DE19724266A1

DE19724266A1 - Method and device for isoelectric particle separation

Info

Publication number: DE19724266A1
Application number: DE19724266A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Revvity Cellular Technologies GmbH
Priority date: 1996-09-28
Filing date: 1997-06-09
Publication date: 1998-04-09
Also published as: DE59711144D1

Abstract

In order to isoelectrically separate particles with a pH-dependent net charge, the particles are exposed in a guiding liquid to electric field forces. The pH value of the guiding liquid is set in such a way that at least one predetermined type of particle is separated from the remaining particles and migrates to a fixing collecting means under the effect of the electric field forces. The collecting means is for example a porous hollow fibre delimited by electrodes which generate the electric field forces and crossed by the guiding liquid together with the sample to be separated. The particles whose isoelectric point matches the pH value of the guiding liquid run unimpeded through the fibres, whereas the remaining particles are pressed against the inner wall of the fibre and are prevented from being carried away with the liquid flow.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur isoelektrischen Trennung von Teilchen, deren Ladungseigen schaften vom pH-Wert einer Führungsflüssigkeit abhängen, insbesondere zur Trennung ampholytischer suspendierter Teilchen, Kolloide oder biologischer Zellen. Die Erfindung betrifft insbesondere die Trennung derartiger Teilchen aus einer Führungsflüssigkeitsströmung.The invention relates to methods and devices for isoelectric separation of particles whose charge properties properties depend on the pH value of a guide fluid, especially for the separation of ampholytic suspended Particles, colloids or biological cells. The invention relates in particular to the separation of such particles a guide fluid flow.

Aus der Molekularbiologie, Biochemie, Medizin und Biotech nologie sind zahlreiche Trenntechniken bekannt, deren Funktion auf Ladungsunterschieden von Molekülen innerhalb einer zu trennenden Substanz beruht. Bei zwitterionischen Verbindungen (sogenannte Ampholyte oder ampholytische Moleküle) hängt die Molekülladung vom pH-Wert der Umgebungslösung ab. Der iso elektrische Punkt (im folgenden: IP) einer Verbindung ist der pH-Wert, bei dem die Nettoladung der amphoterischen Moleküle gleich null ist. Die Ladung des Moleküls ist bei einem pH-Wert kleiner als dem IP positiv bzw. im entgegengesetzten Fall negativ.From molecular biology, biochemistry, medicine and biotech Numerous separation techniques and their function are known in technology to charge differences of molecules within one separating substance. For zwitterionic compounds (so-called ampholytes or ampholytic molecules) depends on Molecular charge depends on the pH of the surrounding solution. The iso electrical point (hereinafter: IP) of a connection is the pH at which the net charge of the amphoteric molecules is zero. The charge on the molecule is at pH smaller than the IP positive or in the opposite case negative.

Bei der isoelektrischen Fokussierung (im folgenden IEF) werden Proteine mit unterschiedlichen IP′s unter Verwendung räum licher pH-Gradienten entlang einer Trennstrecke getrennt (s. R. A. M. Osher et al. in "The Dynamics of Electrophoresis" (Hrsg. B. J. Radola VCH, Weinheim, 1992, S. 163-231)). Die IEF wird beispielsweise unter Verwendung poröser Gelmatrizen oder für analytische Trennungen geringster Probenmengen unter Verwendung dünner Kapillaren als sogenannte cIEF (s. F. Foret et al. "Capillary Electrophoresis", in "Advances in Electro phoresis", Band III (Hrsg. A. Chrambach et al. VCH, Weinheim, 273-347)) ausgeführt.In isoelectric focusing (hereinafter IEF), proteins with different IP's are separated using a spatial pH gradient along a separation path (see RAM Osher et al. In "The Dynamics of Electrophoresis" (ed. BJ Radola VCH, Weinheim , 1992 , pp. 163-231)). The IEF is described, for example, using porous gel matrices or for analytical separations of the smallest sample quantities using thin capillaries as so-called cIEF (see F. Foret et al. "Capillary Electrophoresis", in "Advances in Electro phoresis", Volume III (ed. A. Chrambach et al. VCH, Weinheim, 273-347 )).

Die herkömmliche IEF ist aus den folgenden Gründen nachteilig und in der Anwendbarkeit beschränkt. Die Rückgewinnung der getrennten Substanzen aus einem Trägermaterial, insbesondere für weitere Bearbeitungsschritte wie weitere Analysen, Medikamentanwendungen oder dergl., erfordert aufwendige Prozeduren, durch die gegebenenfalls die getrennten Substanzen selbst modifiziert werden oder die zu Substanzverlusten führen. Der notwendige Einsatz von Zusatzstoffen zur Bildung eines möglichst breit und linear geformten pH-Gradienten führt zu Beschränkungen in Bezug auf die weitere Verwendbarkeit der aufgetrennten Proben. Die als Zusatzstoffe eingesetzten, sogenannten Carrier-Ampholyte sind eine chemisch sehr diverse Substanzmischung, die schwer von den getrennten Protein fraktionen trennbar ist. Die cIEF ist darüber hinaus auf geringste Probenmengen beschränkt, die nicht gesondert auf gefangen werden können und nicht von den Carrier-Ampholyten trennbar sind.The conventional IEF is disadvantageous for the following reasons and limited in applicability. The recovery of the separated substances from a carrier material, in particular for further processing steps such as further analyzes, Drug applications or the like, requires expensive Procedures through which, if necessary, the separated substances be modified themselves or the loss of substance to lead. The necessary use of additives for education leads to a pH gradient that is as broad and linear as possible restrictions on the continued usability of the separated samples. The additives used So-called carrier ampholytes are chemically very diverse Substance mixture that is difficult from the separated protein fractions is separable. The cIEF is also open the smallest sample quantities are limited, which are not specifically limited to can be caught and not by the carrier ampholytes are separable.

Speziell beim Einsatz von sogenannten IPG-Membranen zur Bildung des pH-Gradienten besteht das Problem darin, daß Proteine beim notwendigen Durchtritt durch eine solche Membran ein Milieu passieren müssen, dessen Ionenstärke sehr gering ist. Daher können empfindliche Proteine in diesem Bereich denaturieren oder ausfallen. Aus diesem Grunde werden bei der IEF an die Gleichmäßigkeit der Spannungsgradienten in der Trennstrecke höchste Anforderungen gestellt. Schließlich können bei der IEF Probleme in Form elektroosmotischer Erscheinungen in extremen pH-Bereichen auftreten, wobei sich beispielsweise das Trägermittel (Gel) stark aufheizt und verändert (Zerstörung des Gels). Especially when using so-called IPG membranes The problem with forming the pH gradient is that Proteins when necessary to pass through such a membrane must pass through a milieu whose ionic strength is very low is. Therefore, sensitive proteins can be found in this area denature or fail. For this reason, the IEF to the uniformity of the voltage gradients in the Isolation section made the highest demands. Finally can cause problems in the form of electroosmotic at the IEF Appearances occur in extreme pH ranges, whereby for example, the carrier (gel) heats up strongly changed (destruction of the gel).

Zur Überwindung der genannten Nachteile wurden Systeme entwickelt, bei denen eine Ampholytentrennung unter Wirkung eines äußeren elektrischen Feldes unter Ausschluß modifizie render Zusatzstoffe erzielt wird. Es ist beispielsweise ein Trennsystem bekannt, das nach der Methode der sogenannten elektrischen Feld-Fluß-Fraktionierung (eFFF) arbeitet (s. K.D. Caldwell et al. in "Science", Band 176, 1972, S. 296-298). Bei diesem Trennsystem wird durch einen schmalen Kanal zwischen zwei ionenstromdurchlässigen Membranen ein kontinuierlicher Flüssigkeitsstrom geführt, in den die zu trennende Probe als schmale Bande eingespritzt wird. Äußere Elektroden, die über eine Umgebungsflüssigkeit mit dem Kanal in elektrischem Kontakt stehen, bewirken eine ladungsabhängig verschieden starke Retardierung der Proteinmoleküle im Flüssigkeitsstrom. Die Anwendung dieses Verfahrens ist jedoch auf Proteinmoleküle mit relativ weit auseinander liegenden IP′s beschränkt. Außerdem konnte keine vollständige Proteintrennung erzielt werden. Eine Steuerung des pH-Werts des Flüssigkeitsstroms (und somit des Molekülladungszustands) erfolgt bei diesem bekannten Trenn system nicht.To overcome the disadvantages mentioned, systems have been developed in which an ampholyte separation under the action of an external electric field with the exclusion of modifying additives is achieved. For example, a separation system is known which works according to the so-called electrical field-flow fractionation (eFFF) method (see KD Caldwell et al. In "Science", volume 176 , 1972 , pp. 296-298). In this separation system, a continuous liquid flow is led through a narrow channel between two ion-current-permeable membranes, into which the sample to be separated is injected as a narrow band. Outer electrodes, which are in electrical contact with the channel via an ambient liquid, cause a differently dependent retardation of the protein molecules in the liquid flow. However, the application of this method is limited to protein molecules with IP's that are relatively far apart. In addition, complete protein separation could not be achieved. Control of the pH value of the liquid flow (and thus the molecular charge state) is not carried out in this known separation system.

Das eFFF-System ist in der Praxis nicht anwendbar. Die Proben konnten zwar (unvollständig) getrennt werden. Jedoch wurde ein Auffangen der getrennten Fraktionen nicht realisiert. Außerdem treten inakzeptable hohe Trennzeiten auf. So lieferte eine Weiterentwicklung des oben erwähnten eFFF-Systems (L.F. Kesner et al. in "Analytical Chemistry", Band 48, 1976, S. 1834-1839) selbst im Labormaßstab Analyse- oder Trennzeiten im Bereich mehrerer Stunden.The eFFF system cannot be used in practice. The samples could be separated (incompletely). However, the separate fractions were not caught. In addition, unacceptably high separation times occur. A further development of the above-mentioned eFFF system (LF Kesner et al. In "Analytical Chemistry", volume 48 , 1976 , pp. 1834-1839) provided analysis or separation times in the range of several hours even on a laboratory scale.

Ein von Lightfoot et al. ("Separation Science and Technology", Band 16, 1981, S. 619-656) beschriebenes, abgewandeltes eFFF-System verwendet eine zylindrische Kanalgeometrie. Dieses System zeigte ebenfalls für die Praxis inakzeptable Trenn leistungen. Ferner ergab sich eine komplexe Abhängigkeit der Proteinretardierung von einer Vielzahl von Parametern, wie z. B. den verwendeten Pufferionen, der Probenmenge, der Proteinsorte und Eigenschaften der Kanalwand. Ferner ist auch dieses bekannte System nicht für eine pH-Steuerung oder etwa zur Trennung von Proteinen mit unterschiedlichen IP′s vor gesehen.A by Lightfoot et al. ("Separation Science and Technology", Volume 16 , 1981 , pp. 619-656), the modified eFFF system described uses a cylindrical channel geometry. This system also showed separation performances that were unacceptable in practice. There was also a complex dependence of protein retardation on a variety of parameters, such as. B. the buffer ions used, the amount of sample, the type of protein and properties of the channel wall. Furthermore, this known system is not seen before for pH control or for the separation of proteins with different IPs.

Es besteht ein starkes Interesse an der Substanztrennung zur Herstellung hochreiner Substanzen über die Labordimension hinaus im industriellen Maßstab. Wegen der genannten Beschrän kungen und Nachteile ist jedoch mit den genannten Systemen bislang keine kontinuierliche Substanztrennung mit einer für die Praxis ausreichenden Trennleistung und Trenngeschwindigkeit bekannt.There is a strong interest in substance separation for Production of highly pure substances over the laboratory dimension beyond on an industrial scale. Because of the restrictions mentioned However, the systems mentioned have disadvantages and disadvantages So far no continuous substance separation with one for the practice of adequate separation performance and separation speed known.

Aufgabe der Erfindung ist es, verbesserte Verfahren zur isoelektrischen Teilchentrennung anzugeben, die sich insbe sondere durch eine erhöhte Trenngeschwindigkeit, eine erhöhte Zuverlässigkeit und einen erweiterten Einsatzbereich in Bezug auf die trennbaren Teilchen und die eingesetzten Umgebungs lösungsmittel auszeichnet. Aufgabe der Erfindung ist es ferner, entsprechende kontinuierliche isoelektrische Reinigungsver fahren anzugeben. Die Aufgabe der Erfindung besteht auch darin, Vorrichtungen zur Implementierung der Verfahren zur Teilchentrennung und weitere Anwendungsmöglichkeiten anzugeben.The object of the invention is to provide improved methods for Specify isoelectric particle separation, in particular especially due to an increased separation speed, an increased Reliability and a wider range of uses on the separable particles and the environment used distinguished solvent. Another object of the invention is corresponding continuous isoelectric cleaning ver drive to specify. The object of the invention also exists therein devices for implementing the methods for Specify particle separation and other possible applications.

Die genannten Aufgaben werden durch Verfahren mit den Merk malen entsprechend Patentanspruch 1 bzw. mit Vorrichtungen mit den Merkmalen entsprechend Patentanspruch 12 gelöst. Vorteil hafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.The tasks mentioned are carried out by procedures with the Merk paint according to claim 1 or with devices the features according to claim 12 solved. Advantage adhesive embodiments of the invention result from the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Trenntechnik basiert auf der Idee, in einer Führungsflüssigkeit, in der die zu trennenden Teilchen elektrischen Feldkräften ausgesetzt sind, eine pH-Wert steuerung oder -einstellung vorzunehmen, so daß alle Teilchen arten mit einer Nettoladung eine ladungsabhängige Bewegung ausführen und die übrigen, im wesentlichen neutralen Teilchen keine Änderung ihres Bewegungszustandes erfahren, wobei die ladungsabhängig bewegten Teilchen zu Auffangmitteln (Auffang einrichtung) bewegt werden. An den Auffangmitteln werden die Teilchen zumindest zeitweilig festgehalten. Das Festhalten umfaßt ein Fixieren auf der Oberfläche oder im Volumen der Auffangmittel. Die Dauer der Fixierung wird durch die Trenn bedingungen, insbesondere eine zeitliche Modulation der elektrischen Feldkräfte, einer Veränderung des pH-Wertes die Struktur der Auffangmittel und/oder eine relative Bewegung zwischen den Auffangmitteln und der Führungsflüssigkeit bestimmt.The separation technology according to the invention is based on the idea in a guide liquid in which the particles to be separated exposed to electrical field forces, a pH value control or adjustment so that all particles types with a net charge a charge-dependent movement execute and the remaining, essentially neutral particles experienced no change in their state of motion, the Charge-dependent moving particles to catch agents (catch device) are moved. On the fall arrest means Particles held at least temporarily. Holding on involves fixing on the surface or in the volume of the Catcher. The duration of the fixation is determined by the separation conditions, in particular a temporal modulation of the electric field forces, a change in pH Structure of the fall arrester and / or a relative movement between the collecting means and the guide liquid certainly.

Ein wesentlicher Unterschied gegenüber der oben beschriebenen eFFF-Technik besteht somit darin, daß die Teilchen nicht ladungsabhängig verschieden retardiert werden, sondern daß durch die pH-Wertsteuerung in der Führungsflüssigkeit eine Bedingung eingestellt wird, mit der festgelegt wird, welche Teilchenart unter Wirkung eines äußeren elektrischen Feldes in einen zumindest zeitweilig fixierten Zustand bewegt und ggf. wieder freigegeben wird. Im Unterschied zur eFFF-Technik wird die erfindungsgemäße isoelektrische Trennung daher die pH-ge steuerte Elektroretentions-Chromatographie genannt. Die Auf fangmittel wirken als echte Rückhaltemittel.A major difference from the one described above eFFF technique is therefore that the particles are not are retarded differently depending on the charge, but that through the pH control in the guide fluid Condition is set, which determines which Particle type under the action of an external electric field in an at least temporarily fixed state and if necessary is released again. In contrast to the eFFF technology the isoelectric separation according to the invention therefore the pH-ge controlled called electro-retention chromatography. The on Catch agents act as real restraints.

Die erfindungsgemäß induzierte Bewegungsänderung der vorbe stimmten Teilchenart ist so auf die Auffangmittel gerichtet, daß sich die vorbestimmte, zu trennende Teilchenart an oder hinter den Auffangmitteln anordnet oder sammelt. Die Auffang mittel werden beispielsweise durch eine Auffanganordnung gebildet, die zwischen Elektrodenmitteln zur Erzeugung des äußeren elektrischen Feldes und der Führungsflüssigkeit ange ordnet ist. Es ist möglich, das Auffangmittel in Bezug auf die Führungsflüssigkeit zu bewegen.The change in motion of the vorbe induced according to the invention correct particle type is directed towards the collecting agent, that the predetermined particle type to be separated or arranges or collects behind the fall arrester. The catch become medium, for example, by a catch arrangement formed between electrode means for generating the external electrical field and the guide fluid is arranged. It is possible to use the fall arrester in relation to the To move the guide fluid.

Die Auffanganordnung ist vorzugsweise substanzabhängig teil durchlässig. Die Teildurchlässigkeit kann zum Beispiel bedeuten, daß die Auffanganordnung für die Moleküle der Führungsflüssigkeit bzw. für in der Führungsflüssigkeit gelöste Ionen durchlässig, für die abzutrennende Substanz oder Teilchenart jedoch undurchlässig ist (Barrierewirkung). Es kann auch vorgesehen sein, daß die Teildurchlässigkeit so eingerichtet ist, daß ein Teil der abzutrennenden Teilchenart mit kleineren Teilchengrößen durchgelassen und der Rest der abzutrennenden Teilchen mit größeren Teilchengrößen nicht durchgelassen wird. Die Auffanganordnung stellt vorzugsweise eine Begrenzung der Führungsflüssigkeit mit den zu trennenden Teilchen dar. Außerhalb der Auffanganordnung sind in einer Umgebungslösung mit einstellbarem pH-Wert die Elektrodenmittel zur Bildung des elektrischen Feldes vorgesehen.The collecting arrangement is preferably part dependent on the substance permeable. The partial permeability can, for example mean that the trapping arrangement for the molecules of the Guide fluid or for in the guide fluid dissolved ions permeable to the substance to be separated or However, the type of particle is impermeable (barrier effect). It can also be provided that the partial permeability so is set up that part of the particle type to be separated with smaller particle sizes and the rest of the particles to be separated with larger particle sizes are not is let through. The catch arrangement preferably provides a limitation of the guide fluid with those to be separated Particles represent. Outside the catch arrangement are in a Ambient solution with adjustable pH value the electrode means provided to form the electric field.

Die Erfindung kann mit einer ruhenden oder mit einer strömen den Führungsflüssigkeit realisiert werden. In beiden Fällen bildet die Auffanganordnung ein Kompartiment oder ein Gefäß, das mindestens eine Öffnung zur Zufuhr bzw. Abfuhr der zu trennenden Probe besitzt.The invention can flow with a dormant or with a the guide fluid can be realized. In both cases the collecting arrangement forms a compartment or a vessel, the at least one opening for the supply or discharge of the separating sample.

Die Trennwirkung ist besonders gut und schnell, wenn der Verschiebeweg der Teilchen vom Probenort in der (ggf. strömen den) Führungsflüssigkeit zu den Auffangmitteln möglichst klein gehalten wird. Die Auffanganordnung besitzt vorzugsweise charakteristische Dimensionen, die in Strömungsrichtung der Führungsflüssigkeit wesentlich größer als der Verschiebeweg sind. Der Verschiebeweg bzw. die Innenmaße der Komparti mente sind beispielsweise in der Größenordnung von mm oder geringer.The separation effect is particularly good and quick if the Displacement of the particles from the sample location in the (if necessary, flow the) guide liquid to the collecting means as small as possible is held. The collecting arrangement preferably has characteristic dimensions in the flow direction of the Guide fluid much larger than the displacement path are. The displacement or the internal dimensions of the compartments elements are, for example, on the order of mm or less.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist als Auffang anordnung mindestens ein längliches, hohles Element (z. B. rohrförmig) vorgesehen, das eine teildurchlässige oder poröse Wandung besitzt und von der Führungsflüssigkeit mit der zu trennenden Teilchenprobe durchströmt wird. Es sind jedoch auch Auffanganordnungen mit anderen Gestalten, insbesondere mit nicht-kreisrunden, sondern eckigen Querschnitten möglich. Gemäß einer besonders vorteilhaften und bevorzugten Ausfüh rungsform besteht die Auffanganordnung aus mindestens einer geraden oder gekrümmten Hohlfaser mit einer zumindest in Teilbereichen teildurchlässigen Wandung.According to a preferred embodiment is as a catch arrangement of at least one elongated, hollow element (e.g. tubular) provided that is a partially permeable or porous Has wall and from the guide fluid with the separating particle sample is flowed through. However, there are also Collection arrangements with other shapes, especially with not circular, but square cross sections possible. According to a particularly advantageous and preferred embodiment tion form consists of at least one straight or curved hollow fiber with at least one in Partial permeable wall.

Die erfindungsgemäße isoelektrische Trennung ist mit ampho lytischen Molekülen oder allen anderen synthetischen oder biologischen Teilchen (insbesondere Zellen oder Viren) reali sierbar, die entsprechende elektrische Eigenschaften wie ampholytische Moleküle, insbesondere eine pH-Abhängigkeit der Nettoladung oder der Ladungsdichte von der Umgebung, aufweisen.The isoelectric separation according to the invention is with ampho lytic molecules or any other synthetic or biological particles (especially cells or viruses) reali the corresponding electrical properties such as ampholytic molecules, especially a pH dependence of the Net charge or charge density from the environment.

Je nach Anwendungsfall kann das Ziel der erfindungsgemäßen isoelektrischen Trennung darauf gerichtet sein, die vorbe stimmte Teilchenart, die eine ladungsabhängige Bewegungs änderung im elektrischen Feld erfährt, oder die restlichen Teilchen ohne Änderung des Bewegungszustandes zu gewinnen.Depending on the application, the aim of the invention Isoelectric separation should be directed to the past agreed particle type, which is a charge-dependent movement experienced change in the electric field, or the rest Obtaining particles without changing the state of motion.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur isoelektrischen Teilchen trennung enthält Elektrodenmittel zur Bildung eines elek trischen Feldes in einer Führungsflüssigkeit mit den zu trennenden Teilchen und pH-Einstellmittel, die zur Steuerung oder Einstellung des pH-Wert s in der Führungsflüssigkeit eingerichtet sind. Es sind ferner Auffangmittel zwischen den Elektrodenmitteln und der Führungsflüssigkeit vorgesehen, die neben einer Sammlungsfunktion für eine abzutrennende Teilchen art eine Abgrenzungsfunktion gegenüber einer Umgebungslösung mit einstellbarem pH-Wert besitzt. Die Auffangmittel sind mindestens für Ionen, die in der Umgebungslösung und der Führungsflüssigkeit gelöst sind, durchlässig, so daß durch Einstellung des pH-Wertes der Umgebungslösung auch der pH-Wert der Führungsflüssigkeit einstellbar oder steuerbar ist.A device according to the invention for isoelectric particles separation contains electrode means to form an elec trical field in a guide fluid with the separating particles and pH adjusters used to control or adjustment of the pH value in the guide liquid are set up. There are also interception means between the Electrode means and the guide liquid provided in addition to a collection function for a particle to be separated kind of a demarcation function from an environmental solution with adjustable pH. The catching agents are at least for ions in the ambient solution and the Guide fluid are dissolved, permeable, so that by Adjustment of the pH value of the ambient solution also the pH value the guide fluid is adjustable or controllable.

Bevorzugte Anwendungsformen der Erfindung sind alle Trenn vorgänge an Probengemischen, die mindestens eine Teilchenart mit ampholytischen Eigenschaften enthalten, und/oder Unter suchungen von bestimmten Substanzen zur Ermittlung des iso elektrischen Punktes, von Titrationskurven oder des Aggrega tionsverhaltens. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist auch zur Verringerung der Ionenstärke der Führungsflüssigkeit im Bereich der pH-gesteuerten Elektrodialyse einsetzbar.Preferred forms of application of the invention are all separations operations on sample mixtures containing at least one particle type with ampholytic properties, and / or sub searches of certain substances to determine the iso electrical point, titration curves or the aggrega tion behavior. The device according to the invention is also for Reduction of the ionic strength of the guide liquid in the Range of pH-controlled electrodialysis can be used.

Die erfindungsgemäße isoelektrische Teilchentrennung besitzt die folgenden Vorteile.The isoelectric particle separation according to the invention has the following advantages.

Die Fraktionierung oder Trennung erfolgt ohne Zusatzsubstanzen, insbesondere ohne Carrier-Ampholyte oder andere Mittel, etwa zur Erzeugung eines pH-Gradienten. Da kein pH-Gradient erzeugt wird, ergibt sich eine wesentliche Erleichterung einer präparativen Verfahrensweise im Durchflußsystem bzw. eine erleichterte Sammlung der gewünschten (ggf. aller) getrennten Fraktionen. Die getrennten oder gereinigten Fraktionen stehen nach der Trennung für weitere Manipulationen zur Verfügung, ohne gegenüber der ursprünglichen Form verändert zu sein. Die getrennten Fraktionen befinden sich insbesondere immer in dem selben Lösungsmittel mit gleicher, ggf. geringfügig verringer ter oder sogar höherer Konzentration. Das erfindungsgemäße System ist sowohl für die diskontinuierliche als auch für die kontinuierliche Trennung von Teilchen in Abhängigkeit von deren IP′s einsetzbar und automatisierbar. Es sind sowohl räumliche als auch durch Variation des pH-Wertes während des Trennvorgangs zeitliche Fraktionierungen möglich. Es ergibt sich eine hohe Trenngeschwindigkeit im Bereich von Minuten, wie es im einzelnen unten beispielhaft angegeben wird. Das Trennsystem ermöglicht eine Anordnung der Elektrodenmittel auf engstem Raum, so daß im Vergleich zu herkömmlichen Trenn verfahren mit verhältnismäßig geringen Spannungen genügend große Feldstärken erzielbar sind. Damit wird der Energie verbrauch erfindungsgemäßer Systeme minimiert und eine Schonung temperaturempfindlicher Proben erzielt.Fractionation or separation takes place without additional substances, in particular without carrier ampholytes or other means, for example to create a pH gradient. Because no pH gradient is created is a significant relief preparative procedure in the flow system or a facilitated collection of the desired (possibly all) separate ones Fractions. The separated or cleaned fractions are ready available for further manipulations after separation, without being changed from the original shape. The separate fractions are always in particular in the same solvent with the same, if necessary slightly reduced higher or even higher concentration. The invention System is for the discontinuous as well as for the continuous separation of particles depending on whose IP's can be used and automated. It is both spatial as well as by varying the pH during the Time fractionation possible. It results there is a high separation speed in the range of minutes, as detailed below by way of example. The Separation system enables an arrangement of the electrode means confined space, so that compared to conventional separators process with relatively low voltages sufficient large field strengths can be achieved. With that the energy minimized consumption of systems according to the invention and a Protection of temperature-sensitive samples achieved.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen:Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the accompanying drawings can be seen. Show it:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung zur Erläuterung der bei der erfindungsgemäßen Trennung auftretenden Kräfte; Figure 1 is a schematic diagram for explaining the forces occurring in the separation according to the invention.

Fig. 2 eine Kurvendarstellung zur Illustration einer erfindungsgemäßen Proteintrennung; Figure 2 is a graph for illustration of a protein separation according to the invention.

Fig. 3 eine Kurvendarstellung zur Illustration einer weiteren erfindungsgemäßen Proteintrennung; Fig. 3 is a graph for illustration of a further separation of proteins according to the invention;

Fig. 4 eine Kurvendarstellung einer Modellrechnung zur Illustration der erfindungsgemäß erzielbaren Trennschärfe; Fig. 4 is a graph showing a model calculation to illustrate the present invention achieved separation efficiency;

Fig. 5 eine Kurvendarstellung zur Illustration einer weiteren erfindungsgemäßen Proteintrennung; Fig. 5 is a graph for illustration of a further separation of proteins according to the invention;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Trennvorrichtung; Fig. 6 is a schematic representation of a separation device according to the invention;

Fig. 7, 8 und 9 schematische Darstellungen zu modifizierten Hohlfaseranordnungen; Fig. 7, 8 and 9 are schematic representations for modified hollow fiber assemblies;

Fig. 10 eine schematische Darstellung einer kombinierten Trenn- und Konzentrierungsvorrichtung; Fig. 10 is a schematic representation of a combined separating and concentrating device;

Fig. 11 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Multikompartimentsystems; und Fig. 11 is a schematic representation of a Multikompartimentsystems invention; and

Fig. 12 eine schematische Darstellung einer modifizierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Trennvor richtung. Fig. 12 is a schematic representation of a modified embodiment of a Trennvor direction according to the invention.

Bei der folgenden Erläuterung wird beispielhaft auf eine Realisierung der Erfindung Bezug genommen, bei der die Auffangmittel durch eine Hohlfaser gebildet werden. Die erläuterten Prinzipien sind jedoch in gleicher Weise auch bei anderen geometrischen Formen der Auffangmittel realisierbar. Ferner ist die Erfindung nicht auf die beispielhaft erwähnte Proteintrennung beschränkt, sondern mit beliebigen Teilchen oder Partikeln mit ampholytischen Eigenschaften implementierbar.In the following explanation, reference is made to an example Realization of the invention referred to, in which the Collection agents are formed by a hollow fiber. The Principles explained are also in the same way other geometric shapes of the fall arrest device can be realized. Furthermore, the invention is not limited to that mentioned by way of example Protein separation limited, but with arbitrary particles or particles with ampholytic properties can be implemented.

Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung (Einzelheiten siehe unten, Fig. 6) wird ein Reaktionsraum, der die Um gebungslösung, mindestens zwei Elektroden und pH-Einstell mittel enthält, von einer dünnen Hohlfaser durchsetzt. Die Elektroden sind dazu eingerichtet, mit einer vorbestimmten Gleichspannung beaufschlagt zu werden. Die Wandung der Hohlfaser ist zur Bildung der Teildurchlässigkeit mit einer Vielzahl von Poren definierter Größe versehen. Die Porengröße ist derart gewählt, daß das Lösungsmittel (zum Beispiel Wasser) und den elektrischen Strom transportierende Ionen durchge lassen werden, jedoch die zu trennenden Moleküle nicht durch die Wandung hindurchtreten können. Die Hohlfaser kann bei spielsweise einen Innendurchmesser (oder lichte Weite oder sogenanntes Lumen) im Bereich von Millimeter bis Mikrometer besitzen. Die pH-Einstellmittel sind dazu vorgesehen, den pH-Wert der Umgebungslösung mit einem an sich bekannten, herkömmlichen Verfahren, z. B. elektrisch oder titratorisch, zu steuern oder einzustellen.According to an embodiment of the invention (for details see below, Fig. 6), a reaction chamber containing the ambient solution, at least two electrodes and pH adjusting means is penetrated by a thin hollow fiber. The electrodes are set up to be subjected to a predetermined DC voltage. The wall of the hollow fiber is provided with a large number of pores of defined size in order to form the partial permeability. The pore size is selected such that the solvent (for example water) and the ions transporting the electric current are let through, but the molecules to be separated cannot pass through the wall. The hollow fiber can have, for example, an inner diameter (or clear width or so-called lumen) in the range from millimeters to micrometers. The pH adjusting means are intended to adjust the pH of the ambient solution using a conventional method known per se, e.g. B. electrically or titratively, to control or set.

Die zu trennende Probe wird mit einer zweiten Flüssigkeit, der Führungsflüssigkeit, durch das Lumen der Hohlfaser geführt. Die Führungsflüssigkeit besitzt vorzugsweise den selben pH-Wert oder dieselbe Ionenzusammensetzung wie die Umgebungslösung. Hierzu kann die Führungsflüssigkeit beispiels weise dem Reaktionsraum entnommen werden. Es ist jedoch alternativ auch möglich, daß die Führungsflüssigkeit einen anderen pH-Wert besitzt. Am stromaufwärts gelegenen Ende der Hohlfaser sind Mittel zur Einführung der zu trennenden Probe in die Führungsflüssigkeit und am stromabwärts gelegenen Ende der Hohlfaser Detektor- und/oder Sammlermittel vorgesehen. Im folgenden werden die bei der erfindungsgemäßen Trennung auf tretenden Kräfte unter Bezug auf Fig. 1 erläutert. The sample to be separated is passed through the lumen of the hollow fiber with a second liquid, the guide liquid. The guide liquid preferably has the same pH value or the same ion composition as the ambient solution. For this purpose, the guide liquid can be removed, for example, from the reaction space. However, it is alternatively also possible for the guide liquid to have a different pH. Means for introducing the sample to be separated into the guide liquid are provided at the upstream end of the hollow fiber and detector and / or collecting means are provided at the downstream end of the hollow fiber. In the following, the forces occurring in the separation according to the invention are explained with reference to FIG. 1.

Fig. 1 zeigt in schematischer Schnittdarstellung einen Ab schnitt einer Hohlfaser 11, die von der Führungsflüssigkeit mit einem bestimmten pH-Wert und der zu trennenden Probe 13a, 13b und 13c durchströmt wird. Die Hohlfaser 11 ist zwischen zwei Gleichspannungselektroden 12a, 12b angeordnet, so daß die Führungsflüssigkeit mit der Probe ein elektrisches Feld durch strömt. Fig. 1 shows a schematic sectional view from a section of a hollow fiber 11 , which is flowed through by the guide liquid with a certain pH and the sample to be separated 13 a, 13 b and 13 c. The hollow fiber 11 is arranged between two DC electrodes 12 a, 12 b, so that the guide liquid with the sample flows through an electric field.

Entsprechend dem pH-Wert der Führungsflüssigkeit umfaßt die Probe negativ geladene Moleküle 13a, positiv geladene Moleküle 13b und ungeladene Moleküle 13. Unter der Wirkung der elek trischen Feldkräfte werden die geladenen Moleküle an den Rand der Führungsflüssigkeit bewegt. Am Rand des Flüssigkeits stromes, d. h. an der als Auffangmittel wirkenden Hohlfaser werden die geladenen Moleküle vom Weitertransport mit der Führungsflüssigkeit ausgeschlossen und somit örtlich fixiert. Die örtliche Fixierung kann generell mit einem genügend starken elektrischen Feld, das eine Komponente senkrecht zur Strömungsrichtung der Führungsflüssigkeit (v_h) besitzt, und eine haftungsfördernde (z. B. rauhe oder poröse) Innenober fläche der Hohlfaser erzielt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Geometrie der Hohl faser und die Strömungsgeschwindigkeit der Führungsflüssigkeit jedoch so ausgewählt, daß das in Fig. 1 illustrierte Strömungs profil mit einer im wesentlichen parabelförmigen Gestalt gebildet wird. Ein solches Strömungsprofil ist dadurch gekenn zeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit in der Mitte der Führungsflüssigkeit, d. h. in der Mitte der Hohlfaser am größten ist und zum Rand hin abnimmt. Ein solches Strömungs profil wird beispielsweise bei Erzeugung einer laminaren Führungsflüssigkeitsströmung durch die Hohlfaser erzielt. In unmittelbarer Nachbarschaft zur Wandung der Hohlfaser ist die Strömungsgeschwindigkeit gleich null. In diesem Fall werden die Moleküle vollständig vom Weitertransport im Führungs flüssigkeitsstrom ausgeschlossen (Elektroretention).Depending on the pH of the guide liquid, the sample comprises negatively charged molecules 13 a, positively charged molecules 13 b and uncharged molecules 13 . Under the effect of the electric field forces, the charged molecules are moved to the edge of the guide liquid. At the edge of the liquid stream, ie on the hollow fiber acting as a collecting agent, the charged molecules are excluded from further transport with the guide liquid and thus fixed locally. The local fixation can generally be achieved with a sufficiently strong electric field, which has a component perpendicular to the direction of flow of the guide liquid (v _h ), and an adhesion-promoting (e.g. rough or porous) inner surface of the hollow fiber. According to a preferred embodiment of the invention, the geometry of the hollow fiber and the flow rate of the guide liquid are selected so that the flow profile illustrated in Fig. 1 is formed with a substantially parabolic shape. Such a flow profile is characterized in that the flow velocity is greatest in the middle of the guide liquid , ie in the middle of the hollow fiber, and decreases towards the edge. Such a flow profile is achieved for example when generating a laminar flow of guide liquid through the hollow fiber. The flow velocity is zero in the immediate vicinity of the wall of the hollow fiber. In this case, the molecules are completely excluded from further transport in the liquid flow guide (electroretention).

Ein Molekül, dessen IP mit dem in der Führungsflüssigkeit herrschenden pH-Wert übereinstimmt, besitzt keine elektrische Nettoladung und bleibt daher vom elektrischen Feld unbeeinflußt. Somit wird in Abhängigkeit vom pH-Wert eine bestimmte Molekül art durch die Hohlfaser zum Beispiel zu einem Detektor oder Sammler geführt, während die geladenen Teilchen an der Hohl faserwandung zurückgehalten werden.A molecule whose IP matches that in the guide fluid prevailing pH value, has no electrical Net charge and therefore remains unaffected by the electric field. Thus, depending on the pH value, a certain molecule Art through the hollow fiber for example to a detector or Collector led while the charged particles on the hollow fiber wall are retained.

Die Fig. 2 und 3 zeigen experimentelle Ergebnisse zur Proteintrennung. Die Kurvendarstellungen zeigen Absorptions werte, die mit einem Detektor am stromabwärts gelegenen Ende der Hohlfaser in Abhängigkeit von der Zeit aufgenommen werden. In Fig. 2 wird bei Punkt 1 der Führungsflüssigkeit eine definierte Proteinmenge zugeführt und ohne elektrische Feldeinwirkung im Zeitverlauf (Maximum bei rd. 5 min) detek tiert. Bei Punkt 2 wird erneut eine Proteinmenge der Führungs flüssigkeit zugeführt, jetzt aber mit einem elektrischen Feldeinfluß. Es zeigt sich keine (bzw. eine meßsystembedingt geringe negative) Absorptionsänderung, da das Protein zurück gehalten wird. Erst nach Abschalten des elektrischen Feldes (Punkt 3) wird das zurückgehaltene Protein dem Trägerstrom wieder zugeführt und somit detektiert (Maximum bei rd. 20 min). Figs. 2 and 3 show experimental results for protein separation. The graphs show absorption values that are recorded as a function of time with a detector at the downstream end of the hollow fiber. In Fig. 2, a defined amount of protein is added to the guide liquid at point 1 and detected over the course of time (maximum at about 5 min) without the influence of an electrical field. At point 2 , a protein amount of the guide liquid is again supplied, but now with an electric field influence. There is no (or a slight negative) change in absorption as the protein is retained. Only after the electrical field has been switched off (point 3 ) is the retained protein returned to the carrier current and thus detected (maximum at about 20 min).

Fig. 3 zeigt einen entsprechenden Versuch, wobei hier jedoch das Protein einen IP besitzt, der mit dem pH-Wert der Um gebungslösung bzw. der Führungsflüssigkeit übereinstimmt. Zwischen den Punkten 1 und 2 (ohne Feldeinfluß) bzw. 2 und 3 (mit Feldeinfluß) zeigt sich jetzt, daß das Protein wegen der fehlenden Nettoladung unbeeinflußt bleibt und unverändert den Detektor erreicht. Bei Abschalten des Feldes (Punkt 3) wird keine Absorption des Proteins detektiert, sondern nur noch Verunreinigungen, die in der Ausgangsprobe enthalten sind. Dies zeigt den Reinigungseffekt, der durch den Proteindurch lauf durch das elektrische Feld, in dessen Verlauf die Verun reinigungen aus der Probe gezogen wurden, erzielt wurde. Fig. 3 shows a corresponding experiment, but here the protein has an IP that matches the pH of the ambient solution or the guide liquid. Between points 1 and 2 (without field influence) or 2 and 3 (with field influence) it can now be seen that the protein remains unaffected due to the lack of net charge and reaches the detector unchanged. When the field is switched off (point 3 ), no absorption of the protein is detected, but only impurities that are contained in the original sample. This shows the cleaning effect that was achieved by the protein passing through the electric field, in the course of which the impurities were drawn from the sample.

Neben der Abtrennung von Proteinen mit einem vom pH-Wert abweichenden IP gemäß Fig. 2 oder der Abtrennung von Verun reinigungen gemäß Fig. 3 sind folgende Varianten der erfindungs gemäßen Verfahrensweisen möglich.In addition to the separation of proteins with an IP deviating from the pH value according to FIG. 2 or the separation of impurities according to FIG. 3, the following variants of the procedures according to the invention are possible.

Es ist möglich, den pH-Wert der Umgebungslösung und somit der Führungsflüssigkeit zeitlich zu verändern. Wird die zeitliche Variation auf die Hohlfaserlänge bzw. die Strömungsgeschwin digkeit der Führungsflüssigkeit abgestimmt, so kann bei kon tinuierlicher Feldeinwirkung durch die Variation des pH-Wertes eine zeitlich versetzte Trennung von Komponenten aus der Probe in der Reihenfolge ihrer IP′s erfolgen. Die kontrollierte, trägerfreie pH-Variation läßt sich über einen weiten Bereich mit einer Genauigkeit von rd. 0,1 bis zu 0,01 pH-Einheiten mit einem pH-Staten erzielen. Bei dieser zeitlichen Fraktionierung wird somit der pH-Wert in Abhängigkeit von der Zeit derart vergrößert oder verkleinert, daß der pH-Wert jeweils für die Dauer eines Zeitbereiches einem IP einer Komponente der Probe entspricht. Der Zeitbereich ist so gewählt, daß eine voll ständige Trennung der jeweiligen Komponente aus der Probe erfolgen kann und eine räumliche Trennung der Auftragung auf der Innenwandung der Hohlfaser von der jeweils nächsten Komponente realisiert wird (Fraktionierung eines Substanz gemisches).It is possible to adjust the pH of the surrounding solution and thus the To change the guide fluid over time. Will the temporal Variation on the hollow fiber length or the flow rate dity of the guide fluid matched, so with con continuous exposure to the field by varying the pH a time-delayed separation of components from the sample done in the order of their IPs. The controlled, Carrier-free pH variation can be done over a wide range with an accuracy of approx. 0.1 to 0.01 pH units with achieve a pH state. With this temporal fractionation the pH value becomes dependent on the time increases or decreases that the pH value for each Duration of a time range of an IP of a component of the sample corresponds. The time range is chosen so that one is full constant separation of the respective component from the sample can take place and a spatial separation of the application the inner wall of the hollow fiber from the next Component is realized (fractionation of a substance mixture).

Neben der pH-Variation zur Ladungsvariation der Moleküle bzw. Teilchen ist es ferner möglich, anstelle der oben genannten Gleichspannung zwischen den Elektroden eine zeitliche und/oder räumliche Modulation des elektrischen Feldes vorzusehen. Im Ergebnis läßt sich wiederum die Trennung der Probe optimieren. Eine weitere Alternative besteht in der Variation der hydro dynamischen Strömung durch die Hohlfaser (Variation der Strömungsgeschwindigkeit). So ist es möglich, die Führungs flüssigkeitsströmung zeitlich zu begrenzen oder anzuhalten, wenn sich die Probe im Hohlfaserelement unter Feldeinwirkung befindet.In addition to the pH variation for the charge variation of the molecules or It is also possible to use particles instead of the above DC voltage between the electrodes a temporal and / or to provide spatial modulation of the electric field. in the As a result, the separation of the sample can be optimized. Another alternative is to vary the hydro dynamic flow through the hollow fiber (variation of the Flow velocity). So it is possible to be the leader time limit or stop liquid flow, if the sample is in the hollow fiber element under the influence of a field located.

Eine Variation eines erfindungsgemäßen Trenn- oder Reinigungs verfahrens wird bei Ausbildung einer Teildurchlässigkeit der Hohlfaser (Wahl der Porengröße) derart ermöglicht, daß auch ein Durchtritt zumindest eines Teils der gelösten, voneinander zu trennenden Moleküle möglich ist. In der Umgebungslösung der Führungsflüssigkeit wird ein pH-Wert eingestellt, der dem IP der zu isolierenden Komponente entspricht. Nach Einspritzung der Probe als schmale Bande oder bei kontinuierlicher Proben zuführung werden alle Komponenten, deren IP nicht dem einge stellten pH-Wert entspricht, aus dem Hohlfaserlumen durch die Wandporen in die Umgebungslösung verschoben. Die in der Hohl faser verbleibende, nun gereinigte Komponente kann mit dem Führungsflüssigkeitsstrom hinter der Trennstrecke aufgefangen werden. Die Konzentration der gereinigten Komponente nimmt lediglich durch die Diffusion durch die Hohlfaserwand gering fügig ab, kann jedoch über eine nachgeschaltete Aufkonzen trierungseinheit (s. Fig. 10) wieder erhöht werden.A variation of a separation or cleaning method according to the invention is made possible when a partial permeability of the hollow fiber is formed (choice of pore size) in such a way that it is also possible for at least some of the dissolved molecules to be separated from one another to pass through. A pH value is set in the ambient solution of the guide liquid which corresponds to the IP of the component to be isolated. After injection of the sample as a narrow band or with continuous sample supply, all components whose IP does not correspond to the set pH value are moved out of the hollow fiber lumen through the wall pores into the surrounding solution. The now cleaned component remaining in the hollow fiber can be collected with the guide liquid stream behind the separation section. The concentration of the cleaned component only decreases slightly due to the diffusion through the hollow fiber wall, but can be increased again via a downstream concentration unit (see FIG. 10).

Fig. 4 zeigt das Ergebnis einer Modellrechnung zur Illustration der Wirkung des elektrischen Feldes auf Moleküle, deren IP nicht mit dem pH-Wert der Führungsflüssigkeit übereinstimmt. Parameter der graphischen Darstellung sind die Zeit, die relative Konzentrationsänderung c/c₀ und der Betrag oder die Absolutabweichung zwischen dem IP und dem pH-Wert (abs(pH-IP)). Es zeigt sich, daß bereits bei geringfügigen Abweichungen des IP vom pH-Wert die Konzentration der jeweiligen Komponente aufgrund der starken elektrischen Feldwirkung in kurzer Zeit auf null abnimmt. Fig. 4 shows the result of a model calculation to illustrate the effect of the electric field shows on molecules whose IP does not match the pH value of the conduction liquid. The parameters of the graph are the time, the relative change in concentration c / c₀ and the amount or absolute deviation between the IP and the pH (abs (pH-IP)). It can be seen that even with slight deviations in the IP from the pH, the concentration of the respective component decreases to zero in a short time due to the strong electrical field effect.

Bei der kontinuierlichen Verfahrensweise wird die sich mit den abgetrennten Komponenten anreichernde Umgebungslösung simultan durch frische Umgebungslösung ersetzt.The continuous procedure will deal with the separated components enriching ambient solution simultaneously replaced by fresh ambient solution.

Fig. 5 zeigt die experimentelle Bestätigung der hohen Trennungsgeschwindigkeit am Beispiel mit einer für die Komponenten durchlässigen Hohlfaser. Ein kontinuierliche Probestrom wird durch die Hohlfaser geführt und an deren stromabwärts gelegenen Ende noch ohne Feldeinfluß detektiert (Punkt 1 bis Punkt 2). Nach Anlegen des elektrischen Feldes (Punkt 2) wird das Protein mit einer geringen Ansprechzeit (Größenordnung: Minute) vollständig aus der Hohlfaser entfernt (Rückgang der Absorption), da der pH-Wert der Umgebungslösung nicht dem IP des Proteins entspricht. Fig. 5 shows the experimental confirmation of the high speed separation in the example of a permeable for the components of the hollow fiber. A continuous test current is passed through the hollow fiber and detected at its downstream end without field influence (point 1 to point 2 ). After applying the electric field (point 2 ), the protein is completely removed from the hollow fiber with a short response time (order of magnitude: minute) (decrease in absorption), since the pH of the ambient solution does not correspond to the IP of the protein.

Fig. 6 zeigt schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Trennvorrichtung zur IP-abhängigen Trennung ampholytischer Moleküle. In einem Reaktionsraum 64 sind die Hohlfaser 61 und zwei Elektroden 62a, 62b angeordnet. Die Hohlfaser und die Elektroden verlaufen parallel zueinander, wobei sich die Hohlfaser zwischen den Elektroden befindet. Der Reaktionsraum 64 ist mit der Umgebungslösung 63 gefüllt und mit einem Reservoir 66 verbunden. Mit der pH-Einstellvorrichtung 67 wird der pH-Wert der Umgebungslösung eingestellt. Wegen der Teil durchlässigkeit der Hohlfaser folgt der pH-Wert der Führungs flüssigkeit dem pH-Wert der Umgebungslösung. Zur Gewähr leistung der räumlichen pH-Konstanz ist mindestens ein Rühr mittel 65 vorgesehen. Am stromaufwärts gelegenen Ende der Hohlfaser 61 ist eine Pumpe 68 zur Förderung der Führungs flüssigkeit 69 vorgesehen. Die Pumpe 68 ist über eine Ver bindung 610 (z. B. Verbindungsschlauch) mit dem Reaktionsraum 64 und/oder mit einem separaten Flüssigkeitsreservoir 611 verbunden. Alternativ zu der Pumpe 68 zum Führungsflüssigkeits vorschub kann auch am stromabwärts gelegenen Ende der Hohl faser eine Saugvorrichtung vorgesehen sein, die für die erforderliche Bewegung der Führungsflüssigkeit in Strömungs richtung sorgt. Fig. 6 shows schematically the structure of a separation device of the invention for IP-dependent separation of ampholytic molecules. The hollow fiber 61 and two electrodes 62 a, 62 b are arranged in a reaction chamber 64 . The hollow fiber and the electrodes run parallel to one another, the hollow fiber being located between the electrodes. The reaction space 64 is filled with the ambient solution 63 and connected to a reservoir 66 . The pH value of the ambient solution is adjusted with the pH adjusting device 67 . Because of the partial permeability of the hollow fiber, the pH of the guide liquid follows the pH of the surrounding solution. To ensure the spatial pH constancy, at least one stirring medium 65 is provided. At the upstream end of the hollow fiber 61 , a pump 68 for promoting the guide liquid 69 is provided. The pump 68 is connected via a connection 610 (e.g. connecting hose) to the reaction chamber 64 and / or to a separate liquid reservoir 611 . As an alternative to the pump 68 for feeding the guide liquid, a suction device can also be provided at the downstream end of the hollow fiber, which ensures the required movement of the guide liquid in the direction of flow.

Die Zufuhr der Probe 612 in den Führungsflüssigkeitsstrom als schmale Bande erfolgt über einen Dreiwege-Einspritzblock 613, der mit einem Dosiermittel (zum Beispiel Hamilton-Spritze 614) ausgestattet ist. Es können jedoch auch Mikrokanäle in der Hohlfaserwand zur Probenzufuhr vorgesehen sein.The sample 612 is fed into the guide liquid stream as a narrow band via a three-way injection block 613 which is equipped with a metering agent (for example Hamilton syringe 614 ). However, microchannels can also be provided in the hollow fiber wall for sample delivery.

Am stromabwärts gelegenen Ende der Hohlfaser befindet sich eine Detektoreinheit 615 zur Identifizierung der sich nach Durchtritt durch die Hohlfaser im Lumen befindlichen Substanzen sowie ein Dreiwegehahn 616 zur kontrollierten Überführung von Flüssigkeit aus der Hohlfaser in einen Fraktionssammler 617. Die Detektoreinheit 615 kann z. B. für eine optisch-spektros kopische Messung eingerichtet sein. Besteht die Hohlfaser aus UV-durchlässigem Glas, so können Proteine mit einer Absorption im UV-Bereich direkt in der Hohlfaser detektiert werden.At the downstream end of the hollow fiber there is a detector unit 615 for identifying the substances in the lumen after passage through the hollow fiber and a three-way valve 616 for the controlled transfer of liquid from the hollow fiber into a fraction collector 617 . The detector unit 615 can e.g. B. be set up for an optical-spectroscopic measurement. If the hollow fiber consists of UV-permeable glass, proteins with an absorption in the UV range can be detected directly in the hollow fiber.

Teilchen mit einem vom pH-Wert abweichenden IP werden an der Faserinnenwand fixiert. Teilchen mit einem IP entsprechend dem pH-Wert durchlaufen die Faser ungehindert. Durch Variation des pH-Wertes während der Trennung lassen sich einzelne Fraktionen trennen, die dann in Folge aus dem Faservolumen gespült werden.Particles with an IP deviating from the pH are at the Fixed inside fiber wall. Particles with an IP corresponding to that The fiber passes through the pH unhindered. By variation of the pH during the separation can be individual Separate fractions, which are then consecutively extracted from the fiber volume be rinsed.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 6 ist je nach Gestaltung der Hohlfaser sowohl als Trennvorrichtung als auch als Reinigungs vorrichtung gemäß den oben erläuterten Verfahrensweisen ein setzbar. Es ist möglich, den Reaktionsraum zur Aufnahme mehrerer Umgebungslösungen zu unterteilen, die sich in ihrem pH-Wert unterscheiden. Die Elektroden werden dann entsprechend unterbrochen und getrennt ansteuerbar. Es können mehrere Vorrichtungen gemäß Fig. 6 als Kaskade angeordnet werden.The device according to FIG. 6, depending on the design of the hollow fiber, can be used both as a separating device and as a cleaning device in accordance with the procedures explained above. It is possible to subdivide the reaction space to accommodate several ambient solutions that differ in their pH. The electrodes are then interrupted accordingly and can be controlled separately. It can of FIG more devices. 6 are arranged as a cascade.

Bei der erfindungsgemäßen Gestaltung der Auffanganordnung als Hohlfaser besitzt die Führungsflüssigkeit einen Strömungsquerschnitt, der wesentlich geringer als die Länge der Trennstrecke ist. Damit können die Elektroden, zwischen denen sich die Hohlfaser befindet, mit einem geringen Abstand angeordnet werden, so daß geringe Spannungen zur Erzeugung einer hohen Feldstärke ausreichen. Übliche Trennanordnungen können beispielsweise mit einer Spannung im Bereich von 1 bis 10 V betrieben werden. Bei derart geringen Spannungen kann eine übermäßige Wärmeproduktion und die Erzeugung von Elektrolyseprodukten vermieden werden, so daß hitzeempfindliche Proben geschont werden. Im Vergleich zu der eingangs erläuterten cIFF-Technik wird die Strecke, über die ein elektrisches Feld angelegt wird, erfindungsgemäß um rd. drei Größenordnungen verringert.In the inventive design of the collecting arrangement as The guide fluid has a hollow fiber Flow cross section that is much less than the length the separation distance is. This allows the electrodes to be between which the hollow fiber is at a short distance be arranged so that low voltages for generation a high field strength are sufficient. Usual separation arrangements can, for example, with a voltage in the range of 1 to 10 V can be operated. With such low voltages excessive heat production and the generation of Electrolysis products are avoided, so that heat sensitive Samples are spared. Compared to the beginning The cIFF technology explained is the route over which a electric field is applied, according to the invention by approx. three Orders of magnitude decreased.

Weitere Vorteile der Erfindung liegen in den geringen Analyse- oder Trennzeiten (rd. 10 Minuten oder weniger). Der Möglichkeit zur automatisierten und permanenten Detektierbarkeit im Durch flußsystem sowie der leichten Handhabbarkeit mit herkömmlichen, aufwendigen Gel- oder IPG-IEF-Techniken. Ferner lassen sich erfindungsgemäß abgetrennte Komponente zeitweilig festhalten und nach vorbestimmter Feld- oder pH-Änderung wieder freigeben.Further advantages of the invention lie in the low analysis or Separation times (around 10 minutes or less). The possibility for automated and permanent detectability in full flow system and the easy handling with conventional, elaborate gel or IPG IEF techniques. Furthermore, Temporarily hold the component separated according to the invention and again after a predetermined field or pH change release.

Eine weitere Variante der erfindungsgemäßen isoelektrischen Trennung besteht in einer Konzentrierungsprozedur. Eine verdünnte Lösung mit einer oder mehreren Komponenten wird kontinuierlich durch die Hohlfaser geströmt und dem Feld einfluß ausgesetzt. Die nicht-isoelektrischen Komponenten werden an der Hohlfaserwand räumlich fixiert. Nach der Durch strömung wird das Feld abgeschaltet und die Hohlfaser mit einem Lösungsmittelvolumen (Spülvolumen) durchströmt, das kleiner als Gesamtvolumen der vorher verdünnten Lösung ist. Das Spülvolumen löst die an der Wand fixierten Moleküle, die somit gleichzeitig freigegeben werden und das Faservolumen verlassen, worauf sich eine resultierende Lösung höherer Konzentration als der ursprünglichen verdünnten Lösung ergibt.Another variant of the isoelectric according to the invention Separation consists of a concentration procedure. A diluted solution with one or more components flowed continuously through the hollow fiber and the field exposed to influence. The non-isoelectric components are spatially fixed to the hollow fiber wall. After the through flow the field is switched off and the hollow fiber with flows through a volume of solvent (flushing volume) that is less than the total volume of the previously diluted solution. The flushing volume releases the molecules attached to the wall thus be released simultaneously and the fiber volume rely on what a resulting solution is higher Concentration than the original diluted solution.

Eine weitere Anwendung besteht in der Beschleunigung von Dialyseprozessen. Besitzt die Umgebungslösung eine geringere Ionenstärke (Ionenkonzentration) als die Führungsflüssigkeit, so werden Ionen aus der Hohlfaser diffundiert. Der Vorgang kann durch das elektrische Feld stark beschleunigt werden.Another application is the acceleration of Dialysis processes. The surrounding solution has a lower one Ionic strength (ion concentration) as the guide liquid, this is how ions are diffused from the hollow fiber. The process can be greatly accelerated by the electric field.

Mit der dargestellten Vorrichtung läßt sich aber auch eine Substanz hinsichtlich ihrer isoelektrischen Parameter charakterisieren. Dies ist insbesondere bei der Charakte risierung von Isoenzymen von Interesse. With the device shown, however, a Substance in terms of its isoelectric parameters characterize. This is particularly the case with the character of isoenzymes of interest.

Im folgenden werden Modifizierungen der Vorrichtung gemäß Fig. 6 unter Bezug auf die Fig. 7 bis 12 erläutert.Modifications of the device according to FIG. 6 are explained below with reference to FIGS. 7 to 12.

Die Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem im Reaktionsraum 72 eine gekrümmte Hohlfaser 71 angeordnet ist. Die Hohlfaser besitzt eine spiralförmige Geometrie. Die Elektroden 73a, 73b sind an die Geometrie der Hohlfaser angepaßt. Beim dargestellten Beispiel sind die Elektroden 73 Ringelektroden, mit denen der Spiralquerschnitt gerade abgedeckt wird. Die spiralförmige Fasergestaltung erlaubt es, größere Probenmengen simultan zu trennen, da eine größere Probenmenge im Wandbereich, in dem die Strömungsgeschwindig keit null ist, (s. Fig. 1) festgehalten werden kann. Im mikro präparativen Maßstab ist hierdurch auch eine kontinuierliche Probenzufuhr möglich. FIG. 7 shows an embodiment in which a curved hollow fiber 71 is arranged in the reaction space 72 . The hollow fiber has a spiral geometry. The electrodes 73 a, 73 b are adapted to the geometry of the hollow fiber. In the example shown, the electrodes 73 are ring electrodes with which the spiral cross section is just covered. The spiral-shaped fiber design allows larger amounts of sample to be separated simultaneously, since a larger amount of sample can be held in the wall area in which the flow velocity is zero (see FIG. 1). Continuous sample feeding is also possible on a microscopic scale.

Fig. 8 zeigt ebenfalls eine spiralförmig gestaltete Hohlfaser 81, die auf eine zylindrisch geformte Elektrode 82a auf gewickelt ist. Die Gegenelektrode 82b (gepunktet dargestellt) kann z. B. als Hohlzylinder über die Anordnung geschoben werden. Der zwischen den Elektroden verbleibende Spalt kann von der Umgebungslösung durchströmt werden. Die Anordnung gemäß Fig. 8 ist durch hohe Lade- oder Trennkapazitäten bei gleichzeitig geringem Platzbedarf und niedrigen Spannungen gekennzeichnet. Fig. 8 also shows a spiral-shaped hollow fiber 81 which is wound on a cylindrical shaped electrode 82 a. The counter electrode 82 b (shown in dotted lines) can, for. B. as a hollow cylinder over the arrangement. The surrounding solution can flow through the gap remaining between the electrodes. The arrangement according to FIG. 8 is characterized by high charging or separation capacities with a small space requirement and low voltages.

Die bisher als separate Bauteile beschriebenen Elektroden- und Auffangmittel können gemäß Fig. 9 auch miteinander verbunden werden. Fig. 9 zeigt den Querschnitt einer Hohlfaser 91 mit Elektroden 92a, 92b, die als dünne Schicht auf die Hohlfaseraußenwand aufgebracht worden sind. Damit lassen sich noch geringere Spannungen zum Erzielen hoher Feldstärken einstellen. Die Umgebungslösung beeinflußt das Hohlfaserinnere durch die frei gebliebenen Bereiche der Hohlfaser. Es ist jedoch auch möglich, das erfindungsgemäße System ohne die Umgebungslösung zu betreiben. The electrode and collecting means previously described as separate components can also be connected to one another according to FIG. 9. Fig. 9 shows the cross section of a hollow fiber 91 with electrodes 92 a, 92 b, which have been applied as a thin layer on the hollow fiber outer wall. This means that even lower voltages can be set to achieve high field strengths. The surrounding solution influences the interior of the hollow fiber through the areas of the hollow fiber that remain free. However, it is also possible to operate the system according to the invention without the environmental solution.

Fig. 10 zeigt die Kombination einer Trennvorrichtung (Reaktions raum 101 mit Hohlfaser und Elektroden 102a, 102b) mit einer Aufkonzentrierungsvorrichtung 104. Diese kombinierte Anordnung wird derart betrieben, daß zunächst im Trennbereich eine erfindungsgemäße Fraktionierung eines Substanzgemisches erfolgt. In der Aufkonzentrierungsvorrichtung 104, deren Umgebungslösung 105 einen anderen pH-Wert als die Umgebungs lösung 103 im Trennbereich besitzt, kann die gereinigte Fraktion mit den Elektroden 106a, 106b als schmale Bande fixiert und nach Abschalten des elektrischen Feldes an diesen Elektroden als konzentrierte Fraktion dem Fraktionssammler 107 zugeführt werden. Fig. 10 shows the combination of a separation device (reaction chamber 101 with hollow fiber and electrodes 102 a, 102 b) with a concentration device 104 . This combined arrangement is operated in such a way that a fractionation of a substance mixture according to the invention first takes place in the separation area. In the concentration device 104 , the surrounding solution 105 has a different pH than the surrounding solution 103 in the separation area, the cleaned fraction with the electrodes 106 a, 106 b can be fixed as a narrow band and after switching off the electric field on these electrodes as a concentrated fraction the fraction collector 107 are supplied.

Das Multikompartimentsystem gemäß Fig. 11 realisiert ein Gegenstromprinzip, bei dem die Umgebungslösung 114 im jeweiligen Reaktionsraum in eine Strömungsbewegung versetzt wird. Die Strömungsrichtung ist vorzugsweise der Strömungs richtung in der Hohlfaser 112 entgegengesetzt. Um eventuell an den Elektroden 111a, 111b auftretende Elektrolyseprodukte aufzufangen, wird zwischen den Elektroden und der Hohlfaser 112 eine Membran 113a, 113b angebracht. Die Strömung der Umgebungslösung dient auch der pH-Stabilisierung im Reaktions raum.The multi-compartment system according to FIG. 11 implements a countercurrent principle in which the ambient solution 114 is set into a flow movement in the respective reaction space. The flow direction is preferably opposite to the flow direction in the hollow fiber 112 . In order to collect any electrolysis products occurring on the electrodes 111 a, 111 b, a membrane 113 a, 113 b is attached between the electrodes and the hollow fiber 112 . The flow of the ambient solution also serves to stabilize the pH in the reaction space.

Erfindungsgemäß ist es nicht unbedingt erforderlich, daß die Führungsflüssigkeit eine Strömung aufweist. Die Führungs flüssigkeit kann auch ruhen. Es ist auch möglich, das Auffang mittel relativ zur Führungsflüssigkeit zu bewegen. Dies wird in Fig. 12 illustriert. Eine Kammer 123 ist mit einem Protein gemisch 121 gefüllt und wird durch stromdurchlässige Membranen 122 begrenzt. Die Kammer 123 wird in den pH-regulierten Bereich 124 gebracht. Unter Anlegung des elektrischen Feldes über die Elektroden 125a, 125b wandern einzelne Proteine nach dem erfindungsgemäßen Prinzip zu den Membranen 122. Die Membranen können mit beweglichen, proteinbindenden Zwischen membranen versehen sein, die nach Belegung mit den getrennten Proteinen in Pfeilrichtung abgezogen werden. Es ist alternativ auch möglich, einen Elutionsstrom in Pfeilrichtung vorzusehen, um die getrennten Proteine aus dem Membranbereich zu spülen.According to the invention, it is not absolutely necessary for the guide liquid to have a flow. The guide fluid can also rest. It is also possible to move the catch medium relative to the guide liquid. This is illustrated in Figure 12. A chamber 123 is filled with a protein mixture 121 and is delimited by current-permeable membranes 122 . The chamber 123 is brought into the pH-regulated area 124 . When the electric field is applied via the electrodes 125 a, 125 b, individual proteins migrate to the membranes 122 according to the principle according to the invention. The membranes can be provided with movable, protein-binding intermediate membranes which are pulled off in the direction of the arrow after the separate proteins have been occupied. Alternatively, it is also possible to provide an elution stream in the direction of the arrow in order to flush the separated proteins from the membrane area.

Erfindungsgemäß kann eine Trennvorrichtung auch mit mehreren, kaskadenartig angeordneten Auffangmitteln oder mehreren hinter einander oder parallel angeordneten Trennbereichen ausgerüstet sein. Die Auffangmittel können statt durch die beschriebene Hohlfaser auch durch beliebige poröse Membranen oder Lamellen gebildet werden, die entsprechende Kompartimente zur Aufnahme der Führungsflüssigkeit bilden, neben denen die Elektroden mittel plaziert sind.According to the invention, a separation device can also have a plurality of cascade arrays or more behind equipped with each other or parallel separation areas be. The collecting means can instead of the described Hollow fiber through any porous membrane or lamella are formed, the corresponding compartments for inclusion form the guide fluid, next to which the electrodes are placed medium.

Die Teildurchlässigkeit des Auffangmittels (z. B. der Hohlfaser) kann über die Länge in Durchströmungsrichtung variieren, so daß abschnittsweise bestimmte Ionen der Führungsflüssigkeit und/oder Umgebungslösung und/oder nur bestimmte Moleküle durchgelassen werden.The partial permeability of the collecting agent (e.g. the Hollow fiber) over the length in the direction of flow vary, so that certain ions of the Lead liquid and / or ambient solution and / or only certain molecules are let through.

Es ist ferner möglich, die Innenwandung der Hohlfaser durch chemische oder physikalische Methoden zu modifizieren, um die Wirkung des elektrischen Feldes zu verändern. Es ist möglich, die Hohlfaser innen mit Gelen, Mikropartikelsuspensionen oder Granulaten zu füllen oder auch im Reaktionsraum ein Gel vorzusehen. Es ist möglich, die Hohlfaser in einem bestimmten Abstand um eine beliebig geformte Elektrode zu wickeln und die Gegenelektrode an diese Geometrie anzupassen.It is also possible to pass through the inner wall of the hollow fiber to modify chemical or physical methods in order to To change the effect of the electric field. It is possible, the hollow fiber inside with gels, microparticle suspensions or Fill granules or a gel in the reaction chamber to provide. It is possible to use the hollow fiber in a certain Distance around an arbitrarily shaped electrode and the Adapt the counter electrode to this geometry.

Die Auffangmittel können durch ein mehrfaseriges Array gebildet werden, das aus einer Vielzahl von Hohlfasern besteht, die sämtlich mit der Führungsflüssigkeit durchströmt werden. Die Durchströmung erfolgt jedoch in den Fasern verschieden schnell, so daß substanzabhängig die Trenneffektivität beeinflußt werden kann.The collection agent can be through a multi-fiber array be formed, which consists of a plurality of hollow fibers, which are all traversed by the guide liquid. The flow is different in the fibers fast, so that the separation efficiency depends on the substance can be influenced.

Die mindestens zwei Elektroden können mit einer Gleichspannung oder Wechselspannung oder mit einem anderen, frei programmier baren Spannungsverlauf beaufschlagt werden, so daß die Feld stärke in der Führungsflüssigkeit entsprechend variiert wird. Dies erlaubt die Bildung vorbestimmter Trennmuster auf den Auffangmitteln.The at least two electrodes can be with a DC voltage or alternating voltage or with another, freely programmable The voltage curve can be applied so that the field strength in the guide fluid is varied accordingly. This allows predetermined separation patterns to be formed on the Fall arrest.

Die Elektroden können zur Reduzierung ggf. auftretender elektrolytischer Reaktionen wie folgt modifizierte Oberflächen bzw. Materialien aufweisen. Die Elektroden können porös ausgeführt sein oder Beschichtungen (z. B. Gele, Spacer) tragen.The electrodes can be used to reduce any Electrolytic reactions modified surfaces as follows or have materials. The electrodes can be porous be carried out or coatings (e.g. gels, spacers) carry.

Die Auffangmittel können durch flächige Membranen umgrenzt werden, die ein Kompartiment für die Führungsflüssigkeit bilden. Das Kompartiment kann mit Hilfe weiterer Membranen unterteilt sein, die jeweils für die Aufnahme verschiedener Proteinfraktionen vorgesehen sind. Bei einer derartigen Anordnung kann die Zufuhr der zu trennenden Probe durch Ein führung einer Membran realisiert werden, auf der die Probe adsorbiert ist.The collecting agents can be delimited by flat membranes that are a compartment for the guide fluid form. The compartment can be made using additional membranes be divided, each for taking different Protein fractions are provided. With such a Arrangement can be the supply of the sample to be separated by a guidance of a membrane can be realized on which the sample is adsorbed.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung besteht in ihrer Miniaturisierbarkeit. Es ist daher gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, mindestens Teile der Elektroden durch elektronische Bauelemente wie Transistoren oder Dioden zu bilden und anzusteuern und die dreidimensionale Anordnung der Elektroden, Kanäle, Hohlfaser halterungen und des Reaktionsraumes mit den Technologien der Halbleiterstrukturierung herzustellen.A particular advantage of the separating device according to the invention consists in their miniaturizability. It is therefore in accordance with a preferred embodiment provided, at least Parts of the electrodes through electronic components such as Form and control transistors or diodes and the three-dimensional arrangement of electrodes, channels, hollow fiber Brackets and the reaction space with the technologies of Manufacture semiconductor structuring.

Claims

1. A method for isoelectric particle separation, in which Particles with a net charge or charge density from the pH value of the environment is dependent in a guide fluid Electrical field forces are exposed, the pH the guide fluid is adjusted so that at least one predetermined particle type is a charge dependent Experiences movement change and is moved to fall arrest devices, which are set up for releasable particle fixation.

2. The method according to claim 1, wherein the moving particle type Particles whose isoelectric point does not match that pH value of the guide liquid matches.

3. The method according to claim 1 or 2, wherein the guide liquid and the collecting means moved relative to each other will.

4. The method according to claim 3, wherein the Collection means comprise at least one porous wall on which the guide fluid with flows past the particles to be separated.

5. The method according to claim 4, wherein the electrical Field forces are generated by electrode means that are at least partially along the flow direction extend the length of the porous wall, while during the flow of the guide liquid with those to be separated Particles flow through the porous wall speed, the pH value and / or the electrical fields of the Electrode means can be varied.

6. The method according to any one of the preceding claims, in which the particles to be separated ampholytic molecules or others Particles, synthetic particles or biological cells, Viruses or other biological objects include their electrical properties electrical properties correspond to ampholytic molecules.

7. The method according to any one of claims 2 to 6, in which Cleaning the guide fluid particles coming from the Guide fluid to be removed through the Collection agents are moved out of the guide liquid.

8. The method according to any one of claims 4 to 7, wherein the Flow rate of the guide liquid at least temporarily reduced or reduced to zero if the too separating particles exposed to the electric field forces are.

9. The method according to any one of claims 4 to 8, in which a Sample with the particles to be separated and / or the Guide fluid via microchannels in the porous wall be fed.

10. The method according to any one of the preceding claims, at which is the pH of a sample solution with which the particles of the Guide liquid are supplied, the guide liquid and / or the surrounding solution can be set independently, so that predetermined pH gradients form on the collecting means.

11. The method according to any one of claims 1 to 9, in which the pH of a sample solution in which to separate Particles of the guide liquid are supplied, and / or the guide fluid through diffusive exchange processes the surrounding solution is set.

12. An isoelectric particle separation device comprising:

- Electrode means for forming an electric field in a guide liquid with particles, the net electrical charge or charge density of which depends on the pH of the guide liquid,
pH adjusting means which are set up to adjust the pH value of the guide liquid such that at least one predetermined type of particle experiences a charge-dependent movement change from the particles in the guide liquid under the action of the electric field, and
- Collection means, which are arranged between the electrode means and the guide liquid and are set up for detachable particles.

13. The apparatus according to claim 12, wherein the collecting means at least one compartment to hold the guide fluid speed or to guide a guide fluid flow form.

14. The device according to one of claims 12 or 13, wherein the collecting means have a partially permeable or porous wall have.

15. The device according to one of claims 12 to 14, wherein the capture agent by at least one hollow fiber with porous Wall and / or porous membranes or lamellae formed will.

16. The device according to any one of claims 12 to 15, wherein the collecting means with the electrode means in one Reaction space are attached, which is an environmental solution contains, whose pH value can be adjusted with the pH adjusting agents is.

17. The device according to one of claims 14 to 16, wherein the permeability of the wall by varying the size and / or the shape of the pores in the wall along one of the area through which the guide liquid flows is changed that the wall at least in sections only for predetermined ions of the guide liquid and Ambient solution and / or for at least one particle type of particles to be separated is permeable.

18. The device according to one of claims 12 to 17, wherein the collecting means on the one facing the guide liquid Side have a modification layer that can be adhered to or is set up to accommodate the particles to be separated.

19. The apparatus of claim 18, wherein the modification layer through gels, microparticle suspensions and / or Granules is formed.

20. The device according to one of claims 12 to 19, wherein the electrode means comprise a plurality of electrodes, along the side facing away from the guide liquid the direction of flow of the guide liquid to the Collection means are arranged.

21. The apparatus of claim 20, wherein a tax device is provided with which the electrodes are selective are so controllable that a temporally and spatially ver changing voltage gradient is formed.

22. The apparatus of claim 20, wherein the collecting means be formed by a hollow fiber, which in predetermined Distance around at least one of the electrodes like a wrap is laid.

23. The apparatus of claim 20, wherein the electrodes on the surface of the Collection means are attached and the surface at least partially cover.

24. The device according to any one of claims 20 to 23, wherein a plurality of separation spaces, each of which Electrode means, the collecting means and compartments for Contain the guide fluid, cascade-like, is connected in series or in parallel.

25. Use of a device according to one of claims 12 to 24 for:

the separation of at least one type of particle from the guide liquid to obtain a cleaned fraction of the separated particles and / or a cleaned guide liquid,
- the determination of electrical and thermodynamic properties of substances, such as the determination of the isoelectric point, titration curves or aggregation behavior,
- the concentration of a particle solution or suspension, or
- the reduction of the ionic strength of the guide liquid.