DE2305820A1

DE2305820A1 - Verfahren und vorrichtung zur elektrophorese

Info

Publication number: DE2305820A1
Application number: DE2305820A
Authority: DE
Inventors: William B Allington
Original assignee: Instrumentation Specialties Co
Current assignee: Isco Inc 68504 Lincoln Nebraska Us
Priority date: 1972-02-14
Filing date: 1973-02-07
Publication date: 1973-08-30
Also published as: US3847785A; GB1418922A; DE7304459U; FR2172115B3; CA969887A; FR2172115A1

Description

Prio lh. Februar 1972 Instrumentation Specialties US No. 226,016

Company (IOOO6)

47OO Superior Street
Lincoln_s Nebraska, V.St.A.

Verfahren und Vorrichtung zur Elektrophorese

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Elektrophorese. Bisher wurden bei der Trennung von molekularen Bestandteilen einer Probe diese in einem ersten Medium durch die Elektrophorese getrennt und einzeln durch Elektrophorese in ein zweites Medium bewegt, welches bessere GesamtStrömungseigenschaften (bulkflow characteristics) hat als das erste Medium. Die abgetrennten Teilchen werden dann aus dem zweiten Medium entfernt.

Die bisherigen Verfahren und Vorrichtungen zur Elektrophorese hatten den Nachteil, daß es nicht immer bekannt war, wann die molekularen Bestandteile im ersten Medium vollständig getrennt und in das zweite Medium bewegt worden waren. Somit konnte das zweite Medium entfernt werden, bevor eine vollständige Trennung erreicht war.

309835/0875

Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Möglichkeit zu schaffen, die Trennung der Bestandteile bzw. Probenelemente zu überwachen.

Dies wird mit einer Vorrichtung zur Durchführung einer Elektrophorese zur Abtrennung von MolekuTarproben bzw, -bestandteilen, aus einem ersten Medium mit schlechten Gesamt-Strömungseigenschaften und überführung in eine zweites Medium mit besseren Gesamtströmungseigens chatten erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein Abtaster in Verbindung mit dem zweiten Medium steht» und daß eine reversible Pumpe zur Bewegung des zweiten Mediums ohrie"nennenswerte LängsVermischung entlang; dem Abtaster vorgesehen ist. .

Wenn der Abtaster eine unvollständige Elektrophorese anzeigt, so kann die Arbeitsrichtung der reversiblen Pumpe umgekehrt werden, um das zweite Medium in seine ursprüngliche Lagezurückzubringen* in der eine weitere Trennung mittels Elektrophorese durchführbar ist.

In einem Ausführungsbeispiel werden eine Mischung verschiedener Molekularproben, ein festes oder halbfestes Trennungsmedium und ein gesamtströmendes (bulk flow) Sammlungsmedium, etwa eine flüssige Dichtegradient'ensäule, in Reihe geschaltet, wobei die Mischung der verschiedenen Molekularproben sich an einem Ende des Trennungsmediums und das Sammlungsmedium am anderen Ende

3Q983S/Q87S

befindet, so daß die verschiedenen Molekularproben im Trennungsmedium in verschiedene Bereiche aufgeteilt und diese Bereiche zur weiteren Trennung und Sammlung nacheinander in das Sammlungsmedium bewegt werden.

In einem anderen Ausführungsbeispiel läßt man verschiedene Bestandteile der Mischung aus Molekularproben mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten mittels eines sich vom ersten zum zweiten Ende über das Trennungsmedium erstreckenden elektrischen Feldes vom ersten zum zweiten Ende wandern, um im allgemeinen ebene, getrennte Bereiche zu bilden, die jeweils senkrecht zum Intensitätsvektor des elektrischen Feldes verlaufen und unterschiedliche Molekularproben enthalten. Nach Bildung der Bereiche im Trennungsmedium wird dieses mit einer Seite in Berührung mit einem Sammlungsmedium gebracht, so daß die Bereiche im wesentlichen senkrecht zur Grenzschicht zwischen dem Trennungs- und dem Sammlungsmedium verlaufen, und über die beiden Medien wird in Reihe ein elektrisches Feld gelegt, so daß sich die Bereiche gleichzeitig parallel vom Trennungsmedium in das Sammlungsmedium bewegen.

In jedem Ausführungsbeispiel wird eine Flüssigkeit mit höherer Dichte als das Sammlungsmedium von unten in einen Behälter eingebracht, der das Sammlungsmedium enthält, um dieses durch einen

309835/0875

Konzentrationsmesser, etwa eine die Mediumskonzentration anzeigende optische Zelle nach oben zu bewegen. In einer derartigen Vorrichtung wird das Medium bei einer Betriebsweise während der Abtastung bzw. Messung in einen Behälter bewegt, und falls der Abtaster bzw. die Meßeinrichtung eine für die vollständige Sammlung der verschiedenen Molekularprobeh nicht ausreichende Trennung der Bereiche anzeigt, erfolgt eine Rückführung zur weiteren Elektrophorese.

Ist die vollständige Trennung erreicht, so wird jeder Bereich, bzw. jede Zone des Sammlungsmediums mittels eines üblichen PraktionsSammlers in jeweils unterschiedliche,Behälter gebracht. Der Fraktionssammler*ermittelt die verschiedenen Bereiche oder Zonen während des Fließens des Sammlungsmediums zu einem Abflußrohr aus den Unterschieden in der Absorption von ultraviolettem Licht und bewegt verschiedene Behälter unter das-Abflußrohr, die die verschiedenen ermittelten Bereiche oder Zonen aufnehmen.

Diese Vorrichtung hat den Vorteil, daß die Trennung der verschiedenen Molekularproben oder - teilchen in einem·Medium _t etwa einem Gel, das keine guten Gesamtströmungseigenschaften, jedoch besonders gute Trennungseigenschaften für einige Molekularproben oder -teilchen hat, überwacht werden kann. Wenn durch die überwachung festgestellt wird, daß die Trennung unzureichend ist,

3 0 9835/0875

so kann unter überwachung eine weitere Elektrophorese durchgeführt werden und eine weitere Elektrophorese folgt in einem Medium, das gute Gesamtströmungseigenschaften hat, um sowohl die überwachung als auch die Sammlung nach Beendigung der Trennung zu erleichtern.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Ausführungsbeispiele zeigenden Figuren näher erläutert:

Fig. 1 zeigt in einer Blockdarstellung die Elektrophoreseschritte in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 2 zeigt in einem senkrechten Teilschnitt ein Ausführungsbeispiel einer Elektrophoresevorrichtung.

Fig. 3 zeigt in einem senkrechten Teilschnitt ein anderes Ausführungsbeispiel einer Elektrophoresevorrichtung.

Fig. 4 zeigt in einer vereinfachten Teildarstellung einen Teil einer erfindungsgemäßen Elektrophoresevorrichtung.

Figl. 5 zeigt schematisch in einer Teildarstellung einen Teil einer anderen Elektrophoresevorrichtung gemäß der Erfindung der zusammen mit oder an Stelle des Teils gemäß Figur 4 verwendbar ist.

Die in Figur 1 gezeigte Blockdarstellung läßt zwei erfindungsgemäße Schrittfolgen erkennen, die beide zur Trennung verschiedener Molekularproben oder -teilchen oder der chemischen Komponenten einer Mischung von Molekularproben oder chemischen

309836/0875

Verbindungen führen. Eine dieser Schrittfolgen gestattet die einfache Beobachtung der getrennten Molekularproben oder - teilchen nach der Trennung und die andere die einfache Sammlung der Molekularproben nach ihrer Trennung.

Der erste bei 6 dargestellte Schritt der Beobachtung und Sammlung verschiedener Molekularproben oder - teilchen dient zur Trennung der Proben oder Teilchen durch Gel-Elektrophorese. Die Erfindung soll zur Trennung von Molekularproben oder teilchen dienen, die sich besser durch Elektrophorese in einem festen oder halbfesten Medium als durch Elektrophorese in ■ einer flüssigen Dichtegradientesäule trennen lassen. Diese Eigenschaft haben viele verschiedene Molekularproben oder teilchen, die Molekülen gleichen oder diesen stark ähneln, so daß sich Vorteile durch die höhere Auflösung bei Elektrophorese in gewissen festen Medien-ergeben.

Verschiedene feste und halbfeste Medien, die eine besonders gute Trennung von Molekularproben oder - teilchen ermöglichen, sind bekannt, etwa Polyacrylamid-Gele, Dextranteilchen, Zellulose- und Agarose-Gele. Ein Medium dieser Art wird für die folgende Beschreibung zur Durchführung des ersten, in Figur dargestellten Schrittes "zu Grunde gelegt. Die Erfindung ist von besonderer Brauchbarkeit, wenn das am besten geeignete Trennürigsmedium fest oder halbfest ist, wodurch die Sammlung der einzelnen Proben schwierig wird. ^;

30.9 83 5/0 87 5

Ganz allgemein gesagt, haben die zur Durchführung des ersten, bei 6 dargestellten Schrittes vorteilhafterweise verwendbaren Trennungsmedien folgende Eigenschaften: (1) Sie können nicht als Ganzes fließen (incapable of bulk flow) oder haben schlechte Gesamtströmungseigenschaften; (2) Widerstand gegen Konvektion; (3) physikalische und/oder chemische Wechselwirkung zwischen den zu trennenden Proben, wobei die Wechselwirkung umkehrbar ist und unterschiedliche Wanderungsgeschwindigkeiten der verschiedenen Proben bewirkt. Insbesondere sind die Trennungsmedien typischerweise fest oder halbfest und haben spezielle Eigen" schäften, durch die sie eine hohe Auflösung von eng aneinander gelagerten Molekularproben während der Elektrophorese gestatten. Eine typische Eigenschaft ist die Fähigkeit, durch Molekularsiebung die elektrophoretische Wanderung zu erschweren. Da viele dieser speziellen Medien nicht als Ganzes fließen oder schlechte Gesamtströmungseigenschaften haben, ist es schwierig, die verschiedenen Proben zu sammeln und sie nach der Trennung im Medium zu beobachten.

Wie in Figur 1 bei 7 angedeutet, besteht der zweite Schritt beim Beobachten und Sammeln der verschiedenen Molekularproben aus der Mischung in der übertragung der getrennten Molekularproben mittels Elektrophorese in Bereiche oder Zonen einer flüssigen Dichtegradientensäule. Obwohl in dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel die Proben in eine flüssige Dichtegradientensäule übertragen werden, umfaßt die Erfindung auch andere Möglichkeiten.

30983 5/087 5

Das zweite Medium, das im Unterschied zum im ersten Schritt verwendeten Trennungsmedium als Sammlungsmedium bezeichnet wird, wird im wesentlichen nach seiner Fähigkeit zur Aufnahme der getrennten Molekularproben und seinen Eigenschaft^ ausgewählt, die die Beobachtung der getrennten Molekularproben und die Sammlung in verschiedenen Behältern gestatten.

Das Sammlungsmedium ist entweder flüssig oder körnig und widerstandsfähig gegen Konvektion. Typischerweise handelt es sich um eine Mchtegradientensäule.

Eine wesentliche Eigenschaft des Sammlungsmediums besteht in seiner Fähigkeit als Gesamtstrom (bulk flow) bewegt zu werden. Um ausreichende Gesamtströmungseigenschaften zu haben, sollte das Sammlungsmedium durch Einbringen einer dichteren Flüssigkeit von unten aufwärts bewegt werden können, ohne daß sich die die verschiedenen Molekularproben enthaltenden Bereiche oder Zonen vermischen. Vorzugsweise ermöglicht das Sammlungsmedium die Bewegung durch ein Rohr von einem unteren Behälter zu einem oberen Behälter, wobei der innere Durchmesser des Rohren geringer ist als der der Behälter, und es ermöglicht außerdem die Rückführung in den unteren Behälter. Diese Verschiebung erfolgt durch Einbringen und Absaugen der dichten Flüssigkeit in und vom Boden des unteren Behälters, ohne daß der Dichtegradient in diesem wesentlich geändert wird.

Einige als Medien für die Elektrophorese verwendete Materialien haben mehr als eine Form oder Phase, und die unterschiedlichen Formen oder Phasen haben unterschiedliche Eigenschaften, durch die ihre Wahl als Trennungs- oder Sammlungsmedium beeinflußt
wird. So kann beispielsweise Polyacrylamid körnig sein, was
in diesem Zusammenhang als halbfest angesehen wird, oder aber
fest. Im letzteren Fall sind unterschiedliche Steifegrade möglich.

Außerdem können einige Materialien oder Formen von Materialien unter gewissen Umständen als Trennungsmedien und unter anderen Umständen als Sammlungsmedien dienen. Einige körnige Materialien wie etwa Dextrangelteilchen sind von dieser Ari und haben im
halbfesten Zustand Gesamtströmumgseigenschaften, durch die das Sammeln der Proben in Fraktionsammlern ermöglicht wird, bei
denen eine Gesamtströmung erforderlich ist. Sie sind jedoch
nicht so vorteilhaft bei der Sammlung, wie etwa flüssige Dichtegradientensäulen. Derartige Materialien können als Sammlungsmedien verwendet v/erden, wenn sie spezielle Vorteile ergeben,
die ihre Wahl gegenüber anderen Materialien rechtfertigen, die bessere Gesamtströmungseigenschaften haben, und sie können unter anderen Umständen zusammen mit einem bessere.Gesamtströmungseigenschaften aufweisenden Sammlungsmedium als J-rennungsmedium benutzt werden. ... .. - .-..---■-: ..„,,- -,. . . -,

Um Säulen' aus einigen körnigen Trennungsmedien entsprechende·.⁵j Gesamtströmungeigenschaftenzu geben» wird ein spezielles:: . . Verfahren^angewendete'Mach,diesem Verfahren werden die Körner nicht von der Säule in den*i'äPaktiiOinssammler bewegt, sondern die die"'Körner umgebendevElektrolyifeflussd-'gikeit wird entfernt und zusammen mit den getrennten. Zonen·1.η den Fra:k<fei.onssammler geleitet. Dies erfolgt durch Abfließen des Elektolytens«und . der Zonen aus molekularen Proben durch den Boden oder durch Einbringen einer-dachtferen Flüssigkeit vom Boden "der Säule und Verschiebung nach oben. .-■■-"■ ' ·τ^ ..■-■.-"-■

Bei Durchführung des in Figur 1 bei 7 dargestellten Sehrittes werden verschiedene Molekularproben als getrennte Zonen von dem Trennungsmedium in das Sammlungsmedium bewegt, -Tffobei die ..' Identität der Zonen beibehalten und die Molekularproben auch im Sämmlungsmedium voneinander entfernt sind. '

In einem Ausführungsbeispiel hat das -Trennungöiftediuni die Form. einer senkrechten Säule, die im folgenden als Tferinungssäuleΐ^ bezeichnet wird, und das Sammlungsmedium bildet eine andere v;: Säulö^ die sogenanntre Sammlungssäule, die an-die Trennungssäule angrenzt und entweder ob eriSalb oder unterhalb dieser-liegt'.--'Die ,Zonen werden durch Elektrophorese von einem Ende der Trennungssäiile 'durOh^df^se "hindurch Mnd *ih die Samniliingsläulä· mittels einer "über beiden Spulen liegenäen Pcitentiäis^orsieügt, wobei- *

309835/0875

die beiden Säulen elektrisch und physikalisch in Reihe liegen, so daß horizontale, jeweils Molekularproben enthaltende Zonen in Trennungsmedium gebildet und nacheinander als getrennte horizontale Zonen im vertikalen Abstand von-einander in die Dichtegradientensäule bewegt werden, wenn die verschiedenen Molekularproben von einem Ende der Trennungssäule zu Bereichen in der Sammlungssäule wandern.

In einem anderen Ausführungsbeispiel werden die horizontalen Zonen im Trennungsmedium erzeugt und dann gleichzeitig parallel in Richtung einer Ebene parallel zu den Zonen in das Sammlungsmedium bewegt. In diesem Ausführungsbeispiel werden die verschiedene Proben enthaltenen Zonen zunächst durch Elektrophorese mit einer vom oberen Ende zum Boden der Trennungssäule angelegten Spannung im Trennungsmedium gebildet und die Trennungssäule wird dann mit einer ihrer Seiten an eine Seite einer Sammlungssäule gebracht, um für die Wanderung der verschiedenen Molekularproben eine neue Bewegungsbahn in einer neuen Richtung senkrecht zur vorhergehenden Richtung zu erzeugen und die Proben mittels Elektrophorese durch ein über beide in Reihe liegenden Säulen angelegtes elektrisches Feld in die Sammlungssäule zu bewegen.

In dem ersten Ausführungsbeispiel treten zwei Wirkungen auf. 1. Durch die weitere Elektrophorese beim Bewegen der Zonen in dem Sammlungsmedium erfolgt normalerweise eine weitere

30983 5/087 6

Trennung zwischen den verschiedenen Proben.

2. Die Konzentration der einzelnen Proben und die Abstände zwischen den die verschiedenen Proben enthaltenden Zonen ändert sich oder bleibt erhalten in Abhängigkeit vom Verhältnis der Wanderungsgeschwindigkeiten der Proben in den Trennungs- und Sammlungsmedien beim Bewegen der Zonen durch die Grenzschicht zwischen den Medien. ~

Zunächst ergibt sich eine .weitere Trennung der verschiedenen Molekularproben durch die Elektrophorese im Sammlungsmedium, während sich die Zonen in diesem befinden. Aus diesem Grund kann das Sammlungsmedium so gewählt werden, daß durch seine Gesamtströmungseigenschaften eine bessere Auflösung der verschiedenen Proben erreicht wird. Das Trennungsmedium wird gewählt und verwendet, weil es eine Trennung gewisser" Molekularproben mit einer größeren Auflösung als das Sammlungsmedium gestattet. Unter gewissen,Umständen ergibt sich durch sorgfältige Wahl des Sammlungsmediums, eine derart große Auflösung anderer Proben, wie sie im Trennungsmedium nicht erreichbar ist. Somit kann also das Trennungsmedium so ausgewählt werden, daß es eine gute Auflösung und Trennung von einigen Proben ermöglicht, während das gewählte Sammlungsmedium eine gute Auflösung anderer

Proben gestattet. Durch die Kombination der Medien ergibt sich dann eine bessere Gesamtauflösung der verschiedenen Molekularproben als dies mit einem der Medien allein möglich wäre.

309835/087 5

■ - - 13 -

Weiterhin ermöglicht die Wahl der Wanderungsgeschwindigkeit der Molekularproben im Trennungsmedium und im Sammlungsmedium die Änderung der Konzentration der Zonen und des Abstandes zwischen den Zonen an der Grenzschicht zwischen Trennungsmedium und Sammlungsmedium. Wenn das Sammlungsmedium eine größere Geschwindigkeit für die Zonen der Molekularproben gestattet, so wird die Konzentration der Proben innerhalb jeder Zone verringert und der Abstand zwischen den Zonen an der Grenzfläche zwischen den beiden Medien erhöht. Wenn die Wanderungsgeschwindigkeit der Proben im Sammlungsmedium geringer ist als im Trennungsmedium, so wird die Probenkonzentration innerhalb einer Zone erhöht und der Abstand zwischen den Zonen verringert. Ist die Wanderungsgeschwindigkeit in den beiden Medien gleich, so bleiben die Konzentration innerhalb jeder Zone und der Abstand zwischen den Zonen an der Grenzfläche selbstverständlich gleich.

Die Wanderungsgeschwindigkeit der Molekularproben in den Medien ist auf bekannte Weise steuerbar, etwa durch Änderung der Leitfähigkeit oder des pH-Wertes der Medien auf bekannte Weise. Ferner können zwischen das Trennungsmedium und das Sammlungsmedium ein oder mehrere Zusätzliche Medien gebracht werden, die eine sich von der Geschwindigkeit in dem Trennungsmedium und/oder dem Sammlungsmedium unterscheidende Wanderungsgeschwindigkeit der Molekularproben bev/irken. Es hat sich gezeigt, daß eine weitere Auflösung der Proben dadurch erreicht werden kann, daß man der-

Λ ■

309835/0875

artige zusätzliche Medien mit. sich von den Trennungsund Sammlungsmedien unterscheidender Leitfähigkeit einfügt.

Im zweiten Ausführungsbeispiel besteht das Sammlungsmedium üblicherweise aus einem körnigen Material, etwa Dextranteilchen, das geeignete GesamtStrömungseigenschaften hat. Verschiedene geeignete körnige Materialien wie Dextran- und Glasteilcheri sind bekannt. Selbstverständlich ist die Auswahl der Sammlungsmedien im ersten Ausführungsbeispiel größer als im zvreiten und umfaßt sowohl flüssige als auch körnige< Materialien.

Wenn der zweite in Figur 1 bei 7 dargestellte Schritt ausgeführt ist und sich die Zonen der unterschiedlichen Molekularproben im Sammlungsmedium !befinden, so kann einer von zwei zusätzlichen Schritten durchgeführt oder es lcönnen beide zusätzlichen Schritte nach einander angewendet werden. Ein Schritt, der in Figur 1 bei 8 dargestellt ist, besteht in der Beobachtung der verschiedenen Proben, während der andere bei 9 gezeigte Schritt das Sammeln der verschiedenen Proben durch Trennung in unterschiedliche Behälter umfaßt. ;

Die Zonen werden beobachtet * um den Grad der Trennung zwischen den Zonen und die Anzahl^der getrennten Proben zu bestimmen, bevor^die verschiedenen Proben in getrennten Behältern gesammelt werden. In einem Ausführungsbeispiel wird das die

30i83S/08t5

Zonen enthaltende Sammlungsmedium' durch Gesamtströmung (bulk flow) durch eine optische Zelle hindurchbewegt, die die Lichtabsorption oder andere Eigenschaften mißt, welche eine Änderung in den chemischen Bestandteilen anzeigt. Die Bewegung des Sammlungsmediums kann in irgendeiner Richtung erfolgen, wobei jedoch Turbulenzen vermieden werden müssen, die den Gesamtfluß des Mediums und die darin enthaltenen Molekularproben stören würden. In einem anderen Ausführungsbeispiel werden die Zonen während ihrer Bewegung durch das Sammlungsmedium mittels Elektrophorese abgetastet.

Um die verschiedenen Proben zu sammeln, wird das Sammlungsmedium mittels Gesamtströmung mit jedem eine unterschiedliche Zone oder gewisse Zonen oder Gruppen von Zonen, die zusammen in einem Behälter gesammelt werden sollen, enthaltenden Teil durch eine öffnung bewegt. Verschiedene Möglichkeiten für diese Art der Sammlung sind bekannt, und Beispiele hierfür werden in den US-Patentschriften 3 l6l 639 und 3 453 200 beschrieben. -"'

In Figur 2 ist ein Schnitt einer Elektrophoresevorrichtung .' 10 gezeigt, deren wesentliche Teile aus einem rohrförmigen Rahmen 12, einem im oberen Teil des Rahmens 12 befestigten Trennungsabschnitt 14 und einem im unteren Teil des Rahmens befestigten Samralungsabschnitt 16 bestehen. ■

3 0 9835/0875

Zur Halterung des Trennungsabschnittes 14 und des Sammlungsabschnittes l6 der Elektrophoresevorrichtung 10 weist der Rahmen 12 glatte zylindrische Außenflächen 18 auf, über die der Rahmen in senkrechter Stellung eingespannt werden kann, und ein erster nach innen gerichteter Flansch 20 nahe dem oberen Ende des Rahmens bildet eine kreisförmige öffnung zur Aufnahme eines Teils des Trennungsabschnittes 14, während ein unterer, sich nach innen erstreckender Plansch 22 eine zweite kreisförmige öffnung zur Aufnahme eines Teils des Sammlungsabschnittes 16 bildet. Die erste.und die zweite kreisförmige öffnung liegen koaxial bezüglich des Rahmens, und der Durchmesser der ersten öffnung ist größer als der der zweiten.

Zum Kühlen des Trennungsabschnittes 1*1 und des Sammlungsabschnittes 16 bilden die Innenwände des Rahmens 12 einen Wassermantel mit einem ersten, eben unterhalb des ersten Flansches radial durch die Wand des Rahmens führenden Rohrstutzen 2k und einem zweiten _t eben oberhalb des zweiten Flansches durch die Wand führenden zweiten Rohrstutzen 26, so daß das Kühlmittel durch den zweiten Rohrstutzen 26, durch den Rahmen 12, nach oben um den Trennungsabschnitt lh und den Sammlungsabschnitt l6 herum und aus dem ersten Rohrstutzen 2-Ί heraus gepumpt werden kann. Der Trennungsabschnitt I^ enthält eine zylindrische Trennsäule 28, einen oberen Pufferlösungsabschnitt 30 und eine Spannungsquelle 32 negativer Polarität.

3098 3 5/087

Die zylindrische Trennsäule 28 hat ein oberes zylindrisches Rohr 34, das sich mit seinem oberen Ende durch die erste kreisförmige öffnung erstreckt und am unteren Ende ein Innengewinde aufweist, das bei 36 in Eingriff mit dem Sammlungsabschnitt kommt. Sie enthält eine. Säule eines festen oder eines halbfesten Trennungsmediums 38, das im wesentlichen das obere zylindrische Rohr 34 füllt, 'in Dichtungsring 40 dichtet die Außenflächen des zylindrischen Rohres 34 gegen den ersten Flansch 20 ab und trägt die Trennsäule 28. In dieser Lage ist der untere Teil der Trennsäule 28 unterhalb des ersten Flansches 20 vom Kühlmittel umgeben, und der obere Teil der Trennsäule erstreckt sich über den ersten Flansch 20 hinaus in den Pufferabschnitt 30,

Zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit der Spannungsquelle enthält der Pufferabschnitt 30 eine Pufferlösung 42 und eine Elektrode,, die die Spannungsquelle 32 mit der Pufferlösung 42 verbindet. Die Pufferlösung wird in einer Kammer gehalten, die von einem Teil der zylindrischen Wand des Rahmens 12, der oberen Fläche des ersten Flansches 201, dem Dichtungsring 40. einem Teil des zylindrischen Rohres 34 und dem oberen Ende des Trennungsmediums 38 gebildet wird. Eine Probe 44, die eine Mischung der zubrennenden Molekularteilchen bzw. --proben enthält, wird in einer Flüssigkeit suspendiert, die dichter ist als die Pufferlösung und sich unmittelbar auf dem Trennungsmedium 38 befindet.

3098 3 5/087 5

-IS-

Der Sammliüngs ab schnitt 16 enthält eine zylindrische Sammelsäule 46, einen unteren Pufferlösungsäbschnitt 48, einen Fluidsteuerabsehnitt 50, eine positive Spannungsquelle 52 und einen Fluidaustrittsabschnitt 54>

Die zylindrische Sammelsäule 46 weist ein unteres zylindrisches Rohr 58 auf, dessen Mittelöffnung mit der Mittelöffnung des oberen zylindrischen Rohres der Trennsäule 28 fluchtet, und auf dem zylindrischen{Rohr 58 und unterhalb des Trennungsmediums 38 ist ein poröses Gitter 6O angeordnet. Ein Sammiungsmedium 62 befindet sich imnerhalb des zylindrischen Rohres 58 und unter dem porösen Gitter 60» Das untere Ende des zylindrischen Rohres 58 ist mit einer semipermeablen Membrane 64 verschlossen.

Das untere zylindrische Rohr 58 hat am oberen Ende eine Außen-; gewinde, das bei 36 in Eingriff mit dem Innengewinde des zylindrischen Rohres 3^ der Trennsäule 28 kommt, so daß entlang der Längsachse des Rahmens 12 eine durchgehende öffnung zur Wanderung der Molekuiarteilchen aus der Probe 44^ gebildet wird. Das Rohr 58 wird mittels des zweiten ,Flansches 22 gehalten,/indem ein Dichtungsring 68 vorgesehen ist, der außerderii; den. unteren Teil des Wassermantela abschließt^ um einen Austritt von Kühl*-. mitteln zu verhindern. Das poröse Gitter 70 trägt das Trennungs-~ medium 38 im zylindrischen Rohr 34 der Trennsäule^28 oberhalb des Sammlungsmediums'62 im unteren zylindrischen -Röhr 58 der Sammelsäule 46 und "wird mit seinen Kanten zwischen den beiden

309836/0875

Rohren 34 und 58 gehalten. Die semipermeable Membrane 64 trägt das Sammlungsmedium 62 und ist im Bereich ihrer Kanten mittels eines Dichtungsringes 66 an der Außenfläche des zylindrischen Rohres 58 befestigt, so daß dessen unteres Ende geschlossen ist.

Zur Herstellung einer Berührung zwischen der positiven Spannungsquelle 52 und dem unteren Teil des Sammlungsmediums 62 weist der untere Pufferabschnitt einen zylindrischen Behälter 70 mit kreisförmiger Bodenwand und einer sich zum unteren Teil der Sammelsäule 46 erstreckenden, rohrförmigen Seitenwand auf. Eine Pufferlösung 72 füllt den Behälter 70 soweit, daß sie die semipermeable Membrane berührt und eine mit der positiven Spannungsquelle 52 verbundene Elektrode ist in die Pufferlösung eingetaucht.

Um die getrennten Molekularproben zur Beobachtung oder Sammlung in verschiedenen Behälter aus der Sammelsäule 46 zu entfernen, weist der Fluidaustrittsabschnitt 54 einen mit dem oberen Ende der Sammelsciule 62 verbundenen und sich senkrecht durch die Wand des zylindrischen Rohres 34 erstreckenden Kanal 74 auf. Eine Röhre 76 ist am oberen Ende des zylindrischen Rohres 34 in den Kanal 74 eingesetzt, so daß das Sammlungsmedium aus dem Sammlungsabschnitt 16 durch den Kanal 74 und die Röhre 76 zur Beobachtung ih einen anderen Behälter ader in andere Aufnahmegefäße gedrückt werden kann, wobei jede Molekularprobe in ein anderes Gefäß einbringbar ist.

309835/0875

Der Fluidsteuerabschnitt 50 des Sammlungsabschnittes 60 enthält einen flexiblen Schlauch 78, ein sich durch die Wand des unteren zylindrischen Rohres 58 erstreckendes^= einerseits mit dem unteren Teil der Sammelsäule 62 und andererseits mit dem Ende des flexiblen Schlauches 78 verbundenes Glasrohr 8O₉ ein mit dem flexiblen Sehlauch 78 in Verbindung stehendes Dreiwegeventil 82 zur Steuerung des Fluiddurchflußes, eine an den flexiblen Schlauch 78 angeschlossene Spritze 84_f in der sich ein dichtes Fluid: 86 befindet, so daß mittels der Spritze 84 das dichte Fluid 86 in den unteren Teil , des zylindrischen Rohres 58 eingepreßt werden kann, um die Dichtegradientensäule durch den Fluidaustrittsabschnitt 54 zu ■:.-■* bewegen.

Das Dreiwegeventil 82 kann folgende Stellungen haben:

1. Verbindung eines Dichtegradientenbildners (nicht gezeigt) , über den flexiblen Schlauch 7& und das Glasrohr 80 mit dem ... unteren Teil der Sammelsäule 62, wodurch im zylindrischen Rohr

' 58 ein Dichtegradient gebildet wird; :

2. Verbinden der Spritze 84 mit dem unteren Teil des zylindrischen ; Rohres 58» um eine dichte Flüssigkeit 86 unter das Sammlungsmedium zu drücken und damit dieses durch den Austrittsabschnitt 54 herauszubewegen;

3. Abdichten oder, Verschließen,des flexiblen Schlauches 58.

30 9835/0876

In Figur 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel einer Elektrophoreseverrichtung 88 gezeigt, die sich in gewisser Weise von der Vorrichtung 10 unterscheidet, jedoch mit dieser auch Gemeinsamkeiten hat. Gleiche Teile wie in der Vorrichtung 10 sind in der Elektrophoresevorrichtung 88 mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, während sich unterscheidende Teile andere Bezugszeichen haben.

Die Elektrophoresevorrichtung 88 unterscheidet sich gegenüber der Elektrophoresevorrichtung 10 darin, daß sie keinen äußeren rohrförmigen Rahmen hat und daß eine optische Zelle 90 einen Teil des Sammlungsabschnittes 16 bildet. Ferner ist die Pufferlösung 42 in einem getrennten Behälter 92 und nicht in einem oberen Teil eines rohrförmigen Rahmens enthalten.

Die optische Zelle 90 weist vier wesentliche Elemente auf, die fluchtend in einer Lichtbahn durch das untere zylindrische Rohr 58 und das Sammlungsmedium 62 angeordnet sind. Hierbei handelt es sich um eine UV-Lampe 94, ein erstes trasparentes Fenster 96 in der Wand des unteren zylindrischen Rohres 58, ein diesem ersten Fenster gegenüberliegendes zweites transr parent es Fenster 98 in der Wand des Rohres 5-8- und eine UV- " Photozelle 100. Mit dieser Anordnung lassen sich lichtabsorbierende Zonen im Sammlumgsmedium 62 überwachen, wenn sie das Trennungsmedium 38 verlassen, so daß angezeigt wird, wenn die

3098 35/0 87 5

gewünschte Zone oder gewünschte Zonen in das'Sammlungsmedium . gelangt sind. Bei der Elektrophoresevorrichtung 88 wird das obere, zylindrische Rohr 34 in einer Klammer (nicht gezeigt) gehalten, um die gesamte Vorrichtung in eine senkrechte Stellung zu bringen, da in diesem Fall kein Rahmen vorhanden ist* Um die Pufferlösung 42 in Berührung mit der mit der negativen γ Spannungsquelle 32 verbundenen Elektrode und mit der Trenn- säule 28 zu halten, weist der Behälter 92 eine horizontale Bodenwand 102 mit einer sich nach oben erstreckenden zylindrischen Wand 104 zur Aufnahme der Pufferlösung 42 und eine kreisförmige Mittelöffnung 106 auf, in die das obere zylindrische Rohr 34 hineinragt und mittels eines Dichtungsringes 108 gehalten wird, der den Behälter 92 gegenüber der Wand des. Rohres 3% abdichtet. Figur 4 zeigt einen Teil eines Fraktionsapparates 110, der entweder in Verbindung mit der Elektrophoresevorrichtung 10 oder der Elektrophoresevorrichtung 88 benutzt werden kann, um die verschiedenen Molekularproben in unterschiedlichen Behältern, -; etwa den Reagenzgläsern 112,114,116 und 118 (Fig.4). zu sammeln. Es kann sich hierbei um einen Teil einer üblichen Fraktionsvorrichtung handeln, wie sie beispielsweise, in den" US-Patentschriften 3 151 639 und 3 453 200 beschrieben ist. ν . . ·■:-:·.

Um verscHiedene'Molekülarproben in jeweils·eines' der Reagenzgläser .11-2" bis 118 zu bringen, weist die Fraktion&vorrichtüng einen Konzentrationsmesser 120 und eine Glasröhre 76 (Fig.2 und 4) auf die einen Ausfluß 122 hat. Der^ Konzentratidnsmesser 120, der von

30&8 3 5/0W5 ^; /

derjenigen Art sein kann, wie in Zusammenhang mit der optischen Zelle in den vorstehend genannten US-Patenten beschrieben, wird um das Glasrohr 76 angeordnet, um die verschiedenen Zonen mit den verschiedenen Molekularproben festzustellen, wenn sie durch das Rohr 76 nach oben fließen, wodurch jede Molekularprobe in ein anderes Reagenzglas gebracht werden kann, nachdem das vorher befüllte Glas bewegt wurde.

In Figur 5 ist eine zusätzliche Vorrichtung 124 dargestellt, die an Stelle des Teils 110 der Fraktionsvorrichtung gemäß Figur 4 in den Elektrophoresevorrichtungen 10 oder 88 oder auch zusammen mit dem Teil 110 benutzt werden kann. Die zusätzliche* Vorrichtung 124 eignet sich zur Beobachtung der verschiedene Molekularproben enthaltenden, getrennten Zonen.

Die zusätzliche Vorrichtung 124 weist einen mit dem Glasrohr 76 oberhalb des Konzentrationsmessers 120 mittels eines Stopfens verbundenen Behälter 126 auf. Bei dieser Anordnung wird das Sammlungsmedium 62 zur Beobachtung der Zonen in den Behälter bewegt. Sind die die unterschiedlichen Molekularproben enthaltenden Zonen zur Sammlung nicht ausreichend getrennt, so wird das Sammlungsmedium 62 (Fig. 2) durch Zurückziehen des Kolbens der Spritze 84 und damit durch Entfernen eines Teils der dichten Flüssigkeit 86 aus der Sammelsäule 46 in diese zurückbewegt. Befindet sich das Sammlungsmedium wieder in der Sammelsäule 46, so kann die Trennung der Molekularproben durch weitere Elektrophorese in der Sammelsäule verstärkt werden.

309835/08 7 5

Der Stopfen 128 läßt sich zweckmäßigerweise auch, verwenden, um den Ausfluß" am Glasrohr 76 zu befestigen, so daß verschiedene Zonen der Sammelsäule-62 in unterschiedliche Reagenzgläser bis II8 (Fig. 4) gebracht werden können, wie dies an Hand von Figur 4 beschrieben wurde. *-, .

Vor Inbetriebnahme der Vorrichtungen 10 und 88 gemäß der Erfindung werden diese mit einer in das obere zylindrische Rohr y\ auf das Trennungsmedium 38 gebrachten-_:,Probe Hk befüllt, und über die Trennsäule 28 und die Sammelsäule 46 wird zur Trennung der verschiedenen Molekular,teilchen\bzw. - proben der Gesamtprobe eine elektrische Spannung gelegt.

Während des Betriebes wandern die verschiedenen .Molekularproben mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, so daß in dem Trennungsmedium Zonen gebildet werden, die jeweils unterschiedliche Molekularproben enthalten und die.durch Elektrophorese in das Sammlungsmedium bewegt werden. Nachdem die Zonen in das Sammlungsmedium gelangt sind, kann dieses irgendwelchen von verschiedenen Schritten unterworfen werden, etwa 1. Einbringen jeder Zone in einen bestimmten Behälter; 2. Beobachtung der Zonen und bei ausreichender Trennung Einbringen der Zonen in jeweils einen Behälter,

■ --"■- -~ -^: ■ f¹· ^:'.-.-- -■"..' ■ - "■ ■ ■ oder 3· Beobachtung der Zonen und weitere Elektrophorese des

SammlungsmediumSj falls die Trennung nicht ausreicht.

309835/Ö875

Bei der Vorbereitung der Elektrophoresevorrichtung 10 oder 88 für den Betrieb werden die Trennsäule 28 und die Sammelsäule 46 zusammengefügt und das untere Ende des oberen zylindrischen Rohres 34 unter Zwischenschaltung des porösen Gitters 60 auf das obere Ende des unteren zylindrischen Rohres 58 geschraubt. Die semipermeable Membrane 64 verschließt das untere Ende des unteren zylindrischen Rohres 5& und wird an dessen ümfangswand umgefaltet mittels eines Dichtungsringes 66 gehalten. In der Vorrichtung 10 sind die Trennsäule 28 und die Sammelsäule 46 im Rahmen 12 befestigt, der den Pufferabschnitt 30 bildet. In der Vorrichtung 88 sind die Trennsäule 28 und die Sammelsäule 46 getrennt befestigt, so daß die optische Einheit 94 nicht vom Rahmen beeinträchtigt wird·

Das Trennungsmedium 38 wird in das zylindrische Rohr 34 gebracht und ruht auf der porösen Membrane 60. Das Medium kann aus, einer Anzahl unterschiedlicher Arten von Trennungsmedien gewählt werden, Die Wahl erfolgt unter dem Gesichtspunkt, daß das Medium Eigenschaften aufweisen muß, die die Trennung mindestens einiger der interessierenden Molekularproben gestatten. Handelt es sich um ein festes oder halbfestes Medium, so ergeben sich für die Erfindung erhebliche Vorteile, da eine besonders wirksame Möglichkeit zur Sammlung der Proben nach der Trennung im Trennungsmedium vorgesehlagen wird.

309835/0875

" ■ - 26- ■

Das Sammlungsmedium 62 wird durch das Dreiwegeventil SZ, den.flexiblen-Schlauch 78 und das Rohr 00 im allgemeinen mittels eines Dichtegradientenbildners in die Sammelsäule HS eingebracht.,Es kommt in enge Berührung mit dem Trennungsmedium 38, wobei die in der Säule enthaltene Luft durch den Kanal 7*1 im oberen zylindrischen Bohr 3^ austritt. Ein Überschuß an . Sammlungsmaterial kann in den Kanal Jk gedrückt werden, um . sicherzustellen, daß eine nnge Berührung von^Sammlungsmedium 62 in der Sammelsäule ΐβ mit dem Trennungsmedium 38 gegeben ist*

Ein wichtiger Gesichtpunkt bei der Wahl des Saranlungsmediums besteht in dessen Fähigkeit zur Gesamtströmung (bulk flow). Diese Eigenschaft ermöglicht eine wirksame Sammlung der Proben gemäß der Erfindung. Neben diesen Strömungseigenschaften soll das gewählte Medium außerdem eine bessere trennung einiger Molekularproben ermöglichen. Unter gewissen Umständen kann die beste Trennung einiger Molekularproben mittels Elektrophorese im Trennungsmedium und die beste Trennung anderer Proben mittels Elektrophorese im Sammlungsmedium erfolgen.

Bei der Wahl von Trennungsmedium und Sammlungsmedium wird außer^- dem die Änderung der Beweglichkeit der Molekularproben an der Grenzschicht" zwischen den beiden Medien berücksichtigt. Verwendet man ein Sammlungsmedium mit größerer Wanderungsgeschwindigkeit für die Molekularproben als das Trennungsmedium, so ergibt sich eine weitere Trennung der Zone und eine Verringerung der Konzentration der Molekularproben innerhalb der Zonen, während bei einem

30983 S /0 87S - ·"'..'

Sammlungsmedium mit geri^rer Wanderungsgeschwindigkeit sich der Abstand zwischen den Zonen verringert und die Konzentration innerhalb jeder Zone sich erhöht. Selbstverständlich können die beiden Medien gleiche Wanderungsgeschwindigkeiten haben, so daß sich an ihrer Grenzschicht keine Änderung ergibt. Ferner können drei oder mehr Medien mit jeweils unterschiedlicher Wanderungsgeschwindigkeit verwendet werden, um eine erhöhte Trennung zu erreichen. Werden drei Medien benutzt, so hat das mittlere Medium ein verhältnismäßig geringes Volumen.

Vor Durchführung der Elektrophorese wird die die Mischung aus Molekularproben bzw. - teilchen enthaltende Probe 44 auf das Trennungsmedium 38 aufgebracht und Pufferlösung in die Pufferabschnitte 30 und 48 gefüllt, so daß sie die Elektroden und die semipermeable Membran 64 berührt, um eine elektrische Spannung über der Probe, der Trennsäule und der Sammlungssäule aufzubauen. Die Molekularprobenmischung wird in einer dichten Flüssigkeit innerhalb der Probe 44 suspendiert, so daß sie nicht durch die Pufferlösung 42 vom oberen Teil der Trennsäule 28 verdrängt wird.

Um sicherzustellen, daß sich das Sammlungsmedium 62 in enger Berührung mit dem Trennungsmedium 38 befindet, kann der Kolben der Spritze 84 betätigt werden, so daß eine dichte Flüssigkeit 86 in den unteren Bereich der Sammlungssäule 46 gedrückt wird, wodurch das Sammlungsmedium 62 sich nach oben bewegt, bis es in enger Berührung mit dem Boden des Trennungsmediums kommt und in den Kanal

309835/0875

eingetreten ist.

Nach Vorbereitung der Elektrophoresevorrichtung wird Über die Trennsäule 28 und die Samme1säule 46 eine elektrische Spannung gelegt, wodurch die Molekularproben bzw. - teilchen in der Probe durch das Trennung«medium und das Sammlungsmedium wandern. Wenn sich die Mplekularproben durch das Trennungsmedium bewegen, so wandern verschiedene Proben mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und bilden Zonen, von denen jede andere Moiekularproben enthält. Stark vermischte Molekularproben werden durch einige feste oder halbfeste Trennüngsmedien, etwa gewisse Polyacrylamide mit hoher Auflösung getrennt. . .

Die im Trennungsmedium gebildeten,, im Abstand voneinander befindlichen Zonen wandern in das Sammlungsmedium, wobei sie als diskrete Zonen erhalten bleiben..An der Grenzschicht zwischen dem Trennungsmedium und dem Sammlungsmedium kann sich die Wanderungsgeschwindigkeit erhöhen, verringern oder gleich bleiben. Dieses hängt von den Eigenschaften der Medien, etwa ihren pH-Werten, dem Grad ihrer Ionisierung, ihrer Leitfähigkeit, ihrer chemischen Zusammensetzung u.a.

Wird die Wanderungsgeschwindigkeit erhöht, so vergrößern die einzelnen wandernden Einheiten an der Grenzschicht ihren Abstand voneinander, was zur Verringerung der Konzentration innerhalb einer Zone und zur Erhöhung des Abstandes zwischen den Zonen führt.

30983S/0875

Wird die Wanderungsgeschwindigkeit verringert, so rücken die einzelnen wandernden Einheiten an der Grenzschicht entsprechend näher zusammen, so daß sieh die Konzentration innerhalb einer Zone erhöht und der Abstand zwischen den Zonen verringert. Die Trennung der Proben setzt sich im Sammlungsmedium fort und unter gewissen Umständen erhält man für einige interessierende Proben im Sammlungsmedium eine bessere Auflösung als im Trennungsmedium.

Nach Eintritt der Zonen in das Sammlungsmedium werden sie normalerweise abgetastet und gesammelt.

Zunächst werden die Zonen abgetastet, um die interessierenden Zonen festzustellen und zu bestimmen, ob die Trennung vollständig ist. Ist dieses der Fall, so können die Zonen in Behälter gebracht werden. Anderenfalls wird die Elektrophorese fortgesetzt.

In der Elektrophoresevorrichtung 88 gemäß Figur 3 werden die verschiedenen Zonen mittels einer optischen Zelle 90 abgetastet, während sie sich entlang der transparenten Fenster 96 und 98 bewegen, wodurch festgestellt wird, wann die interessierende Zone bzw. interessierende'.Zonen in das Sammlungsmedium eingetreten sind. Bei beiden Elektrophoresevorrichtungen 10 und 88 {Figuren 2 und 3) wird bei Verwendung der Vorrichtung gemäß Figur 5 der Kolben der Spritze 50 (Figur 2) gedrückt, um dichte Flüssigkeit 86 in die Sammelsäule 46 zu pressen, das Sammlungsmedium 62 mit der interessierenden Zone bzw. den interessierenden Zonen durch den Äustritts-

309835/0875

abschnitt 5¹* und den Konzentrationsmesser 120 in den Behälter 126 zu drücken und dabei die.interessierenden Zonen abzutasten und zu lokalisieren. Später kann das Sammlungsmedium zur weiteren Elektrophorese .zurückgeführt werden, falls die interessierende Zone nicht ausreichend getrennt wurde. Mit allen diesen Abtastverfahren können die Zonen beobachtet werden, bevor die Elektrophorese vollständig beendet ist, um zu verhindern, daß die Zonen zu früh in verschiedene Behälter abgefüllt werden.

Nachdem die interessierenden Proben ausreichend getrennt wurden, kann jede Zone oder eine Gruppe von Zonen in entsprechende Behälter .abgefüllt werden, worauf die Molekular proben in der Zone oder den Zonen beispielsweise durch Dialyse o.ä, aus dem Sammlungsmedium entfernbar sind.

Ein Verfahren zur Lokalisierung und Einbringung der Zonen in verschiedene Behälter bsbeht im Entfernen der Trennsäule 28 und der Sammelsäule 46 aus der Elektrophoresevorrichtung 10 oder 88, worauf diese Säulen dann durch Abschrauben voneinander getrennt werden. Das Sammlungsmedium 62 wird dann in einem Fraktionssammler der in den US-Patentschriften 3 151 639 und 3 453' 200 beschriebenen Art behandelt, um die Zonen oder Gruppen von Zonen in verschiedene Behälter einzubringen. Vor dem Entfernen der Trennsäule 28 und der Sammelsäüle 46 aus der Elektrophorese vorrichtung "10 wird das Wasser aus dem Wasser- -

3098W/Ö67S -ν*"-

mantel im Rahmen 12 abgelassen.

Ein anderes Verfahren zum Lokalisieren und Einbringen der Zone oder der Zonen in einen Behälter oder in verschiedene Behälter, das bei Einfügung der Vorrichtung gemäß Figur 4 in die Ausführungsbeispiele gemäß Figuren 2 oder 3 anwendbar ist, besteht im Drücken des Kolbens der Spritze 50 (Fig. 2), um die Sichte Flüssigkeit 46 in den Boden der Sammelsäule 46 einzupressen. Die dichte Flüssigkeit drückt das Sammlungsmedium 62 durch den Ausgangsabschnitt 54 als Gesamtströmung ohne Vermischung der verschiedenen Zonen nach oben durch den optischen oder chemischen Konzentrationsmesser 120 und durch den Abfluß 122 in die Reagenzgläser 112 bis 118. Der Konzentrationsmesser 120 bewegt die Gläser derart, daß die interessierende Zone bzw. die interessierenden Zonen in verschiedene: Gläser eingebracht und nicht miteinander vermischt werden.

Die Erfindung bietet verschiedene Vorteile. So ermöglicht sie die Trennung verschiedener Molekularproben in einem festen oder halbfesten Medium durch Elektrophorese und deren Sammlung in verschiedenen Behältern ohne stärkere Verdünnung und ohne Zerstörung des festen oder halbfesten Mediums. Ferner gestattet sie die Sammlung der durch Elektrophorese in einem festen oder halbfesten Medium getrennten Molekularproben mittels eines üblichen Fraktionssammlers. Ferner ermöglicht sie die einfache Abtastung und Beobachtung der durch Elektrophorese in einem festen

309835/0875

oder halbfesten Medium getrennten Zonen sowie die Möglichkeit der Portsetzung der Elektrophorese bei nicht vollständiger Trennung. Außerdem verbindet die Erfindung die vorteilhaften Ergebnisse der Trennung in einer Dichtegradientensäule mit den vorteilhaften Ergebnissen der Trennung in einem Gel. Weiterhin gestattet die Erfindung eine größere Auflösung einiger Mischungen aus Molekularproben in die verschiedenen Proben mittels Elektrophorese als dies durch Elektrophorese in einem einzelnen Gel oder einer Dichtegradientensäule möglich ist.

Obwohl die Erfindung an Hand spezieller Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht auf diese beschränkt, sondern es sind weitere Abwandlungen möglich, die alle unter die Erfindung fallen. .

309835/087S

Claims

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Durchführung einer Elektrophorese zur Ab- " trennung von Molekularproben aus einem ersten Medium mit schlechten GesamtStrömungseigenschaften und überführung in ein zweites Medium mit besseren Gesamtströmungseigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abtaster (9O;12O) in Verbindung mit dem zweiten Medium (62) steht, und daß eine reversible Pumpe (50) zur Bewegung des zweiten Mediums (62) ohne nennenswerte LängsVermischung entlang dem Abtaster (90J 120) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtaster (90) eine optische Zelle (9¹O enthält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtaster (120) nahe einem sich nach oben erstreckenden Durchlaß (76) zur Aufnahme des zweiten Mediums (62) unter dem Druck der Pumpe (50) befestigt ist.

H. Vorrichtung nach Anspruch 3s dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß (76) mit einem Behälter (126) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (50) ein verschiebbares Druckmedium (86) enthält und in Verbindung mit dem zweiten Medium steht.

309 8 3 5/0875

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der das zweite Medium (62) aufnehmende Behälter (58) über eine Leitung (78) mit der Pumpe (50). . verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (58) mit einem Probensammler (110) zur Abtrennung mindestens einer der verschiedenen Molekularproben des zweiten Mediums (62) in mindestens einen Behälter (z.B. 112) verbunden ist. .

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß der erste Behälter (3*0 für das erste Medium (38) und der zweite Behälter (58) für das zweite Medium (62) lösbar mit einander verbunden sind. . ,

9. Vorrichtung nach Anspruch-8,- dadruch gekennzeichnet, daß das erste Medium (38) im ersten Behälter (3*0 durch ein poröses Gitter (60) und das zweite Medium (62) im zweiten Behälter (58) durch eine semipermeable Membrane (6*0 gehalten ist, und daß der erste Behälter (3*0 über dem zweiten Behälter (58) befestigt ist, ·

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß Elektroden (32,52) zur Anlegung einer elektrischen .Spannung an die Reihenanordnung von einer verschiedene Molekularproben enthaltenden Gesamtprobe (.*1*O, erstem Medium (38) und zweiten Medium (62) vorgesehen sind.

309835/0875

11. Vorrichtung nach einem derAnsprüche 1 bis 9> dadurch gekennzeichnet, daß Elektroden (32,52) zur Erzeugung einer elektrischen Spannung vorgesehen sind, die in einer ersten Stellung einer verschiedene Molekularproben enthaltenden Gesamtprobe (M), des ersten Mediums (38) und des zweiten Mediums (62) eine Spannung über die Reihenanordnung von Gesamtprobe und erstem Medium in einer ersten Richtung legen, während in einer zweiten Stellung die' Spannung in einer senkrecht zur ersten Richtung verlaufenden Richtung über dem ersten und dem zweiten Medium (38,62) liegt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Medium (38) ein festes oder ein halbfestes Material, ein Gel oder eine körnige Säule und das zweite Medium (62) eine körnige Säule oder eine Dichtegradientensäule ist.

13. Vorrichtung nach einem derAnsprüche 1 bis 7 und 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Medium (38) und dem zweiten Medium (62) ein drittes Medium mit größerer Wanderungsgeschwindigkeit für mindestens einige der Molekularproben während der Elektrophorese als die des ersten Mediums vorgesehen ist.

1*1. Verfahren zur Elektrophorese, bei dem verschiedene Molekularproben einer Gesamtprobe durch Elektrophorese von einem

30983 6/0875

ersten Medium in ein zweites Medium mit besseren Gesamtströmungseigenschaften als das erste Medium bewegt wird, nachdem im" ersten Medium mindestens ©ine teilweise Trennung erfolgte»'dadurch gekennzeichnet, daß die Molekular proben im -zweiten¹ Medium ohne nennenswerte Vermischung in Längsrichtung iß Beiden Richtungen'entlang einem Abtaster ~ bewegt werden'» : "',/ ' -. ^:;.Λ '■ . ... ' ^: ^ .. "

β - Verfahren -nach 'Anspruch h₉ dadurch gekennseiahnet _s daß die

Verschiebung de© -Zweiten Mediums entlang dem Abtaster mittels ." " einer· .nachdrückehien Flüssigkeit erfolgt« deren. Dichte größer

g al© die.

16. Verfahren-nach'Anbruch 1^4 dadüseh gekennzeichnet* daß.; die· .Flüssigkeit^ init jäer' größer®«^-Sieht© - als 4äs gwfeite/-. '-Medium.:«u dessen Bewegung entlfeng" dem-Abtaster'in. eine das

:'' sweite Medium efitiialtfende - K&ipmer .gepumpt und :-|suto Z.uriickbe-■"."■■". wegen des Eweitia^edluins äüa'-.öer".-Kammer abgelaugt,wird.

.17."Verfahren naeh ©inesi ö©s» •mindestens ainig®

über daß erste

elektl*ifes Biehfcung zeitig

i In

"bis Ι6γ^;beladen).-

en ©in@s

bewegt werden

3D9836/.QI7V

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß als erstes Medium ein festes oder ein halbfestes Material, ein Gel oder eine körnige Säule gewählt; wird und daß die Molekularproben durch Elektrophorese in das zweite Medium bewegt werden, das eine körnige Säule oder eine Bichtegradientensäule ist.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1'4 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Medium in einen Kanal bewegt und mindestens eine interessierende Zone vom Kanal zu einer ersten Stelle geleitet wird, während mindestens ein Teil des Restes des zweiten Mediums vom Kanal zu einer zweiten Stelle geleitet wird.

su:re

Leerseite