DE2454105C3

DE2454105C3 -

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Publication number: DE2454105C3
Application number: DE19742454105
Authority: DE
Priority date: 1973-11-14
Filing date: 1974-11-14
Publication date: 1976-12-23

Description

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- Bei der Durchführung,einer
kennzeichnet, daß der Träger aus einem Filter- Trennung ist im ^a"g^e _d ^m _e ^ei"!"_ei_e ⁿ„
papierstreifenbesteht. ^Z^mn^tl^^^s _b^_ht

30 in der Beurteilung, wann sich als Anzeige vollendeter Trennung scharfe Zonengrenzlinien zwischen allen

Probezonen gebildet haben. Ein anderer Zweck eines

solchen Nachweises besteht in der Führung eines in vielen Fällen gebrauchten Gegenstromes, damit die

einer von einem Kapillarrohr gebildeten Säule, weiche dies in der obenerwähnten Patentschi.it beschrieben

zwischen zwei Elektroden angeordnet ist, wobei die ist. •,„„,♦!,„ι,α τν«.ηηιιησ l·*»;

der Trennung unterworfene P.obe in der Säule zwi- Oft wird eine elektrophoret sehe Trennung be

sehen einem Leit- und einem EndelektroIyten sich 40 spielsweise eine jMt^ophoreteche Trennung, fur

befindet und ein Anzeiger zum Nachweis unterschied- analytisch!; Zwecke durchgeführt. Es ist dann von

licher Probenzonen in einer Stellung längs der Säule Interesse, die verschiedenen in der Säule anwesenden

angeordnet ist Probezonen bis zur höchstmöglichen Scharfe bei

Eine derartige Vorrichtung ist bekannt (SW-AS Trennung und Nachweis zu studieren -Analytische

3 40 376) se ^_{5 Trennungen wer}den oft mit klemstmoghchem Proben-

Bei der Isotachophorese wird eine Trennung einer volumen durchgeführt Dies gestattet kurze Trenionisierten Probe, weiche Ionen einer bestimmten nungszeit. Bei der analytischen Isotachophorese verPolarität enthält, durchgeführt. Hierzu wird die Probe wendet man zweckmaßigerweise eine obenerwahn e in eine zwischen zwei Elektroden angeordnete Säule Kapillarsäule. In einer Kapillarsaule ist em Nachweis eingebracht. Ferner wird ein Leitelektrolyt in den- 50 bis zur großen Schar e der Probenkomponentenzonen jenigen Teil der Säule gebracht, welcher sich zwi- relativ einfach zu erzielen, beispielsweise mittels eines sehen der Probe und der Elektrode befindet, gegen thermischen oder optischen Anzeigers, welcher ander weiche die Ionen der ionisierten Probe wandern, Säule angeordnet ist.

wenn eine Spannung an die Elektroden angelegt wird. In anderen Fällen wird die elektrophoretische Dieser Leitelektrolyt enthält Ionen der gleichen PoIa- 55 Trennung zu präparativen Zwecken durchgeführt rität, jedoch mit größerer Beweglichkeit als die Probe- wenn es gewünscht wird, die unterschiedlichen Probeionen. Außerdem wird ein Endelektrolyt in denjeni- zonen nach der Abtrennung getrennt zu sammeln. Bei gen Teil der Säule eingebracht, welcher sich zwischen der Zonenelektrophorese in einer Säule wird fur die der Probe und der anderen Elektrode befindet, wobei präparative Arbeit die Kolonne von ihrem Inhalt entder Endelektrolyt Ionen der erwähnten bestimmten «o leert, nachdem die Abtrennung vollendet und die Polarität, jedoch mit einer geringeren Beweglichkeit Elektrodenspannung abgeschaltet ist. Wahrend des als die Probeionen aufweist. In die gesamte Säule Entleerens verbreitern sich dann die Zonen infolge wird auch eine Ionenart der entgegengesetzten PoIa- Diffusion weiter und die Grenzlinien werden unrität eingeführt, ein sogenanntes Gegenion. Das schärfer, d. h. die Schärfe der Trennung vermindert Gegenion sollte zweckmäßigerweise Puffereigen- 65 sich. Präparative Trennungen werden im allgemeinen schäften besitzen. Die Isotachophorese ist eingehend mit ziemlich großen Probenvolumina durchgeführt, beispielsweise in Analytica Chimica Acta 38 (1967), weiche Makrosäulen und relativ lange Trennzeiten S. 233 bis 237, unter dem Titel »Displacement elec- erfordern. Der Nachweis bis zu ziemlich guter

Schärfe der Probenkomponentenzonen, wie diese ia größere Beweglichkeit besitzt als alle Anionen der _ier Säule nach vollendeter Trennung vorliegen, Probe. Der Teil T der Säule, welcher der Kathode konnte nur mit großer Schwierigkeit erzielt werden zugewandt ist, ist mit einem Endelektrolyten gefüllt, »nd der Nachweis bei praparativer Trennung wird der ein Anion B~ enthält, welches eine Beweglichkeit «wohnlich nach einer Eluierung der Probenkompo- 5 besitzt, die geringer ist als alle interessierenden Renten durchgeführt und zwar mit der genannten Ver- Aüonen in der Probe. In L befinden sich Kationen, ,änderung der Trennschärfe. Die Eluierung einer ein sogenanntes Gegenion R⁺, welches zweckmäßig Makrosäule wird erschwert durch die Anwesenheit Puffereigenschaften besitzen sollte. Wenn eine derStabilisierungsmedien, beispielsweise Gel, welches Gleichspannung an die Elektroden 2 und 3 angelegt to solchen· Säulen bei Trennungen verwendet wird. « wird, so wandern die Kationen nach der Kathode 3 Verbesserte Schärfe der Abtrennung nach der hin und bilden ein gemeinsames Kation für alle Eluierung aus einer Makrosäule könnte mittels einer Anionen, während die Anionen zur Anode 2 hin-Säule erzielt werden, wo die unterschiedlichen Probe- wandern. Als Folge der unterschiedlichen Bewegkomponenten, durch das elektrische Feld beeinflußt, lichkelt der Anionen steigert sich dann stufen- und zu dem einen Ende der Säule wandern und dann, in 15 zonenweise die elektrische Feldstärke über die Zorichtiger Weise durch das elektrische Feld noch be- nen L, S bzw. T hinweg. Dies führt jedoch dazu, daß einflußt, aus der Säule eluiert werden. Eine solche die Anionen. in der Zone S gemäß ihrer Beweglich-Vorrichtung ist in der deutschen Patentschrift keit getrennt werden, so daß die Ionen C₁", welche 2101885 beschrieben. Diese Vorrichtung ist für Pro- die größere Beweglichkeit besitzen, eine Zone bilden, ben im Makromaßstab vorgesehen. _ao die dem Leitelektrolyten am nächsten ist, worauf

Es ist jedoch wünschenswert, auch sehr kleine eine Zone aus C,- und schließlich eine Zone aus C_s" Probemengen präparativ abzutrennen. Eine Vorrich- folgt, welch letztere dem Endelektrolyten am nächsten hing zur präparativen isotachophoretischen Tren- ist (s. Fig. 1 b). Natürlich ergeben sich entsprechende _Bung im Mikromaßstab, d. h, unter Benutzung einer Bedingungen bei der Trennung der Kationen.
Kapillarsäule, ist nicht bekannt. 25 In F i g. 2 bezeichnet die Bezugsziffer 4 eine Säule

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer aus einem Kapillarrohr, in welchem die Trennung Vorrichtung der eingangs genannten· Art, mittels ausgeführt wird. Die Bezugszahl S bezeichnet die welcher isotachophoretische Trennung präparativ im eine Elektrode, welche sich in einem Elektroden-Mikromaßstab vollzogen werden kann. Diese Auf- gefäß 6 befindet, welches mit einem Leitelektrolyten gäbe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein 3° gefüllt ist. Es sei angenommen, daß die Wanderung, Abzweigrohr in unmittelbarer Nähe des Anzeigers welche die Trennung vollzieht, in Richtung des von der Säule abgezweigt und daß am äußeren Ende Pfeiles erfolgt. Die Bezugszahl 7 bezeichnet die des Abzweigrohres, welches mit einem Deckel ver- andere Elektrode, welche in einem Elektrodenschließbar ist, eine Aufnahmevorrichtung für die gefäß 8 enthalten ist, welches den Endelektrolyten Probezonen vorgesehen ist. 35 enthält. Derjenige Teil der Säule, welcher sich zwi-

Vorteilhaft ist bei der Erfindung, daß man in sehen der Probe und dem Elektrodengefäß 6 befindet, kurzen Trennzsiten Trennungen mit hoher Schärfe enthält den Leitelektrolyten, während jener Teil der erzielt. Die getrennten Probenkomponentenzonen Säule, welcher sich zwischen der Probe und dem können schon vor dem Eluieren mit großer Schärfe Elektrodengefäß 8 befindet, den Endelektrolyten entnachgewiesen werden. 4° hält. Die Säule ist gegen die Elektrodengefäße durch Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, semipermeable Membranen 9 bzw. 10 abgegrenzt. Die daß die Aufnahmevorrichtung einen mit einer be- Elektroden 5 und 7 sind mit einer in der Zeichnung stimmten Geschwindigkeit am äußeren Ende des Ab- nicht gezeigten Spannungsquelle verbunden. Die Bezweigrohres vorbeiführbaren Träger aufweist, wobei zugszahl 11 bezeichnet einen Kühlmantel, welcher ein Luftspalt zwischen dem Rohrende und dem 45 einen Kühlkanal 12 bildet, der die Säule umschließt. Träger vorgesehen ist. Ferner kann der Träger aus Der Kühlkanal 12 enthält ein fließfähiges Kühleinem Filterpapierstreif en bestehen. medium. Die Bezugzahl 13 bezeichnet eine Lichtin der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungs- wegvorrichtung mit einem Lichtweg 14, der die Säule beispiel der Erfindung dargestellt. An Hand dieser von einer in der Zeichnung nicht gezeigten Licht-Zeichnung soll die Erfindung noch näher erläutert 50 quelle her, welche auf der einen Seite des Kühlwerden. Es zeigt mantels gelagert ist, zu einem ebenfalls in der Zeich-F i g. 1 a und 1 b schematisch das Prinzip der Isota- nung nicht gezeigten fotometrischen Anzeiger, der choporeseund auf der anderen Seite des Kühlmantels gelagert ist, Fig.2 schematisch eine bevorzugte Ausführungs- durchquert. In unmittelbarer Nähe des Lichtweges f_ormt 55 zweigt von der Säule ein Abzweigrohr 15 ab. Das In den Fig. la und Ib bezeichnet die Bezugs- Abzweigrohr ist durch einen Zylinder 16 aus Plexizahl 1 eine Säule, in welche eine Anode 2 und eine glas od. dgl. mechanisch stabilisiert, wobei der Zylin-Kathode 3 eingeführt sind. In Fig. la wird die der durch die öffnung 17 des Kühlmantels 11 hin-Probe, welche getrennt werden soll, in denjenigen durch geführt ist. Zwischen dem Kühlmantel und Teil der Säule eingeführt, welcher mit S bezeichnet 6° dem Zylinder ist eine Dichtung 18 angebracht. An ist. Diese Probe weist Salze mit drei unterschied- demjenigen Teil der Säule, welcher sich zwischen liehen Anionen C₁T, C₂- und C₃" auf, wobei ange- dem Lichtweg 14 und dem Elektrodengefäß'6 benommen wird, daß C₁" eine größere Beweglichkeit findet, ist eine Pumpe 19 angeordnet. An demjenigen besitzt als C₂", von welchem wiederum angenommen Teil der Säule, welcher sich zwischen dem Anzeiger wird, daß dieses eine größere Beweglichkeit als C,- 65 und dem Elektrolytgefäß 8 befindet, ist eine Probenbesitzt. Der Teil der Säule, welcher mit L bezeichnet einspritzvorrichtung 20 angeordnet. Die Bezugszahl ist, wird mit dem oben erwähnten Leitelektrolyten 21 bezeichnet einen Streifen Filterpapier, welcher eefüllt welcher das Anion A~ aufweist, welches über in der Figur nicht gezeigte Rollen läuft, wobei

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dieser Streifen) eine Aufnahmevorrichtung für die er- dem Nachweis werden die Probenkomponentenzonen

haltenen Probenkomponenten bildet. durch das Abzweigrohr 15 herausgeführt. Das Ab-

Bei einer präparativen isotachophoretischen Tren- zweigrohr besitzt einen geringeren Querschnitt als

nung wird das Probengemisch in die Säule mit der die Säule.

Probeneinspritzvorrichtung 20 eingeführt, welche als 5 Das Material, welches durch das Abzweigrohr hin-Scheidewand ausgebildet sein kann, die durch eine durch herausgeführt wird, wird durch die Aufnahme-Injektionsspritze durchstoßen wird. Dann wird der vorrichtung 21 gesammelt, welche bevorzugt aus Leitelektrolyt in die Säule zwischen der Probe und einem Träger besteht, der mit gegebener Geschwinder Membrane 9, sowie der Endelektrolyt zwischen digkeit am äußeren Ende des Abzweigrohres vorbeider Probe und der Membrane 10 eingeführt werden. io geführt wird, wobei zwischen dem Ende des Rohres Das äußere Ende des Abzweigrohres 15 wird dann und dem Träger ein Luftspalt belassen· wird. Der durch einen Deckel geschlossen, welcher in der Träger besteht zweckmäßig aus einem Streifen porö-Zeichnung nicht gezeigt ist. An die Elektroden 5 sen Materials, beispielsweise Filterpapier, welches und 7 wird Spannung angelegt und die Probenkompo- geeigneten Zufuhrrollen zugeliefert wird. Da isonenten wandern isotachophoretisch in Richtung auf 15 tachophoretische Bedingungen während des Ausdie Lichtwegvorrichtung 13 zu. Wenn der zur Ver- tretens der Probenkomponenten vorliegen sollten, ist fügung stehende Wanderungsabstand zu kurz ist, so zwischen den Elektroden 5 und 7 Spannung angelegt, kann die Trennung mittels eines Gegenstromes voll- welche eine Potentialdifferenz zwischen dem Träger zogen werden, welcher durch die Pumpe 19 gemäß in der Sammelvorrichtung und dem äußeren Ende der deutschen Patentschrift 2127 391 erzeugt wird, ao des Abzweigrohres erzeugt. Bei einer bestimmten Bevor die Probenzonen den Anzeiger passiert haben, Tropfengröße, welche von der Potenttaldifferenz und wird der Deckel des Abzweigrohres 15 abgehoben der Breite des Luftspaltes abhängig ist, springt der und die Pumpe 19 beim Transport der Aufnahme- gebildete Tropfen auf den Träger über und bildet auf vorrichtung 21 in Gang gesetzt. Unmittelbar nach diesem einen kreisförmigen Fleck.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

trophoresis«, sowie in der deutschen Patentschrift

Patentansprüche: ² ^₁ ^oÄoretischen Trennung von Ionen

I.Vorrichtung zur isotachophoretischen Tren- ^ ^^^ ^J^f^t^^t .ung mit einer von einem Kapillarrohr gebildeten 5 ^^SS^Slta. Die Konzentration der Säule, welche zwischen zwei Elektroden ange- ^^^Ssddedeiien Probezonen ist von der prdnet ist wobei die der Trennung unterworfene ^^J^^^chcndcn Ions abhängig Probe in der Säule zwischen einem Lei - und *™®£^£~m ein bestimmtes Ion im Ve₁? einem EndelektroIyten sich befindet und em An- und demzufolge wira «™ anfänglichen Prozeiger zum Nachweis unterschiedlicher Proben- t. ^SS^JS^^^^^^^ ronen in einer Stelhmg längs der Säule angeord- ^"gemisch ma^eme welche eine

net ist, dadurch gekennzeichnet daß fischen' ^M™*^ ^₁, Endelektrolyten

ein Abzweigrohr (15) m unmittelbarer Nahe des Folge^™f^_{chophoretische} Trennung "sehr Anzeigers von der Säule (4) abzweigt und daß am sind, macnenai er» y ·„„„ ·/„—

liußerfn Ende des Abzweigrohres, welches mit 15 vorteilhaft im J^g^Lfg
einem Deckel verschließbar ist, eine Aufnahme- elektrophorese, bei welcher jede
vorrichtung (211 für die Probenzonen vorgesehen tenzone sich verbreitert
ist der Trennung wegen
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Grenzlinien erhält und c
kennzeichnet, daß die Aufnahmevorrichtung (21) *° benkomponenten sicft
einen mit einer bestimmten Geschwindigkeit am mindert. lJie ^νθΓ«™: ι

äußeren Ende des Abzweigrohres (15) vorbeiführ- ^sonderV^he7 ηΓ^Ι hi weichem stabilisTe

baren Träger aufweist, wobei ein Luftspalt zwi- einem ^»"^p^l'^Su^Ä

sehen dem Rohrende und dem Träger vorgesehen rende Medien wie Gele nicht angewandt zu werden j_st 25 brauchen.