DE4021728A1 - Vorrichtung fuer die praeparative elektrophorese - Google Patents
Vorrichtung fuer die praeparative elektrophoreseInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die
präparative Elektrophorese und insbesondere ein
dimensions-unabhängiges Kühlsystem für diese
Vorrichtung.
Die Elektrophorese ist die zur Zeit leistungsfähigste
analytische Methode für die Trennung von Proteinen. Man
kennt auch zahlreiche Techniken der präparativen
Elektrophorese, die jedoch überwiegend für Trennungen
in einem Maßstab von Milligramm-Mengen von Proteinen
eingesetzt werden. Ein Hauptproblem bei der
Maßstabserweiterung ("scale up") ist die Ableitung der
beim Stromdurchgang entstehenden Joule′schen Wärme.
Eine besonders erfolgreiche Technik ist die präparative
isoelektrische Fokussierung in Schichten granulierter
Gele, mit deren Hilfe Gramm-Mengen von Proteinen mit
hoher Auflösung getrennt werden konnten (Radola, B.J.,
Methods Enzymol. 1984, 104, 256-275).
In diesem Trennsystem ist die Schichtdicke auf ca. 1 cm
begrenzt, auch kann die Trennstrecke nicht verlängert
werden, so daß das Trennvolumen lediglich durch
Variation der Breite der Schicht vergrößert werden
kann. Einer solchen Maßstabserweiterung sind aber enge
praktische Grenzen gesetzt. Auch andere aus der
Literatur bekannte präparative Systeme mit
zylindrischer Geometrie lassen sich weder bei radialer
noch axialer Kühlung in einen größeren Maßstab
übertragen (Rilbe, H. und Petterson, S., in:
Arbuthnott, J.P. und Beeley, J.A. Isoelectric Focusing,
Butterworth, London 1975 pp. 44-57).
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine
Vorrichtung für die präparative Elektrophorese zur
Verfügung zu stellen, die die Trennung von größeren
Substanzmengen ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur präparativen
Elektrophorese vorgeschlagen, die durch einen modularen
Aufbau der Elektrolytkammer aus einer Vielzahl von
einzelnen Kompartimenten gekennzeichnet ist, wobei die
Kompartimente durch Trennelemente mit membranartigen
Eigenschaften verknüpft sind, und wobei jedes
Kompartiment ein aus parallel angeordneten Kapillaren
bestehendes Kühlelement enthält.
Ein wesentlicher Bestandteil jedes Kompartiments - das
den Elektrolyten enthält - ist ein aus Kapillaren
aufgebautes Kühlelement, bei dem dünne Kapillaren
parallel zueinander angeordnet sind, so daß der Abstand
zueinander wie auch zu den Begrenzungsflächen des
Kompartiments an keiner Stelle mehr als wenige
Millimeter beträgt. Die Begrenzungsfläche des
Kompartiments wird durch das angrenzende Element (auch
als Trennelement bezeichnet) mit den membranartigen
Eigenschaften gebildet. Im allgemeinen beträgt der
Abstand der Kapillaren zueinander zwischen 3 und 10 mm,
bevorzugt zwischen 5 und 7 mm. Der Abstand zur nächsten
angrenzenden Fläche - dem Trennelement zwischen zwei
Kompartimenten - sollte nicht mehr als 5, bevorzugt
nicht mehr als zwischen 1 und 3 mm betragen, wobei der
Abstand von der Oberfläche der Kapillare aus gemessen
wird. Der Durchmesser der Kapillaren sollte möglichst
gering sein, wobei jedoch infolge der
Materialeigenschaften und eines - zur Aufrechterhaltung
eines effektiven Kühlflüssigkeitstransportes
notwendigen - inneren Durchmessers technische Grenzen
gesetzt sind. Im allgemeinen beträgt der äußere
Durchmesser der Kapillaren zwischen 1 und 3 mm.
Eine wichtige Anforderung an die Eigenschaften der
Kapillaren ist, daß sie elektrisch nicht leitend sind
und sich gegenüber den eingesetzten Chemikalien
(Elektrolyt, Protein etc.) neutral und beständig
verhalten.
Geeignete Materialien, aus denen Kapillaren bestehen
können, sind beispielsweise Metalle, soweit sie außen
mit elektrischen Nichtleitern beschichtet sind, so z. B.
mit Kunststoffen (Polyethylen, Teflon etc.), Kunststoffe
und Glas. Überzogene Metallkapillaren gelten als
bevorzugt, da sie die größte Wärmeleitfähigkeit
aufweisen.
Die Kühlung der Kapillaren ist eine Funktion der Länge,
Wandstärke, Wärmeleitfähigkeit des Materials, der
Durchflußgeschwindigkeit und Leistung der
Kühlaggregate. Das erfindungsgemäße Kühlprinzip kann
bis zu einem Gesamtvolumen von mindestens 100 Litern
und mehr eingesetzt werden und wird in erster Linie
durch die Länge der Trennstrecke und die damit
aufzuwendende Trennzeit bestimmt. Trennzeiten von über
24 Stunden erscheinen nur bei besonderen
Problemstellungen gerechtfertigt. Die Kühlleistung
wurde in Kompartimenten mit unterschiedlicher Anordnung
der Kapillaren (Abstand, Länge, Durchmesser, Material,
Durchflußgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit,
Schichthöhe) überprüft. Temperaturmessungen bei
unterschiedlicher Belastung des Systems haben gezeigt,
daß die Temperatur im ganzen System, auch an kritischen
Stellen z. B. in der Nähe von Elektroden, bis zu einer
Belastung von 0,3-0,4 Watt/cm3 konstant ist. Diese
Wattbelastung übertrifft um ein Vielfaches die bei der
Elektrophorese zu erwartende Wärmeentwicklung.
Das erfindungsgemäße Kapillarkühlsystem wird auch als
dimensions-unabhängiges Kühlsystem bezeichnet, da es
infolge des modularen Aufbaus der Elektrolytkammer
automatisch dem Volumen der Kammer angepaßt ist.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform bildet ein
Kompartiment mit dem aus Kapillaren aufgebautem
Kühlelement eine konstruktive Einheit, wobei das
Kompartiment folgende konstruktiven Merkmale aufweist:
Gegenüberliegende Seitenteile bilden zusammen mit einem
Bodenteil einen flachen Rahmen, der im allgemeinen nach
oben offen ist. Die Höhe der Seitenteile und die Länge
des Bodenteils können in weiten Bereichen beliebig
gewählt werden, wobei hiermit die Höhe und Breite der
Innenmaße der Elektrophoresekammer definiert ist.
Beispielsweise beträgt die Höhe 30 cm und Breite
40 cm, wobei die Außenmaße je nach eingesetzten
Werkstoffen größer sind. Bevorzugte Werkstoffe sind
chemisch resistente Kunststoffe, die sich mechanisch
gut verarbeiten lassen, wie z. B. Plexiglas und
Polyethylen. Die Kanten der gegenüberliegenden
Seitenteile bilden zusammen mit den Kanten des
Bodenteils jeweils eine Fläche, an die sich ein
Trennelement anschließt. Der Abstand dieser beiden
Flächen voneinander, d. h. die Dicke der Seitenteile und
die des Bodenteils, ist durch die Kühlleistung des
Kapillar-Kühlsystems vorgegeben. In der Regel beträgt
der Abstand 2 bis 10 mm, bevorzugt 2 bis 5 mm. Die
Anzahl der Kompartimente definiert die Trennleistung
der Elektrophoresekammer. Bei vorgegebenem gleichen
Volumen der Kammer bedeutet eine geringere Dicke des
Kompartiments eine größere Anzahl von Kompartimenten
und damit gleichzeitig eine verbesserte Trennleistung
des Systems. Anzustreben ist somit ein Kompartiment
geringer Dicke, jedoch sind diesem durch das
Kapillarkühlsystem konstruktive Grenzen gesetzt.
In einer besonderen Ausführungsform weist das Bodenteil
eine zunehmende Stärke auf, so daß im Innern des
Kompartiments ein Gefälle entsteht, so daß die
Elektrolytlösung - gegebenenfalls zusammen mit dem
getrennten Protein - vollständig über eine am tiefsten
Punkt angebrachte Auslaßöffnung entleert werden kann.
Für den Fall, daß das Kompartiment und das aus
Kapillaren gebildete Kühlelement eine konstruktive
Einheit bilden (Abb. 2), enthält jedes Seitenteil eine
oder mehrere Aussparung(en) (Öffnungen). Durch den
modularen Aufbau aus einer Vielzahl von Kompartimenten
werden durch diese Aussparungen Kühlwasserkanäle
gebildet, durch die die Kühlflüssigkeit auf einer Seite
einströmt - durch die Kapillaren hindurch - und aus dem
gegenüberliegenden Kühlwasserkanal herausströmt. Es ist
selbstverständlich, daß die erfindungsgemäße - aus
einzelnen Kompartimenten zusammengesetzte -
Elektrophoresekammer Anschlüsse enthält, damit die
Kühlwasserkanäle mit Kühlflüssigkeit versorgt werden
können.
Wenn es erwünscht oder erforderlich ist, die
Kühlleistung zu erhöhen, können die Kapillaren jedes
Kompartiments allein oder in Blöcken zusammengefaßt,
separat mit Kühlflüssigkeit versorgt werden. Die
Temperatur der Kühlflüssigkeit kann - beispielsweise
unter Verwendung von Kryostaten - dem sich ergebenden
Trennproblem angepaßt werden, beispielsweise in einen
Temperaturbereich zwischen 1 bis 30°C oder bei
Tieftemperaturelektrophorese zwischen -10 bis -30°C.
Bei Trennungen in Gegenwart hoher Polyolkonzentraten
liegt der bevorzugte Temperaturbereich um 20°C.
Die Kapillaren sind so mit den Seitenteilen verbunden,
daß ein Kontakt zu dem Kühlwasserkanal besteht, jedoch
keine Kühlflüssigkeit in das Innere der Elektro
phoresekammer dringen kann.
Die Grenzflächen zweier benachbarter Kompartimente
werden gegeneinander durch ein Trennelement
abgedichtet. Dementsprechend sind die Kanten der
Seitenteile und die Kanten des Bodenteils jedes
Kompartiments so gestaltet, daß sie eine abdichtende
Funktion erfüllen und keine Elektrolyt-Flüssigkeit
austreten kann. Sie können beispielsweise
Dichtungsprofile aus Gummi oder einem anderen
geeigneten Material - z. B. Teflon oder Silicon -
enthalten.
Die Trennelemente dienen dazu, einen
Flüssigkeitsaustausch zwischen benachbarten
Kompartimenten zu unterbinden, während die zu
trennenden Proteine diffundieren können, d. h. die
Trennelemente erfüllen die Funktion einer Membran.
Stoffe, die diese Membranfunktion aufweisen und zudem
ausreichend mechanisch stabil sind, können verwendet
werden. Geeignete Materialien sind beispielsweise
poröse Polymerfilme, keramische Membranen, oder
technische Gewebe, die mit einem sehr dünnen Gel
überzogen sind. Solche Gewebe sind beispielsweise in
der deutschen Offenlegungsschrift 37 36 087
beschrieben, auf die hiermit inhaltlich Bezug genommen
wird.
Besonders bevorzugt sind ultradünne gewebegestützte
Polyacrylamidgele oder Agarosegele mit einer Stärke von
ca. 50µm bis 2 mm, bevorzugt 50 bis 100µm. Solche
dünnen gewebegestützten Gele können direkt zwischen
zwei Kompartimente gelegt werden, ohne daß weitere
konstruktive Maßnahmen zur Aufnahme eines Trennelements
notwendig sind. Infolge des durch eine äußere
Spannvorrichtung ausgeübten Druckes sind die Gele
zwischen den Kompartimenten fixiert. Die Fläche der
Gele ist so dimensioniert, daß die Kühlwasserkanäle
nicht verdeckt werden.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist es
vorgesehen, als Trennelemente dünne Rahmen mit einem
fest verbundenen Gewebe zu verwenden, auf dem das Gel
aufpolymerisiert werden kann. Diese Ausführungsform
ermöglicht einen schnellen Aufbau der
Elektrophoresekammer, bzw. einen einfacheren Austausch
der Trennelemente. Es ist selbstverständlich, daß die
Rahmen in diesem Fall gleichgroße Aussparungen für die
Kühlwasserkanüle aufweisen müssen, wie die
dazugehörigen Kompartimente.
Es ist möglich, daß die Gele Zusatzstoffe, wie sie bei
der Elektrophorese üblicherweise eingesetzt werden
können, enthalten. Hierdurch ist es möglich, die
erfindungsgemäße Elektrophoresekammer den gestellten,
vielfältigen Trennproblemen anzupassen. So können
beispielsweise bei der Verwendung von
Polyacrylamidgelen zusätzliche funktionelle Gruppen in
das Gel eingeführt werden, wie dies auch in der Technik
der isoelektrischen Fokussierung in immobilisierten
pH-Gradienten bekannt ist.
Das erfindungsgemäße dimensionslose Kapillarkühlsystem
kann in verschiedenen Ausführungsformen vorliegen. Die
bevorzugte Ausführungsform, bei der die Kapillaren fest
mit den Seitenteilen der Kompartimente verbunden sind
und durch Kühlwasserkanäle mit Kühlflüssigkeit versorgt
werden, wurde bereits oben beschrieben.
In einer anderen Ausführungsform sind die Kapillaren
jedes Kompartiments zu einer "endlos" Kapillaren
verbunden und an ein Kühlflüssigkeitssystem
angeschlossen.
In einer weiteren Ausführungsform ist das
Kapillarkühlsystem nicht fest mit dem Kompartiment
verbunden. Die Kapillaren sind in einem flachen Rahmen,
der auch die Vorrichtung zur Kühlflüssigkeitsversorgung
und Kühlflüssigkeitsentsorgung enthält, angeordnet. Der
Rahmen ist so dimensioniert, daß er in vorgesehene
Nuten des Kompartiments eingeschoben werden kann. Es
ist notwendig, daß der Rahmen mit den Kapillaren
parallel zu den Grenzflächen der Kompartimente
angeordnet ist.
Im ersten und letzten Kompartiment sind die Elektroden
(Kathode bzw. Anode) der Elektrophoresekammer
angeordnet. Obwohl die Ausführung der Elektroden im
Rahmen üblicher Ausführungsformen variiert werden kann,
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, eine netzartig
aufgebaute Elektrode einzusetzen. Ein "grobmaschiges"
Netz (1-3 mm Maschenweite) aus einem inerten Material
(z. B. Kunststoff), wird meanderförmig von einem
leitenden Material, bevorzugt einem Platindraht,
durchzogen. Geeignet sind ebenfalls Netze, die
ausschließlich aus einem Platin- oder Platin-
Iridium-Draht geflochten sind. Geeignet sind auch
Graphit-Elektroden. Die Fläche der Elektrode entspricht
in etwa der Innenfläche der Kompartimente. Aufgrund der
hohen Feldstärke zwischen 50 ml 200 Volt/cm, und der
damit verbundenen Gasentwicklung im Elektrodenraum ist
es vorteilhaft, wenn die beiden Kompartimente, die die
beiden Elektroden enthalten, ein wesentlich größeres
Volumen aufweisen als die anderen Kompartimente.
Hierdurch wird zu starkes Schäumen vermieden.
Der segmentierte Aufbau der erfindungsgemäßen
Elektrophoresekammer ermöglicht es, daß die
Elektrolytlösung der Kompartimente mit den Elektroden
eine andere Zusammensetzung aufweisen als die anderen
Kompartimente. So kann beispielsweise ein höherer
Gehalt eines Polyols das Schäumen im Bereich der
Elektroden herabsetzen.
Die erfindungsgemäße Elektrophoresekammer wird aus
einer Vielzahl von Teilen zusammengesetzt, wobei
Kompartimente und Trennelemente abwechseln. Die beiden
äußeren Kompartimente enthalten die beiden Elektroden.
Diese schichtartig aufgebaute Elektrophoresekammer wird
durch eine Spannvorrichtung zusammengehalten, um die
einzelnen Bauteile (Kompartimente und Trennelemente) so
abzudichten, daß keine Elektrolytlösung nach außen
dringt und auch kein Flüssigkeitsaustausch zwischen
benachbarten Kompartimenten erfolgen kann.
Bei der erfindungsgemäßen Elektrophoresekammer hat sich
ein neu entwickeltes Prinzip der antikonvektiven
Stabilisierung bewährt.
Bei diesem Prinzip der antikonvektiven Stabilisierung
wird die Kammer mit einer 40-80% Lösung eines Polyols,
z. B. Glycerin, Saccharose, Sorbit oder einem Gemisch
dieser Polyole, gefüllt. Die einzelnen Kompartimente
werden voneinander mit gewebegestützten
Polyacrylamidgelen getrennt. Bei dieser antikonvektiven
Stabilisierung ist es möglich, während der Trennung aus
allen Segmenten Proben zu entnehmen und nach der
Trennung die Proteine ohne störende Vermischung leicht
zu eluieren. Bereits bei der Einführung der
isoelektrischen Fokussierung in von
Polyol-Dichtegradienten stabilisierten pH Gradienten
wurde gezeigt, daß hohe Polyolkonzentrationen mit der
Durchführung der Elektrophorese kompatibel sind.
Die Kompartimentierung mit gewebegestützten
Polyacrylamidgelen bietet eine Reihe von Vorteilen.
Polyacrylamidgele sind eine aus analytischen Versuchen
bestens bekannte Matrix, die die isoelektrische
Fokussierung und andere elektrophoretische Trennungen
nicht stört. Die Schichtdiche der gewebegestützten
Polyacrylamidgele kann zwischen 0.05-2 mm beliebig
gewählt werden. Auf diese Weise ist es möglich, das
Verhältnis der flüssigen Phase zur Gelphase in der
Trennkammer variabel einzustellen, was einen
entscheidenden Einfluß auf die Auflösung haben kann.
Die gewebegestützten Gele sind mechanisch stabil und
ermöglichen eine gute Kompartimentierung. Die
gewebegestützten Gele können gewaschen, getrocknet und
rehydratiert werden. Die Zusammensetzung der
gewebegestützten Gele kann innerhalb bestimmter
Vernetzungsgrade beliebig gewählt werden. Die
Verwendung von Polyacrylamidgelen ermöglicht es auch,
zusätzliche funktionelle Gruppen in das Gel
einzuführen, wie dies von der Technik der
isoelektrischen Fokussierung in immobilisierten pH
Gradienten bekannt ist (Görg, A., Fawcett, J.S und
Chrambach, A, Adv. Electrophoresis 1988, 2, 1-43).
Die Kompartimente können Sensoren zum Messen wichtiger
Parameter enthalten, wie z. B. pH-Wert, Temperatur, ÜV,
IR, Aktivitätsmessung radioaktiv markierter Proben,
Leitfähigkeit u. a. Die erfindungsgemäße
Elektrophoresekammer kann für den diskontinuierlichen
Betrieb vollautomatisiert werden, wenn zusätzlich eine
automatische Probenauftragung und Probenentnahme
installiert wird.
Üblicherweise wird die erfindungsgemäße
Elektrophoresekammer in horizontaler Lage betrieben.
Sind die Rahmen der Kompartimente jedoch allseitig
geschlossen - mit Ausnahme einer Öffnung zum Füllen und
Entleeren des Kompartiments - kann die
Elektrophoresekammer auch vertikal betrieben werden.
Um beispielsweise ein Protein zu trennen, wird wie
folgt vorgegangen:
Von den mit Elektrolytlösung gefüllten Kompartimenten
wird ein oder mehrere Kompartiment(e) geleert und mit
einer Mischung der zu trennenden Probe und
Elektrolytlösung gefüllt. Der Verlauf der Trennung kann
entweder durch direkte Probenentnahme aus den einzelnen
Kompartimenten verfolgt werden, oder aber sofern die
Kompartimente geeignete Sensoren enthalten durch die
erhaltenen Meßdaten. Die Isolierung der getrennten
Proben erfolgt durch einfaches Entleeren der
betreffenden Kompartimente.
Bei der isoelektrischen Fokussierung können alle
Kompartimente entleert werden, um dann mit Probenlösung
aufgefüllt zu werden. Im elektrischen Feld erfolgt dann
die Auftrennung der Probe gemäß den isoelektrischen
Punkten der einzelnen Komponenten.
Die Fraktionierung von Trägerampholyten ist ein
wichtiger Teilschritt bei der Herstellung von
Trägerampholyten für die isoelektrische Fokussierung.
Mit einer hochauflösenden Trennkammer sollte es möglich
sein, enge pH-Bereiche von Trägerampholyten, mit besser
definierten Eigenschaften als dies mit den bisher
üblichen Verfahren möglich war, herzustellen. Solche
enge pH-Bereiche von Trägerampholyten sind wichtig bei
Auftrennungen, in denen ein hohe Auflösung gefragt ist,
wie es z. B. bei der Üntersuchung genetischer Marker der
Fall ist.
In mehreren Versuchen wurden Syntheseansätze der
Trägerampholyte fraktioniert und die isolierten
Fraktionen in analytischen Fokussierungsversuchen
geprüft. Dank der ausgezeichneten Kühlleistung der
neuen Trennkammer konnte der konzentrierte
Syntheseansatz (35%) direkt, d. h. ohne Verdünnung,
fraktioniert werden, was die bisher übliche, teure
Aufkonzentrierung der verdünnt fraktionierten
Trägerampholyte einsparen konnte. Nach einer Trennzeit
von 44 h zeige der pH Gradient einen annähernd linearen
Verlauf, mit einem für diesen pH Bereich
charakteristischen Minimum der Leitfähigkeit beim
neutralen pH. Bei der analytischen Refokussierung
decken sich die im Gel gemessenen pH Gradienten mit den
im präparativen Versuch isolierten pH Bereich, mit zum
Teil ausgezeichneter Linearität über einen engen pH
Bereich (z. B. der Bereich pH 3-4).
Die Fraktionierung von Trägerampholyten zeigt, daß es
in der neuen Trennkammer möglich ist, Trennungen auch
bei hoher Leitfähigkeit der Probe oder der
Pufferelektrolyte durchzuführen. Solche Trennungen
könnten auch bei anderen niedermolekularen Substanzen
von Interesse sein.
Für die Auftrennung verschiedener Proteine müssen
jeweils der pH Gradient und das Vh Produkt optimiert
werden. Dies setzt eine Stabilität der pH Gradienten im
elektrischen Feld voraus. In einem Versuch in pH 4-9
Servalyt Trägerampholyten war der pH Gradient für Vh
Produkte von 6000-13 000 Vh konstant. Bei präparativer
Refokussierung enger pH Bereiche deckt sich der pH
Bereich mit dem ursprünglich isolierten Bereich. Dieser
Versuch zeigt, daß eine Kaskadenfokussierung in zwei
und mehr Schritten möglich ist, was die Auflösung bei
schwer trennbaren Komponenten entscheidend verbessern
könnte.
Wie in der Abbildung 1 dargestellt, ist die
erfindungsgemäße Elektrophoresekammer durch einen
modularen Aufbau gekennzeichnet. Auf einer Bodenplatte
(1) sind die Kompartimente (2) nacheinander angeordnet,
wobei in dieser Zeichnung die Trennelemente, die sich
zwischen zwei Kompartimenten befinden, nicht dargestellt
sind. Im Anschluß an die Kompartimente, die die
Elektroden (3) enthalten, befinden sich zwei stabile
Endblöcke (4), die Vorrichtungen (5) zur Aufnahme
zweier Führungsschienen (6) aufweisen. Die Platten, die
Führungsschienen und das Endteil (8) ermöglichen eine
Fixierung der einzelnen Kompartimente, so daß eine
flüssigkeitsdichte Elektrophoresekammer gebildet wird.
Die Führungsschienen können, sofern sie als runden Stab
oder als Rohr ausgebildet sind, ein Gewinde enthalten.
Das Endstück (8) wird aufgesteckt und mit den Muttern
verschraubt, wodurch der erforderliche Druck über das
auf den Führungsschienen bewegliche Endstück auf die
Elektrophoresekammer ausgeübt wird. Die Endblöcke (4)
dienen gleichzeitig dazu, die Aussparungen (7) für die
beiden Kühlwasserkanäle abzudichten, damit die
Kühlflüssigkeit nicht ausläuft. Ebenfalls enthalten die
Endblöcke Vorrichtungen (9), um das Kapillarkühlsystem
(11) an einen Kryostaten oder eine andere
Kühlflüssigkeitsversorgung anzuschließen (in der
Zeichnung nicht dargestellt). Dichtungen (12) zwischen
den Kompartimenten (2) verhindern, daß Flüssigkeit
austritt. Die Aussparungen (7) bilden zwei
gegenüberliegende Kühlflüssigkeitskanäle. Die
elektrischen Zuleitungen zu den Elektroden sind in der
Zeichnung ebenfalls nicht abgebildet. Der Zusammenhalt
der Kompartimente kann selbstverständlich durch
entsprechende technisch äquivalente Vorrichtungen
hergestellt werden.
Die Kompartimente sind - bis auf eine Ausnahme - nur im
Aufriß abgebildet, um den Aufbau der erfindungsgemäßen
Elektrophoresekammern deutlicher darzustellen.
Im Allgemeinen besteht die Kammer aus mindestens
5 Kompartimenten, da eine geringere Anzahl zwar
möglich, aber aus Sicht der Trennleistung nur in
Ausnahmefällen sinnvoll ist. Verkürzte Trennstrecken
mit 5 oder weniger Kompartimenten sind dann sinnvoll,
wenn sie in sogenannten Kaskaden eingesetzt werden. In
einer ersten Elektrophoresekammer erfolgt eine erste
Auftrennung der Probe, wobei anschließend der Inhalt
eines Kompartiments in einer weiteren
Elektrophoresekammer weiter franktioniert wird. Dieser
Vorgang kann mehrmals wiederholt werden. Die
Kombination mehrer Elektrophoresekammern mit einer
geringen Anzahl von Kompartimenten zu einer Kaskade
ermöglicht beispielsweise die schnelle Auftrennung
eines Proteingemisches.
In Abbildung 2 ist ein Schnitt durch ein Kompartiment
(2) mit fest eingebautem Kapillarkühlsystem
dargestellt. Zwei Seitenteile (14) und ein Bodenteil
(15) sind zu einem Rahmen (16) verbunden. Das Bodenteil
weist eine unterschiedliche Dicke auf, am tiefsten
Punkt befindet sich ein verschließbarer Abflußkanal
(17). In den Seitenteilen sind Öffnungen (7) vorhanden.
Durch die Kombination mehrerer Rahmenteile werden somit
die Kühlwasserkanäle gebildet. Die Kapillaren (18) sind
fest mit den Seitenteilen (14) verbunden.
Abbildung 3 zeigt einen Schnitt durch ein Kompartiment
(2) mit unterteilten Öffnungen (7a) und (7b) zur
Ausbildung getrennter Kühlflüssigkeitskanäle. Zur
effektiveren Kühlung können diese beispielsweise
gegenläufig mit Kühlflüssigkeit beschickt werden.
Abbildung 4 zeigt ein Trennelement (19) mit einem fest
eingebauten gewebegestützten Gel (20) . Die Seitenteile
(21) enthalten Aussparungen (22) zur Bildung von
Kühlwasserkanälen. Die Seitenteile (21), das Bodenteil
(25) und ein oberes Teil (23) bilden einen festen
Rahmen (24), um das Gewebe, auf dem das Gel
aufpolymerisiert ist, zu stützen.
Claims (8)
1. Vorrichtung für die präparative Elektrophorese,
gekennzeichnet durch einen modularen Aufbau der
Elektrolytkammer aus einer Vielzahl von
Kompartimenten, wobei die einzelnen Kompartimente
durch Elemente (Trennelemente) mit membranartigen
Eigenschaften voneinander getrennt sind und jedes
Kompartiment ein aus parallel angeordneten
Kapillaren bestehendes Kühlelement enthält.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Trennelement aus einem
Polymerfilm mit membranartigen Eigenschaften
besteht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Trennelement aus einem
gewebegestützten Polyacrylamid- oder Agarosegel
besteht.
4. Dimensions-unabhängiges Kühlsystem für die
präparative Elektrophorese, dadurch
gekennzeichnet, daß es parallel angeordnete
Kühlkapillaren geringen Außendurchmessers in
geringem Abstand zueinander angeordnet enthält.
5. Dimensions-unabhängiges Kühlsystem nach Anspruch
4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillaren aus
Stahl bestehen und mit einem elektrisch
nichtleitenden Material überzogen sind.
6. Dimensionsunabhängiges Kühlsystem nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillaren aus
Kunststoff bestehen.
7. Anwendung einer antikonvektiven Stabilisierung mit
hohen Konzentrationen von Polyolen und
gewebegestützten Gelen zur Abtrennung einzelner
Segmente.
8. Elektrophoresekammer, dadurch gekennzeichnet, daß
sie aus
- a) mindestens 5 - mit parallel angeordneten Kühlkapillaren geringen Abstandes versehenen - Kompartimenten,
- b) zwei Kompartimenten, zur Aufnahme der Elektroden,
- c) einer Vorrichtung für die Versorgung der Kapillaren mit Kühlflüssigkeit, und
- d) einer Vorrichtung zum Zusammenhalt der Kompartimente besteht.
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