DE2646208A1

DE2646208A1 - Elektrophoretische kuehleinrichtung

Info

Publication number: DE2646208A1
Application number: DE19762646208
Authority: DE
Inventors: Bengt Bjellqvist; Hilary Davies; Aake Rosengren
Original assignee: Aminkemi AB
Current assignee: Aminkemi AB
Priority date: 1975-10-21
Filing date: 1976-10-13
Publication date: 1977-04-28
Also published as: FR2328785A1; SE7511771L; SE394326B; JPS5250981A

Description

Lied!, Nütfi, Zeitler 2846208

Patentanwälte

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A 8030

AMINKEMI AB
ANNEDALSVÄGEN 39, BOX 20 105, 161 20 BROMMA/Schweden

Elektrophoretische Kühleinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung für einen elektrophoretischen Vorgang, bei welchem geladene Partikel in flüssiger Phase im elektrischen Feld zwischen zwei Elektroden getrennt werden.

Bei der Elektrophorese wird eine ionisierte Probe dadurch getrennt, daß sie in einen Elektrolyten eingebracht wird, in welchem zwei Elektroden vorhanden sind. Die Fraktionen der Proben werden in Abhängigkeit von ihrer Beweglichkeit im elektrischen Feld voneinander getrennt. Der Elektrolyt und die Probe sind dabei normalerweise in einem stabilisierenden Medium, beispielsweise einem Gel, angeordnet. Die Trennung erhält man entweder in einer Trennsäule oder in einer Gelschicht, welche auf einer Platte oder innerhalb eines sogenannten Mehrfachkammerelektroly-

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sierers angeordnet ist. Letzterer besteht aus mehreren Zellen, welche mit Hilfe von konvektionsstabilisierenden Membranen voneinander getrennt sind. Ein bestimmtes elektrophoretisches Verfahren wird mit Hilfe der sogenannten isoelektrischen Fokussierung durchgeführt. Bei diesem Verfahren bildet der Elektrolyt einen pH-Gradienten und die Beschaffenheit der Probe ist derart, daß ihre Zusammensetzungen unterschiedliche Ladungen bei verschiedenen pH-Werten aufweisen. Die Probenfraktionen wandern in Richtung auf die Stelle im Elektrolyten, wo sie ungeladen sind. Diese Stelle bezeichnet man als den isoelektrischen Punkt.

Während der Trennung werden die Elektroden normalerweise entweder mit einem konstanten Strom oder einer konstanten Spannung versorgt. Die Strom- und Spannungswerte sind dabei so hoch wie möglich gewählt, um die Trenngeschwindigkeit zu erhöhen.

Die Energiezufuhr ist jedoch begrenzt,und zwar derart, daß zu keinem Zeitpunkt eine Temperatur entsteht, welche zur Zerstörung der Probe führen kann. Um eine erhöhte Energiezufuhr zu den Proben zu ermöglichen, sind die Vorrichtungen zur Durchführung der Elektrophorese normalerweise mit Kühleinrichtungen versehen. Bei der Durchführung der Elektrophorese in einer senkrechten Säule und in einem Mehrfachkammerelektrolysierer wird das Gefäß, in welchem die Elektrophorese durchgeführt wird, von einem Kühlmantel umgeben. Es ist auch bekannt, innerhalb des Elektrophorese-Mediums Kühlschlangen vorzusehen. Bei einer vertikalen Säule erzielt man mit Hilfe eines äußeren Kühlmantels eine nur unzureichende Kühlwirkung. Dies gilt insbesondere für die inneren Teile des Elektrophoresemediums. Im Mehrfachkammerelektrolysierer ergibt sich eine unzureichende Kühlung entlang der Oberflächen der Membranen, wo jedoch häufig die höchste Energie sich ansammelt bzw. erhalten wird. Der Einbau einer Kühlschlange vergrößert jedoch die Abmessungen der Vorrichtung. Auf diese Weise erhält man niedrigere Feldstärken bei einer vorgegebenen Spannung. Dadurch wird die Trenngeschwindigkeit und das Auflösungs-

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vermögen beeinträchtigt. Wenn die Elektrophorese auf einer Platte durchgeführt wird, befindet sich diese Platte auf dem oberen Teil einer Kühlplatte, um eine wirksame Kühlwirkung zu erzielen. Dieses Kühlverfahren ist jedoch dann unzureichend, wenn dicke Elektrophoreseplatten verwendet werden. Diese sind jedoch notwendig, wenn man große Proben trennen will.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kühlvorrichtung für einen elektrophoretischen Vorgang zu zeigen, welche eine ausreichende Kühlwirkung auf das gesamte Elektrophoresemedium ausübt, wobei eine Vergrößerung der Abmessungen des Elektrophoresegefäßes vermieden wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe zeigt die Erfindung eine Kühleinrichtung für die Elektrophorese, bei welcher geladene Partikel in flüssiger Phase in einem elektrischen Feld zwischen zwei Elektroden getrennt werden. Diese Kühleinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß im Trennweg mit Hilfe von einander gegenüberliegenden Eingangs- und Ausgangskanälen ein Fluß senkrecht zum Trennweg erzeugt wird, wobei die Kanäle außerhalb des Trennweges mit wenigstens einer Kühleinrichtung verbunden sind und wenigstens eine Einrichtung zur Erzeugung eines Flusses vom Ausgangskanal zum Eingangskanal vorgesehen ist.

Eine Ausgestaltung der Erfindung wird darin gesehen, daß der Trennweg mit Hilfe von Membranen, welche senkrecht zum Trennweg angeordnet sind, in Zellen unterteilt ist, wobei jede Zelle mit einem Eingangs- und einem Ausgangskanal versehen ist.

In der beiliegenden Figur ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung bei Anwendung in einem Mehrfachkammerelektrolysierer dargestellt.

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Die Figur zeigt einen Mehrfachkammerelektrolysierer bzw. ein Mehrfachkammerelektrolysiergerät 1 mit zwei Elektroden 2 und 3, welche

j ι, . T-i, ,j. L bzw.-ßiner Trennkammßr,4· _. . . innerhalb eines Elektrophoresegefaßes/angeoranet smd. Das Elektrophoresegefäß ist in sechs gleichgroße Kammern mit Hilfe von Membranen 5 unterteilt. Die Membranen können von gleicher Beschaffenheit sein wie das normalerweise in einem Mehrfachkammerelektrolysierer der Fall ist. Beispielsweise können sie aus einem Papier bestehen, welches widerstandsfähig gegen Flüssigkeit ist oder aus engmaschigen Netzen aus einem polymeren Stoff und dgl. Der konvektionsstabilisierende Effekt, welcher hierbei erzielt wird, ist ausreichend, um eine hohe Auflösung zu erhalten. Jede Kammer ist mit einem Ausgangskanal 6 und einem Eingangskanal 9 versehen. Beide können aus dünnwandigen Polyäthylenrohren bestehen. Der Ausgangskanal 6 ist über ein thermostatisches Bad 7 mit einem Versorgungsgefäß 8 verbunden. Aus diesem wird Flüssigkeit mit Hilf e einer Pumpe 10, beispielsweise einer mehrkanaligen peristaltischen Pumpe über den Eingangskanal in den Elektrolyten gepumpt. Bei der Erfindung wird eine äußere Kühlung des Elektrophoresemediums erzielt, d. h. in der Praxis, daß die Kühlkapazität unbegrenzt ist und ferner, daß der Kühlvorgang entlang des Trennweges in Abhängigkeit von der erwarteten Energieentwicklung geändert werden kann. Außerdem kann man den Abstand zwischen den Elektroden relativ kurz bemessen, selbst

große Flüssigkeitsmengen an der Fokusiserung teilnehmen. Dies hat seinen Grund darin, daß lediglich ein geringer Teil der Lösung jeweils momentan in der Elektrolysiereinrichtung vorhanden ist. Die Erfindung ermöglicht somit, daß beispielsweise die elektrophoretische Fokussierung in großem Maßstab durchgeführt werden kann, wobei man ein hohes Auflösungsvermögen aufrechterhalten kann. Dies ist vorher nicht möglich gewesen. Der schnelle Fluß durch die Elektrolysierkammern bewirkt, daß die Einrichtung relativ unempfindlich ist gegen Ausfällungen, welche während der Fokussierung in Erscheinung treten können. Wenn man große Mengen an Ausscheidungen bzw. Ausfällungen erhält, kann die äußere Röhre zum

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Abscheiden dieser Ausfällungen,beispielsweise durch Einfügen von Filtern oder Flüssigkeitszyklonen im Kreislaufweg dienen. Ein weiterer Vorteil wird darin gesehen, daß die pH-Messung im Kreislaufweg während der Fokussierung durchgeführt werden kann. Die Entwicklung der pH-Gradienten kann hierbei überwacht werden. Die langsame Änderung , welche bei sogenannten natürlichen pH-Gradienten in Erscheinung tritt, kann dann durch Zuführen basischer Substanzen oder von Säure in die äußeren Bäder kompensiert werden. In entsprechender Weise geben die pH-Messungen eine Möglichkeit zur Kompensierung der Instabilität, welche bei den künstlichen pH-Gradienten auftritt.

Im vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel ist jeder Zirkulationsweg nur einer einzigen Elektrophoresezelle zugeordnet. Natürlich können jedem Zirkulationsweg weitere Zellen zugeordnet sein. Die thermostatischen Bäder sind dann zwischen jeder der Zellen angeordnet bzw. jeder der Zellen nachgeordnet.

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Claims

Patentansprüche

\u Verfahren zur Kühlung eines Elektrophoresemediums bei der

Durchführung der Elektrophorese, bei welcher geladene Partikel in flüssiger Phase im elektrischen Feld zwischen zwei Elektroden getrennt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrophorese medium senkrecht durch die Trennsäule bzw. den Trennweg geschickt wird und nach dem Verlassen der Trennsäule gekühlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gekühlte Elektrophoresemedium im Kreislauf zur Trennzone zurückgeführt wird.
3. Kühleinrichtung für eine Elektrophoresevorrichtung, in welcher geladene Partikel in flüssiger Phase im elektrischen Feld zwischen zwei Elektroden voneinander getrennt werden, dadurch gekennzeichnet, daß senkrecht zur Trennrichtung bzw. senkrecht zum Trennweg ein Flüssigkeitsstrom, insbesondeiedes Elektrophoresemediums aufrechterhalten ist mit Hilfe eines Eingangs- und Ausgangskanals (9 und 6), welche einander gegenüberliegend in der Trennkammer vorgeseh en sind und daß der Ausgangskanal außerhalb der Trennkammer wenigstens mit einer Kühleinrichtung (7) verbunden ist und wenigstens ein Fördermittel (10) zur Aufrechterhaltung des Stromes vom Ausgangskanal zum Eingangskanal vorgesehen ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkammer (4) durch mehrere senkrecht zur Trennrichtung bzw. zum Trennweg verlaufende Membrane (5) in mehrere Zellen aufgeteilt ist und jede Zelle mit einem Eingangs- und Ausgangskanal (9 und 6) ausgestattet ist.

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