DE2847831A1 - Vorrichtung zur durchfuehrung der elektrophorese - Google Patents
Vorrichtung zur durchfuehrung der elektrophoreseInfo
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Description
Vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer Vorrichtung zur Durchführung
der Elektrophorese mit zwei Stirnwänden, die jeweils eine Elektrodeneinrichtung tragen, zwei Seitenwänden, einem gekühlten Boden und
mit einem leitfähigen Medium, welches in einer von den Wänden und dem Boden gebildeten Kammer enthalten ist.
Eine der größten Schwierigkeiten, welche man mit Elektrophoresekonfigurationen
hat, ist das Bestreben der getrennten Verbindungen sich in nicht paralleler Weise bezüglich der Elektroden auszubreiten. Die Substanzschichten
haben daher das Bestreben, im Elektrophoresebehälter sich in Kurvenform, insbesondere in den Rändern des Behälters, sich anzuordnen.
Die Krümmung an den Behälterrändern kann so ausgeprägt sein, daß es äußerste Schwierigkeiten bereitet, die gewünschte Trennung der
Verbindungen durchzuführen. Diese Schwierigkeiten treten in gleicher Weise bei allen Elektrophoresemedien (alle leitfähigen Medien, welche
bei der Elektrophorese verwendet werden) wie beispielsweise bei flüssigen Lösungen, die in einem Trog enthalten sind oder bei Lösungen, welche
in stationären porösen Stoffen, wie beispielsweise Polyacrylamidgelen,
Sephadexgelen, Stärke oder dgl. enthalten sind, auf. Die Schwierigkeiten ergeben sich auch bei verschiedenen Systemen für die isoelektrische
Fokussierung.
Die im vorstehenden beschriebene Erscheinung beruht darauf, daß an
den Rändern der elektrophoretischen Behälter der Kühleffekt geringer
ist als in der Mitte des Behälters. Da die meisten ionischen Lösungen bei den in Frage kommenden Temperaturen im Gegensatz zu den meisten
Metallen einen Anstieg der Leitfähigkeit bei ansteigender Temperatur aufweisen, erhält man eine positive Rückkopplung. Das bedeutet, daß
bei einem Temperaturanstieg im Randbereich des Elektrophoresebehäl-
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ters gegenüber dem übrigen Teil bzw. gegenüber dem Hauptteil des Behälters aufgrund der verringerten Kühlwirkung die Lösung im Randbereich
des Behälters besser leitfähig ist als im übrigen Behälter bereich.
Der Leitfähigkeitsanstieg bewirkt einen größeren Stromfluß in diesem Teil des Mediums, woraus weiterhin naturgemäß eine weitere Erhitzung
im Randbereich erfolgt. In Extremfällen kann dies dazu führen, daß die
gesamte, dem Elektrophoresegefäß zugeführte Energie,in zwei schmalen
Zonen in der Nähe des Gefäßrandes zerstreut wird. Hieraus resultiert eine starke Krümmung des elektrischen Feldes und somit eine stark gekrümmte
Verteilung der Komponenten, die man mit Hilfe der Elektrophorese versucht zu trennen. Dieser Effekt zeigt sich auch bei der isoelektrischen
Fokussierung in Acrylamyd, Sephadexgelen, in einfachen Was s er lösungen, in trogartigen Behältern verschiedener Verhältnisse
von Länge zu Breite und verschiedenen Dicken. Außerdem tritt diese Erscheinung auf bei der Acrylamidgel-Elektrophorese, bei der herkömmliche
Puffersysteme verwendet werden. Temperatur mess unge η haben bestätigt, daß in einem Bereich von wenigen mm vom Rand des Gefäßes
entfernt, die Temperaturen bis zu 7°C gegenüber der Temperatur im Hauptbereich des Gefäßes sich erhöht haben.
Aufgabe der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung ist es daher, eine
Elektrophoreseeinrichtung zu schaffen, bei der die im vorstehenden genannten Kühlprobleme beseitigt sind, so daß gekrümmte Elektrophoresebänder,
insbesondere im Randbereich der Elektrophoresebehälter vermieden sind.
Die Erfindung soll anhand der beiliegenden Figuren noch näher erläutert
werden. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Ansicht eine Elektrophoreseeinrich
tung, welche ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;
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ORiGiNAL iNSPECTEO
: Λ"331
Fig. 2 in schematischer Ansicht ein zweites Ausführungsbei-
spiel der Erfindung und
Fig. 3 bis 6 schematisch die Wirkungen, welche bei der Erfindung
erzielt werden können.
In der Fig. 1 ist ein Elektrophoresebehälter mit einem gekühlten Boden
gezeigt. Die Kühlung wird dadurch erzielt, daß der Boden 1 mit einem Hohlraum versehen ist, durch welchen ein Kühlmedium, beispielsweise
Wasser, hindurchgepumpt wird. Ferner ist das Elektrophoresegefäß mit zwei Seitenwänden 3 und 4 ausgestattet, die aus einem elektrisch isolierendem
Material, beispielsweise Glas oder Kunststoff, bestehen. Diese Seitenwände sind so geformt, daß sie einen keilförmigen Querschnitt
aufweisen. Im Elektrophoresegefäß ist ein Elektrophoresemedium 2 angeordnet, in welchem die elektrophoretische Trennung in der Weise
durchgeführt wird, daß eine elektrische Spannung an das Medium mit Hilfe von zwei, in der Fig. nicht mehr dargestellten Elektroden, angelegt
wird. Die Elektrophoreserichtung ist in der Fig. mit einem Pfeil 5 angegeben.
In der Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt. Dieses unterscheidet
sich von dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch, daß zusätzlich von oben her durch eine Abdeckung 8 eine
Kühlwirkung ausgeübt wird. Ferner besitzen die Seitenwände 6 und 7 einen Querschnitt, der ebenfalls eine Keilform aufweist, die jedoch gegenüber
den beiden Kühlflächen symmetrisch ausgebildet ist.
Bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen wird
durch die Seitenwände, welche einen keilförmigen Querschnitt aufweisen, erzielt, daß der gesamte Stromfluß im Bereich der Seitenwände
verringert ist. Die Verringerung hängt davon ab, wie stark das Keilpro-
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fil der Seitenwände in das Elektrophoresemedium hineinragt. Bei Ausführungsbeispielen
nach der Fig. 1 haben sich Winkel an der Spitze des Keiles von 45^iS 60 als vorteilhaft erwiesen. Ein bevorzugter Winkel beträgt
etwa 45°. Bei Ausführungsbeispielen nach der Fig. 2 sind Winkel an der Keilspitze von 45° bis 60° von Vorteil. Ein bevorzugter Winkel
beträgt etwa 60°.
Die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 1 und 2 sind bei der Proteintrennung
in einem 1 cm dicken Acrylamidgel bei Bedingungen der isoelektrischen
Fokussierung untersicht worden. In einigen Fällen hat sich dabei
herausgestellt, daß die Keilform der Seitenwände auf die Kühlwirkung im Randbereich des Behälters einen derartigen Einfluß ausübt, daß die Proteinbänder
bezüglich ihrer Krümmung eine umgekehrte Richtung einnehmen gegenüber den Krümmungen, die sie normalerweise beim Stand der
Technik haben. Dies läßt sich jedoch durch Erhöhung des elektrischen Stromflusses kompensieren. Wenn die Krümmung der Bänder durch die
keilförmig ausgebildeten Wände sich nicht voll beseitigen läßt, läßt sich die Wirkung der elektrischen Spannung verringern, so daß die Bänder
parallel zu den Elektrodenwänden ausgerichtet sind. Dies läßt sich jedoch ohne die Verwendung von keilförmig ausgebildeten Wänden nicht erzielen.
Es sei denn, man verringert den Strom derartig, daß die Trennzeit unverhältnismäßig lange andauert. Das im vorstehenden beschriebene
Verfahren und die vorstehend beschriebenen Wirkungen sind in den Fig. 3 bis 6 veranschaulicht. In diesen Figuren ist ein Hämoglobhband
(Hgb) bei der Proteintrennung gezeigt. Die Fig. 3 zeigt das Hämoglobinband
ohne Verwendung keilförmig ausgebildeter Seitenwände. Die Fig. 4 zeigt das Hämoglobinband bei Verwendung der keilförmig ausgebildeten
Wände, jedoch bei zu geringem Stromfluß. Die Fig. 5 zeigt die gleiche Trennung bei zu hohem Stromfluß und die Fig. 6 zeigt die Trennung
mit keilförmig ausgebildeten Wänden und ausgeglichenem Stromfluß.
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Durch die Erfindung wird somit eine verbesserte Elektrophoreseeinrichtung
geschaffen, die mit keilförmig ausgebildeten Seitenwänden aus nichtleitendem Material versehen ist, wobei die geringste Wandbreite
an der gekühlten Fläche bzw. die geringsten Wandbreiten an den gekühlten Flächen und die größte Wandbreite in dem Bereich angeordnet ist,
welcher am weitesten von den gekühlten Flächen entfernt ist. Auf diese Weise ist es möglich, das Umbiegen der Elektrophoresebänder in den
Randbereichen der Elektrophoresebehälter zu vermeiden und Elektrophoresebänder mit geradliniger, insbesondere zu den Elektroden parallel
verlaufender Erstreckung, zu erzielen.
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ORIGINAL INSfECTED
Claims (5)
1. Elektrophoreseeinrichtung mit zwei Stirnwänden, in denen Elektroden
untergebracht sind, zwei Seitenwänden, einem gekühlten Boden und einem leitfähigen Elektrophoresemedium in einer von dem Böden und
den Wänden gebildeten Kammer, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Seitenwände (3, 4) bzw. (6, 7) einen keilförmigen Querschnitt
aufweisen und aus elektrisch nichtleitendem Material bestehen und daß der Wandteil jeder Seitenwand mit der geringsten Wandbreite dem gekühlten
Boden (1) am nächsten und der Wandteil mit der größten Wandbreite
vom gekühlten Boden entfernt liegen.
2. Elektrophoreseeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Keilwinkel etwa 45 beträgt.
3. Elektrophoreseeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Elektrophoresemedium (2) auch an der oberen Fläche gekühlt ist und daß der Wandteil mit der größten
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Wandbreite einer jeden Seitenwand (6, 7) in der Mitte zwischen der Bodenfläche
und der oberen Fläche des Elektrophoresemediums (2) liegt.
4. Elektrophoreseeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Keilwinkel etwa 60 beträgt.
5. Elektrophoreseeinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß die obere Oberfläche des Elektrophoresemediums
durch eine gekühlte Abdeckung (8) gekühlt ist.
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