JP2009128159A

JP2009128159A - キャピラリ等電点電気泳動装置

Info

Publication number: JP2009128159A
Application number: JP2007302923A
Authority: JP
Inventors: Norio Okuyama; 典生奥山; Masaki Tanaka; 雅樹田中
Original assignee: Ogata Inst For Medical & Chemi; Ogata Institute For Medical & Chemical Research
Current assignee: Ogata Inst For Medical & Chemi; Ogata Institute For Medical & Chemical Research
Priority date: 2007-11-22
Filing date: 2007-11-22
Publication date: 2009-06-11

Abstract

【課題】低電圧且つ短時間で泳動を完了することができ、しかも、小型で携帯化に優れたキャピラリ等電点電気泳動装置を提供する。
【解決手段】前記キャピラリ等電点電気泳動装置は、低電圧直流電源を駆動電源として使用するＤＣ−ＤＣコンバータを含む高電圧直流電源を備える。
【選択図】なし

Description

本発明は、キャピラリ等電点電気泳動装置及びキャピラリ等電点電気泳動方法に関する。

タンパク質、ペプチド、アミノ酸、核酸、脂質、神経伝達物質、ホルモンなどの生体物質、あるいは、食品、薬品、環境物質等を含む多成分混合試料の分離・分析に用いられる電気泳動法の１つとして、等電点電気泳動法（isoelectric focusing；ＩＥＦ）が公知であり、微量試料の分離・分析用としてキャピラリ等電点電気泳動法が公知である。

キャピラリ等電点電気泳動法では、長さ数ｃｍ、内径１ｍｍ前後のキャピラリ中に、泳動液及び両性電解質担体（career ampholite）を含むゲルを充填し、前記キャピラリの両端に高電圧直流電圧を印加することにより、泳動を開始することができる。前記両性電解質担体は、異なる等電点を有する多種類の両性イオンの混合物であり、直流電圧が印加されると、等電点の順に並んで安定なｐＨ勾配を形成する。試料中の分離対象化合物は、自らの等電点と等しいｐＨのところで正味の電荷が０になるので、そこに収束し、分離が達成される。

等電点電気泳動法では、通常、直流の高電圧安定化電源が使用されている。これは、一般の電気泳動法と同様に、安定な直流高電圧を用いることによって試料の分離の高速化を図ると共に、等電点電気泳動法に固有の理由として、固有の等電点に向かって収束しつつある分子が、電圧減少時期に拡散してしまうことを防ぐ目的がある。しかしながら、従来の等電点電気泳動法では、安定な直流高電圧を供給するために、大型で高価な電源装置を必要とした。また、安定な高電圧を供給するために、駆動電源として、例えば、１００Ｖの交流電源を用いることが一般的であった。

本発明者は、キャピラリ等電点電気泳動装置を含む各種電気泳動装置において、小型で利便性に優れた電気泳動装置を提供することを目的として、従来の高電圧直流電源に代えて、高電圧のパルス電源を用いる電気泳動装置を既に開示している（特許文献１）。前記特許文献１の実施例１には、内径０．５ｍｍ、外径１ｍｍ、長さ２８ｍｍのキャピラリに、濃度４％、架橋度４．７％のポリアクリルアミドゲル及び濃度１．５％の両性電解質担体（ｐＨ３．５〜１０）を充填し、キャピラリの陰極側に等電点標準試料０．１μＬを導入した後、高電圧パルス電源によりパルス電圧約１５００Ｖ［パルス幅約３０μｓ、パルス周波数約２０ｋＨｚ、駆動電源＝小型乾電池４本（６Ｖ）］を４．５分間印加することにより、４種類の着色タンパク質（チトクロームｃ、ヘモグロビンＣ、ヘモグロビンＡ、フィコシアニン）の鮮明な泳動分離像を得たことが開示されている。
特開２００６−８４３６３号公報

本発明者は、前記特許文献１に記載の電気泳動装置と比較して、更に低電圧の駆動電源で、且つ、更に短時間で、鮮明な泳動分離像が得られるキャピラリ等電点電気泳動装置を提供することを目的として鋭意検討したところ、泳動用電源として、ＤＣ−ＤＣコンバータを含む高電圧直流電源を使用することにより、意外にも、前記課題が達成できることを新たに見出した。また、ＤＣ−ＤＣコンバータを含む高電圧直流電源の駆動電源として、低電圧直流電源、例えば、小型乾電池を使用することができ、電気泳動装置の小型化と携帯化（ポータブル化）を同時に達成することもできた。
従って、本発明の課題は、低電圧且つ短時間で泳動を完了することができ、しかも、小型で携帯化に優れたキャピラリ等電点電気泳動装置を提供することにある。

前記課題は、本発明による、低電圧直流電源を駆動電源として使用するＤＣ−ＤＣコンバータを含む高電圧直流電源を備えることを特徴とする、キャピラリ等電点電気泳動装置により解決することができる。
また、本発明は、泳動用電源として、低電圧直流電源を駆動電源として使用するＤＣ−ＤＣコンバータを含む高電圧直流電源を用いることを特徴とする、キャピラリ等電点電気泳動方法に関する。
本発明のキャピラリ等電点電気泳動装置又はキャピラリ等電点電気泳動方法の好ましい態様によれば、泳動用ゲル中の両性電解質担体の濃度が０．１〜１．２％である。

本発明によれば、等電点電気泳動装置の小型化と携帯化（ポータブル化）が可能である。また、本発明によれば、大型で高価な電源装置を使用することなく、極めて短時間で鮮明な泳動分離像を得ることができる。

本発明は、従来の等電点電気泳動法において一般に使用されてきた高電圧安定化直流電源に代えて、低電圧直流電源を駆動電源として使用するＤＣ−ＤＣコンバータを含む高電圧直流電源を用いること以外は、従来のキャピラリ等電点電気泳動法に準じて実施することができる。

本発明で用いることのできるＤＣ−ＤＣコンバータを含む高電圧直流電源は、低電圧直流電源を駆動電源とし、且つ、後述する直流電圧をキャピラリの両端に印加することができる限り、特に限定されるものではない。
本発明で用いることのできるＤＣ−ＤＣコンバータを含む高電圧直流電源の回路図の一例を図１に示す。図１に示すＤＣ−ＤＣコンバータを含む高電圧直流電源１０は、トランジスタ１、トランス２、及びダイオード３を含む。駆動電源２０として機能する２本の単三乾電池（直流電圧＝３Ｖ）から供給された直流電流は、トランジスタ１で交流に変換された後、トランス２により約７００Ｖ（約２３０倍）まで昇圧され、ダイオード３で整流された後、結果的に、７００Ｖの直流電流を出力することができる。

ＤＣ−ＤＣコンバータを含む高電圧直流電源により出力される電圧は、所望の印加時間で鮮明な泳動分離像を得られる限り、特に限定されるものではないが、例えば、１００〜３０００Ｖであり、好ましくは２００〜１５００Ｖであり、特に好ましくは４００〜８００Ｖである。本発明においては、前記出力電圧を、キャピラリの両端に印加することができる。

駆動電源として使用する低電圧直流電圧の電圧は、前記の出力電圧が得られる限り、特に限定されるものではないが、例えば、０．５〜２０Ｖであり、好ましくは１〜１５Ｖであり、特に好ましくは１．５〜９Ｖである。前記駆動電源としては、前記電圧を供給することができれば、任意の直流電源を用いることができるが、携帯性の観点から、乾電池を用いることが好ましい。

本発明で用いるキャピラリの寸法は、鮮明な泳動分離像を得られる限り、特に限定されるものではなく、各種条件、例えば、印加電圧、添加試料の量、泳動用ゲル、泳動時間などに応じて適宜決定することができる。
キャピラリの長さは、例えば、５〜２００ｍｍであり、好ましくは１０〜１００ｍｍであり、特に好ましくは３０〜５０ｍｍである。キャピラリの直径（内径）は、例えば、０．００１〜３ｍｍであり、好ましくは０．０１〜２ｍｍであり、特に好ましくは０．１〜１．５ｍｍである。

一度に泳動を実施することのできるキャピラリの本数は、鮮明な泳動分離像を得られる限り、特に限定されるものではない。キャピラリ１本当たりの電力が、例えば、０．０５〜５ｍＷ、好ましくは０．１〜１ｍＷ、特に好ましくは０．２〜０．７ｍＷとなるように、キャピラリ本数を決定することができる。

キャピラリに充填する泳動用ゲルとしては、通常の等電点電気泳動法に使用可能なゲル、例えば、アガロースゲル（例えば、０．１〜１．５％濃度）、ポリアクリルアミドゲル（例えば、２〜２０％濃度）を用いることができる。

本発明で用いる両性電解質担体としては、市販の各種担体を用いることができ、例えば、アンホライン（Ａｍｐｈｏｌｉｎｅ；ファルマシア）、ファルマライト（Ｐｈａｒｍａｌｙｔｅ；ファルマシア）、バイオライト（Ｂｉｏ−Ｌｙｔｅ；バイオラッド）、セルバライト（Ｓｒｅｖａｌｙｔｅ；セルバ）、セパライン（Ｓｅｐａｌｉｎｅ；富士写真フィルム）等を挙げることができる。

両性電解質担体（好ましくはアンホライン）の濃度は、鮮明な泳動分離像を得られる限り、特に限定されるものではなく、各種条件、特に、添加試料の量に応じて適宜決定することができ、例えば、０．１〜５％であり、好ましくは０．１〜１．２％であり、より好ましくは０．１〜１％であり、特に好ましくは０．５〜０．７％である。

キャピラリに添加する試料の量は、各種条件、例えば、印加電圧、キャピラリ寸法、泳動用ゲル、泳動時間などに応じて適宜決定することができ、例えば、０．０１〜１０μＬであり、好ましくは０．１〜５μＬであり、特に好ましくは０．５〜１．５μＬである。

電気泳動に要する時間（電圧を印加する時間）は、例えば、０．５〜２０分間であり、好ましくは１〜１０分間であり、特に好ましくは２〜５分間である。

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。

《実施例１》
本実施例では、以下に示す条件で、表１に示す各種タンパク質を含有する等電点電気泳動標準試料（IEF Standards, Broad Range, pI 4.45-9.6; BioRad）の等電点電気泳動を実施した。泳動の状態は、目視により、着色タンパク質の分離状態を観察することにより確認した。３分間の泳動後、チトクロームｃ（赤色）、ウマミオグロビン（茶色）、フィコシアニン（青色）の鮮明な分離像が得られた。
ゲル寸法：長さ３５ｍｍ、直径１ｍｍ
ゲル組成：４％アクリルアミド
０．６％アンホライン（ｐＨ３．５−１０：３．５−５．０＝４：１）
陽極液：２ｍｍｏｌ／Ｌリン酸緩衝液（１ｍＬ）
陰極液：４０ｍｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム水溶液（６０μＬ）
駆動電源：単三乾電池２個（３Ｖ）
印加電圧：７００Ｖ
キャピラリ本数：４本
キャピラリ１本当たりの電力：０．５ｍＷ
泳動試料：０．５μＬ（陰極側に添加）
泳動時間：３分間

《表１》
タンパク質色ｐＩ
フィコシアニン（３バンド）青色４．４５、４．６５、４．７５
β−ラクトグロブリンＢ５．１
カルボニックアンヒドラーゼ（ウシ）６．０
カルボニックアンヒドラーゼ（ヒト）６．５
ミオグロビン（ウマ、２バンド）茶色６．８、７．０
ヘモグロビンＡ（ヒト）赤色７．１
ヘモグロビンＣ（ヒト）赤色７．５
レクチン（レンチル、３バンド）７．８、８．０、８．２
チトクロームｃ赤色９．６

本発明は、生体物質、食品、薬品、環境物質等を含む多成分混合試料の分離・分析の用途に適用することができる。

本発明で用いることのできるＤＣ−ＤＣコンバータの回路図の一例を模式的に示す構成図である。

符号の説明

１・・・トランジスタ；２・・・トランス；３・・・ダイオード；
１０・・・ＤＣ−ＤＣコンバータを含む高電圧直流電源；２０・・・駆動電源。

Claims

低電圧直流電源を駆動電源として使用するＤＣ−ＤＣコンバータを含む高電圧直流電源を備えることを特徴とする、キャピラリ等電点電気泳動装置。
泳動用ゲル中の両性電解質担体の濃度が０．１〜１．２％である、請求項１に記載のキャピラリ等電点電気泳動装置。
泳動用電源として、低電圧直流電源を駆動電源として使用するＤＣ−ＤＣコンバータを含む高電圧直流電源を用いることを特徴とする、キャピラリ等電点電気泳動方法。
泳動用ゲル中の両性電解質担体の濃度が０．１〜１．２％である、請求項３に記載のキャピラリ等電点電気泳動方法。