JP2008107259A - Capillary isoelectric point electrophoresis passage, substance separation method using the passage, and substrate for substance separation - Google Patents

Capillary isoelectric point electrophoresis passage, substance separation method using the passage, and substrate for substance separation Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a capillary isoelectric point electrophoresis technology having high separation accuracy. <P>SOLUTION: The technology provides a capillary isoelectric point electrophoresis passage, at least comprising a solid-phased amphoteric carrier on the surface of the inner wall of an electrophoresis capillary interposed between counter electrodes. Furthermore, an isoelectric point electrophoresis method comprises formation of solution pH gradient in the capillary isoelectric point electrophoresis passage; a two-dimensional separation method that uses isoelectric point electrophoresis method; and in addition, a basis for substance separation for use in the two-dimensional separation method. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、キャピラリ等電点電気泳動技術に関する。より詳しくは、キャピラリ内壁面に両性担体が固相化されたキャピラリ等電点電気泳動路と該泳動路を用いる物質分離方法、並びに物質分離用基板に関する。   The present invention relates to a capillary isoelectric focusing technique. More particularly, the present invention relates to a capillary isoelectric focusing path in which an amphoteric carrier is solid-phased on the inner wall surface of a capillary, a substance separation method using the electrophoresis path, and a substance separation substrate.

「等電点」は、アミノ酸やタンパク質などのように、水溶液中で解離して酸と塩基の両方の性質を示す、いわゆる両性電解質において、正味の電荷(の総和)がゼロになるpHを言う。異なる種類の両性電解質群が混在する水溶液では、等電点の違いに基づいて両性電解質群を分離することができる。   “Isoelectric point” refers to the pH at which the net charge (total) becomes zero in so-called ampholytes that dissociate in aqueous solution and exhibit both acid and base properties, such as amino acids and proteins. . In an aqueous solution in which different types of amphoteric electrolyte groups are mixed, the amphoteric electrolyte groups can be separated based on the difference in isoelectric point.

pH勾配を形成している泳動ゲル中において電気泳動を行うと、両性電解質をそれぞれの等電点に相当する泳動位置に移動(フォーカシング)させて、泳動ゲル中に並ばせることができるこの方法は、一般に「等電点電気泳動法」と称されている。また、この等電点電気泳動法を一次元目とし、これに続く二次元目にSDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動(以下略称、SDS-PAGE)を行う方法は、一般に「二次元電気泳動法」と称され、特に、多種類のタンパク質の分離・分析に広く利用されている。   When electrophoresis is performed in an electrophoresis gel forming a pH gradient, the amphoteric electrolyte can be moved (focused) to an electrophoresis position corresponding to each isoelectric point and aligned in the electrophoresis gel. Generally, it is called “isoelectric focusing method”. Further, a method of performing SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (hereinafter abbreviated as SDS-PAGE) in the second dimension following this isoelectric focusing method is generally referred to as “two-dimensional electrophoresis method”. In particular, it is widely used for the separation and analysis of many kinds of proteins.

ここで、pH勾配泳動ゲルを作製する一般的手法として、両性担体をゲルに添加して電場をかける方法や様々な等電点の側鎖を持つアクリルアミド誘導体を用いてゲル作製と同時にpH勾配を形成する方法(IPG(Immobilized pH gradient)法)などがある。一般に、プロテオミクス分野の研究では、分離能、再現性などにおいて優れている後者のIPG法が利用されることが多い。   Here, as a general method for preparing a pH gradient electrophoresis gel, a method of applying an electric field by adding an amphoteric carrier to the gel, or using an acrylamide derivative having various isoelectric side chains, the pH gradient is simultaneously generated. There is a method of forming (IPG (Immobilized pH gradient) method). In general, research in the field of proteomics often uses the latter IPG method, which is excellent in resolution and reproducibility.

一方、キャピラリ電気泳動は、キャピラリ(毛細管)内で電気泳動を行う方法の総称である。泳動ゲルなどの担体を用いることなく溶液状態で電気泳動を行った場合は、ジュール熱によって対流が起こり易くなるので扱いが難しいが、キャピラリ内で電気泳動を行えば前記対流現象を防止できるとともに、放熱も容易であるという利点がある。   On the other hand, capillary electrophoresis is a general term for methods of performing electrophoresis in capillaries (capillaries). When electrophoresis is performed in a solution state without using a carrier such as an electrophoresis gel, it is difficult to handle because convection easily occurs due to Joule heat, but if the electrophoresis is performed in a capillary, the convection phenomenon can be prevented, There is an advantage that heat dissipation is also easy.

近年では、マイクロチップの分離チャンネル内に、泳動用緩衝液が充填された泳動電場を形成しておいて、微量のタンパク質試料を、分子量と等電点による分離を同時に行う二次元電気泳動法が提案されている(特許文献1参照)。
特開2004−150899号公報。
In recent years, there has been a two-dimensional electrophoresis method in which an electrophoresis electric field filled with a buffer for electrophoresis is formed in a separation channel of a microchip, and a minute amount of protein sample is simultaneously separated by molecular weight and isoelectric point. It has been proposed (see Patent Document 1).
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-150899.

従来の等電点電気泳動法では、pH勾配泳動ゲルの調整作業が煩雑で手間がかかり、pH勾配泳動ゲルによる分離能においても改善の余地があった。キャピラリ内の溶液環境で等電点電気泳動を行う構成を想定すれば、pH勾配泳動ゲルを使用しないので、当該ゲルの調整作業それ自体は省略できるが、分離精度の点で改善すべき課題があった。   In the conventional isoelectric focusing method, the adjustment work of the pH gradient electrophoresis gel is complicated and time-consuming, and there is room for improvement in the resolution by the pH gradient electrophoresis gel. Assuming a configuration in which isoelectric focusing is performed in a solution environment in the capillary, since the pH gradient electrophoresis gel is not used, the gel adjustment work itself can be omitted, but there is a problem to be improved in terms of separation accuracy. there were.

そこで、本発明は、分離精度の高いキャピラリ等電点電気泳動技術を提供することを主な目的とする。   Accordingly, the main object of the present invention is to provide a capillary isoelectric focusing technique with high separation accuracy.

本発明では、第1に、対向電極間に介在する電気泳動用のキャピラリの内壁表面に両性担体を固相化した構成を少なくとも備えるキャピラリ等電点電気泳動路を提供する。前記両性担体は、水素イオンを電離し得る官能基(例えば、カルボキシル基)と、水素イオンを受け取る官能基(例えば、アミノ基)を有している。   In the present invention, firstly, a capillary isoelectric focusing path having at least a configuration in which an amphoteric carrier is solid-phased on the inner wall surface of an electrophoresis capillary interposed between counter electrodes is provided. The amphoteric carrier has a functional group that can ionize hydrogen ions (for example, a carboxyl group) and a functional group that receives hydrogen ions (for example, an amino group).

本発明では、第二に、上記構成のキャピラリ等電点電気泳動路内に水溶液pH勾配を形成して行う等電点電気泳動法を提供する。   Secondly, the present invention provides an isoelectric focusing method which is performed by forming an aqueous solution pH gradient in the capillary isoelectric focusing path having the above-described configuration.

第三に、キャピラリ内壁面に両性担体を固相化した構成を備えるキャピラリ等電点電気泳動路で等電点電気泳動を行なう一次元目分離工程と、前記工程から得られる等電点分離液に遠心力を加えて、分子量による分離を行なう二次元目分離工程と、を少なくとも行う二次元分離方法を提供する。   Third, a first-dimensional separation step of performing isoelectric focusing in a capillary isoelectric focusing path having a structure in which an amphoteric carrier is solid-phased on the inner wall surface of the capillary, and an isoelectric focusing liquid obtained from the step A two-dimensional separation method is provided that performs at least a second-dimensional separation step in which centrifugal force is applied to perform separation based on molecular weight.

ここで、遠心力を利用して分子量による分離を行なう二次元目分離工程には、通常の遠心分離法の他、沈降平衡法により、分子量に依存した濃度勾配を形成させる工程をも含みえるものとする。   Here, the second dimensional separation step of performing separation by molecular weight using centrifugal force may include a step of forming a concentration gradient depending on the molecular weight by the sedimentation equilibrium method in addition to the usual centrifugal separation method. And

第四には、上記キャピラリ等電点電気泳動路と、該キャピラリ等電点電気泳動路に連設された二次元目分離路と、が少なくとも設けられた物質分離用基板を提供する。この基板は、例えば、円盤状をなす基板であって、前記二次元目分離路は、基板半径方向外側に延びる遠心分離路である構成を採用できる。なお、遠心分離路では、基板の回転によって得られる遠心力に基づいて、遠心分離法及び沈降平衡法を行うことができる。   Fourth, a substance separation substrate is provided in which at least the capillary isoelectric focusing path and a second-dimensional separation path connected to the capillary isoelectric focusing path are provided. For example, the substrate may be a disc-shaped substrate, and the second-dimensional separation path may be a centrifugal separation path extending outward in the substrate radial direction. In the centrifugal separation path, the centrifugal separation method and the sedimentation equilibrium method can be performed based on the centrifugal force obtained by the rotation of the substrate.

本発明によれば、分離精度の高いキャピラリ等電点電気泳動や二次元分離を行うことができる。   According to the present invention, capillary isoelectric focusing or two-dimensional separation can be performed with high separation accuracy.

以下、本発明に係る方法の実施形態例について、添付図面を参照にしながら説明する。   Embodiments of the method according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

初めに、本発明に係るキャピラリ等電点電気泳動路を用いた等電点電気泳動の手順について図1及び図2に基づいて説明する。図1は、作業手順を示したワークフロー図、図2はキャピラリ等電点電気泳動路を現す模式図である。   First, the procedure of isoelectric focusing using the capillary isoelectric focusing path according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a workflow diagram showing a work procedure, and FIG. 2 is a schematic diagram showing a capillary isoelectric focusing path.

まず第1の手順において、キャピラリ等電点電気泳動路1内へ等電点電気泳動により分離したい被分離物質2を注入する(図1のS1参照)。被分離物質2は両性電解質であれば分離の対象とすることができ、通常はタンパク質が被分離物質とされる場合が多い。第2の手順においては、キャピラリ等電点電気泳動路1の正極31側に酸性溶液311、負極32側に塩基性溶液321を注入する(図1のS2参照)。酸性溶液311としてはリン酸溶液、塩基性溶液321としては水酸化ナトリウム溶液が汎用されるが、それぞれ酸性、塩基性の溶液であれば用いることができる。続いて第3の手順において、キャピラリ等電点電気泳動路1の正極31及び負極32に外部電源Vから電圧を印加する(図1のS3参照)。   First, in the first procedure, a substance to be separated 2 to be separated by isoelectric focusing is injected into the capillary isoelectric focusing path 1 (see S1 in FIG. 1). The substance to be separated 2 can be an object of separation if it is an amphoteric electrolyte, and usually a protein is often used as a substance to be separated. In the second procedure, an acidic solution 311 is injected on the positive electrode 31 side of the capillary isoelectric focusing path 1 and a basic solution 321 is injected on the negative electrode 32 side (see S2 in FIG. 1). As the acidic solution 311, a phosphoric acid solution and a sodium hydroxide solution are generally used as the basic solution 321, but any acidic and basic solutions can be used. Subsequently, in the third procedure, a voltage is applied from the external power source V to the positive electrode 31 and the negative electrode 32 of the capillary isoelectric focusing path 1 (see S3 in FIG. 1).

以上の手順S1〜S3により、キャピラリ等電点電気泳動路1内には、正極31側を酸性、負極32側を塩基性としたpH勾配が形成され、被分離物質2はそれぞれの等電点に相当する泳動位置へフォーカシングされる。   Through the above steps S1 to S3, a pH gradient is formed in the capillary isoelectric focusing electrophoresis path 1 with the positive electrode 31 side being acidic and the negative electrode 32 side being basic, and the substances to be separated 2 have their respective isoelectric points. Focusing is performed to the migration position corresponding to.

一般に等電点電気泳動は、定電流条件下において行なわれるが、等電点電気泳動開始後、イオン勾配の形成が進んで、キャピラリ等電点電気泳動路1の正極31及び負極32間を移動するイオン性物質が減少してくると、キャピラリ等電点電気泳動路1の電気的抵抗は次第に大きくなる。   In general, isoelectric focusing is performed under constant current conditions, but after the start of isoelectric focusing, the formation of an ion gradient proceeds and moves between the positive electrode 31 and the negative electrode 32 of the capillary isoelectric focusing path 1. As the ionic substance to be reduced decreases, the electrical resistance of the capillary isoelectric focusing path 1 gradually increases.

従って、上記定電流を維持するため、正極31及び負極32間には大きな電圧を印加する必要があり、この際、キャピラリ等電点電気泳動路1内では多量のジュール熱が発生する。このジュール熱は、キャピラリ等電点電気泳動路1内に対流を発生させてイオン勾配を不安定化するとともに、特に被分離物質がタンパク質である場合には、被分離物質の化学的性状に変化を及ぼすおそれもある。   Therefore, in order to maintain the constant current, it is necessary to apply a large voltage between the positive electrode 31 and the negative electrode 32. At this time, a large amount of Joule heat is generated in the capillary isoelectric focusing path 1. This Joule heat causes convection in the capillary isoelectric focusing path 1 to destabilize the ion gradient, and changes the chemical properties of the substance to be separated, particularly when the substance to be separated is a protein. There is also a risk of affecting.

ここで、図2に示すように、キャピラリ等電点電気泳動路1の外壁には温度管理ユニット4を設けて、ジュール熱を放熱して、イオン勾配の不安定化及び被分離物質の熱変性を防止できるように工夫した。   Here, as shown in FIG. 2, a temperature management unit 4 is provided on the outer wall of the capillary isoelectric focusing path 1 to dissipate Joule heat, thereby destabilizing the ion gradient and thermal denaturation of the substance to be separated. We devised to prevent.

温度管理ユニット4は、熱伝導部41と熱交換部42とから構成することができ、熱伝導部41には銅板やヒートパイプ等の熱伝導性素材を、熱交換部4にはペルチェ素子やヒートポンプ、放熱板とファン等の熱交換手段を、それぞれ特に限定されることなく採用することが可能である。   The temperature management unit 4 can be composed of a heat conducting part 41 and a heat exchanging part 42, a heat conducting material such as a copper plate or a heat pipe is used for the heat conducting part 41, and a Peltier element or the like is used for the heat exchanging part 4. Heat exchange means such as a heat pump, a heat radiating plate and a fan can be employed without any particular limitation.

さらに、温度管理ユニット4には、ジュール熱の放熱機能のみならず、キャピラリ等電点電気泳動路1全体を一定温度に保つ機能を付与することが好ましい。これにより、等電点電気泳動ごとの温度条件のバラつきをなくし、等電点電気泳動の再現性を高めることが可能となる。   Furthermore, it is preferable to give the temperature management unit 4 not only a function of radiating Joule heat, but also a function of keeping the entire capillary isoelectric focusing path 1 at a constant temperature. As a result, variations in temperature conditions for each isoelectric focusing can be eliminated, and the reproducibility of isoelectric focusing can be improved.

次に、本発明に係るキャピラリ等電点電気泳動路1の内壁表面の構成について説明する。上述した通り、キャピラリ等電点電気泳動路1の内側表面には両性担体が固相化されている。図3は、キャピラリ等電点電気泳動路1の断面図であって、キャピラリ等電点電気泳動路1の内壁及び該内壁に固相化された両性担体および該両性担体の有するカルボキシル基とアミノ基を模式的に現している。   Next, the configuration of the inner wall surface of the capillary isoelectric focusing path 1 according to the present invention will be described. As described above, the amphoteric carrier is solid-phased on the inner surface of the capillary isoelectric focusing path 1. FIG. 3 is a cross-sectional view of the capillary isoelectric focusing path 1, and shows the inner wall of the capillary isoelectric focusing path 1, the amphoteric carrier solid-phased on the inner wall, and the carboxyl group and amino group of the amphoteric carrier. The group is shown schematically.

図3中、符号11で示されるキャピラリ等電点電気泳動路1の内壁には、その表面に両性担体111が均一に固相化されている。両性担体111は、例えば、グリシン、ギリシルグリシン、アミン、エピクロロヒドリン等が重合した高分子化合物であって、その分子構造中にカルボキシル基とアミノ基を有するものである。ここでは、両性担体111はカルボキシル基とアミノ基を各1つ有する模式図として示したが、両性担体111が有するカルボキシル基とアミノ基はそれぞれ複数であってよい。   In FIG. 3, an amphoteric carrier 111 is uniformly solid-phased on the inner wall of the capillary isoelectric focusing path 1 indicated by reference numeral 11. The amphoteric carrier 111 is, for example, a polymer compound in which glycine, glycylglycine, amine, epichlorohydrin, or the like is polymerized, and has a carboxyl group and an amino group in its molecular structure. Here, the amphoteric carrier 111 is shown as a schematic diagram having one carboxyl group and one amino group, but the amphoteric carrier 111 may have a plurality of carboxyl groups and amino groups.

両性担体111の分子構造中に存在するカルボキシル基は、キャピラリ等電点電気泳動路1内の溶液のpHに依存して、水素イオンを電離して放出する。一方、アミノ基は溶液のpHに依存して、溶液中の水素イオンを配位結合により取り込み、溶液中に水酸化物イオンが多い状態を形成する。   The carboxyl group present in the molecular structure of the amphoteric carrier 111 ionizes and releases hydrogen ions depending on the pH of the solution in the capillary isoelectric focusing path 1. On the other hand, depending on the pH of the solution, the amino group takes in hydrogen ions in the solution by coordination bonds, and forms a state where there are many hydroxide ions in the solution.

上述したように、キャピラリ等電点電気泳動路1の正極31及び負極32に電圧を印加すると(図1のS3参照)、キャピラリ等電点電気泳動路1内に正極31側を酸性、負極32側を塩基性としたpH勾配が形成される。このとき両性担体111のカルボキシル基及びアミノ基は、pH勾配の形成に伴って周囲の溶液のpHが変化すると、上記のように溶液中に水素イオンを放出したり、逆に取り込んだりすることで、pH勾配の形成を促進する機能を発揮する。   As described above, when a voltage is applied to the positive electrode 31 and the negative electrode 32 of the capillary isoelectric focusing path 1 (see S3 in FIG. 1), the positive electrode 31 side becomes acidic and the negative electrode 32 in the capillary isoelectric focusing path 1. A pH gradient with a basic side is formed. At this time, the carboxyl group and amino group of the amphoteric carrier 111 release hydrogen ions into the solution as described above when the pH of the surrounding solution changes with the formation of the pH gradient, or reversely incorporate it. , Exerts the function of promoting the formation of a pH gradient.

そして、一旦形成されたpH勾配が何らかの要因で変化した場合にも、同様に溶液中に水素イオンを放出したり、逆に取り込んだりすることで、pH勾配を安定して維持する機能を発揮するので、両性担体111を内壁11に固相化したキャピラリ等電点電気泳動路1においては、迅速にpH勾配を形成することができ、かつ、安定して精度の高い等電点電気泳動を行なうことが可能となる。   And even if the pH gradient once formed changes for some reason, the function of stably maintaining the pH gradient is exhibited by releasing hydrogen ions into the solution or taking them in reverse. Therefore, in the capillary isoelectric focusing path 1 in which the amphoteric carrier 111 is solid-phased on the inner wall 11, a pH gradient can be quickly formed and stable isoelectric focusing is performed with high accuracy. It becomes possible.

図4は、本発明に係る物質分離用基板の一実施形態を示す模式図である。   FIG. 4 is a schematic view showing an embodiment of a substance separation substrate according to the present invention.

図4において、図4中に符号Aで示された物質分析用基板(以下、単に「基板」と称する。)は、上方外観視、円盤状を呈す形態を備えている。この基板Aの口径サイズや層構造は、目的に応じて適宜選定可能であり、基板上の形態構成についても本発明の目的に沿う範囲で設計又は変形可能である。   In FIG. 4, the substrate for substance analysis (hereinafter simply referred to as “substrate”) indicated by the symbol A in FIG. 4 has a disk-like form. The aperture size and the layer structure of the substrate A can be appropriately selected according to the purpose, and the configuration on the substrate can be designed or modified within the scope of the object of the present invention.

この基板Aは、所定波長の励起光(例えば、蛍光励起光)を透過可能な材料で形成されており、例えば、石英等のガラス、ポリカーボネートやポリスチレン等の合成樹脂材料で形成されている。なお、射出成形可能な合成樹脂材料を採用すると、ランニングコストの低減を達成できる。   The substrate A is made of a material that can transmit excitation light (for example, fluorescence excitation light) having a predetermined wavelength. For example, the substrate A is made of glass such as quartz, or a synthetic resin material such as polycarbonate or polystyrene. In addition, when the synthetic resin material which can be injection-molded is employ | adopted, reduction of a running cost can be achieved.

基板Aは、円盤中央部に上方視円形のキャピラリ等電点電気泳動路1を備えている。この等電点電気泳動路1は、図1〜3において説明したキャピラリ等電点電気泳動路1と同様の構成であって、キャピラリ内側表面に両性担体を固相化したものである。   The substrate A includes a capillary isoelectric focusing path 1 having a circular shape when viewed from above at the center of the disk. The isoelectric focusing path 1 has the same configuration as the capillary isoelectric focusing path 1 described with reference to FIGS. 1 to 3, and an amphoteric carrier is solidified on the inner surface of the capillary.

基板Aにおいては、このキャピラリ等電点電気泳動路1において等電点電気泳動による一次元目分離工程を行なった後、これに続いて、キャピラリ等電点電気泳動路1に連設した二次元目分離路5において、遠心力を利用した二次元目分離工程を行なうことができるように構成されている。   In the substrate A, the first-dimensional separation step by the isoelectric focusing is performed in the capillary isoelectric focusing path 1, and subsequently, the two-dimensionally connected to the capillary isoelectric focusing path 1. The eye separation path 5 is configured so that a second-dimensional separation process using centrifugal force can be performed.

すなわち、基板Aは、その中心部に中心孔6を備え、中心孔6に図示しない回転軸を挿過させた上で、図4中矢印R方向へ所定速度で回転させることで、基板の半径方向に、上方視放射状に形成された二次元分離路5に遠心力を加えることができる構成となっている。なお、本図においては、二次元目分離路5は8つのみ図示しているが、二次元目分離路5の数は任意に設計することが可能である。   That is, the substrate A has a center hole 6 at the center thereof, and a rotation shaft (not shown) is inserted into the center hole 6 and then rotated at a predetermined speed in the direction of arrow R in FIG. In the direction, a centrifugal force can be applied to the two-dimensional separation path 5 formed radially upward. In this figure, only eight second-dimensional separation paths 5 are shown, but the number of second-dimensional separation paths 5 can be arbitrarily designed.

基板Aを用いた二次元分離方法について、図4を参照しながら以下により具体的に説明する。   The two-dimensional separation method using the substrate A will be described more specifically below with reference to FIG.

まず、基板中央部に円形状に設けた一次元目分離路であるキャピラリ等電点電気泳動路1には、その円周上の一点に絶縁部12が設けられており、該絶縁部12を隔てて正極31と負極32が配設されている。図1に示した作業手順に従って、キャピラリ等電点電気泳動路1に、被分離物質、酸性溶液及び塩基性溶液を注入し、正極31と負極32間に電圧を印加すると、正極31と負極32間にpH勾配が形成され、被分離物質はそれぞれの等電点にフォーカシングされ、キャピラリ等電点電気泳動路1内に配列する。   First, in the capillary isoelectric focusing path 1 which is a first-dimensional separation path provided in a circular shape in the center of the substrate, an insulating part 12 is provided at one point on the circumference. A positive electrode 31 and a negative electrode 32 are disposed at a distance. When a substance to be separated, an acidic solution, and a basic solution are injected into the capillary isoelectric focusing path 1 according to the work procedure shown in FIG. 1 and a voltage is applied between the positive electrode 31 and the negative electrode 32, the positive electrode 31 and the negative electrode 32. A pH gradient is formed between them, and the substances to be separated are focused at the respective isoelectric points and arranged in the capillary isoelectric focusing path 1.

ここで、中心孔6の近傍には、所定容量の被分離物質を導入することができる被分離物質導入部7を設けて、流路17を介して被分離物質をキャピラリ等電点電気泳動路1へ導入できる構成とした。   Here, in the vicinity of the center hole 6, a substance to be separated introduction section 7 that can introduce a substance to be separated in a predetermined volume is provided, and the substance to be separated is passed through the flow path 17 and the capillary isoelectric focusing path. 1 was introduced.

続いて、キャピラリ等電点電気泳動路1内において円周状に配列されている被分離物質を、二次元目分離路5へ導入して遠心力を利用して二次元目分離工程を行なう。この際、被分離物質を含む等電点分離液をキャピラリ等電点電気泳動路1から二次元目分離路5へ導入する方法としては、毛細管現象を利用して移動させる方法、遠心力によって移動させる方法、負圧吸引、正圧押出、又は通過制御領域を設ける方法などを、特に限定されず採用することができる。   Subsequently, the substances to be separated arranged circumferentially in the capillary isoelectric focusing path 1 are introduced into the second dimension separation path 5 and the second dimension separation step is performed using centrifugal force. At this time, as a method of introducing the isoelectric focusing liquid containing the substance to be separated from the capillary isoelectric focusing path 1 to the second dimension separating path 5, a method of moving using a capillary phenomenon, a moving by centrifugal force The method of making it, a negative pressure suction, a positive pressure extrusion, or the method of providing a passage control area | region etc. can be employ | adopted without being specifically limited.

このうち、通過制御領域を設ける方法は、キャピラリ等電点電気泳動路1と二次元目分離路5との接続部15に、物質の通過を制御可能な通過制御領域を設けて、キャピラリ等電点電気泳動路1から二次元目分離路5への等電点分離液の移動を制御する方法である。   Among these methods, the method of providing a passage control region is to provide a passage control region capable of controlling the passage of a substance at the connection part 15 between the capillary isoelectric focusing path 1 and the second-dimensional separation path 5 so that the capillary isoelectric point can be controlled. This is a method for controlling the movement of the isoelectric point separation liquid from the point electrophoresis path 1 to the second dimension separation path 5.

具体的には、疎水性の通過制御領域を設けて、親水性の物質の通過を遮断しておき、適切なタイミングで、当該疎水性領域を親水性へ変換して親水性の物質を通過させるといった方法が考えられる。   Specifically, a hydrophobic passage control region is provided to block the passage of the hydrophilic substance, and at an appropriate timing, the hydrophobic region is converted to hydrophilic to allow the hydrophilic substance to pass therethrough. Such a method can be considered.

好適な一例としては、疎水性領域を酸化チタンで形成する方法が挙げられる。酸化チタンは、通常は疎水性であるが、紫外線を照射することにより親水性へと変化する物質である。そのため、通過制御領域を酸化チタンで形成すれば、一次元目分離工程においては等電点分離液の二次元目分離路5への移動を遮断することができ、一次元目分離工程終了後に紫外線を照射して通過制御領域を親水性へと変換すれば、等電点分離液を二次元目分離路5へ導入することが可能となる。   A suitable example is a method of forming a hydrophobic region with titanium oxide. Titanium oxide is a substance that is usually hydrophobic but changes to hydrophilicity when irradiated with ultraviolet rays. Therefore, if the passage control region is formed of titanium oxide, the movement of the isoelectric point separation liquid to the second dimensional separation path 5 can be blocked in the first dimensional separation step, and the ultraviolet light after the first dimensional separation step is completed. Can be introduced into the second-dimension separation path 5 by converting the passage control region into hydrophilicity.

このようにしてキャピラリ等電点電気泳動路1から二次元目分離路5へ導入された等電点分離液は、二次元目分離路5において、基板Aの回転によって付与される遠心力を利用した遠心分離法及び沈降平衡法による二次元目分離工程に供される。   The isoelectric focusing liquid introduced from the capillary isoelectric focusing path 1 to the second dimensional separation path 5 in this way utilizes the centrifugal force applied by the rotation of the substrate A in the second dimensional separation path 5. To the second-dimensional separation step by the centrifugal separation method and sedimentation equilibrium method.

遠心分離法においては、被分離物質の分子量に基づいた分離を行なう。一例として、ショ糖濃度勾配遠心がある。本法によれば、二次元目分離路5内にショ糖溶液を充填し、遠心してショ糖濃度勾配を形成することで、該濃度勾配中において、被分離物質をそれぞれの分子量に基づいて分離することができる。このようにして、二次元目分離の分離を行なった被分離物質は、二次元目分離路5より分取され、例えば質量分析計による同定等の後段の解析に供されることとなる。   In the centrifugal separation method, separation is performed based on the molecular weight of the substance to be separated. One example is sucrose concentration gradient centrifugation. According to this method, the sucrose solution is filled in the second-dimension separation path 5 and centrifuged to form a sucrose concentration gradient. In this concentration gradient, the substances to be separated are separated based on their molecular weights. can do. In this way, the substance to be separated that has been separated in the second dimension separation is separated from the second dimension separation path 5 and is subjected to subsequent analysis such as identification by a mass spectrometer, for example.

また、沈降平衡法は、溶媒中に存在する物質(溶質)を遠心力の作用によって沈降させて、この沈降力とこれに逆らう溶質の拡散力とが平衡(沈降平衡)した時における溶質の濃度分布を、干渉光学系あるいは光電走査装置等により測定し、溶質の分子量を求める方法である。沈降平衡法で求められる分子量は、溶質の分子構造によらないのが特徴であり、高度に荷電している溶質であっても、精度良く分子量を計測することができる。   In the sedimentation equilibrium method, the substance (solute) present in the solvent is sedimented by the action of centrifugal force, and the concentration of the solute when this sedimentation force and the diffusive force of the solute against it equilibrate (sedimentation equilibrium). This is a method for determining the molecular weight of a solute by measuring the distribution with an interference optical system or a photoelectric scanning device. The molecular weight determined by the sedimentation equilibrium method is characterized by not depending on the molecular structure of the solute, and even with a highly charged solute, the molecular weight can be accurately measured.

従って、沈降平衡法は、等電点電気泳動後の二次元目分離工程に好適に採用することができ、二次元目分離路5における二次元目分離工程として適した方法ということができる。沈降平衡法により、分子量を計測された被分離物質は、分子量に基づく物質同定解析等の後段の解析に供される。   Therefore, the sedimentation equilibrium method can be suitably employed in the second dimension separation step after isoelectric focusing, and can be said to be a method suitable as the second dimension separation step in the second dimension separation path 5. The substance to be separated whose molecular weight is measured by the sedimentation equilibrium method is subjected to subsequent analysis such as substance identification analysis based on the molecular weight.

本発明に係るキャピラリ等電点電気泳動路を用いた等電点電気泳動の作業手順を示したワークフロー図である。It is the workflow figure which showed the work procedure of the isoelectric focusing using the capillary isoelectric focusing path which concerns on this invention. キャピラリ等電点電気泳動路1の模式図である。1 is a schematic diagram of a capillary isoelectric focusing path 1. FIG. キャピラリ等電点電気泳動路1の内壁に固相化された両性担体を現す模式図である。2 is a schematic diagram showing an amphoteric carrier solidified on the inner wall of a capillary isoelectric focusing path 1. FIG. 本発明に係る分室分離用基板の一実施形態の上面図である。It is a top view of one embodiment of a substrate for separation of chambers concerning the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

A 物質分離用基板
V 外部電源
1 キャピラリ等電点電気泳動路
11 内壁
12 絶縁部
15 接続部
111 両性担体
2 被分離物質
31 正極
32 負極
311 酸性溶液
321 塩基性溶液
4 温度管理ユニット
41 熱伝導部
42 熱交換部
5 二次元目分離路
6 中心孔

A Substance separation substrate V External power source 1 Capillary isoelectric focusing path 11 Inner wall 12 Insulating part 15 Insulating part 15 Amphoteric carrier 2 Substance to be separated 31 Positive electrode 32 Negative electrode 311 Acidic solution 321 Basic solution 4 Temperature management unit 41 Thermal conduction part 42 Heat exchange section 5 Second dimension separation path 6 Center hole

Claims (6)

対向電極間に介在する電気泳動用のキャピラリの内壁表面に両性担体を固相化した構成を少なくとも備えるキャピラリ等電点電気泳動路。   A capillary isoelectric focusing path comprising at least a configuration in which an amphoteric carrier is solid-phased on the inner wall surface of an electrophoresis capillary interposed between opposing electrodes. 前記両性担体は、カルボキシル基とアミノ基を有することを特徴とする請求項1記載のキャピラリ等電点電気泳動路。   2. The capillary isoelectric focusing path according to claim 1, wherein the amphoteric carrier has a carboxyl group and an amino group. 請求項1記載のキャピラリ等電点電気泳動路内に水溶液pH勾配を形成して行うことを特徴とする等電点電気泳動法。   An isoelectric focusing method, which is performed by forming an aqueous solution pH gradient in the capillary isoelectric focusing path according to claim 1. 内壁面に両性担体が固相化された構成を備えるキャピラリ内で等電点電気泳動を行なう一次元目分離工程と、
前記工程から得られる等電点分離液に遠心力を加えて、分子量による分離を行なう二次元目分離工程と、
を少なくとも行うことを特徴とする二次元分離方法。
A first dimensional separation step of performing isoelectric focusing in a capillary having a configuration in which an amphoteric carrier is solid-phased on an inner wall surface;
Applying a centrifugal force to the isoelectric point separation liquid obtained from the step, and performing a separation by molecular weight;
At least two-dimensional separation method.
対向電極間に介在する電気泳動用のキャピラリの内壁表面が両性担体によって固相化された構成を少なくとも備えるキャピラリ等電点電気泳動路と、
前記キャピラリ等電点電気泳動路に連設された二次元目分離路と、
が少なくとも設けられたことを特徴とする物質分離用基板。
A capillary isoelectric focusing path comprising at least a configuration in which the inner wall surface of the capillary for electrophoresis interposed between the counter electrodes is solid-phased by an amphoteric carrier;
A second dimensional separation path connected to the capillary isoelectric focusing path;
A substrate for substance separation, characterized in that at least is provided.
円盤状をなす基板であって、
前記二次元目分離路は、基板半径方向外側に延びる遠心分離路であることを特徴とする請求項5記載の物質分離用基板。
A disk-shaped substrate,
6. The substance separation substrate according to claim 5, wherein the second dimension separation path is a centrifugal separation path extending outward in the radial direction of the substrate.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101556261B (en) * 2009-05-25 2012-01-11 北京理工大学 Method for detecting microorganism isoelectric point by adopting microtubule isoelectric focusing and cutting-blowout culture
CN101556260B (en) * 2009-05-25 2012-01-11 北京理工大学 Method for detecting microorganism isoelectric point by adopting immobilized pH gradient capillary isoelectric focusing (CIEF)

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