DE60121767T2

DE60121767T2 - Nicht thermosensibles Medium für die Analyse von Spezies in einem Kanal

Info

Publication number: DE60121767T2
Application number: DE60121767T
Authority: DE
Inventors: Jean-Louis Viovy; Valessa Barbier
Original assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS; Institut Curie
Current assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS; Institut Curie
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2007-08-02
Anticipated expiration: 2021-06-30
Also published as: AU2001270725A1; DE60121767D1; JP2012098304A; WO2002001218A2; EP1295113A2; EP1295113B1; JP5038536B2; US9658189B2; FR2811083B1; US20160238557A1; FR2811083A1; US20040084310A1; US20180024095A1; US20190204266A1; ES2269427T3; JP2004502172A; CA2414295A1; WO2002001218A3; ATE334386T1; CA2414295C

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Analysetechniken, der Trennung und der Reinigung von Spezies, gemäß denen es erforderlich ist, dafür zu sorgen, dass sich die Spezies in einem als "Trennmedium" bezeichneten Fluid bewegen.
Sie zielt insbesondere darauf ab, ein Trennmedium vorzuschlagen, das zur Trennung von Spezies in Kanälen oder Kapillaren geeignet ist, bei denen eine ihrer Abmessungen mindestens im Submillimeterbereich liegt und typischerweise zwischen 20 μm und 200 μm beträgt (nachfolgend als Mikrokanäle bezeichnet). Es handelt sich insbesondere um Verfahren zur Trennung oder Analyse biologischer Makromoleküle durch Kapillarelektrophorese, durch Chromatografie oder durch irgendein Verfahren, das in Mikrokanälen realisiert wird (Kapillarelektrophorese und -chromatografie, mikrofluide Systeme, "Chiplabors"). Die Erfindung ist insbesondere bei Elektrophorese geeignet.
Im Folgenden ist als "Mikrofluidsystem" jedes System bezeichnet, bei dem Fluide und/oder in einem Fluid enthaltene Spezies in einem Kanal oder einer Gesamtheit von Kanälen bewegt werden, bei denen eine ihrer Abmessungen zumindest im Submillimeterbereich liegt, wobei durch Kapillarelektrophorese (EC) Mikrofluidsysteme konzipiert werden, bei denen der Transport der Spezies unter der Einwirkung eines elektrischen Felds erfolgt.
EC und die Mikrofluidsysteme erlauben schnellere Trennvorgänge mit höherer Auflösung als ältere Verfahren der Gelelektrophorese, sie benötigen kein konvektionsfreies Medium und ihre Eigenschaften wurden in weitem Umfang dazu genutzt, Ionentrennungen in flüssigem Medium auszuführen. Derzeit bedient sich die überwiegende Anzahl der mit EC erfolgenden Trennvorgänge biologischer Makromoleküle Lösungen linearer, verschlungener, wasserlöslicher Polymere, die den Vorteil zeigen, dass sie so häufig wie erforderlich ausgetauscht werden können.
Als Medium zur Trennung von Spezies in einem Kanal, insbesondere in Zusammenhang mit Kapillarelektrophorese, wurden zahlreiche unvernetzte Polymere vorgeschlagen. Die Wahl des besten Polymers für eine vorgegebene Anwendung hängt von mehreren Parametern ab. Zur Trennung Analyten als Funktion beispielsweise ihrer Größe ist es erforderlich, dass das Medium den Analyten ausreichend widerstandsfähige topologische Hindernisse entgegen stellt (Viovy et coll., Electrophoresis, 1993, 19, 322). Dies beinhaltet, dass das Trennmedium stark verschlungen und damit ziemlich viskos ist. Es ist auch erforderlich, dass die im Trennmedium vorhandenen Polymere keine anziehende Wechselwirkung mit den Analyten zeigen. Tatsächlich führt dieser Typ von Wechselwirkungen zu einer Verzögerung bestimmter und zu einer zusätzlichen Dispersion (H. Zhou et coll., HPCE 2000, Saarbrücken, 20–24/2/2000). Auch ist es bekannt, dass man bei der DNA-Sequenzierung oder bei der Trennung von Proteinen weniger gute Ergebnisse erhält, wenn die Matrix stärker hydrophobe Eigenschaften zeigt.
Es wurde in der Literatur auch vorgeschlagen, Copolymere als Trennmedium zu verwenden. In Menchen, Wo 94/07133, ist es vorgeschlagen, als Trennmedium bei Kapillarelektrophorese solche Medien zu verwenden, die Copolymere vom als regelmäßige Block-Copolymere bezeichnet werden, da sie über eine ausgewählte Länge und auf im Wesentlichen gleichmäßige Weise hydrophile Segmente sowie mehrere regelmäßig beabstandete hydrophobe Segmente zeigen, wobei eine Konzentration vorliegt, die über derjenigen der Überlappung zwischen Polymeren liegt. Diese Medien zeigen den Vorteil, dass sie rheologisch fließen, d. h., dass sie mit starkem Druck in eine Kapillare eingeleitet werden können, wobei sie beim Fehlen eines Außendrucks massive topologische Hindernisse bilden. Unglücklicherweise sind die gemäß diesem Prinzip verwendbaren Medien schwierig zu synthetisieren, was sie teuer macht und den Typ der Strukturen beschränkt, die ins Auge gefasst werden können. Außerdem sind diese Polymere relativ hydrophob, und ihre Leistungsfähigkeit beispielsweise zur DNA-Sequenzierung ist mäßig.
Aoki et coll. (Macromolecules, 2000, 33, 444) beschreiben nicht thermosensible Medien auf Polymerbasis, die aus mehreren Polymersegmenten vom Poly(N-Isopropylacrylamid)-Typ auf das Poly(Acrylsäure)(PAA_c-g-PDMAAm75) aufgepfropft ist, und vom Typ eines statistischen Poly(AA_c-co-DMAAm) bestehen.
Jedoch ist in diesem Dokument die Verwendung dieser Medien zur Trennung von Spezies nicht beschrieben.
Es wurde auch vorgeschlagen, als Trennmedium thermosensible Medien zu verwenden, deren Viskosität sich im Verlauf einer Temperaturerhöhung stark ändert.
Dieser Typ eines Mediums zeigt den Vorteil, dass sein Einleiten in eine Kapillare bei einer ersten Temperatur in einem Zustand geringer Viskosität sowie die Trennung bei einer zweiten Temperatur in einem Zustand stärkerer Viskosität, der gute Trennfunktionen zeigt, möglich sind, wie dies derzeit bei Gelelektrophorese erfolgt, insbesondere mit Agarose. In den Anmeldungen WO 94/10561 und WO 95/30782 sind insbesondere Medien vorgeschlagen, die ein einfacheres Einleiten durch eine Temperaturerhöhung erlauben. Tatsächlich sind in diesen Patentanmeldungen im Wesentlichen Mikrogele beschrieben, die ihr Volumen bei hoher Temperatur verringern können (was demgemäß zu einer verdünnten Lösung diskontinuierlicher Teilchen bei schwacher Viskosität führt) und die sich bei tiefer Temperatur aufweiten, bis sie den Trennkanal ganz ausfüllen (wodurch dem Medium Gelcharakter mit guten Trenneigenschaften verliehen wird). Die Anmeldung WO 98/10274 schlägt ein molekulares Trennmedium mit mindestens einem Typ von Block-Copolymeren vor, das sich bei einer ersten Temperatur in Lösung befindet und bei einer zweiten Temperatur in einem Zustand vom Geltyp befindet. Die beschriebenen Medien enthalten Dreifachblock-Polymere mit kleinen Molekülmassen (typischerweise unter 20.000) der Familie Polyoxyethylen-Polyoxypropylen-Polyoxyethylen (POE-POP-POE), noch genauer (POE₉₉-POP₆₉-POE₉₉, wobei die Indizes die Anzahlen der Monomere jedes Blocks repräsentieren) (Handelsbezeichnung "Pluronic F127"). Bei tiefer Temperatur sind die zwei POE-Segmente an den Enden der drei Blocksysteme wasserlöslich, und aufgrund der kleinen Molekülmasse des Copolymers sind die Lösungen bis zu einer erhöhten Konzentration relativ wenig viskos. Beim Erhöhen der Temperatur in die Gegend von 15–25°C wird das zentrale POP-Segment stärker hydrophob, und diese Polymere gruppieren sich zusammen, um einen Zustand vom Geltyp zu bilden. Jedoch zeigt dieser Mechanismus für eine Elektrophorese mehrere Mängel. Einerseits führt er erst bei erheblichen Polymerkonzentrationen, über 15 g/100 ml, insbesondere 20 g/100 ml, zu einem Gelzustand, der mit guten Eigenschaften für elektrophoretische Trennung ausgestattet ist, was zu starker Reibung und langen Wanderungszeiten führt. Außerdem macht die Abhängigkeit der Eigenschaften als Funktion der Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse zufällig. Schließlich ist es für viele Anwendungen und in vielen Geräten kaum üblich, wenn nicht unmöglich, die Temperatur zwischen der Füllphase für den Kanal und der Trennphase zu ändern.
Von Madabhushi, US 5,552 028 , WO 85/16910, WO 95/16911 wurde es auch vorgeschlagen, ein Trennmedium zu verwenden, das über ein Dämpfungsmedium und ei nen Bestandteil für Oberflächen-Wechselwirkung verfügt, der aus einem Polymer mit Wandabsorptionseigenschaften und mit einer Molekülmasse zwischen 5000 und 1 000 000 vom Typ eines disubstituierten Acrylamidpolymers besteht. Diese Matrizen, insbesondere das Polydimethylacrylamid (PDMA), erlauben es, Elektroosmose zu verringern, und sie führen bei bestimmten Anwendungen, bei der Sequenzierung, zu guten Trenneigenschaften. Jedoch sind sie relativ hydrophob, was ihre Funktionen auf bestimmte Anwendungen einschränkt, wie die DNA-Sequenzierung, und sie sind für andere Anwendungen, wie die Trennung von Proteinen, noch schädlicher. Auch führen sie zu langsamen Trennvorgängen.
Infolgedessen existiert heutzutage, trotz einer großen Anzahl von Untersuchungen und vorgeschlagenen Systemen, kein Medium für alle oben genannten Anwendungen, das gleichzeitig unter den verschiedenen Gesichtspunkten der Kosten, der Trennungsfunktion, der Verringerung von Wechselwirkungen mit den Wänden sowie der leichten Anwendbarkeit optimal wäre.
Es ist genau das Ziel der Erfindung, die Verwendung einer Familie von Polymeren vorzugschlagen, die als nicht thermosensibles, flüssiges Trennmedium zur Trennung, Analyse oder Reinigung von Spezies in Kanälen von Vorteil sind.
Spezieller hat die Erfindung ein nicht thermosensibles, flüssiges Medium zur Analyse, Reinigung oder Trennung von Spezies in einem Kanal gemäß dem Anspruch 1 zum Ziel.
Im Sinne der Erfindung soll durch "Polymer" ein Produkt bezeichnet sein, das aus einer Gesamtheit von Makromolekülen besteht und durch bestimmte Eigenschaften gekennzeichnet ist, wie die Molekülmasse, die Polymolekularität, die chemische Zusammensetzung und die Mikrostruktur. Die Polymolekularität kennzeichnet die Verteilung der Molekülmasse der Makromoleküle im Sinn der mittleren Masse, wie sie dem Fachmann vertraut ist. Unter Mikrostruktur ist die Art zu verstehen, gemäß der die Monomere in den Makromolekülen angeordnet sind, in deren chemische Zusammensetzung sie eintreten.
Gemäß der Erfindung ist unter Flüssigkeit im Gegensatz zu einem Gel jedes kondensierte Medium zu verstehen, das fließen kann, sei es auf Newton'sche Art oder viskoelastisch.
Vom Gebiet der Erfindung sind, falls sie auftreten, Gele ausgeschlossen, die aus der Copolymerisation von Monomeren in Anwesenheit von mindestens einem Vernetzungsmittel, seien sie bifunktionell oder multifunktionell, auftreten. Tatsächlich sind diese Gele, aufgrund ihres vernetzten Zustands, fest oder elastisch, und demgemäß sind sie nicht flüssig. Insbesondere erlauben sie nicht das Einleiten in eine Kapillare.
Das flüssige Medium gemäß der Erfindung ist nicht thermosensibel, d. h. es zeigt zwischen seiner Erstarrungstemperatur zuzüglich 10°C und seiner Siedetemperatur vermindert um 10°C keine abrupte Änderung seiner Viskosität. Unter abrupter Änderung ist hierbei eine Variation in der Größenordnung des Faktors 2 oder mehr in einem Temperaturbereich von 20°C oder weniger zu verstehen.
Im Sinn der Erfindung soll durch den Begriff Trennverfahren jedes Verfahren abgedeckt sein, das darauf abzielt, die Gesamtheit der in einer Probe enthaltenen Spezies oder bestimmte derselben abzutrennen, zu reinigen, zu identifizieren oder zu analysieren. Die Flüssigkeit wird in diesem Fall als "Trennmedium" bezeichnet, und sie wird im Verlauf des Trennprozesses über die abzutrennenden Spezies oder zumindest bestimmte derselben geschickt.
Mit dem Begriff "Spezies" sollen in allgemeiner Form Teilchen, Organellen oder Zellen, Moleküle oder Makromoleküle, insbesondere biologische Makromoleküle wie Nukleinsäuren (DNA, RNA, Oligonukleotide), Analoge von Kernsäuren, die durch Synthese oder chemische Modifizierung erhalten werden, Proteine, Polypeptide, Glycopeptide und Polysaccharide bezeichnet werden. Bei den Analyseverfahren werden diese Spezies gattungsmäßig als "Analyte" bezeichnet.
Die Erfindung ist bei elektrokinetischen Trennverfahren besonders vorteilhaft.
Durch den Begriff Elektrokinetische Trennung soll jedes Verfahren abgedeckt sein, das darauf abzielt, die Gesamtheit oder bestimmte der in einer Mischung enthaltenen Spezies dadurch abzutrennen, dass dafür gesorgt wird, dass sie unter der Einwirkung eines elektrischen Felds in einem Medium wandern, wobei das Feld seine Antriebswirkung in direkter oder indirekter Weise auf die Analyte auswirkt, beispielsweise mittels einer Verschiebung des Mediums selbst, wie bei Elektrochromatografie, oder mittels einer Verschiebung angefügter Spezies, wie mit Zellen, bei mizellarer Elektrochromatografie, oder mittels irgendeiner Kombination direkter oder indirekter Wirkungen. Als elektrokinetisches Trennverfahren gemäß der Erfindung wird auch jedes Trennverfahren angesehen, bei dem die genannte Wirkung des elektrischen Felds mit einer anderen Antriebswirkung von nicht elektrischem Ursprung kombiniert ist. Daher werden Verfahren der Kapillarelektrophorese oder der Elektrophorese auf "Chips" als "elektrokinetisch" bezeichnet.
Vorteilhafterweise besteht die Flüssigkeit, insbesondere bei elektrokinetischen Trennvorgängen, aus einem Elektrolyt.
Im Sinn der Erfindung soll mit Elektrolyt jede Flüssigkeit bezeichnet sein, die Ionen leitet. Im üblicheren Fall ist dieses Medium ein wässriges, gepuffertes Medium, wie mit Puffern auf Basis von Phosphat, tris(Hydroxymethyl)aminomethan (TRIS), Borat, N-tris(Hydroxymethyl)methyl3-Aminopropansulfonsäure (TAPS), Histidin, Lysin usw. Dem Fachmann sind viele Beispiele von Puffern bekannt, die bei Elektrophorese verwendbar sind, und eine bestimmte Anzahl derselben ist beispielsweise von Sambrook et coll. in "Molecular Cloning: a laboratory manual", Cold Spring Harbor Lab, New York, 1989 beschrieben. Jedoch können im Umfang der Erfindung alle Elektrolyttypen verwendet werden, insbesondere hydroorganische Lösungsmittel wie beispielsweise die Mischungen, Acetonitril, Wasser-Formamid oder Wasser-Harnstoff, polare organische Lösungsmittel wie, ebenfalls beispielhaft, N-Methylformamid. Als "Sequenzierungspuffer" bezeichnete Elektrolyte, die durch einen wässrigen Puffer mit alkalischem pH-Wert gebildet sind, zu dem ein beträchtlicher Anteil an Harnstoff und/oder Formamid zugesetzt ist, erweisen sich im Rahmen der Erfindung als besonders nützlich.
Mit "Kanal" soll jedes Volumen bezeichnet sein, das durch eine oder mehrere feste Wände begrenzt ist, die über mindestens zwei Öffnungen verfügen und dazu bestimmt sind, ein Fluid aufzunehmen oder von einem solchen durchsetzt zu werden.
Die Erfindung ist bei Systemen von besonderem Vorteil, die über mindestens einen Kanal verfügen, der eine Abmessung aufweist, die im Submillimeterbereich liegt, wie bei Kapillarelektrokinese-Trennsystemen, Mikrofluid-Systemen sowie allgemeiner Systeme zur Trennung von Spezies unter Verwendung von Mikrokanälen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Variante zielt die Erfindung darauf ab, als flüssiges Trennmedium eine Flüssigkeit zu verwenden, die solche Polymere enthält, die im Mittel über mindestens vier Bindungspunkte verfügen, vorzugsweise über eine Anzahl von Bindungspunkten zwischen 4 und 100, noch bevorzugter eine Anzahl von Verbindungspunkten zwischen 4 und 40.
Unter Bindungspunkt ist ein Punkt zu verstehen, an dem zwei Polymersegmente deutlich verschiedener chemischer Natur miteinander verbunden sind, wie bei einem Block-Copolymer, sei es ein Vernetzungspunkt zwischen einer Anzahl von Polymersegmenten chemisch gleicher oder verschiedener Natur, wobei die Anzahl größer als zwei ist, wie bei Kammpolymeren. Beispielsweise verfügt ein Kammpolymer mit drei Seitenzweigen über drei Bindungspunkte und sieben unterschiedliche Polymersegmente. In gleicher Weise verfügt eine Block-Copolymersequenz vom Typ A-B-A-B über drei Bindungspunkte und vier unterschiedliche Polymersegmente.
Im Rahmen der Erfindung ist mit "Polymersegment" oder "Segment" eine Gesamtheit von Monomeren zu verstehen, die auf kovalente und lineare Weise miteinander verbunden sind und zu einem vorgegebenen Typus einer chemischen Zusammensetzung gehören, d. h. die allgemein spezifische physikochemische Eigenschaften zeigen, insbesondere was das Lösungsverhalten, die Wechselwirkung mit einer festen Wand, die spezifische Affinität gegenüber bestimmten Molekülen oder eine Kombination dieser Eigenschaften betrifft.
Ein Beispiel eines Polymersegments im Sinn der Erfindung ist durch die Verkettung genau gleicher Monomere (Homopolymersegment) bei einem Copolymer gegeben, oder durch ein Copolymer, das über Abstände von mehr als einigen Monomeren keine deutliche Zusammensetzungskorrelation zeigt (Segment vom Typ eines statistischen Copolymers). Ein Polymer gemäß der Erfindung besteht aus mehreren Polymersegmenten, die als unterschiedlich bezeichnet werden. Im Sinn der Erfindung sind zwei Polymersegmente unterschiedlich, die sich durch ihre chemische Art und/oder ihre Topologie unterscheiden, d. h. durch die räumliche Verteilung von Segmenten zueinander, beispielsweise durch eine Skelettform im Gegensatz zu einem Seitenzweig.
Gemäß einer besonders bevorzugten ersten Variante sind die Polymere gemäß der Erfindung vom Typ eines unregelmäßigen Block-Copolymers.
Im Sinn der Erfindung soll unter einem Block-Copolymer ein Copolymer verstanden werden, das aus mehreren Polymersegmenten besteht, die auf kovalente Weise miteinander verbunden sind und zu mindestens zwei verschiedenen Typen der chemischen Zusammensetzung gehören. In solcher Weise sind zwei Polymersegmente, die bei einem linearen Block-Copolymer benachbart liegen, notwendigerweise von deutlich verschiedener chemischer Natur. Ein Block-Copolymer zeichnet sich durch die Tatsache aus, dass jedes von Segmenten eine ausreichende Anzahl von Monomeren enthält, um im Trennmedium physikochemische Eigenschaften, insbesondere betreffend das Lösungsverhalten, zu zeigen, die mit solchen eines Homopolymers derselben Zusammensetzung und derselben Größe vergleichbar sind. Dies steht im Gegensatz zu einem statistischen Copolymer, bei dem verschiedene Monomertypen auf im Wesentlichen statistische Weise aufeinander folgen und der Kette örtlich globale Eigenschaften verleihen, die verschieden von denen von Homopolymeren jedes der fraglichen Spezies sind. Die Größe der Homopolymersegmente, die dazu erforderlich ist, die Blockeigenschaft zu erzielen, kann als Funktion der Monomertypen und des Elektrolyts variieren, jedoch beträgt sie typischerweise einige Dutzend Atome entlang dem Skelett des genannten Segments. Es sei darauf hingewiesen, dass ein Block-Copolymer im Sinn der Erfindung aufgebaut werden kann, bei dem ein Teil der Segmente oder alle derselben für sich durch ein Copolymer vom statistischen Typ gebildet sind, insoweit man bei diesem Block-Copolymer Polymersegmente mit einer Größe und einem Unterschied der chemischen Zusammensetzung unterscheiden kann, die dazu ausreichen, dass von einem Segment zum nächsten eine deutliche Variation der physikochemischen Eigenschaften und insbesondere des Lösungsverhaltens auftritt. Insbesondere muss, um im Sinn der Erfindung als "Polymersegment" angesehen zu werden, ein Teil des Polymers über die Länge seines Skeletts mindestens 10 Atome tragen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieser Variante ist das Polymer gemäß der Erfindung vom Block-Copolymertyp mit unregelmäßiger Sequenz.
Im Sinn der Erfindung ist unter "Sequenz-Block-Copolymer" ein Block-Copolymer zu verstehen, das aus Polymersegmenten besteht, die zu mindestens zwei unterschiedlichen chemischen Typen gehören, die auf lineare Weise verkettet sind.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Variante ist das Polymer gemäß der Erfindung vom Typ eines unregelmäßigen Kammpolymers.
Im Sinn der Erfindung ist unter "Kammpolymer" ein Polymer zu verstehen, das ein lineares Skelett von bestimmter chemischer Natur sowie als "Seitenzweige" bezeichnete Polymersegmente der chemisch gleichen oder anderer Natur, ebenfalls linear, jedoch deutlich kürzer als das Skelett, die auf kovalente Weise durch eines ihrer Enden angebracht sind, aufweist. Bei einem Kammpolymer sind die das Skelett aufbauenden Polymersegmente sowie diejenigen, die die Seitenzweige aufbauen, ihrer topologischen Art nach verschieden. Wenn die die Seitenzweige des Kammpolymers aufbauenden Polymersegmente sowie diejenigen, die sein Skelett aufbauen, auch ihrer chemischen Art nach verschieden sind, zeigt das Polymer gleichzeitig die Eigenschaft eines "Kammpolymers" und die eines "Block-Copolymers". Derartige Polymere, die als "Kamm-Copolymere" bezeichnet werden, bilden eine Untergruppe der Kammpolymere, und sie können im Rahmen der Erfindung sicher verwendet werden.
Es kann auch gut in Betracht gezogen werden, in einem Medium gemäß der Erfindung mindestens ein Block-Copolymer und mindestens ein Kammpolymer gemeinsam zu verwenden.
Die Anzahl der Polymersegmente eines vorgegebenen chemischen oder topologischen Typs, die in den Polymeren gemäß der Erfindung enthalten sind, entspricht einem mittleren Wert, wobei zu beachten ist, dass es sich immer um eine Population einer großen Anzahl von Molekülen handelt, wobei innerhalb der genannten Zahlen eine bestimmte Polydispersion vorhanden ist.
In der vorliegenden Beschreibung sind, solange nichts Gegenteiliges angegeben ist, alle Molekülmassen, wie auch alle Mittelwerte über die Gesamtheiten der Ketten oder die Gesamtheiten der Polymersegmente, wie die mittlere Molekülmasse oder die mittlere Anzahl der Atome entlang des Skeletts, die Anzahl der Bindungspunkte oder auch die mittlere Anzahl der Pfropfstellen im Fall eines Kammpolymers, als Massemittelwerte im üblichen Sinn der Physik der Polymere zu verstehen.
Die Gesamtheit der Polymere gemäß der Erfindung, d. h. der Block-Copolymere oder der Kammpolymere, zeigen die vorteilhafte Eigenschaft, dass sie von unregelmäßigem Typ sind, d. h., dass die Gesamtheit der Segmente mindestens eines Typs der chemischen oder topologischen Art, die an ihrer Zusammensetzung Teil haben, eine Polymolekularität von mindestens 1,5, vorzugsweise über 1,8 zeigt.
Die Polymolekularität eines Typs von Polymersegmenten, die an der Zusammensetzung eines Polymers gemäß der Erfindung Teil haben, ist wie der Mittelwert der Molekülmasse der genannten Segmente zu verstehen, der über die Gesamtheit der Segmente dieses Typs gebildet wird, die an der Zusammensetzung dieses Polymers Teil haben (Massenmittelwert im üblichen Sinn der Physikochemie der Polymere).
Eine bevorzugte Variante eines unregelmäßigen Kammpolymers ist so aufgebaut, dass sie eine Polymolekularität der Seitenzweige von mindestens 1,5, vorzugsweise über 1,8 zeigt.
Eine andere bevorzugte Variante eines unregelmäßigen Kammpolymers ist so aufgebaut, dass sie eine Polymolekularität der Segmente des Skeletts zwischen zwei Seitenzweigen von mindestens 1,5, vorzugsweise über 1,8, zeigt.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform zeigen die Segmente jedes der Typen der chemischen oder topologischen Art, die an der Zusammensetzung von Polymeren gemäß der Erfindung Teil haben, eine Polymolekularität von mindestens 1,5, vorzugsweise über 1,8.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Polymolekularität von Polymeren gemäß der Erfindung über 1,5, vorzugsweise über 1,8.
Die Länge und die Anzahl der unterschiedlichen Polymersegmente, wie sie in den Kammpolymeren oder den Copolymeren, wie sie in Medien gemäß der Erfindung angewandt sind, ebenso wie ihre chemische Art, können im Rahmen der Erfindung deutlich variieren, und so können die Eigenschaften der genannten Medien abhängig von der gewünschten Anwendung stark variieren, wie dies bei der Beschreibung von Ausführungsbeispielen genauer gezeigt wird.
Die Polymere gemäß der Erfindung verfügen über eine Molekülmasse (Massenmittelwert) über 50.000, vorzugsweise über 300.000, und noch bevorzugter über 1.000.000, und noch weiter über 3.000.000.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zeigen die Polymere gemäß der Erfindung im Trennmedium eine deutliche Affinität zu den Wänden des Kanals.
Eine besonders bevorzugte Form besteht darin, dass bei einem Polymer gemäß der Erfindung mindestens ein Typ von Polymersegmenten vorhanden ist, der im Trennmedium eine spezifische Affinität zur Wand zeigt, sowie mindestens ein Typ von Polymersegmenten, der im genannten Medium eine geringere oder keine Affinität zur Wand zeigt.
Das Vorliegen dieses Typs von Polymersegmenten ermöglicht es dem Medium gemäß der Erfindung, die Adsorption von Spezies an Wänden des Kanals und/oder Elektroosmose zu verringern.
Tatsächlich bildet für alle Verfahren, bei denen Spezies in Kanälen eine Rolle spielen, die Adsorption dieser Spezies an den Wänden der genannten Kanäle ein Problem. Dieses Problem ist bei Kanälen mit kleinen Abmessungen und biologischen Makromolekülen, wobei die letzteren häufig amphiphil sind, besonders ausgeprägt. Dieses Phänomen der Wandadsorption von Spezies in der Probe oder dem Fluid hat zur Folge, dass bestimmte Analyte verzögert werden und eine zusätzliche Dispersion, und demgemäß ein Auflösungsverlust, bei Analyseverfahren gebildet wird. Diese Adsorption kann auch zu einer Verunreinigung der Wände des Kanals führen, wodurch die Fluide empfindlich beeinflusst werden, die man nachfolgend in diesen einleiten möchte.
Eine andere Einschränkung, die spezieller die elektrokinetischen Trennverfahren betrifft, ist die Elektroosmose, eine Bewegung der Gesamtheit des Trennmediums aufgrund des Vorliegens von Ladungen an den Wänden der Kapillare oder des Kanals. Diese Bewegung, die häufig zeitlich variabel und ungleichmäßig ist, schadet der Reproduzierbarkeit der Messwerte und der Auflösung. Dies beruht auf Ladungen, die an der Oberfläche der Kapillare aufgrund deren chemischer Struktur vorhanden sein können, aber es kann auch durch Wandadsorption geladener Spezies erzeugt oder verstärkt werden, die zunächst in den zu trennenden Proben enthalten sind, wobei es sich insbesondere um Proteine handelt.
Die Polymere gemäß der Erfindung, die über mindestens einen Typ von Polymersegmenten verfügen, zeigen im Trennmedium eine spezifische Affinität zur Wand, und sie verfügen aufgrund des Vorliegens mehrerer Segmente dieses Typs und wegen der relativ hohen mittleren Molekülmasse dieser Segmente über eine große Adsorptionsenergie, wodurch sie Elektroosmose dauerhaft absenken. Außerdem verfügen die Polymere gemäß der Erfindung in ihrer Struktur über Polymersegmente, die im genannten Medium eine kleinere oder keine Affinität zur Wand zeigen, wobei ein für die Auflösung schädlicher zu hydrophober Charakter vermieden ist, und sie können die Analyte wirkungsvoller von den Wänden abhalten.
Typischerweise bestehen die Typen der Polymersegmente, die keine Affinität zur Wand zeigen, aus Polymeren, die im Trennmedium gut löslich sind. Jedoch können im genannten Medium lösliche Polymere vorhanden sein, die dennoch in diesem eine spezielle Affinität zur Wand zeigen. Wenn das Trennmedium eine wässrige Lösung ist, sind Segmente ohne Affinität zur Wand typischerweise sehr hydrophile Segmente. Demgegenüber sind Segmente mit Affinität gering hydrophil, d. h. hydrophob. Es ist zu beachten, dass andere Affinitätstypen, die spezifischer sind, entsprechend der Art der Wand und der Art des Trennmediums verwendet werden können.
Copolymere, die zur Realisierung der Erfindung optimiert sind, sind insbesondere solche, bei denen die Gesamtheit der Segmente, die eine spezifische Affinität zur Wand zeigen, zwischen 2 und 80 Massen-%, bevorzugter zwischen 5 und 30% der gesamten mittleren Molekülmasse der Copolymere, oder zwischen 3 und 85%, bevorzugt zwischen 5 und 50%, der Gesamtzusammensetzung der Copolymere als Molzahl der Monomere, ausmachen.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform, die dann besonders interessant ist, wenn Analyte biologische Makromoleküle sind, besteht in der Verwendung von Polymeren gemäß der Erfindung, die außerdem eine spezifische Affinität zu einem oder mehreren Analyten zeigen.
Diese Affinität kann dadurch erhalten werden, dass in die Struktur der genannten Polymere Polymersegmente integriert werden, die eine spezielle Affinität zu bestimmten Analyten zeigen können. Derartige Polymersegmente können beispielsweise, in nicht erschöpfender Weise, aus einer vorbestimmten Abfolge verschiedener Monomere, wie einem Polynukleotid oder einem Polypeptid bestehen. Diese Affinität kann in gleicher Weise dadurch erzielt werden, dass einem Polymer gemäß der Erfindung ein natürliches oder denaturiertes Protein, ein Proteinbruchstück, ein Proteinkomplex, oder schließlich eine Säure- oder Basenfunktion, und/oder eine Lewis-Säure- oder -Basen-Funktion zugeordnet wird.
Zur Veranschaulichung der verschiedenen Strukturen, die dazu geeignet sind, durch das Copolymer gemäß der Erfindung verwendet zu werden, können insbesondere diejenigen genannt werden, bei denen das gesamte Copolymer oder ein Teil desselben wie folgt erscheint:

– in Form von Block-Copolymeren mit unregelmäßigen Sequenzen. In diesem Fall besteht eine bevorzugte Variante darin, dass über die Länge des Polymers Segmente, die eine spezifische Affinität zur Wand zeigen, und Segmente, die eine verringerte oder keine Affinität zur Wand zeigen, abgewechselt werden. Es kann auch in Betracht gezogen werden, über die Länge des Polymers Segmente, die eine spezifische Affinität zu bestimmten Analyten zeigen, und Segmente, die eine kleinere oder keine Affinität zu den genannten Analyten zeigen, abzuwechseln;
– in Form unregelmäßiger Kammpolymere. In diesem Fall ist eine bevorzugte Variante dadurch gekennzeichnet, dass sich die genannten Polymere als Kammpolymere zeigen, deren Skelett aus mehreren Polymersegmenten besteht, die eine spezifische Affinität zur Wand zeigen und deren Seitenzweige aus Polymersegmenten bestehen, die eine kleinere oder keine Affinität zur Wand zeigen, oder von Kammpolymeren, deren Seitenzweige aus Polymersegmenten bestehen, die eine spezifische Affinität zur Wand zeigen und deren Skelett aus Polymersegmenten besteht, die eine kleinere oder keine Affinität zur Wand zeigen. Diese Polymere können sich auch in Form von Kammpolymeren zeigen, bei denen bestimmte Seitenzweige aus Polymersegmenten bestehen, die eine spezifische Affinität zu bestimmten Analyten zeigen und deren Skelett aus Polymersegmenten besteht, die eine kleinere oder keine Affinität zu diesen Analyten zeigen.

Es ist zu beachten, dass innerhalb des Umfangs der Erfindung auch Systeme liegen, bei denen mehrere der oben genannten bevorzugten Varianten kombiniert sind, sei es durch Zuordnung von Polymersegmenten von mehr als zwei verschiedenen Typen, sei es in Form eines Gemischs verschiedener Copolymere. So können, beispielsweise, entsprechend einem Copolymer gemäß der Erfindung, Polymersegmente, die eine Affinität zur Wand zeigen, Polymersegmente oder Gruppierungen, die eine spezifische Affinität zu bestimmten Analyten zeigen, und Polymersegmente, die weder zu den Wänden noch zu den Analyten spezifische Affinität zeigen, kombiniert werden. Es können auch, weiterhin beispielhaft, in einem Medium gemäß der Erfindung Block-Copolymere, die über Polymersegmente, die Affinität zur Wand zeigen, und Polymersegmente, die weder zu den Wänden noch zu den Analyten eine spezifische Affinität zeigen, verfügen, und Polyme re mit Polymersegmenten oder Gruppierungen, die eine spezifische Affinität zu bestimmten Analyten zeigen, und Polymersegmenten, die weder zu den Wänden noch zu den Analyten eine spezifische Affinität zeigen, kombiniert werden.
Gemäß einer bevorzugten Form der Erfindung verfügt die Gesamtheit der Polymersegmente eines vorgegebenen Typs der chemischen oder topologischen Art im Mittel über die Länge des zugehörigen Skeletts über eine Anzahl von Atomen über 75, bevorzugt noch über 210, oder sie zeigen eine Molekülmasse über 1500, bevorzugt über 4500.
Gemäß einer noch bevorzugteren Form verfügen die verschiedenen Segmenttypen über die Länge ihres Skeletts über eine mittlere Anzahl von Atomen über 75, bevorzugt noch über 210, oder sie zeigen eine Molekülmasse über 1500, bevorzugt über 4500.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Trennmedium aus einer Flüssigkeit, in der mindestens ein Polymer gemäß der Erfindung mit 0,1 bis 20 Gewichts-%, bevorzugt 1 bis 6 Gewichts-%, gelöst ist.
Zum Realisieren der Erfindung ist es besonders interessant, Block-Copolymere oder Kamm-Homopolymere zu verwenden, bei denen mindestens einer der Segmenttypen aus einem Polymer besteht, das aus den folgenden ausgewählt ist: Polyether, Polyester, wie Polyglykolsäure, lösliche Homopolymere und statistische Copolymere vom Polyalkylentyp, wie Polyoxypropylen, Polyoxybutylen, Polyoxyethylen, Polysaccharide, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrolidon, Polyurethane, Polyamide, Polysulfonamide, Polysulfoxide, Polyoxazolin, Polystyrensulfonat, Polymere und Copolymere von Acrylamiden, Methacrylamiden und Allylen, jeweils substituiert oder unsubstituiert.
Als für Typen von Polymersegmenten, die in einem wässrigen Trennmedium eine kleine oder keine Affinität zu den Wänden zeigen, können repräsentativ insbesondere die folgenden genannt werden: Polyacrylamid und Polyacrylsäure, Polyacryloylaminopropanol, wasserlösliche Polymere und Copolymere von Acrylsäure und Allylsäure, Dextran, Polyethylenglykol, Polysaccharide und verschiedene Cellulosederivate wie Hydroxyethylcellulose, Methylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose oder auch Methylcellulose, Polyvinylalkohol, Polyurethane, Polyamide, Polysulfonamide, Polysulfoxide, Polyoxazo lin, Polystyrensulfat, wie auch Polymere, die Hydroxylgruppen tragen, sowie statistische Copolymere der oben genannten Derivate.
Es ist zu beachten, dass andere Polymersegmente, die im Trennmedium löslich sind, gemäß der Erfindung als Funktion der Art des genannten Fluids und der Art der Kanalwände, der speziellen Anwendung und der Einfachheit beim Einführen derselben in ein Block-Copolymer mit gewünschter Struktur verwendbar sind.
Als repräsentativ für Typen von Polymersegmenten, seien sie in wässrigen Lösungsmitteln löslich oder nicht, die in diesen eine spezielle Affinität zu den Wänden zeigen können, können die folgenden genannt werden: Dimethylacrylamid, Acrylamide mit N-Substitution durch Alkylfunktionen, Acrylamide mit N,N-Disubstitution durch Alkylfunktionen, Allylglycidylether, Copolymere der oben genannten Acrylderivate untereinander oder mit anderen Acrylderivaten, Alkane, fluorierte Derivate, Silane, Fluorsilane, Polyvinylalkohol, Polymere und Copolymere, die Oxazolinderivate beinhalten, wie auch auf allgemeine Weise Polymere, die eine Kombination von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbindungen zeigen, mit Ether-Oxid-Funktionen und Epoxidfunktionen, wie auch alle statistischen Copolymere dieser Verbindungen.
Um die Polymersegmente zu bilden, die ein Polymer gemäß der Erfindung bilden, können, als Funktion des in Betracht gezogenen Elektrolyts, unter den dem Fachmann bekannten Polymertypen zahlreiche Typen von Polymersegmenten ausgewählt werden, insbesondere unter solchen, die in wässrigem Milieu löslich sind. Dabei ist es möglich, auf das Werk "Polymer Handbook", Brandrupt & Immergut, John Wiley, New York Bezug zu nehmen.
Die Polymere gemäß der Erfindung können natürlich oder synthetisch sein. Gemäß einer bevorzugten Variante sind, wegen der Vielfalt und der Kontrolle, die sie hinsichtlich der Mikrostruktur erlauben, Polymere gemäß der Erfindung synthetische Polymere.
Für die Erfindung besonders geeignet sind:

– Copolymere vom Kammcopolymertyp, deren Skelett vom Dextran-, Acrylamid-, Acrylsäure-, Acryloylaminoethanol- oder (N,N)-Dimethylacrylamid-Typ ist und bei denen Seitensegmente vom folgenden Typ aufgepfropft sind: Acrylamid, substituiertes Acrylamid, (N,N)-Dimethylacrylamid (DMA) oder vom Typ eines Copo lymers von DMA und Allylglycidylether (AGE) oder Homopolymer oder Copolymer von Oxazolin oder Oxazolinderivaten;
– nicht thermosensible Copolymere vom Copolymertyp mit unregelmäßiger Sequenz, die entlang ihrem Skelett abwechselnd Segmente vom Polyoxyethylen-Typ und Segmente vom Polyoxypropylen-Typ oder abwechselnd Segmente vom Polyoxyethylen-Typ und Segmente vom Polyoxybutylen-Typ oder abwechselnd Polyethylensegmente und Segmente vom Polyether-Typ zuzüglich Hydrophoben wie Polyoxyethylen zeigen;
– Copolymere vom Block-Copolymertyp mit unregelmäßiger Sequenz, die entlang ihrem Skelett abwechselnd einerseits Segmente vom Acrylamid-, Acrylsäure-Acryloylaminoethanol- oder Dimethylacrylamid-Typ sowie Segmente vom (N,N)-Dimethylacrylamid(DMA)-Typ oder vom Typ eines Copolymers von DMA und Alylglycidylether (AGE) oder eines Homopolymers oder eines Copolymers von Oxazolin oder Oxazolinderivaten zeigen;
– Polymere vom unregelmäßigen Kammpolymer-Typ, deren Skelett vom folgenden Polymertyp ist: Agarose, Acrylamid, substituiertes Acrylamid, Acrylsäure, Acryloylaminoethanol, Dimethylacrylamid (DMA), Allylglycidylether (AGE), statistisches Copolymer von DMA und AGE, Oxazolin, Oxazolinderivaten, Dextran, Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose, modifizierte Cellulosen, Polysaccharide, Etheroxide; und bei denen Seitensegmente vom Folgenden Polymertyp aufgepfropft sind: Agarose, Acrylamid, substituiertes Acrylamid, Acrylsäure, Acryloylaminoethanol, Dimethylacrylamid (DMA), Allylglycidylether (AGE), statistisches Copolymer von DMA und AGE, Oxazolin, Oxazolinderivate, Dextran, Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose, modifizierte Cellulosen, Polysaccharide, Etheroxide;
– Copolymere vom Typ unregelmäßiger Kammpolymere, deren Skelett vom folgenden Polymertyp ist: Acrylamid, substituiertes Acrylamid, Acrylsäure, Acryloylaminoethanol, Dimethylacrylamid (DMA), Allylglycidylether (AGE), statistisches Copolymer von DMA und AGE, Oxazolin, Oxazolinderivate, Dextran, Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose, modifizierte Cellulosen, Polysaccharide, Etheroxide, und wobei dieses Skelett Träger hydrophober Seitensegmente mit kurzen Ketten, wie Alkylketten, aromatischen Derivaten, Fluoralkylen, Silanen, Fluorsilanen, ist.

Es sei auch darauf hingewiesen, dass es bei der Mehrzahl der Anwendungen bevorzugt ist, ein Polymer gemäß der Erfindung im Wesentlichen in neutralem Zustand zu verwenden. Jedoch kann es für bestimmte Anwendungen nützlich sein, insbesondere, um eine Adsorption von Spezies zu vermeiden, die gleichzeitig Ladungen und hydrophobe Teile zeigen, ein Polymer gemäß der Erfindung absichtlich geladen zu wählen, vorzugsweise mit einer Ladung, die zu der der Spezies entgegengesetzt ist.
Was die Herstellung der gemäß der Erfindung realisierten Copolymere betrifft, kann diese durch jede herkömmliche Polymerisations- oder Polykondensationstechnik erfolgen. Die Wahl der Herstellmethode erfolgt allgemein unter Berücksichtigung der für das Copolymer gewünschten Struktur, d. h. Kamm oder linear, und der chemischen Art der verschiedenen es aufbauenden Blöcke.
Als für die Herstellvarianten repräsentativ können insbesondere Prozeduren genannt werden, gemäß denen die genannten Copolymere durch Folgendes erhalten werden:

– Polykondensation, Polymerisation oder Copolymerisation, sei es ionisch oder radikalmäßig, identischer oder verschiedener Monomere, identischer oder verschiedener Makromonomere, oder eines Gemischs von Monomeren und Makromonomeren, die identisch oder verschieden sind; oder
– durch Pfropfen mehrerer Polymersegmente auf ein lineares oder verzweigtes Polymerskelett mit identischer oder anderer chemischer Natur.

In bevorzugter Weise wird ein gesamtes Copolymer, das gemäß der Erfindung realisiert wird, oder ein Teil desselben, durch Folgendes erhalten:

–a: Copolymerisation von Monomeren und Makromonomeren, die an mindestens einem ihrer Enden eine reaktionsfähige Funktion tragen; und
–b: Copolymerisation von Makromonomeren, die in ihrer Struktur über mindestens eine reaktionsfähige Funktion verfügen.

Im Sinn der Erfindung ist unter reaktionsfähige Funktion eine Gruppierung zu verstehen, die es einem tragenden Molekül dieser Gruppierung ermöglicht, im Verlauf der Copolymerisationsreaktion in das Makromolekül integriert zu werden, ohne diese Copolymerisation zu unterbrechen.
Mittels der Regeln und bevorzugten Formen, wie sie oben aufgelistet sind, kann der Fachmann Copolymere gemäß der Erfindung herstellen, indem er die Struktur, die Art und den Herstellmodus für diese Polymere als Funktion der Trenneigenschaften anpasst, wie sie für die eine oder andere Anwendung gesucht werden.
Die Erfindung hat auch ein Verfahren zur Trennung, Analyse und/oder Identifizierung von in einer Probe enthaltenen Spezies zum Ziel, das durch die Realisierung der folgenden Schritte gekennzeichnet ist:

a/ Füllen des Kanals der Trennvorrichtung mit dem Trennmedium gemäß der Erfindung;
b/ Einleiten der genannten, die genannten Spezies enthaltenen Probe an einem Ende des Kanals;
c/ Anlegen eines äußeren Felds zum Bewegen bestimmter in der Probe enthaltender Spezies, insbesondere eines elektrischen Felds; und
d/ Rückgewinnen oder Erfassen des Durchlaufs der Spezies an einer Stelle entlang dem Kanal, die vom Einleitungspunkt der Probe verschieden ist.

Bei einer bevorzugten Variante ist es nicht erforderlich, zwischen der Phase des Füllens der Kapillare und der Analysephase eine Temperaturänderung vorzunehmen.
Als Funktion der speziellen Anwendungen kann das Trennmedium, außer den Polymeren gemäß der Erfindung, andere Elemente enthalten, insbesondere Bestandteile, die mit den Spezies oder den Wänden wechselwirken. Dem Fachmann sind zahlreiche Elemente dieses Typs bekannt.
Gelegentlich ist es möglich, im Trennmedium Polymere vom Typ unregelmäßiger Block-Copolymere sowie andere Polymere zu kombinieren, die mit den Analyten wechselwirken können, sei es durch sterische Wechselwirkung, sei es durch Affinität, um das Funktionsvermögen gegenüber dem zu verbessern, das dann erzielt wird, wenn alleine das Polymer gemäß der Erfindung verwendet wird. In diesem Fall sind Polymere gemäß der Erfindung noch bevorzugter, die einen Massenanteil von Polymersegmenten mit spezifischer Affinität zur Wand zeigen, die größer als die ist, wenn diese Polymere alleine verwendet werden. Dieser Anteil kann zwischen 20% und 80% betragen.
Die Erfindung hat auch die Verwendung Trennmediums gemäß der Erfindung zur Trennung, Reinigung, Filtrierung oder Analyse von Spezies zum Ziel, die unter Molekül- oder Makromolekülspezies ausgewählt sind, insbesondere biologischen Makromolekülen wie den Kernsäuren ((DNA, RNA, Oligonukleotide), den Analogen von Kernsäuren, die durch Synthese oder chemische Modifizierung erhalten werden, Proteinen, Polypeptiden, Glycopeptiden und Polysacchariden, organischen Molekülen, synthetischen Makromolekülen oder Teilchen wie mineralischen Teilchen, Latex, Zellen oder Organellen.
Bei Verfahren einer Analyse durch Elektrophorese ist die Erfindung zur DNA-Sequenzierung besonders geeignet, da sie es ermöglicht, die Größe der minimalen Bänder zu erhalten. Sie ist auch zur Trennung von Proteinen, Proteoglycanen oder Zellen besonders günstig, bei denen die Probleme betreffend die Adsorption an der Wand besonders störend sind und besonders schwierig zu lösen sind.
Vorteilhafterweise kann das beanspruchte Medium in einem Kanal angewandt werden, bei dem mindestens eine Abmessung im Submillimeterbereich liegt.
Betreffend Vorrichtungen ist das beanspruchte Medium für Mikrofluidsysteme besonders vorteilhaft, da es es über die optimale Wahl der verschiedenen Typen der Blöcke in den Polymeren ermöglicht, Blöcke, die eine gute Affinität zur Oberfläche des Kanals zeigen, um eine dauerhafte Behandlung zu erzielen, und Blöcke, die eine gute Abstoßung gegen die abzutrennenden Spezies zeigen, zu kombinieren, wobei es unerheblich ist, was die genannten Spezies sind und was die chemische Art des genannten Kanals ist.
Die Medien gemäß der Erfindung und die Trennverfahren, die diese Medien verwenden, sind zur elektrophoretischen Trennung und Anwendungen zur Diagnose, zur Genotypisierung und zum Sieben mit hohem Durchsatz, zur Qualitätskontrolle oder zur Erkennung des Vorliegens von Organismen in einem Produkt, die genetisch modifiziert sind, besonders vorteilhaft.
Tatsächlich zeigen die Polymere, die das im Rahmen der Erfindung betrachtete Trennmedium aufbauen, in mehrerlei Hinsicht als vorteilhaft.
Einerseits erlaubt es ihnen die Fähigkeit, den "Block-Copolymer"-Charakter zu zeigen, Eigenschaften zu kombinieren, die Polymeren chemisch verschiedener Art eigen sind und die nicht immer in einem Homopolymer oder einem statistischen Copolymer vereinigt werden können. Sie erlauben es somit, die chemische Art des Trennmediums als Funktion einerseits der zu trennenden Spezies und andererseits der chemischen Natur der Kanäle, in denen die Trennung erfolgt, leichter anzupassen. Daher sind sie auch bei Anwendungen besonders vorteilhaft, die Kanäle verwenden, die aus Polymeren oder Elastomeren bestehen, wie PDMS (Polydimethylsiloxan), PMMA (Polymethylmethacrylat), Polycarbonat, Polyethylen, Polypropylen, Polyethylenterephthalat, Polyimid oder anorganischen Materialien wie Glas, Keramiken, Silicium, rostfreiem Stahl, Titan, wie auch bei eher herkömmlichen Anwendungen, bei denen Kanäle verwendet werden, deren Wände aus geschmolzenem Quarz bestehen.
Im Vergleich mit Block-Copolymeren gemäß dem Stand der Technik zeigen die Polymere gemäß der Erfindung auch überlegene Leistungen hinsichtlich der Auflösung, wahrscheinlich in Zusammenhang mit ihrem Unregelmäßigkeitscharakter, d. h. der Polymolekularität der Polymersegmente, die in die Polymere gemäß der Erfindung gelangen. Diese Eigenschaft ist insoweit besonders überraschend, als die Gesamtheit der im Stand der Technik verwendeten Block-Copolymere absichtlich Copolymere enthält, die regelmäßig beabstandete Segmente und/oder eine ausgewählte und im Wesentlichen gleichmäßige Länge enthalten (d. h. geringe Polymolekularität). Diese Polymolekularität der Segmente zeigt bei den Polymeren gemäß der Erfindung auch Vorteile hinsichtlich der Kosten und der Flexibilität bei der Ansetzung, da Polymere mit derartigen Polymolekülsegmenten nicht nur leistungsfähiger sind, sondern auch einfacher herzustellen sind. Insbesondere können sie mit großen Molekülmassen hergestellt werden.
Bei Anwendungen, für die eine Verringerung der Elektroosmose oder der Wechselwirkung von Spezies mit der Wand erwünscht ist, verfügen die Polymere gemäß der Erfindung aufgrund des Vorliegens einer beträchtlichen Anzahl von Polymersegmenten, die eine deutliche Affinität zur Wand zeigen, in ihrer Struktur, über eine große Adsorptionsenergie, und sie können demgemäß dauerhaft die Elektroosmose und die Adsorption von Spezies absenken.
Schließlich ist es außerdem wahrscheinlich, dass die Kombination eines linearen Skeletts und mehrerer Bindungspunkte dem Trennmedium gemäß der Erfindung in lokalem Maßstab bestimmte Eigenschaften von Gelen verleiht, was hinsichtlich der Leistungsfähigkeit beim Trennvorgang günstig ist, wobei sie in großem Maßstab, insbesondere was die Fließeigenschaften betrifft, Eigenschaften beibehalten, die mit denen linearer Polymere vergleichbar sind.
Die Figuren und die nachfolgend angegebenen Beispiele werden für die Erfindung veranschaulichend und nicht beschränkend angegeben.
FIGUREN:
1: Schematisches Konfigurationsbeispiel 1a: Block-Copolymer mit unregelmäßiger Sequenz; 1b: unregelmäßiges Kammpolymer; 1c: unregelmäßiges Kamm-Polymer. Die fetten Linien entsprechen einem Typ der chemischen Natur, und die feinen Linien entsprechen einem anderen Typ der chemischen Natur.
2: Elektrophorese-Versuchsdiagramm, das einen Trennvorgang eines Sizers 50–500 bp, Pharmacia biotech, zeigt, wie bei 50°C im Gerät ABI 310 (Perkin-Elmer) unter Verwendung einer unbehandelten Kapillare erhalten, mit einem Puffer von 100 mM Na TAPS, 2 mM EDTA, 7 M Harnstoff als Trennmedium, in dem 5% eines handelsüblichen Homopolymers vom Polyacrylamidtyp aufgelöst sind (Molekülmasse 700.000~1.000.000); im Diagramm sind die ADN-Größen entsprechend verschiedenen Peaks, als Basenzahl, angegeben.
3: Elektrophorese-Versuchsdiagramm, das einen Trennvorgang bei identischen Bedingungen wie in der 2 mit dem handelsüblichen Trennmedium "POP6" von PE biosystems, zeigt. Im Diagramm sind die ADN-Größen entsprechend verschiedenen Peaks, als Basenzahl, angegeben.
4: Elektrophorese-Diagramm, das einen Trennvorgang bei identischen Bedingungen wie in der 2 mit 100 mM Na TAPS 2, 2 mM EDTA, 7 M Harnstoff als Trennmedium zeigt, in dem 5% des beim Beispiel 2 beschriebenen Kammpolymers P(AM-PDMA)-2 gelöst sind. Im Diagramm sind die ADN-Größen entsprechend verschiedenen Peaks, als Basenzahl, angegeben.
5: Vergleich der berechneten Auflösung zwischen verschiedenen Peaks für eine Base bis 500 Basen, berechnet, wie bei 50°C in einem Gerät ABI 310 (Perkin-Elmer) erhalten, wobei als Trennmedien die folgenden verwendet wurden:

a: ein kommerzielles Trennmedium "POP6" von PE Biosystems.
b: ein Puffer von 50 mM Na TAPS, 2 mM EDTA, 7 M Harnstoff, in dem 5% eines linearen Acrylamids gelöst sind (Molekülmasse 700.000~1.000.000).
c: derselbe Puffer, in dem 5% des beim Beispiel 2 beschriebenen unregelmäßigen Block-Copolymers gemäß der Erfindung P(AM-PDMA)-2 gelöst sind.

6: Viskosität von Lösungen bei 3% eines linearen Acrylamids (LPA) und Copolymeren gemäß der Erfindung, nämlich gemäß dem Beispiel 2 hergestelltem Poly(AM-PDMA)-1, gemäß dem Beispiel 4 hergestelltem Poly(AM-PDMA)-2 und dem gemäß dem Beispiel 5 hergestelltem Poly(AM-PDMA)-3.
7: Auflösungen, wie sie bei der elektrophoretischen DNA-Auftrennung in den folgenden Lösungen erhalten wurden: lineares Acrylamid (LPA), handelsübliches Polymer "POP5" und Copolymeren gemäß der Erfindung, nämlich gemäß dem Beispiel 2 hergestelltem Poly(AM-PDMA)-1, gemäß dem Beispiel 4 hergestelltem Poly(AM-PDMA)-2 und gemäß dem Beispiel 5 hergestelltem Poly(AM-PDMA)-3, von 3 und 5%.
BEISPIEL 1: Herstellung eines Makromonomers von funktionalisiertem PDMA mit einer Molekülmasse in der Nähe von 10.000, um ein Copolymer gemäß der Erfindung herzustellen.
1) Polymerisation des PDMA
Die Radikalpolymerisation von N,N Dimethylacrylamid (DMA) erfolgt in reinem Wasser. Der Reaktionsförderer ist ein Redoxpaar, dessen Oxidationsmittel Kaliumpersulfat, K₂S₂O₈ (KPS) ist und dessen Reduktionsmittel Aminoethanthiol AET, HCl ist. Die Anfangsreaktion ist die folgende: K₂S₂O₈ + 2Cl^–, NH₃ ⁺-CH₂CH₂SH → 2KHSO₄ + 2Cl^–, HN₃ ⁺-CH₂-CH₂S°
Das AET, HCl hat auch die Rolle eines Transfermediums, was es ermöglicht, die Länge der Ketten zu kontrollieren.
Vorgehensweise
In einen Dreihalskolben von 500 ml, der von einem Kühlmantel umgeben ist und mit einer Stickstoffeinleitvorrichtung versehen ist, werden 0,18 Mol DMA und 200 ml Wasser eingeleitet. Die Mischung wird dann gerührt und durch ein Wasserbad auf 29°C erwärmt. Dann wird die Stickstoffspülung gestartet. Nach 45 Minuten werden 0,61 g AET, HCl (0,0054 Mol), das zuvor in 20 ml Wasser gelöst wurde, und dann 0,0018 Mol Kaliumpersulfat (KPS), das in einer minimalen Wassermenge gelöst wurde, zugesetzt. Die Mischung wird für 3 Stunden gerührt. Anschließend wird die Lösung konzentriert und dann gefriergetrocknet.
Um das Polymer zu isolieren, erfolgt ein Ausfällen gemäß der folgenden Prozedur.
Der erhaltene Feststoff wird in 100 ml Methanol wieder aufgelöst. Der vorhandene Wasserstoff wird durch Zugabe von 0,0054 Mol KOH (d. h. 0,30 g, die in ungefähr 25 ml Methanol gelöst wurden) neutralisiert, das tropfenweise in die Lösung eingebracht wird. Das gebildete Salz, KCl, fällt aus und wird durch Filtrieren entfernt. Das so wiedergewonnene Filtrat wird konzentriert und dann tropfenweise in 4 Liter Ether gegeben. Das Polymer fällt aus, und es wird durch Filtrieren mit einem Sintersieb Nr. 4 gewonnen. Der Feststoff wird anschließend im durch eine Flügelpumpe erzeugten Vakuum getrocknet. Die Massenausbeute liegt in der Größenordnung von 50%.
Das obige Protokoll wurde an einem als "PDMA" bezeichneten aminierten Polymer ausgeführt, und es führt zu Reaktionsstarter/Monomer-Verhältnissen Ro = 0,3 und Ao = 0,01, wobei Folgendes gilt: Ro = [R-SH]/[NIPAM]undAo = [KPS]/[NIPAM].
2) Modifizierung des aminierten PDMA
Die synthetisierten PNIPAM-Makromoleküle zeigten am Ende der Ketten Aminfunktionen, die vom Reaktionsstarter Aminoethanthiol AET, HCl herrührten.
Durch Reaktion der Aminfunktion an Acrylsäure wird eine Vinyl-Doppelbindung am Ende der Kette gemäß dem folgenden Reaktionsschema fixiert:
Vorgehensweise
In ein Becherglas von 100 ml werden 50 ml Methylenchlorid, 1,5 g Acrylsäure (0,021 Mol), 9 g PDMA und 4,3 g Dicyclohexylcarbodiimid (DDCl)(0,021 Mol) gegeben.
Das reaktionsfähige Medium wird für eine Stunde gerührt. Da die Acrylsäure in großem Überschuss gegenüber PDMA vorliegt (die Acrylsäuremenge ist ungefähr das Achtfache derjenigen des PDMA), wird die Gesamtheit der aminierten Funktionen modifiziert. Das Gemisch wird anschließend durch ein Sintersieb Nr. 4 gefiltert, um den durch Dicyclohexylharnstoff erzeugten Niederschlag, ein sich aus der Umwandlung von DCCl ergebendes Nebenerzeugnis, zu entfernen. Der Reinigungsvorgang erfolgt durch Ausfällen in Ether.
So wird ein Makromonomer PDMA-1, das am Kettenende eine Allylfunktion trägt, mit einer Massenausbeute in der Größenordnung von 70% erhalten.
Die mittlere Molekülmasse und die Polymolekularität der so hergestellten Makromonomere, wie durch SEC (sterische Ausschlusschromatografie) erhalten, liegen in der Größenordnung von 15.000 bzw. 2.
BEISPIEL 2
Herstellung eines Copolymers P(AM-PDMA)-1 mit Acrylamidskelett und PDMA-Pfropfästen mit einer Molekülmasse von 1500 kDalton.
Eine Copolymerisation von aminiertem PDMA (0,4 g) und Acrylamid (2,8 g) erfolgt für 4 Std. in 50 ml Wasser bei Umgebungstemperatur bei energischer Entgasung unter Argon. Der verwendete Reaktionsstarter ist das Redoxpaar Ammoniumpersulfat ((NH₄)₂S₂O₈) [0,075 Mol-% der Menge der Monomere] – Natriummetabisulfit (Na₂S₂O₅) (0,0225 Mol-% der Menge der Monomere). Das sich ergebende Copolymer wird durch Ausfällen in Aceton und Trocknen in Vakuum gereinigt. Seine Molekülmasse beträgt 1500 kDalton, und seine Polymolekularität Mw/Mn hat einen Wert in der Größenordnung von 2. Die Einbaurate des Monomers, gemessen als RMN des Protons, liegt in der Größenordnung von 6%, was einer mittleren Anzahl der Seitenzweige am Skelett in der Größenordnung von 6 entspricht.
Wegen der verwendeten Radikalpolymerisation sind die die Seitenketten bildenden Makromonomere an zufälligen Positionen, die durch zufällige Stöße zwischen Molekülen bestimmt sind (statistische Verteilung) in die Polymerkette integriert. Diese Polymerisationsart führt zu einer Verteilung der Molekülmassen der Polymersegmente des Skeletts, wie sie zwischen zwei Seitenketten vorhanden sind, mit ungefähr exponentieller Form, und demgemäß zu Polymolekularitäten der genannten Polymersegmente, die deutlich über 1,8 liegen.
BEISPIEL 3
Es geht um Trenneigenschaften, wie sie für einsträngige DNA (Sizer 50–500 bp, Pharmacia biotech) bei 50°C in einem Gerät ABI 310 (Perkin-Elmer) im Puffer 100 mM Na TAPS, 2 mM EDTA, 7 M Harnstoff in verschiedenen Trennmedien erhalten wurden. Es ist visuell (4) und quantitativer durch Messungen der Auflösung (5) erkennbar, dass das Trennmedium P(AM-PDMA)-2 gemäß der Erfindung die Auflösung in Bezug auf dasselbe Polymerskelett verbessert, das keine Seitenzweige trägt (PAM, 2 und 5), aber auch in Bezug auf ein kommerzielles Erzeugnis auf Grundlage von linearem PDMA (POP6, 3 und 5). Es ist auch die Trennungszeit verkürzt, was ein zusätzlicher Vorteil der Medien gemäß der Erfindung ist. So scheint es so zu sein, dass, überraschender-, jedoch günstigerweise, dieses Polymer gemäß der Erfindung, das einen deutlichen Anteil an Acrylamid und einen kleineren Anteil an PDMA enthält, aufgrund der speziellen Anordnung der genannten Anteile und aufgrund des Vorliegens von Bindungspunkten, die die Erfindung kennzeichnen, Eigenschaften zeigt, die denen jeder der genannten Bestandteile in Form eines Homopolymers überlegen sind.
BEISPIEL 4: Herstellung eines Copolymers P(AM-PDMA)-2 mit Acrylamidskelett und PDMA-Pfropfästen mit einer Molekülmasse von ungefähr 3000 kDalton.
Die Herstellung ist identisch mit der beim Beispiel 2 beschriebenen, jedoch mit Ausnahme der Konzentration von ((NH₄)₂S₂O₈) [0,1% anstatt 0,075%, gemessen in Mol der Menge der Monomere] und von (Na₂S₂O₅) (0,015% anstatt 0,0225%, gemessen in Mol der Menge der Monomere). Die in der 6 dargestellte Viskosität ermöglicht es, die Molekülmasse in der Größenordnung von 3000 kDalton ausgehend von der von P(AM-PDMA)-1 unter Ausnutzung der kubischen Abhängigkeit der Viskosität als Funktion der Molekülmasse für verschlungene Polymere abzuschätzen.
BEISPIEL 5: Herstellen eines Copolymers P(AM-PDMA)-3, das Träger von PDMA-Pfropfästen bei einer Molekülmasse von ungefähr 30 000 ist.
Als Erstes wird das Makromonomer mit einer Molekülmasse von 30 000 so hergestellt, wie es beim Beispiel 1 beschrieben ist, jedoch mit der Ausnahme, dass das Verhältnis Ro zu 0,015 statt zu 0,03 festgelegt ist. Dieses Makromonomer wird anschließend mit Acrylamid gemäß dem beim Beispiel 4 beschriebenen Protokoll polymerisiert.
BEISPIEL 6: Es wird die Viskosität von 3%igen Lösungen gemessen, die mit den bei den Beispielen 2, 4 und 5 beschriebenen Polymeren erhalten wurden, sowie solcher, die mit einem linearen Acrylamid-Homopolymer erhalten wurden. Bei diesem Beispiel wurde jedes der Polymere mit einem Verhältnis 3 g/100 ml in reines Wasser (MilliQ) eingebracht. Die Viskosität jeder der entsprechenden Lösungen wurde mit einem Rheometer Coneplan Brookfield DV3, gesteuert durch einen Computer Rheocalc (Sodexim, Muizon, F) gemessen. Die erhaltene Scherrate beträgt 10 (l/s) bei einem Temperaturgradienten von 1°C pro Minute. Aus der 6 ist es erkennbar, dass die Copolymere gemäß der Erfindung keinen thermosensiblen Charakter zeigen (ihre Viskosität nimmt in geringer und regelmäßiger Weise mit der Temperatur ab), und dass sie eine mäßige Viskosität zeigen. Es ist auch erkennbar, dass die Struktur und die Eigenschaften von Copolymeren dadurch variiert werden können, dass die Polymerisationsbedingungen kontrolliert werden.
BEISPIEL 7: Es erfolgten elektrophoretische Trennvorgänge an einsträngigen DNA-Fragmenten in Trennmedien gemäß der Erfindung, die auf Grundlage der bei den Beispielen 2, 4 und 5 beschriebenen Copolymere hergestellt wurden, und zu Vergleichszwecken in linearem Polyacrylamid (LPA) sowie dem kommerziellen Trennmedium "POP5" (Applied Biosystems). Die Trennbedingungen sind mit denen beim Beispiel 4 mit der Ausnahme der Probe, nämlich eines "Sizers" von 100 bis 1500 Basen (BioVentures, USA) identisch. Aus der 7 ist es erkennbar, dass im für die Sequenzierung interessanteren Bereich (Größe der Fragmente von 600 bis 1000) das Medium auf Grundlage von Copolymeren gemäß der Erfindung, insbesondere denjenigen, die einer Massenkonzentration von 3% im Trennmedium entsprechen, zu einer Auflösung führen, die deutlich besser als diejenige ist, die mit den Polymeren im Stand der Technik erhalten wird. Wenn berücksichtigt wird, dass eine Auflösung in der Größenordnung von 0,3 bis 0,5 zum Sequenzieren von DNA an der nahen Base ausreicht, dürften die Medien gemäß der Erfindung Leselängen über 800 Basen erlauben.

Claims

Flüssiges Medium zur Analyse, Reinigung oder Trennung von Spezies in einem Kanal, die mindestens ein Polymer aus mehreren Polymersegmenten enthält, wobei dieses Medium nicht thermosensibel ist und das Polymer – vom Typ eines unregelmäßigen Block-Copolymers oder eines unregelmäßigen Kammpolymers ist; – über mindestens drei Bindungspunkte zwischen den Polymersegmenten verfügt, die von verschiedener chemischer oder topologischer Art sind; – eine mittlere Molekülmasse über 50.000 aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass – die Gesamtheit der Segmente mindestens eines Typs chemischer oder topologischer Art, die in seine Zusammensetzung eintreten, eine Polymolekularität von mindestens 1,5 aufweisen.
Medium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente jedes der Typen chemischer oder topologischer Art, die in die Zusammensetzung des Polymers eintreten, eine Polymolekularität von mindestens 1,5 aufweisen.
Medium nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymolekularität über 1,8 beträgt.
Medium nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer eine mittlere Molekülmasse über 300.000 aufweist.
Medium nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer eine spezifische Affinität für die Wände des Kanals zeigt.
Medium nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer über mindestens einen Polymersegmenttyp, der im Trennmedium eine spezifische Affinität zur Wand zeigt, und über mindestens einen Polymersegmenttyp verfügt, der im genannten Medium über weniger oder keine Affinität zur Wand verfügt.
Medium nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtheit der Segmente, die eine spezifische Affinität zur Wand zeigen, zwischen 2 und 80 Massen% der gesamten mittleren Molekülmasse des Polymers ausmachen.
Medium nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer eine spezifische Affinität zu einem oder mehreren Analyseobjekten zeigt.
Medium nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer Träger von Nukleotiden oder Polypeptiden einer bestimmten Sequenz ist.
Medium nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer einem Protein, einem Proteinbruchstück, einem Proteinkomplex und/oder einer Säure- oder Basefunktion zugeordnet ist.
Medium nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtheit der Polymersegmente mindestens eines Typs chemischer oder topologischer Natur im Mittel eine Atomzahl über 75, vorzugsweise über 210, aufweisen, oder sie eine Molekülmasse über 1.500, vorzugsweise über 4.500, aufweisen.
Medium nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Polymersegmenttypen, die das genannte Polymer bilden, eine mittlere Atomzahl über 75, vorzugsweise über 210, aufweisen, oder sie eine Molekülmasse über 1.500, vorzugsweise über 4.500, aufweisen.
Medium nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer im Mittel über eine Anzahl von Bindungsstellen zwischen 4 und 100 verfügt.
Medium nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer ein Block-Copolymer ist, das im Mittel über mindestens vier Polymersegmente verfügt.
Medium nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer ein Kammpolymer ist, das im Mittel über mindestens zwei Seitenketten verfügt.
Medium nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer über mindestens einen Segmenttyp verfügt, der aus Folgendem ausgewählt ist: Polyether, Polyester, wie Polyglykolsäure, lösliche Homopolymere und statistische Copolymere vom Polyalkylentyp, wie Polyoxypropylen, Po lyoxybutylen, Polyoxyethylen, Polysaccharide, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrolidon, Polyurethane, Polyamide, Polysulfonamide, Polysulfoxide, Polyoxazolin, Polystyrensulfonat, Polymere und Copolymere von Acrylamiden, Methacrylamiden und Allylen, jeweils substituiert oder unsubstituiert.
Medium nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer über mindestens ein aus Folgendem ausgewähltes Polymer verfügt: – Copolymere vom Kammcopolymertyp, deren Skelett vom Dextran-, Acrylamid-, Acrylsäure-, Acryloylaminoethanol- oder (N,N)-Dimethylacrylamid-Typ ist und bei denen Seitensegmente vom folgenden Typ aufgepfropft sind: Acrylamid, substituiertes Acrylamid, (N,N)-Dimethylacrylamid (DMA) oder vom Typ eines Copolymers von DMA und Allylglycidylether (AGE) oder Homopolymer oder Copolymer von Oxazolin oder Oxazolinderivaten; – nicht thermosensible Copolymere vom Copolymertyp mit unregelmäßiger Sequenz, die entlang ihrem Skelett abwechselnd Segmente vom Polyoxyethylen-Typ und Segmente vom Polyoxypropylen-Typ oder abwechselnd Segmente vom Polyoxyethylen-Typ und Segmente vom Polyoxybutylen-Typ oder abwechselnd Polyethylensegmente und Segmente vom Polyether-Typ zuzüglich Hydrophoben wie Polyoxyethylen zeigen; – Copolymere vom Block-Copolymertyp mit unregelmäßiger Sequenz, die entlang ihrem Skelett abwechselnd einerseits Segmente vom Acrylamid-, Acrylsäure-Acryloylaminoethanol- oder Dimethylacrylamid-Typ sowie Segmente vom (N,N)-Dimethylacrylamid(DMA)-Typ oder vom Typ eines Copolymers von DMA und Alylglycidylether (AGE) oder eines Homopolymers oder eines Copolymers von Oxazolin oder Oxazolinderivaten zeigen; – Polymere vom unregelmäßigen Kammpolymer-Typ, deren Skelett vom folgenden Polymertyp ist: Agarose, Acrylamid, substituiertes Acrylamid, Acrylsäure, Acryloylaminoethanol, Dimethylacrylamid (DMA), Allylglycidylether (AGE), statistisches Copolymer von DMA und AGE, Oxazolin, Oxazolinderivaten, Dextran, Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose, modifizierte Cellulosen, Polysaccharide, Etheroxide; und bei denen Seitensegmente vom Folgenden Polymertyp aufgepfropft sind: Agarose, Acrylamid, substituiertes Acrylamid, Acrylsäure, Acryloylaminoethanol, Dimethylacrylamid (DMA), Allylglycidylether (AGE), statistisches Copolymer von DMA und AGE, Oxazolin, Oxazolinderivate, Dextran, Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose, modifizierte Cellulosen, Polysaccharide, Etheroxide; – Copolymere vom Typ unregelmäßiger Kammpolymere, deren Skelett vom folgenden Polymertyp ist: Acrylamid, substituiertes Acrylamid, Acrylsäure, Acryloylaminoethanol, Dimethylacrylamid (DMA), Allylglycidylether (AGE), statistisches Copolymer von DMA und AGE, Oxazolin, Oxazolinderivate, Dextran, Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose, modifizierte Cellulosen, Polysaccharide, Etheroxide, und wobei dieses Skelett Träger hydrophober Seitensegmente mit kurzen Ketten, wie Alkylketten, aromatischen Derivaten, Fluoralkylen, Silanen, Fluorsilanen, ist.
Verwendung eines Mediums nach einem der Ansprüche 1 bis 17 zur Trennung, Reinigung, Filterung oder Analyse von Spezies, die unter den folgenden Spezies ausgewählt sind: Molekülen oder Makromolekülen, biologischen Makromolekülen vom Nukleinsäuretyp, deren synthetischen Analogen, Proteinen, Polypeptiden, Glycopeptiden und Polysacchariden, organischen Molekülen, synthetischen Makromolekülen oder Teilchen wie Mineralteilchen, Latexteilchen, Zellen oder Organellen.
Verwendung nach Anspruch 18 oder Verwendung eines Mediums nach einem der Ansprüche 1 bis 17 in einem Kanal, dessen Abmessung mindestens im Submillimeterbereich liegt.
Verwendung nach Anspruch 18 oder 19 oder Verwendung eines Mediums nach einem der Ansprüche 1 bis 17 für elektrokinetische Trennvorgänge.
Verwendung nach einem der Ansprüche 18 bis 20 oder Verwendung eines Mediums nach einem der Ansprüche 1 bis 17 zur Diagnose, zur Genotypfeststellung und zum Sieben mit hohem Durchsatz, zur Qualitätskontrolle oder zum Erkennen des Vorliegens genetisch modifizierter Organismen in einem Erzeugnis.
Verfahren zur Trennung, Analyse und/oder Identifizierung von in einer Probe enthaltenen Spezies, dadurch gekennzeichnet, dass es Folgendes beinhaltet: a) das Füllen eines Kanals einer Trennvorrichtung mit einem Trennmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 17; b) das Einleiten der die Spezies enthaltenden Probe an einem Ende des Kanals; c) das Anlegen eines externen Felds zum Bewegen bestimmter in der Probe enthaltener Spezies, und d) das Rückgewinnen der Spezies oder das Erkennen ihres Durchlaufs an einer Stelle entlang dem Kanal, die vom Einleitungspunkt der Probe verschieden ist.