DE3019107C2 - Elektrophoresegerät - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Elektrophoresegerät mit wenigstens zwei Elektrodenkammern zur Aufnahme von Pufferlösungen, mit in den Elektrodenkammern angeordneten Elektroden, ferner mit drei in gegenseitigem Abstand nebeneinander angeordneten Papierhaltern und mit an letzteren gehalterten Papierabschnitten zur Pufferlösungs- und Stromzufuhr, die jeweils mit einem Ende in die Pufferlösung eingetaucht sind.

Elektrophoresegeräte dienen zum Analysieren vor in Seren enthaltenen Proteinen. Bei der Elektrophorese werden die zu untersuchenden Seren auf einem Serenträger aus Zelluloseazetat oder ähnlichem Material aufgebracht, worauf der Serenträger mit elektri-

¹⁽¹ schem Strom beaufschlagt wird, um Elektrophoresemuster in Form fraktionierter Muster der Seren zu bilden. Ein herkömmliches Elektrophoresegerät ist im betrieblichen Einsatz, d. h. während der Bildung eines Elektrophoresemusters, in F i g. 1 schematisch gezeigt.

ι "> Dabei bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein Gehäuse des Elektrophoresegeräts, das Bezugszeichen 2 einen Gehäusedeckel, die Bezugszeichen 3 und 3' bezeichnen Filterpapierhalter, die am Gehäuse 1 beispielsweise an dessen Front- und Rückseiten durch geeignete Mittel

-° befestigt sind, die Bezugszeichen 4 und 4' bezeichnen mit einem Ende an den Filterpapierhaltern 3 bzw. 3' angebrachte Filterpapiere, das Bezugszeichen 5 bezeichnet einen mit beiden Enden an den Filterpapieren 4 bzw. 4' in Überlappung gehaltenen Serenträger, der an

-"' den Filterpapierhaltern 3 und 3' angebracht ist, die Bezugszeichen 6 und 6' bezeichnen Träger- Klemmstükke, die BLZugszeichen 7 und T Elektroden und die Bezugszeichen 8 und 8' Pufferlösungen, die sich in den von einer Trennwand lagetrennten beiden Elektroden-

⁾⁰ kammern befinden. Die unbefestigten Enden der Filterpapiere 4 bzw. 4' tauchen in die Pufferlösungen ein. Der elektrische Strom fließt von der Elektrode 7 über die Pufferlösung 8, das Filterpapier 4, den Serenträger 5, das andere Filterpapier 4' und die andere Pufferlösung 8' zur anderen Elektrode 7', wobei das Elektrophoresemuster eines auf dem Serenträger befindlichen Serums gebildet wird. Die Behandlungsdauer bis zur fertigen Bildung des Elekrophoresemusters ist bei diesem herkömmlichen Elektrophoresegerät relativ lang und beträgt etwa 30 bis 50 Minuten. Dementsprechend begrenzt ist die Behandlungskapazität des herkömmlichen Elektrophoresegeräts.

Eine Erhöhung der Behandlungskapazität durch Vergrößerung der wirksamen Länge des Elektrophoresegeräts ist aus Platz- und Kostengründen unzweckmäßig. Die Erhöhung der Behandlungskapazität durch Aufbringung der doppelten Anzahl von Seren auf dem Serenträger, d.h. die Verkürzung der Intervalle zwischen den einzelnen Seren, führt zu Problemen bei der Auswertung und Beobachtung der Elektrophoresemuster. Für eine genaue Photometric mit einem Densitometer erfordert diese Methode eine Abtastung genau im Mittelbereich der schmalen Elektrophoresemuster mit einem minimal kleinen Lichtpunkt für die Photometrie. Dies bedingt erhebliche Verbesserungen des photometrischen optischen Systems und des elektrischen Systems.

Man kann außerdem das herkömmliche Elektrophoresegerät in der Ausbildung gemäß F i g. 1 zur

^b0 Behandlung der doppelten Anzahl von Serenproben in einem Zeitintervall dadurch nutzen, daß die Seren entsprechend der Darstellung in Fi g. 2 in zwei Reihen angeordnet werden. Diese Methode hat jedoch den Nachteil, daß Feuchtigkeit von der Oberfläche des Serenträgers aufgrund der durch die Strombeaufschlagung erzeugten Joule'schen Wärme verdampft und daß sowohl der durch die Elektroendosmose hervorgerufene Strom der Pufferlösung im Serenträger als auch die

Konzentration zwischen der Anodenseite und der Kathodenseile unterschiedlich sind. Dies hat zur Folge, daß das Analysenergebnis unter den Seren entsprechend ihrer Anordnung auf der Anodenseite oder auf der Kathodenseite unterschiedlich ist.

Aus der CH-PS 4 04 241 ist ein Elektrophoresegerät der eingangs genannten Art bekannt, bei dem die drei in gegenseitigem Abstand nebeneinander angeordneten Papierhalter die Aufgabe haben, ein den Serenträger bildendes Elektrophoresepapier mit beiden Enden in Pufferlösungi;ii eingetaucht zu halten. Die Möglichkeit einer Erhöhung der Bchandlungskapazität eröffnet dieses bekannte Elektrophoresegerät nicht.

Der Erfindung liegi die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Elektrophoresegerät so auszubilden, daß es bei kompakter Bauweise eine wesentlich erhöhte Behandlungskapazität hat und die Anbringung der Seren in zwei Reihen und deren Behandlung unter gleichen Bedingungen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß drei Filterpapiere als Papierabschnitte getrennt voneinander jeweils an einem der Papierhalter gehaltert sind, daß ein Serenträger von den drei Papierhaltern an den drei Filterpapieren in Kontakt gehalten ist und daß die Seren außerhalb der mit den Filterpapieren in Kontakt stehenden Bereichen in zwei Reihen auf dem Serenträger angeordnet sind. Durch diese Anordnung gelingt es, den beiden Serenreihen sowohl die Pufferlösung als auch den elektrischen Strom genau symmetrisch zuzuführen, so daß die Behandlungsbedingungen während der Elektrophorese in beiden Serenreihen übereinstimmen. Bei verdoppelter Behandlungskapazität hat das erfindungsgemäße Elektrophoresegerät im Vergleich zu demjenigen gemäß Fig. 1 nur einen etwas breiteren Träger und ein dementsprechend geringfügig verbreitertes Gehäuse und kann daher in besonders platzsparender Bauweise ausgeführt werden.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht durch ein herkömmliches Elektrophoresegerät;

Fig. 2 eine schematische Darstellung von Elektrophoresemustern, die bei der Elektrophorese nach der herkömmlichen Methode unter Anbringung von Proben in zwei Reihen auf einem Träger gewonnen werden;

F i g. 3 eine Schnittansicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Elektrophoresegeräts;

Fig.4A und 4B schematische Darstellungen der Elektrophoresemuster, die mit dem erfindungsgemäßen Elektrophoresegerät gewonnen werden;

Fig.5A und 5B Schaltungsbeispiele für die Verbindung zwischen den Elektroden und der Betriebsstromquelle in dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und

Fig.6 eine Schnittansicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Elektrophoresegeräts.

Ein erstes Ausführungsbeispiel des neuen Elektrophoresegeräts ist in Fig. 3 gezeigt. Ein Gehäuse 11 des Elektrophoresegeräts ist durch Trennwände Ha und Wb in drei Elektrodenkammern unterteilt, die mit Pufferlösungen 16, 16' bzw. 16" gefüllt sind. Das Bezugszeichen 12 bezeichnet einen Deckel, die Bezugszeichen 13 und 13' bezeichnen Filterpapierhalter, das Bezugszeichen 14 stellt einen weiteren Filterpapierhal-

ter dar, der zwischen den Filterpapierhaltern 13 und 13' angeordnet ist, die Bezugszeichen 15 und 15' bezeichnen Filterpapiere, welche mit einem Ende an den Filterpapierhallern 13 und 13' angebracht und mit dem entgegengesetzten Ende in die Pufferlösungen 16 und 16' eintauchen. Mit 15" ist ein Filterpapier bezeichnet, das im Mittelbereich an dem Filterpapierhalter 14 gehaltert ist und an beiden Enden in die Pufferlösung 16" eintaucht. Die Bezugszeichen 17, 17' und 17" stellen Elektroden dar, und die Bezugszeichen 18, 18' und 18" bezeichnen Träger-Klemmstücke zur Festlegung eines Serenträgers 19.

Um mit dem beschriebenen Elektrophoresegerät Elektrophoresemuster zu gewinnen, wird ein Serenträger 19, auf dem Seren in zwei Reihen angebracht sind, in der in der Zeichnung dargestellten Lage angeordnet. Der Serenträger 19 wird also in eine solche Stellung gebracht, daß der Mittelabschnitt zwischen den in zwei Reihen angeordneten Seren mit dem Filterpapier 15 in Kontakt kommt, wobei das Filterpapier 15 auf dem Filterpapierträger 14 angeordnet ist. Die Seren werden bestromt, nachdem der Serenträger in der zuvor beschriebenen Weise angeordnet worden ist. Das Filterpapier 15, der Serenträger 19, das Filterpapier 15" und die Elektrode 17" erhalten daher Strom von der Elektrode 17, während das Filterpapier 15', der Serenträger 19, das Filterpapier 15" und die Elektrode 17" zur Bildung von Elektrophoresemustern aus der Elektrode 17' bestromt werden (vgl. F i g. 4A und 4B).

Fig. 5A und 5B zeigen Beispiele für Schaltungsverbindungen zwischen den entsprechenden Elektroden und Gleichstromquellen in dem Elektrophoresegerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Fig.5A stellt den Fall dar, daß eine einzige Betriebsstromquelle 20 verwendet wird und die Elektroden 17 und 17' auf dem gleichen Potential gehalten werden, da sie miteinander verbunden sind. Fig.5B zeigt einen anderen Fall, bei dem zwei Betriebsstromquellen 21 und 22 verwendet werden.

Fig. 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zwei Elektroden. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist das Elektrophoresegerät eine Trennwand 25 auf, die eine von den Trennwänden gemäß Fig. 3 abweichende Ausbildung hat. Die Trennwand 25 hat bei dem zweiten Ausführungsbeispiel einen U-förmigen Verlauf und ist mit den Front- und Rückseiten des Gehäuses durch geeignete Befestigungsmitte! derart verbunden, daß sie eine innere und eine äußere Elektrodenkammer voneinander trennt. Die beiden Elektrodenkammern enthalten jeweils eine der Elektroden 26 und 26' und sind mit Pufferlösungen 27 und 27' gefüllt. Die übrigen baulichen Einzelheiten entsprechen denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels gemäß Fig.3. Aufgrund dieser Ausbildung werden das Filterpapier 15, der Serenträger 19, das Filterpapier 15" und die Elektrode 26' von der Elektrode 26 mit Energie versorgt, während ein weiterer Stromkreis über das Filterpapier 15', den Serenträger 19, das Filterpapier 15" und die Elektrode 26' von der Elektrode 26 geschlossen wird. Bei dem zweiten ^usführungsbeispiel wird der Serenträger in der gleichen Weise mit elektrischer Energie versorgt wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, so daß sich Elel.'rophoresemuster entsprechend den Darstellungen in F i g. 4A und 4B ergeben.

An der Unterseite des Gehäusedeckels 28 des Elektrophoresegeräts gemäß F i g. 6 sind Ansätze 28a, 28b und 28c an den den Träger-Klemmstücken 18, 18'

bzw. 18" entsprechenden Stellen angeformt. Aufgrund dieser am Gehäusedeckel angeformten Ansätze werden die Räume A und Boberhalb des Trägers 19 gegenüber den anderen Räumen C und D abgedichtet, wenn der Decke! geschlossen ist, wobei die Ansätze 28a, 28£> und 28cin engen Kontakt mit den Träger-Klemmstücken 18, 18' bzw. 18" kommen. Wenn daher aufgrund der Stromeinspeisung Wärme entsteht und Pufferlösungen verdampfen, so findet keine Konvektion zwischen den auf relativ hoher Feuchtigkeit gehaltenen Räumen A und B und den bei relativ niedriger Feuchtigkeit gehaltenen Räumen Cund D statt, so daß die Räume A und B bei konstant hoher Feuchtigkeit bleiben und nahezu gleiche Elektrophoresebedingungen in den beiden Räumen gewährleistet sind. In einem Elektrophoresegerät wird die Stromrichtung jeweils nach zwei Analysezyklen umgekehrt, um einen ungünstigen Effekt auf die Elektrophoresemuster aufgrund von pH-Wert-Differenzen zwischen den Pufferlösungen in den entsprechenden Elektrodenkammern zu vermeiden. Wenn in der oben beschriebenen Weise die Elektrophoresebedingungen zwischen den Räumen A und B gleich sind, kann sich kein Unterschied in den Elektrophoresemustern durch die Umkehr der Stromrichtung ergeben.

Die Träger-Klemmstücke 18, 18' und 18" können bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 6 durch geeignete Mittel an den vorspringenden Ansätzen 28a, 286 bzw. 28c angebracht oder verklebt werden, um den Deckel ebenso wie die Träger-Klemmstücke bedienbar zu machen. Ein Deckel mit den zuvor beschriebenen vorspringenden Ansätzen kann auch bei dem ersten Ausführungsbeispiel (F i g. 3) verwendet werden.

In den beiden zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen können die Filterpapiere, welche der Stromübertragung zu den Pufferlösungen dienen, durch geeignete Teile aus einem geschäumten Material, z. B. einen Schwamm, ersetzt werden. Es ist außerdem möglich, anstelle des Filterpapiers 15" und des Filterpapierhalters 18" ein trapezförmiges Bauteil aus einem Schaumstoff zu verwenden, das gleichzeitig als Filterpapier und Filterpapierhalter dient. Es ist ferner möglich, das Filterpapier 15 und den Filterpapierhalter 13 als einteiliges Bauteil aus einem Schaumstoff auszubilden und es so anzuordnen, daß sein unteres Ende in die Pufferlösung 8 eintaucht. Das Filterpapier 15' und der Filterpapierhalter 13' können in der gleichen Weise ausgebildet und angeordnet werden.

Bei dem vorstehend beschriebenen Elektrophoresegerät sind die Bauteile zur Zuführung der Pufferlösungen und des elektrischen Stromes in einer solchen Stellung angeordnet, daß sie mit dem Zentralbereich des Serenträgers in Kontakt kommen, wodurch Elektrophoresemuster unter Zufuhr elektrischer Energie zu in zwei Reihen auf einem Screnträger angeordneten Seren möglich wird und eine doppelte Anzahl an Seren im Vergleich zu herkömmlichen Elektrophoresegeräten behandelt werden kann. Außerdem werden bei der beschriebenen Ausbildung des Elektrophoresegeräts die Seren auf den rechten und linken Reihen in symmetrischer Richtung mit elektrischer Energie versorgt, so daß Elektrophoresemuster gewonnen werden, die in den beiden Serenreihen in ähnlicher Weise entwickelt sind.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel werden nur zwei Elektroden verwendet, von denen eine funktionell gleichwertig zu den üblicherweise zu beiden Seiten angeordneten Elektroden ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Elektrophoresegerät mit wenigstens zwei Elektrodenkammern zur Aufnahme von Pufferlösungen, mit in den Elektrodenkammern angeordneten Elektroden, ferner mit drei in gegenseitigem Abstand nebeneinander angeordneten Papierhaltern und mit an letzteren gehalterten Papierabschnitten zur Pufferlösungs- und Stromzufuhr, die jeweils mit einem Ende in die Pufferlösung eingetaucht sind, dadurch gekennzeichnet, daß drei Filterpapiere (15, 15', 15") als Papierabschnitte getrennt voneinander jeweils an einem der Papierhalter (13, 13', 14) gehalten sind, daß ein Serenträger (19) von den drei Papierhaltern an den drei Filterpapieren in Kontakt gehalten ist i,!nd daß die Seren außerhalb der mit den Filterpapieren (15, 15', 15") in Kontakt stehenden Bereichen in zwei Reihen auf dem Serenträger (19) angeordnet sind.

2. Elektrophoresegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei Elektrodenkammern in einem Gehäuse (11) ausgebildet sind, daß das an dem mittleren Filterpapierhalter (18) angebrachte Filterpapier (15") mit beiden Enden in die in der mittleren Elektrodenkammer befindliche Pufferlösung (16") eingetaucht ist und daß die beiden anderen Filterpapiere (15, 15') mit jeweils einem Ende in die in den seitlichen Elektrodenkammern befindlichen Pufferlösungen (16,16') eingetaucht sind.

3. Elektrophoresegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine äußere und eine innere Elektrodenkammer durch eine Trennwand (25) voneinander getrennt sind, daß das an dem mittleren Filterpapierhalter (14) angebrachte Filterpapier (15") mit beiden Enden in die in der inneren Elektrodenkammer befindliche Pufferlösung (27') eingetaucht ist und daß die beiden äußeren Filterpapiere (15,15') mit jeweils einem Ende in die in der äußeren Elektrodenkammer enthaltene Pufferlösung (27) eingetaucht sind.

4. Elektrophoresegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß allen Filterpapierhaltern (13, 13', 14) Träger-Klemmstükke (18,18', 18") aufgesetzt sind.

5. Elektrophoresegerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Gehäusedeckel (28) nach innen vorspringende Ansätze (28a, 28ö, 28c) angeordnet und mit den Träger-Klemmstücken (18, 18', 18") in Kontakt bringbar sind.

6. Elektrophoresegerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger-Klemmstücke (18, 18', 18") mit dem Deckel (28) einteilig ausgebildet sind.

7. Elektrophoresegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere (14) der drei Filterpapierhalter (13, 13', 14) aus schaumartigem bzw. porösem Material besteht u.id in Ersatz eines gesonderten Filterpapiers (15") die Funktion der Pufferlösungs- und Stromzufuhr erfüllt.