DE8707359U1 - Device for separating and purifying molecules - Google Patents
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Description
DlAGEN Institut für mölekularMologisohe Diagnostik GmbH §DlAGEN Institute for molecular diagnostics GmbH §
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Trennung Und Reinigung Von Molekülen aus einer Lösung durch Adsorption der Moleküle an eine in der Vorrichtung angeordneten Matrix«The invention relates to a device for separating and purifying molecules from a solution by adsorbing the molecules onto a matrix arranged in the device.
Zur Probenaufbereitung in chemisch, biochemisch und molekularbiölogisch orientierten Laboratorien werden Chrofflätographiemätefiälen unterschiedlichster Art seit langem in bewährter Weise verwendet. Häufig fallen dabei die Proben in Mikromaßstab an, insbesondere im biochemischen und molekularbiologischen, aber auch im analytisch-chemischen Laboratorium. Die Chromatographischen Materialien werden auch zur Extraktion von bestimmten Bestandteilen aus den Proben eingesetzt. Die als Festphasenextraktion zu bezeichnende Verfahrensweise kann man sich auch zur Reinigung und Trennung von Substanzgemischen in Lösung zunutze machen. Bislang wurden neben den Chromatographiesäulen, insbesondere in der Hochdruckflüssigkeitschromatographie, auch Kartuschen, Einwegspritzen oder kleine Plastikchromatogra-Chromatography materials of various types have long been used in a tried and tested manner for sample preparation in chemical, biochemical and molecular biology-oriented laboratories. The samples are often in micro-scale, especially in biochemical and molecular biology, but also in analytical-chemical laboratories. Chromatographic materials are also used to extract certain components from the samples. The procedure known as solid phase extraction can also be used to clean and separate mixtures of substances in solution. Up to now, in addition to chromatography columns, especially in high-pressure liquid chromatography, cartridges, disposable syringes or small plastic chromatography tubes have also been used.
phiesäulen, die jeweils mit dem gewünschten Chromatographiematerial gefüllt sind, verwendet.phy columns, each filled with the desired chromatography material, are used.
Diese Hilfsmittel, die im Niederdruckbereich VerwendungThese aids, which are used in the low pressure range
finden, zeichnen sich unvorteilhaft dadurch aus, daß 25find, are disadvantageously characterized by the fact that 25
sie nicht mit etablierten Laboratoriumsgerätschaften kompatibel sind. Ein weiterer Nachteil dieser Hilfsmittel besteht darin, daß sie nur eine Flußrichtung der die zu trennenden und reinigenden Moleküle enthaltendenthey are not compatible with established laboratory equipment. Another disadvantage of these tools is that they only allow one flow direction of the molecules to be separated and purified.
Lösung zulassen. Man muß also bei der Verfahrensweise 30solution. So, in the procedure 30
gemäß dem Stand der Technik die Probe zunächst in ein Vorratsgefäß, beispielsweise eine Einwegspritze, bringen, um sie dann durch das Flußmittel, insbesondere Kartuschen oder Extraktionssäulen, zu drücken.According to the state of the art, the sample is first placed in a storage vessel, for example a disposable syringe, and then forced through the flux, in particular cartridges or extraction columns.
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Daher bedient man sich in der Praxis dieser Hilfsmittel überwiegend dann, wenn mäh die unerwünschten Produkte adsorbieren will* Ansonsten muß maß das Vorratsgefäß, beispielsweise die Einwegspritze, entfernen, mit einem die adsorbierte Substanz eluierenden Lösung erneut besohieken und anschließend durch das Hilfsmittel drücken, um die gewünschten Produkte zu erhalten. Durch das Abnehmen und Aufsetzen eines Vörratsgefäßes besteht jedoch eine Köntaminatiorisgefähr für den Mitarbeiter, die Umwelt und die Probe selbst. Die Gefahr besteht geradeTherefore, in practice, these aids are mainly used when one wants to adsorb the undesirable products. Otherwise, one must remove the storage vessel, for example the disposable syringe, re-soak it with a solution that elutes the adsorbed substance and then press it through the aid in order to obtain the desired products. However, by removing and replacing a storage vessel, there is a risk of contamination for the employee, the environment and the sample itself. The danger is precisely
im medizinisch-technischen Bereich, wenn insbesondere mit infektiösem Material gearbeitet wird, oder auch in biochemisch-molekularbiologischen Laboratorien, wenn insbesondere mit radioaktiven Substanzen hantiert wird.in the medical-technical field, especially when working with infectious material, or in biochemical-molecular-biological laboratories, especially when handling radioactive substances.
In der Praxis besteht ein erheblicher Bedarf an einer Vorrichtung, die es in einfacher Weise ermöglicht, ein Verfahren zur Reinigung und Trennung von Molekülen aus einer Lösung durchzuführen.In practice, there is a significant need for a device that makes it possible to carry out a process for the purification and separation of molecules from a solution in a simple manner.
Aufgabe der Erfindung ist es also, eine Vorrichtung bereitzustellen, die es ermöglicht,The object of the invention is therefore to provide a device which enables
- Moleküle aus einer Lösung zu extrahieren,- Extract molecules from a solution,
- keine bevorzugte Extraktions- oder Elutionsrichtung zu verlangen,- not to require a preferred extraction or elution direction,
- eine Abtrennung und Wiederhinzufügung eines Vörratsgefäßes zu vermeiden,- to avoid the separation and re-addition of a storage vessel,
- die Trennungs- und Reinigungsoperationen in einem geschlossenen System durchzuführen,- to carry out the separation and purification operations in a closed system,
- die Kontaminationsgefahr für Personal, Umwelt und Probe zu vermeiden, und- to avoid the risk of contamination of personnel, the environment and the sample, and
- gleichzeitig die Arbeitsweise insgesamt zu erleichtern. - at the same time making the overall working process easier.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Matrix 2 in einem an beiden Enden 4a, 4b offenen, kegelstumpf förmigen Hohlkörper 1, an den gegebenenfalls art der weiteren öffnung 4a ein zylindrischer Hohlkörper anschließt, zwischen zwei für die Lösung durchlässigen Einrichtungen 3a, 3b angeordnet ist, wobei die Matrix 2 und die Einrichtungen 3a, 3b zusammen 5 bis 50 % desThe object is achieved according to the invention by a device which is characterized in that the matrix 2 is arranged in a truncated cone-shaped hollow body 1 which is open at both ends 4a, 4b and to which a cylindrical hollow body is connected, if necessary, by means of the further opening 4a, between two devices 3a, 3b which are permeable to the solution, whereby the matrix 2 and the devices 3a, 3b together comprise 5 to 50% of the
..ß des kegelstumpfförmigen Hohlkörpers 1 an eine Pipette änschließbar ist... ß of the truncated cone-shaped hollow body 1 can be connected to a pipette.
Die Figuren 1 und 2 zeigen schematisch den Aufbau einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Matrix 2 wird von zwei Einrichtungen 3a, 3b begrenzt, die gleichzeitig dafür sorgen, daß die Matrix 2 in der gewählten Position fixiert ist. Die Einrichtungen 3a, 3b werden vorzugsweise an der Wandung des Hohlkörpers 1 festgeklemmt. Es kann jedoch nebenFigures 1 and 2 show schematically the structure of a preferred embodiment of the device according to the invention. The matrix 2 is delimited by two devices 3a, 3b, which simultaneously ensure that the matrix 2 is fixed in the selected position. The devices 3a, 3b are preferably clamped to the wall of the hollow body 1. However, in addition to
2Q der Befestigung durch Spannung auch eine Befestigung durch Festkleben der Einrichtungen erreicht werden. Beide Methoden führen zu einem Abdichtungseffekt zwischen den Einrichtungen 3a, 3b und der Wand des Hohlkörpers 1. Vorzugsweise findet sich zwischen der unteren Einrichtung 3b und der engeren öffnung 4b ein freier Raum, wobei dieser freie Raum klein sein soll gegenüber dem Gesamtvolumen des Hohlkörpers. Die weitere Öffnung 4a der beiden öffnungen 4a und 4b ist so ausgestaltet, daß sie auf eine handelsübliche Pipette passen. Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindüngsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß der Hohlkörper 1 in Form einer kommerziell im Fachhandel erhältlichen Pipettenspitze (Firma Brand, Gilson, Eppendorf) ausgestaltet ist. Die Matrix 2 der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht vorzugsweise aus einem porösen Chromatographiematerial, insbesondere auf der Basis von Silica-2Q the fastening by tension, fastening by gluing the devices can also be achieved. Both methods lead to a sealing effect between the devices 3a, 3b and the wall of the hollow body 1. Preferably, there is a free space between the lower device 3b and the narrower opening 4b, whereby this free space should be small compared to the total volume of the hollow body. The further opening 4a of the two openings 4a and 4b is designed so that it fits on a commercially available pipette. A preferred embodiment of the device according to the invention consists in that the hollow body 1 is designed in the form of a commercially available pipette tip (Brand, Gilson, Eppendorf). The matrix 2 of the device according to the invention preferably consists of a porous chromatography material, in particular based on silica.
gel, Aluminiumoxid, Titandloxid, Hydröxylapatit.. Dextran, Agarose, Acrylamid, Polystyrol, Polyvinylalkohol öder anderen organischen Polymeren, Derivaten oöet aus Copolymeren der oben genannten Trägermaterialien« Das die Matrix 2 bildende Material kann auch ein oberflächlich modifiziertes, porö«es Chromatographiemateriai auf der Basis von Silicagel, Aluminiumoxid, Titandioxid, Hydröxylapatit, Dextran, Agarose, Acrylamid, Polystyrol. &Rgr;&agr;&Iacgr;&ngr;&ngr;&eeacgr; nvlalicohol nder andoron onSanianhon Dolvtna« gel, aluminum oxide, titanium dioxide, hydroxylapatite, dextran, agarose, acrylamide, polystyrene, polyvinyl alcohol or other organic polymers, derivatives or copolymers of the above mentioned carrier materials. The material forming the matrix 2 can also be a surface-modified, porous chromatography material based on silica gel, aluminum oxide, titanium dioxide, hydroxylapatite, dextran, agarose, acrylamide, polystyrene. nvlalicohol nder andoron onSanianhon Dolvtna
,Q ren, Derivaten oder aus Copolymeren der oben genanntem Trägermaterialien sein.,Q ren, derivatives or copolymers of the above-mentioned carrier materials.
Die Wahl des entsprechenden Chromatographiematerials ist abhängig von den jeweiligen zu trennenden und rei-The choice of the appropriate chromatography material depends on the respective substances to be separated and purified.
^ nigendec Molekülen und ist dem Fachmann aufgrund der Regeln in der Chromatographie bekannt. So wird beispielsweise ein polares Molekül, wenn es an der Matrix 2 adsorbiert werden soll, nur dann an der Oberfläche der Matrix 2 adsorbiert, wenn entsprechende Wechselwir-^ nigendec molecules and is known to the person skilled in the art due to the rules of chromatography. For example, if a polar molecule is to be adsorbed on the matrix 2, it will only be adsorbed on the surface of the matrix 2 if there are corresponding interactions.
2Q kungen vorliegen, die beispielsweise ebenfalls durch polare Gruppen an der Oberfläche der Matrix 2, jedoch mit entgegengesetzter Polarität, vermittelt werden. So können beispielsweise Ionenaustauschermaterialien als Matrix 2 der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Trennung Und Reinigung von polaren Molekülen eingesetzt werden. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung können als Matrix 2 ein Reversed-Phase- und/oder oder ein Affinitätschromatographiematerial beinhalten. Die Porengröße der porösen Chromatographiematerialien beträgt vorzugsweise 20 bis 1000 nm, und die Korngröße der Materialien insbesondere 10 bis 2000 &mgr;&pgr;&igr;, vorzugsweise 75 &mgr;&iacgr;&agr; bis 125 &mgr;&igr;&agr;.2Q effects are present which are also mediated, for example, by polar groups on the surface of the matrix 2, but with opposite polarity. For example, ion exchange materials can be used as matrix 2 of the device according to the invention for the separation and purification of polar molecules. Further preferred embodiments of the device according to the invention can contain a reversed phase and/or an affinity chromatography material as matrix 2. The pore size of the porous chromatography materials is preferably 20 to 1000 nm, and the grain size of the materials in particular 10 to 2000 μιη, preferably 75 μα to 125 μα.
Die die Matrix 2 fixierenden Einrichtungen 3a, 3b sind vorzugsweise poröse Fritten mit Porengrößen von 10 &mgr;&idiagr;&eegr; bis 1 mm, vorzugsweise 70 &mgr;&pgr; bis 2000 &mgr;&pgr;&igr;.The devices 3a, 3b fixing the matrix 2 are preferably porous frits with pore sizes of 10 μm to 1 mm, preferably 70 μm to 2000 μm.
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Di4J porösen Fritten können aus Kunststoffen, insbesondere aus Teflon (PTFE), Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Polyurethan etc. bestehen. Aber auch anorganische Werkstoffe, wie Glas und/oder gesintertes Metall sind geeignete Materialien zur Herstellung der porösen Fritten.The 4 J porous frits can be made of plastics, in particular Teflon (PTFE), polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyurethane, etc. But inorganic materials such as glass and/or sintered metal are also suitable materials for producing the porous frits.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt in der praktischen Handhabung und der Art der Packung derThe advantage of the device according to the invention lies in the practical handling and the type of packaging of the
Matrix 2, die einen Fluß der die Moleküle enthaltenden jMatrix 2, which represents a flow of the molecules containing j
Lösung in Hin- und Rückrichtung zuläßt. Ist der kegel- |Solution in the forward and reverse direction is possible. Is the conical |
stumpfförmige Hohlkörper 1 beispielsweise als Pipet- r- blunt-shaped hollow bodies 1, for example as pipet- r-
tenspitze ausgebildet, so wird die Pipettenspitze in iten tip, the pipette tip is in i
die Probe eingetaucht, die Probe in der Pipettenspitze jthe sample is immersed, the sample in the pipette tip j
durch die Matrix 2 hindurch hochgesaugt und anschlies- !sucked up through the matrix 2 and then- !
''
send herausgedrückt. Dadurch wird eine höhere Effizienz der Adsorption erzielt, da die Probe das Chromatogra-phiematerial zweimal passiert. Da man mit einem geschlossenen System arbeiten kann, wird eine Kontaminierung der Probe oder eine Gefährdung der Umwelt vermie-This results in a higher adsorption efficiency, as the sample passes through the chromatography material twice. As you can work with a closed system, contamination of the sample or endangering the environment is avoided.
den. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erleichtert dieThe device according to the invention facilitates the
Arbeitsweise insgesamt, die bei der Trennung und Reinigung von Molekülen anzuwenden ist. Insbesondere können \ mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch Biopolymere, insbesondere Nucleinsäuren und Proteine, 25The method of operation used in the separation and purification of molecules can be used in particular with the aid of the device according to the invention, 25
schnell, einfach und sicher fraktioniert werden.can be fractionated quickly, easily and safely.
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| DE8707359U DE8707359U1 (en) | 1987-05-22 | 1987-05-22 | Device for separating and purifying molecules |
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Family Applications (1)
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