of the film.

of heat and pressure with one another in such a way. The object of the invention is based on em

be glues that a penetration of the glue-method for making such, for the

lamellar synthetic material suitable for electrophoresis into the pores of the plastic membrane layer

(M) is prevented. ao fabric-free to create a good stability

2. The method according to claim 1, characterized in that it is solid and permanent.

indicates that the adhesive layer (A) on the To achieve this object, the invention is based

Plastic base layer (W) with a thickness of the method of the type described above

a maximum of 0.013 mm is applied. and consists in the fact that on the plastic base

3. The method according to claim 1 and / or 2, there- »5 layer a layer of a thermoplastic adhesive characterized in that wud applied as a plastic base in a carefully adjusted thickness, layer (W) a plastic sheet of so sufficient that the microporous plastic Membrane layer is used with the same elasticity that the adhesive layer is laid and, under the action of the entire membrane, is able, under the influence of heat and pressure, to adhere to a curved position in such a way that the adhesive can penetrate in the right. Prevents pores in the plastic membrane layer