DE558742T1 - Elektroforese mit Chemisch unterdrückter Nachweisung. - Google Patents

Elektroforese mit Chemisch unterdrückter Nachweisung.

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DE558742T1
DE558742T1 DE92920960T DE92920960T DE558742T1 DE 558742 T1 DE558742 T1 DE 558742T1 DE 92920960 T DE92920960 T DE 92920960T DE 92920960 T DE92920960 T DE 92920960T DE 558742 T1 DE558742 T1 DE 558742T1
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capillary
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electrophoresis
ion exchange
regenerant
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DE92920960T
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Neboisa Avdalovic
Purnendu Dasgupta
Bao Th Street Li-Yuan
Christopher Pohl
Roy Rocklin
John Stillian
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Dow Chemical Co
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Claims (50)

Europäische Patentanmeldung Nr. 92 920 960.9 Anmelder: The Dow Chemical Company Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur Ionenanalyse, enthaltend
(a) Kapillarelektrophoretische Trenneinrichtungen zum Trennen von Ionen mit einer Kapillare, mit einem ersten Ende in Verbindung mit einem ersten Elektrolytvorrat, der erste Elektrodeneinrichtungen enthält, und einem zweiten Ende mit ionenleitenden Einrichtungen in Verbindung mit einem zweiten Elektrolytvorrat, der zweite Elektrodeneinrichtungen enthält, wobei das erste Ende der Kapillare Elektrolyt aus dem ersten Elektrolytvorrat empfangen kann, und die ionenleitenden Einrichtungen am zweiten Ende der Kapillare den Strom leiten können, der zwischen den ersten und zweiten Elektroden erzeugt wird, wenn ein Elektrolyt in der Kapillare und in den ersten und zweiten Vorratsbehältern vorhanden ist, und eine Spannung an die Elektroden angelegt wird,
(b) Sperreinrichtungen zum Behandeln von aus den kapillaren elektrophoretischen Trenneinrichtungen eluiertem Ausfluß, wobei die Sperreinrichtungen aufwei sen,
(1) mindestens eine Kapillarausflußkammer mit einem Einladende und einem Auslaßende, wobei das Einlaßende in Verbindung mit dem zweiten Ende der Kapillare steht,
(2) mindestens eine Regeneriermittel kammer und
(3} mindestens eine Ionenaustauschmembran, die die Kapillarausflußkammer und die Regeneriermittelkammer voneinander trennt, und die Ionenaustauschmembran vorzugsweise für das Gegenion der Ionen durchlässig ist, und
(c) Detektoreinrichtungen in Verbindung mit dem Aus-
laßende der Sperreinrichtung, die in der Lage sind, daraus austretende abgetrennte Ionen nachzuweisen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtungen in Abstand voneinander erste und zweite Detektorelektrodeneinrichtungen enthalten, wobei mindestens eine der Detektoreinrichtungen in elektrischer Verbindung mit dem Ausfluß aus dem Auslaßende der Sperreinrichtung steht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Nachweisen der abgetrennten Ionen das Messen der Leitfähigkeit des Ausflusses aus dem Ausflußende der Sperreinrichtung einschließt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillarausflußkammer und die Ionenaustauschmembran in der Sperreinrichtung im wesentlichen die gleiche Querschnittsfläche aufweisen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillare und das selektive Ionenaustauschmembranrohr einen kreisförmigen Querschnitt von im wesentlichen gleichem Durchmesser aufweisen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die ionenleitenden Einrichtungen eine amphotere Ionenaustauschmembran aufwei sen.
7. Verfahren zur Ionenanalyse durch
(a) Hindurchführen einer ionenhaltigen Probe in einer Elektrolytlösung, die Transmembranelektrolytionen
mit zu den zu bestimmenden Ionen gegenteiliger Ladung aufweist, durch kapillarelektrophoretische Trenneinrichtungen, in der die Ionen getrennt werden und wobei die kapi1larelektrophoretisehen Trenneinrichtungen eine Kapillare enthalten mit erstem und zweitem Ende, wobei das erste Ende in Kontakt mit einem ersten Elektrolytvorrat steht, der Elektrolyt und erste Elektrodeneinrichtungen enthält, und das zweite Ende ionenleitende Einrichtungen enthält, die in Verbindung mit einem zweiten Elektrolytvorrat stehen, der Elektrolyt und zweite Elektrodeneinrichtungen enthält, wobei an den ersten und zweiten Elektrodeneinrichtungen eine Spannung anliegt, um die Trennung der Ionen auszulösen,
(b) Hindurchleiten des Ausflusses aus den kapillarelektrophoretisehen Trenneinrichtungen durch eine Sperreinrichtung mit mindestens einer Kapillarausflußkammer und mindestens einer Regeneriermittelkammer, die ein Regeneriermittel enthält, und mindestens einer Ionenaustauschmembran, die die Kapi 1larausflußkammer und die Regeneriermittelkammer voneinander trennt, und wobei die Ionenaustauschmembran vorzugsweise für das Gegenion der zu bestimmenden Ionen durchlässig ist, so da/? das Gegenion durch die Membran in die Regeneriermittelkammer gelangen kann und Regeneriermittelionen der gleichen Ladung durch die Membrane in den Ausfluß gelangen und
(c) Hindurchleiten des aus dem Ausladende der Kapillarausflußkammer in der Sperreinrichtung austretenden behandelten Ausflusses durch Detektoreinrichtungen, in denen die abgetrennten Ionen nachgewiesen werden durch Messen der Leitfähigkeit des behandelten Ausflusses.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die an die ersten und
zweiten Elektrodeneinrichtungen angelegte Spannung ausreichend ist, um elektroendosmotisehen Fluß durch die Kapillare herbeizuführen.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der elektroendosmotisehe Fluß vom ersten Ende zum zweiten Ende der Kapillare stattfindet, die Innenoberfläche der Kapillare eine negative Ladung aufweist und die erste Elektrode im Vergleich zur zweiten Elektrode eine positive Polarität aufweist.
10. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der elektroendosmotisehe Fluß vom ersten Ende zum zweiten Ende der Kapillare stattfindet, die Innenoberfläche der Kapillare eine positive Ladung aufweist und die erste Elektrode im Vergleich zur zweiten Elektrode eine negative Polarität aufweist.
11. Verbesserte Kapillarelektrophoresevorrichtung mit einer Kapillare, die ein Probeneinlaßteil und ein Auslaßteil aufweist, mit einer ersten Elektrode in elektrischer Verbindung mit dem Einlaßteil der Kapillare und mit einer zweiten Elektrode in elektrischer Verbindung mit dem Auslaßteil der Kapillare, mit einer Spannungsquelle in elektrischer Verbindung mit der ersten und zweiten Elektrode,
dadurch gekennzeichnet, daß eine stationäre Ionenaustauscheinrichtung in Flüssigkeitsverbindung mit der Kapillare vorhanden ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ionenaustauscheinrichtung eine Leitung ist, die ein Ionenaustauschmaterial enthält, und der Kanal der Leitung in Flüssigkeitsverbindung mit der Kapillare steht.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, da/? die zweite Elektrode in der Nähe des Ausgangs der Leitung angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin Mittel zum Nachweisen von Ionen aufweist, die in Flüssigkeitsverbindung mit der Ionenaustauscheinrichtung stehen.
15. Vorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, da/? sie weiterhin Mittel zum Nachweisen von Ionen aufweist, die in Flüssigkeitsverbindung mit dem Kanal der Leitung stehen.
16. Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, da/? sie weiterhin Mittel zum Nachweisen von Ionen aufweist, die in Flüssigkeitsverbindung mit Kanal der Leitung stehen.
17. Verbesserte Kapillarelektrophoresevorrichtung mit einer Kapillare, die ein Probeneinla/?teil und ein Ausla/?teil aufweist, mit einer porösen Leitung, dessen Kanal in Flüssigkeitsverbindung mit der Kapillare steht, mit einer ersten Elektrode in elektrischer Verbindung mit dem Ei &eegr;1 abteil der Kapillare, mit einer zweiten Elektrode, die in elektrischer Verbindung mit der porösen Leitung steht, mit einer Spannungsquelle in elektrischer Verbindung mit der ersten und zweiten Elektrode,
dadurch gekennzeichnet, da/? eine stationäre Ionenaustauscheinrichtung in Flüssigkeitsverbindung mit dem Kanal der porösen Leitung vorhanden ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, da/? die Ionenaustauscheinrichtung eine Ionenaustauschleitung ist, die ein Ionenaustauschmaterial enthält, und der Kanal der Ionenaustauschleitung in Flüssigkeitsverbindung mit dem Kanal
6
der porösen Leitung besteht.
19. Vorrichtung nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin Mittel zum Nachweisen von Ionen aufweist, die in Flüssigkeitsverbindung mit der Ionenaustauscheinrichtung stehen.
20. Vorrichtung nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet, da/? sie weiterhin Mittel zum Nachweisen von Ionen aufweist, die in Flüssigkeitsverbindung mit dem Kanal der Ionenaustauschleitung stehen.
21. Verfahren zum Analysieren von Anionen durch die Schritte:
(a) Abtrennen der interessierenden Anionen durch Elektrophorese in einer Pufferlösung,
(b) Austauschen von Kationen des Puffers durch Regeneriermittelkationen unter Verwendung einer stationären Kationenaustauscheinrichtung, so daß die elektrische Leitfähigkeit des Puffers verringert wird und ein unterdrückter (suppressed) Puffer gebildet wird,
(c) Messen der elektrischen Leitfähigkeit des unterdrückten Puffers, um die abgetrennten Anionen zu bestimmen.
22. Verfahren nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet, daß der Puffer ein Salz einer schwachen Säure enthält, und die Regeneriermittelkationen Wasserstoffionen sind.
23. Verfahren nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet, daß der puffer eine starke Base enthält, und die Regeneriermittelkationen Wasserstoff ionen sind.
24. Verfahren zum Analysieren von Kationen durch die Schritte:
(a) Abtrennen der interessierenden Kationen durch Elektrophorese in einer Pufferlösung,
(b) Austauschen von Anionen des Puffers durch Regeneriermittelanionen unter Verwendung einer stationären Anionenaustauscheinrichtung, so da/7 die elektrische Leitfähigkeit des Puffers verringert wird und ein unterdrückter (suppressed) Puffer gebildet wird,
(c) Hessen der elektrischen Leitfähigkeit des unterdrückten Puffers, um die abgetrennten Kationen zu bestimmen.
25. Verfahren nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet, daß der Puffer ein Salz einer schwachen Base enthält, und die Regeneriermittelanionen Hydroxyl ionen sind.
26. Verfahren nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet, daß der Puffer eine starke Säure enthält und die Regeneriermittelanionen Hydroxylionen sind.
27. Verfahren zum Analysieren von Anionen durch die Schritte:
(a) Einbringen einer die interessierenden Anionen enthaltenden Probe in eine Kapillare, die einen Elektrophoresepuffer enthält, der auch in Kontakt mit einem Kationenaustauschmaterial steht, wobei das Kationenaustauschmaterial den Elektrophoresepuffer von einer Quelle von Regeneriermittelkationen trennt,
(b) Aufbringen eines elektrischen Feldes auf den Kanal, so daß der Elektrophoresepuffer durch elektroosmotisehen Fluß zum Kationenaustauschmaterial fließt,
(c) Austauschen der Kationen des Elektrophoresepuf-
fers durch Regeneriermittelkationen mittels des Kationenaustauschmaterials, so da/? die elektrische Leitfähigkeit des Elektrophoresepuffers verringert wird, und ein unterdrückter Elektrophoresepuffer gebildet wird,
(d) Hessen der elektrischen Leitfähigkeit des unterdruckten Puffers, um die abgetrennten Anionen zu bestimmen.
28. Verfahren nach Anspruch 27,
dadurch gekennzeichnet, da/? in Schritt (b) das elektrische Feld längs des Kapillarkanals und über das Kationenaustauschmaterial aufgebracht wird.
29. Verfahren zum Analysieren von Kationen durch die Schritte:
(a) Einbringen einer die interessierenden Kationen enthaltenden Probe in eine Kapillare, die einen Elektrophoresepuffer enthält, der auch in Kontakt mit einem Anionenaustauschmaterial steht, wobei das Anionenaustauschmaterial den Elektrophoresepuffer von der Quelle von Regeneriermittelanionen trennt,
(b) Aufbringen eines elektrischen Feldes auf den Kanal der Kapillare, so da/? der Elektrophoresepuffer durch elektroosmotisehen FIu/? zum Anionenaustauschmaterial fliegt,
(c) Austauschen der Anionen des Elektrophoresepuffers durch Regeneriermittelanionen mittels des Anionenaustauschmaterial s, so daß die elektrische Leitfähigkeit des Elektrophoresepuffers verringert wird und ein unterdrückter Elektrophoresepuffer gebildet wird,
(d) Messen der elektrische» Leitfähigkeit des unterdrückten Puffers, um die abgetrennten Kationen zu bestimmen.
30. Verfahren nach Anspruch 29,
dadurch gekennzeichnet, da/? in Schritt (b) das elektrische Feld längs des Kanals des Kapillarrohres und über das Anionenaustauschmaterial aufgebracht wird.
31. Kapillarelektrophoresevorrichtung mit einer Kapillare, die ein Probeneinlaßteil und ein Auslaßteil aufweist, mit einer ersten Elektrode in elektrischer Verbindung mit dem Einlaßteil der Kapillare, mit einer zweiten Elektrode in Verbindung mit dem Auslaßteil der Kapillare, mit einer Spannungsquelle in elektrischer Verbindung mit der ersten und zweiten Elektrode und einem Detektor in Flüssigkeitsverbindung mit dem Auslaßteil der Kapillare,
dadurch gekennzeichnet, daß eine stationäre Ionenaustauscheinrichtung in Flüssigkeitsverbindung mit dem Auslaßteil der Kapillare und dem Detektor vorhanden ist.
32. Vorrichtung nach Anspruch 31,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ionenaustauschvorrichtung eine Leitung ist, die ein Ionenaustauschmaterial enthält, und der Kanal der Leitung in Flüssigkeitsverbindung mit dem Auslaßteil der Kapillare steht.
33. Vorrichtung nach Anspruch 32,
weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der Weg der elektrischen Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Elektrode durch die Leitung führt.
34. Kapillarelektrophoresevorrichtung mit einer Kapillare, die ein Probeneinlaßteil und ein Auslaßteil aufweist, mit einer porösen Leitung, wobei der Kanal der porösen Leitung in Flüssigkeitsverbindung mit dem Auslaßteil der Kapillare steht, mit einer ersten Elektrode in elektrischer Verbindung mit dem Einlaßteil der Kapillare, mit einer zweiten Elektrode, die in elektri-
&iacgr;&ogr;
scher Verbindung mit dem Ausla/?teil der Kapillare durch die poröse Leitung steht, mit einer Spannungsquelle in elektrischer Verbindung mit der ersten und zweiten Elektrode und mit einem Detektor in Flüssigkeitsverbindung mit der porösen Leitung,
dadurch gekennzeichnet, da/? eine stationäre Ionenaustauscheinrichtung vorhanden ist in Flüssigkeitverbindung mit dem Kanal der porösen Leitung und dem Detektor.
35. Vorrichtung nach Anspruch 34,
dadurch gekennzeichnet, da/? die Ionenaustauscheinrichtung eine Ionenaustauschleitung ist, die ein Ionenaustauschmaterial enthält, und der Kanal der Ionenaustauschleitung in Flüssigkeitsverbindung mit dem Kanal der porösen Leitung steht.
36. Verfahren zum Analysieren von Anionen durch die Schritte:
(a) Abtrennen der interessierenden Anionen durch Elektrophorese in einer Pufferlösung,
(b) Austauschen der Kationen des Puffers durch Regeneriermittelkationen unter Verwendung einer stationären Kationenaustauscheinrichtung, so da/? die Rückwirkung des Puffers auf einen Detektor verringert wird und ein unterdrückter (suppressed) Puffer gebildet wird und
(c) Hessen der Rückwirkung des unterdrückten Puffers mit einem Detektor, um die abgetrennten Ionen zu bestimmen.
37. Anionenanalyseverfahren nach Anspruch 36,
dadurch gekennzeichnet, da/? in Schritt (b) die elektrische Leitfähigkeit des Puffer* verringert wird und in Schritt (c) die elektrische Leitfähigkeit des unterdrückten Puffers gemessen wird.
38. Verfahren zum Analysieren von Kationen durch die
Ii
Schritte:
(a) Abtrennen der interessierenden Kationen durch Elektrophorese in einer Pufferlösung,
(b) Austauschen der Anionen des Puffers durch Regeneriermittelanionen unter Verwendung einer stationären Anionenaustauscheinrichtung, so daß die Rückwirkung des Puffers auf einen Detektor verringert wird und ein unterdrückter (suppressed) Puffer gebildet wird und
(c) Hessen der Rückwirkung des unterdrückten Puffers mit einem Detektor, um die abgetrennten Kationen zu bestimmen.
39. Kationenanalyseverfahren nach Anspruch 38,
dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (b) die elektrische Leitfähigkeit des Puffers verringert wird und in Schritt (c) die elektrische Leitfähigkeit des unterdrückten Puffers gemessen wird.
40. Anionenanalyseverfahren mit den Schritten:
(a) Einbringen einer die interessierenden Anionen enthaltenden Probe in eine Kapillare, die einen Elektrophoresepuffer enthält, der auch in Kontakt mit einem Kationenaustauschmaterial steht, das den Elektrophoresepuffer von einer Quelle Regeneriermittelkationen trennt,
(b) Aufbringen eines elektrischen Feldes auf den Kanal der Kapillare, so daß der Elektrophoresepuffer durch elektroosmotischen FIu/? zum Kationenaustauschmaterial fließt,
(c) Austauschen der Kationen im Elektrophoresepuffer durch Regeneriermittelkationen mittels des Kationenaustauschmaterials, so daß die elektrische Leitfähigkeit des Elektrophoresepuffers verringert wird und ein unterdrückter (suppressed) Elektrophoresepuffer gebildet wird und
(d) Messen der elektrischen Leitfähigkeit des unterdrückten Puffers, um die abgetrennten Anionen zu
12
bestimmen.
41. Verfahren nach Anspruch 40,
dadurch gekennzeichnet, da/? in Schritt (b) das elektrische Feld entlang des Kanals der Kapillare und über das Kationenaustauschmaterial aufgebracht wird.
42. Kationenanalyseverfahren mit den Schritten:
(a) Einbringen einer die interessierenden Kationen enthaltenden Probe in eine Kapillare, die einen Elektrophoresepuffer enthält, der auch in Kontakt mit einem Anionenaustauschmaterial steht, das den Elektrophoresepuffer von einer Quelle Regeneriermittelanionen trennt,
(b) Aufbringen eines elektrischen Feldes auf den Kanal der Kapillare, so da/? der Elektrophoresepuffer durch elektroosmotisehen FIu/? zum Anionenaustauschmaterial fließt,
(c) Austauschen der Anionen des Elektrophoresepuffers durch Regeneriermittelanionen mittels des Anionenaustauschmateriais, so daß die elektrische Leitfähigkeit des Elektrophoresepuffers verringert wird und ein unterdrückter (suppressed) Elektrophoresepuffer gebildet wird und
(d) Hessen der elektrischen Leitfähigkeit des unterdrückten Puffers, um die abgetrennten Kationen zu bestimmen.
43. Verfahren nach Anspruch 42,
dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (b) das elektrische Feld entlang des Kanals der Kapillare und über das Anionenaustauschmaterial aufgebracht wird.
44. Kapillarelektrophoresevorrichtung mit einer Kapillare, die ein Probeneinlaßteil und ein Auslaßteil aufweist, mit einer ersten Elektrode in elektrischer Verbindung mit dem Einlaßteil der Kapillare, mit einer zweiten Elektrode in elektrischer Verbindung mit dem Auslaß-
teil der Kapillare, mit einer Spannungsquelle in elektrischer Verbindung mit der ersten und zweiten Elektrode und mit einem Detektor in Flüssigkeitsverbindung mit dem Auslaßteil der Kapillare,
gekennzeichnet durch eine Leitung zum bachbildenden Fließen von Flüssigkeit aus dem Auslaßteil der Kapillare zum Detektor, wobei die leitung eine Ionenaustauschmembran enthält, die den Auslaßteil der Kapillare vom Elektrolyt enthaltenden Raum, der durch Einrichtung zum Aufnehmen eines Elektrolyten gebildet wird, abtrennt.
45. Vorrichtung nach Anspruch 44,
dadurch gekennzeichnet, daß der Weg der elektrischen Verbindung zwischen der ersten und zweiten Elektrode durch die Ionenaustauschmembran führt.
46. Vorrichtung nach Anspruch 45,
dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt im Elektrolyt enthaltenden Raum in Kontakt mit der Ionenaustauschmembran steht.
47. Vorrichtung nach Anspurch 46,
dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt enthaltende Raum ein Regeneriermittel zum Regenerieren der Ionenaustauschmembran enthält.
48. Vorrichtung nach Ansprüchen 31 bis 35,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ionenaustauschmembran Ionen eines Elektrophoresepuffers gegen Regeneriermittelionen austauschen kann, so daß das Ansprechen des Detektors auf den Puffer verringert wird und ein unterdrückter (suppressed} Puffer ausgebildet wird.
49. Kapillarelektrophoresevorrichtung im allgemeinen mit einer Elektrophoresekapillare, die einen elektrophoresebereich bildet, der eine Pufferlösung enthalten kann, in der ein elektrisches Feld mittels in Abstand
voneinander angeordneter Elektroden, die mit einer Spannungsquelle verbunden sind, entwickelt werden kann, um Bestandteile einer in den Elektrophoresebereich eingebrachten Probe zu trennen, mit einem Detektor in Flüssigkeitsverbindung mit der Bohrung der Kapillare, um im Elektrophoresebereich abgetrennte Probenbestandteil nachzuweisen,
wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Ionenaustauscheinrichtung zum Austauschen von Ionen der Pufferlösung durch Regeneriermittel ionen vorhanden ist, so daß das Ansprechen des Detektors auf die Pufferlösung verringert wird und eine unterdrückte (suppressed) Pufferlösung gebildet wird, wobei die Ionenaustauscheinrichtung eine Ionenaustauschmembran enthält, die eine Trennung zwischen der Bohrung der Kapillare und einem Regeneriermittelraum, der durch Einrichtungen zum Halten eines Regeneriermittels gebildet wird, ausbildet.
50. Vorrichtung nach Anspruch 49,
weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der Weg der elektrischen Verbindung zwischen den Elektroden durch die Ionenaustauschmembran führt.
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DE69229827D1 (de) 1999-09-23

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