DE2101885B2 - Vorrichtung zur elektrophoretischen trennung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektro- das obere Ende hat, überstreicht die Elutionsflüssig-

phoretischen Trennung, mit einer die zu trennenden keit den gesamten Querschnitt der Säule einschließ-

Substanzen enthaltenden Säule, mit am oberen und lieh deren Außenrand. Der Durchmesser des unteren

unteren Ende der Säule angeordneten Elektroden Endes der Elutionskammer ist vorzugsweise um

und mit einem am unteren Ende der Säule angeord- 5 5 bis 20% größer als der Durchmesser des oberen

neten Auslaß für die getrennten Substanzen. Endes.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrich- An Hand der Zeichnungen werden bevorzugte

tung zur Elution (Spülung, Auswaschung) der Sub- Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert,

stanzen, die von einem an die Säule angelegten elek- Es zeigt

irischen Feld getrennt worden sind. io Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungs-

Bei einer Vorrichtung der obengenannten Bauart gemäße Vorrichtung mit einer Elutionskammer, die erreichen die getrennten Substanzen den Boden der für den Fall gedacht ist, daß die Säule ein Gel entSäule schichtweise. Es ist wichtig, daß die Elution der hält,

getrennten Substanzen in der Weise durchgeführt F i g. 2 eine Detailansicht der in F i g. 1 gezeigten

wird, daß sich die getrennten Schichten nicht mitein- 15 Vorrichtung in vergrößertem Maßstab,

ander vermischen. Eine solche Elution hat sich jedoch Fig. 3 einen Querschnitt durch eine etwas andere

bei Verwendung der herkömmlichen Vorrichtungen Ausführungsform der in Fig. 1 gezeigten Vorrich-

als sehr schwierig erwiesen, insbesondere dann, wenn tung, mit einer Elutionskammer, die für den Fall

die Säule mit einem Gel gefüllt ist, in dem die gedacht ist, daß die Säule ein Pulver enthält,

Flüssigkeitsströmung gering oder überhaupt nicht 20 F i g. 4 eine Detailansicht der in F i g. 3 gezeigten

vorhanden ist. Bei solchen Säulen werden die ge- Vorrichtung in vergrößertem Maßstab,

trennten Substanzen gewöhnlich mittels einer spezi- F i g. 5 einen Querschnitt durch eine weitere Aus-

eilen Elutionsflüssigkeit oder durch den in der unte- führungsform der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung,

ren Elektrodenkammer vorhandenen Elektrolyt aus- mit einer Elutionskammer, die für den Fall gedacht

gewaschen (to elute). Um eine vollständige Elution 25 ist, daß die Säule eine Flüssigkeit mit einem Dichte-

zu erreichen, ist es jedoch wichtig, daß die Elutions- gradienten enthält,

flüssigkeit den gesamten Querschnitt der Säule über- F i g. 6 eine Detailansicht der in F i g. 5 gezeigten

streicht. Um dies zu erreichen, wurde die Elutions- Vorrichtung in vergrößertem Maßstab,

flüssigkeit durch eine Reihe von über den Umfang Am unteren Ende einer Säule 1 (Fig. 1) sind drei

der Säule verteilten Einlassen zugeführt, so daß die 3° Bauteile 2 a, 2 b und 2 c vorgesehen, die durch

Elutionsflüssigkeit radial nach innen in eine söge- Schrauben 3 miteinander verbunden sind. In dem

nannte Elutionskammer fließt, die in der Mitte der Bauteil 2 b ist eine Elektrodenkammer 4 angeordnet.

Säule mit einem Auslaß versehen ist. Die Ergebnisse Die Elektrodenkammer 4 ist mit einer kreisförmigen

der Elution waren jedoch nicht ganz zufrieden- Elektrode 7 versehen, die über eine Leitung 8 mit

stellend, und insbesondere am Außenrand der Säule 35 einer Stromquelle verbunden ist. Der Elektroden-

war die Elution unvollständig. Die Radialströmung kammer kann durch einen Einlaß 6 ein Elektrolyt

bringt ferner die Gefahr mit sich, daß sich die ge- zugeführt werden, und die Elektrodenkammer wird

trennten Substanzen am Boden der Elutionskammer durch einen Auslaß 5 entleert. Die Elektroden-

sammeln. Bei gewissen Anwendungsfällen, beispiels- kammer 4 enthält ferner eine vertikale Trennwand

weise, wenn Proteine getrennt werden, kann eine 40 27, über deren oberen Rand der Elektrolyt strömt,

solche Ansammlung eine Zersetzung der Substanzen Durch diese Trennwand wird eine gute Zirkulation

zur Folge haben. ' in der Elektrodenkammer erreicht.

Durch die Erfindung soll daher eine Vorrichtung Ein Flansch 9 des Bauteils 2 c bildet einen Sitz für

zur elektrophoretischen Trennung geschaffen wer- die untere Stirnfläche der Säule 1, wobei die Säule

den, bei der eine vollständige Elution der getrennten 45 an dem Flansch anliegt, wenn sie in das Bauteil ein-

Substanzen über dem gesamten Querschnitt der Säule gesetzt ist. Der innere Durchmesser des Flansches 9

erreicht wird. Dies wird durch die im Anspruch 1 ist im wesentlichen gleich dem inneren Durchmesser

angegebenen Merkmale erreicht. Vorteilhafte Aus- der Säule 1, und dieser Durchmesser ist kleiner als

gestaltungen der Erfindung sind in den Unter- der Durchmesser der Elektrodenkammer 4. Der

ansprüchen angegeben. 50 Flansch 9 ist mit einem Kanal 10 versehen, der mit

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung einem Rohr 11 in Verbindung steht,

besteht darin, daß sie in einfacher Weise abgewandelt Durch den Boden des Bauteils 2 b erstreckt sich

werden kann, so daß sie für verschiedene Verfahren ein Rohr 12, dessen oberes Ende mit einem in der

der elektrophoretischen Trennung verwendbar ist. Elektrodenkammer angeordneten Kopf 13 versehen

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung dient der 55 ist. Der Kopf 13 wird durch eine Mutter 14 fixiert.

Elektrolyt als Elutionsflüssigkeit. Der Elektrolyt fließt Ein dünneres Rohr 15 kann vom oberen Ende des

nach oben durch die Elektrodenkammer, die gesamte Rohres 12 eingesetzt werden. Das Rohr 15 ist mit

Oberfläche der porösen Membran und die Elutions- einem Flansch 16 versehen, der an der Oberseite des

kammer zum Elutionsauslaß, der in der Mitte der Kopfes 13 anliegt. Das Rohr 15 wird durch eine

Elutionskammer angeordnet ist, wobei die Radial- 60 Hülse (nicht gezeigt) festgehalten,

geschwindigkeit der Strömung vom Außenrand zum Die Betriebsweise der in den F i g. 1 und 2 ge-

Elutionsauslaß zunimmt. Die Strömung in der zeigten Vorrichtung ist wie folgt: Das Bauteil 2 b ist

Elutionskammer ist somit radial nach innen und mit einem Ring 17 versehen, dessen Innendurch-

axial nach oben gerichtet, wodurch verhindert wird, messer gleich dem Durchmesser der Elektroden-

daß sich die getrennten Substanzen in der porösen 65 kammer 4 ist. Auf dem Ring 17 ist eine poröse Mem-

Membran ansammeln, die den Boden der Elutions- bran (beispielsweise eine Zelluloseazetat-Membran)

kammer bildet. Insbesondere wenn das untere Ende angeordnet. Das Rohr 15 wird dann durch eine mitt-

der Elutionskammer einen größeren Durchmesser als lere Bohrung der porösen Membran eingesetzt und

Claims (7)

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   gehaltert, indem der mittlere Teil der porösen Mem- die Elution der verschiedenen Schichten der getrennbran zwischen dem Flansch 16 und dem Kopf 13 ten Substanzen erfolgt jedoch mit Hilfe der Flüssigfestgeklemmt wird. Das Bauteil 2 c wird dann auf das keit, die von der Säule 1 durch die poröse Membran Bauteil 2 & aufgesetzt, und eine poröse Membran 19 19 und die Elutionskammer 20 zum Auslaßkanal 15 (beispielsweise eine Zelluloseazetat-Membran) wird 5 strömt.

   auf dem Flansch 9 angebracht. Die Säule 1, die ein Die F i g. 5 und 6 zeigen eine weitere Ausführungs-Gel enthält, wird dann durch ein Gewinde la an form der Erfindung, die insbesondere in Verbindung dem Bauteil 2 a befestigt. Die Membran 19 trägt dann mit einer Säule verwendbar ist, die eine Flüssigkeit die Gel-Säule. Ein O-Ring 26 dichtet die Säule 1 mit einem Dichtegradienten enthält. Die entsprechengegen das Bauteil 2 c ab. Die Elektrodenkammer 4 io den Teile wurden mit den gleichen Bezugszeichen wird durch den Einlaß 6 mit einem Elektrolyten ge- wie in den vorhergehenden Figuren versehen. Bei füllt. Der Elektrolyt fließt durch die poröse Membran dem in den Fig. 5, 6 gezeigten Ausführungsbeispiel 18 nach oben und füllt die Elutionskammer 20, die wird der gleiche Ring 17 wie in F i g. 1 verwendet, zwischen den Membranen 18 und 19 gebildet ist. Die An diesem Ring ist eine semipermeable Dialysein der Elutionskammer 20 enthaltene Luft entweicht 15 membran 24 befestigt, deren mittlerer Abschnitt durch den Kanal 10 und das Rohr 11, das dann mit- — wie oben beschrieben — am Kopf 13 befestigt ist. tels eines Ventils (nicht gezeigt) verschlossen wird. Der Auslaßkanal ist durch ein Rohr 25 nach oben An die untere Elektrode 7 und die obere Elek- verlängert, das im oberen Teil des Rohres 15 eine trode (nicht gezeigt) wird dann eine elektrische Länge von 1 bis 2 cm besitzt. Die Membran 19 der Spannung angelegt, wodurch der Trennvorgang ein- 20 Fig. 1 bis 4 ist bei dem Ausführungsbeispiel der geleitet wird. F i g. 5, 6 nicht vorhanden. Während des elektro-

   Die Elektrodenkammer 4 wird einem etwas größe- phoretischen Trennvorganges ist die Säule 1 mit einer

   ren Druck als die Elutionskammer 20 ausgesetzt, Lösung gefüllt, die einen Dichtegradienten besitzt;

   entweder dadurch, daß der in der Elektrodenkammer die Dichte nimmt in der Säule nach unten zu. Eine

   umlaufende Elektrolyt mit Druck beaufschlagt wird, 25 Lösung, deren Dichte größer als die Dichte der in

   oder dadurch, daß das untere Ende des Rohres 15 der Säule enthaltenen Lösung maximaler Konzen-

   an eine Vakuumpumpe angeschlossen wird, die in tration ist, wird dem Boden der Säule durch das Rohr

   der Elutionskammer 20 einen Unterdruck aufrecht- 11 und den Kanal 10 zugeführt. Das untere Ende

   erhält. Auf Grund der Druckdifferenz fließt der des Rohres 15 ist an einer Saugpumpe angeschlossen,

   Elektrolyt von der Elektrodenkammer 4 durch die 30 die Flüssigkeit mit einer Geschwindigkeit absaugt,

   Membran 18 in die Elutionskammer 20 (wie durch die fünf- bis zehnmal größer als die Geschwindigkeit

   die Pfeile angedeutet), d. h. in der Elutionskammer ist, mit der die Flüssigkeit durch den Kanal 10 zuge-

   nach oben und radial nach innen zum oberen Ende führt wird. Als Folge hiervon bildet sich am oberen

   des als Auslaßkanal dienenden Rohres 15, und die Ende des Rohres 25 eine horizontale Flüssigkeits-

   Elutionsflüssigkeit verläßt dann die Vorrichtung 35 schicht, wobei die Flüssigkeit von der Säule in dieser

   durch das Rohr 15. Die Radialströmung in der Schicht mit der von unten zugeführten schwereren

   Elutionskammer bewirkt eine vollständige Elution Flüssigkeit in Berührung gelangt. In der stabilen

   über der gesamten Fläche der porösen Membran 19, Flüssigkeitsschicht strömt die Flüssigkeit radial nach

   und die getrennten Substanzen, die die Elutions- innen und verläßt die Vorrichtung durch die Rohre

   kammer 20 aus der Säule 1 schichtweise erreichen, 40 25 und 15, wobei sie die getrennten Schichten der

   werden durch den Auslaßkanal 15 vollständig und verschiedenen Substanzen mitnimmt,

   einwandfrei eluiert. Die in den F i g. 5 und 6 gezeigte Vorrichtung

   Die Fig. 3 und 4 zeigen eine abgewandelte Aus- kann verwendet werden, wenn die Elution in einem f ührungsf orm der in den F i g. 1 und 2 gezeigten elektrischen Feld stattfindet. Eine Elution von Dichte-Vorrichtung. Das in den F i g. 3 und 4 dargestellte 45 gradienten ohne elektrisches Feld kann ausgeführt Ausführungsbeispiel kann insbesondere dann ver- werden, wenn der Elektrolyt aus der Elektrodenwendet werden, wenn die Säule ein Pulver enthält. kammer entfernt ist.
   Entsprechende Teile wurden mit den gleichen Bezugszeichen wie in den F i g. 1 und 2 versehen. Der

   in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ring 17 ist durch 50 Patentansprüche:
   einen Ring 22 ersetzt worden, der einen Innenabschnitt 22 α aufweist. Die Oberseite des Innenabschnitts 22 a liegt an der Unterseite des Flansches 9 1. Vorrichtung zur elektrophoretischen Trenan, und die Innenfläche des Innenabschnitts 22 a hat nung, mit einer die zu trennenden Substanzen den gleichen Durchmesser wie der Flansch 9. Der 55 enthaltenden Säule, mit am oberen und unteren Innenabschnitt 22 α verschließt den Kanal 10. Der Ende der Säule angeordneten Elektroden und mit Innenabschnitt 22 a des Rings 22 ist mit einer semi- einem am unteren Ende der Säule angeordneten permeablen Membran 21, vorzugsweise einer Dialyse- Auslaß für die getrennten Substanzen, dadurch membran, versehen, deren Mittelabschnitt — in der gekennzeichnet, daß am unteren Ende der gleichen Weise wie in F i g. 1 — am Kopf 13 befestigt 60 Säule eine Elektrodenkammer (4) gebildet ist, ist. Da der Ring 22 sich weiter nach oben als der die die untere Elektrode (7) enthält und mit Ring 17 in den Fig. 1, 2 erstreckt, ist die Höhe der einem Einlaß (6) und einem Auslaß (5) für einen Elutionskammer 20 kleiner als im Fall der Fig. 1, 2. Elektrolyten versehen ist, daß oberhalb der Elek-Der Kopf 13 ist durch einen Distanzring 23, der unter trodenkammer eine Elutionskammer (20) angedem Kopf 13 sitzt, entsprechend angehoben. Wäh- 65 ordnet ist, die von der Elektrodenkammer durch rend der elektrophoretischen Trennung gelangt kein eine poröse Membran (18) getrennt und deren Elektrolyt von der Elektrodenkammer 4 durch die Mitte mit dem Elutionsauslaß (15) verbunden ist, Membran 21 nach oben in die Elutionskammer 20; und daß das obere Ende der Elutionskammer

   (20) im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie die Säule (1) oberhalb der Elutionskammer aufweist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die Membran (18) begrenzte untere Ende der Elutionskammer einen größeren Durchmesser als das obere Ende der Elutionskammer aufweist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mitte der Elektrodenkammer ein rohrförmiger Kopf (17) angeordnet ist, daß sich ein mit einem Flansch (16) versehenes Rohr (15) durch eine mittlere Bohrung der Membran (18) und durch den rohrförmigen Kopf (13) erstreckt, derart, daß der mittlere Teil der Membran (18) zwischen dem Flansch (16) und dem Kopf (13) eingeklemmt ist, und daß das Rohr (15) den Elutionsauslaß der Elutionskammer bildet.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge-

   kennzeichnet, daß die untere Elektrode (17) als Ring ausgebildet ist, der sich um den Kopf (13) erstreckt.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des oberen Teils der Elutionskammer (20) mit einem radial nach innen verlaufenden Flansch (9) versehen ist, dessen Oberseite einen Sitz für das untere Ende der Säule (1) bildet.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wand der Elutionskammer ein Entlüftungskanal (10) angeordnet ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil der Wand der Elektrodenkammer (4) von einem auswechselbar befestigten Ring (17) gebildet ist, der durch einen Ring (22) ersetzbar ist, der an der Unterseite des Flansches (9) anliegt und den gleichen Innendurchmesser wie der Flansch aufweist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen