JP3352186B2 - キャピラリーゲル電気泳動用カラムとその製造方法 - Google Patents

キャピラリーゲル電気泳動用カラムとその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、キャピラリーゲル電気
泳動用カラムとその製造方法、特に分析耐久性を向上さ
せたキャピラリーゲル電気泳動用カラムとその製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】キャピラリー電気泳動法は、内径0.1
mm以下のキャピラリー管(毛管)を用いて、10,0
00〜30,000V程度の高電圧をかけて電気泳動を
行う方法である。キャピラリー電気泳動法は、キャピラ
リー管内部に生ずる電気浸透流を送流ポンプと考え、こ
のような系の中で、移動する化学種の移動度を重要なパ
ラメーターとして、分析を行う方法とみなすことができ
る。ここで、移動度とは、単位電位勾配(1V/cm)
下における粒子の移動速度(cm2 /V・sec)を意
味する。
【0003】ここで、キャピラリーゲル電気泳動法の方
式には、次の4つの方式がある。すなわち、(1)ゾー
ン電気泳動、(2)等速−等電点電気泳動、(3)ゲル
電気泳動、(4)ミセル動電クロマトグラフィーであ
る。これらは、適宜分析内容によって選択される。
【0004】そこで、タンパク質、核酸などの分子量の
大きい物質を分析するためには、電気泳動的な移動度に
対する抵抗力を制御する方が有効である。そこで、通
常、上述の物質を分析する際には、ゲル電気泳動が用い
られる。すなわち、ゲル電気泳動は、ゲルの濃度(T
%)や架橋度(C%)を変化させることによって、適用
分子量範囲を制御することができる。このため、例えば
1本鎖DNAをゲル電気泳動させると、移動時間と分子
量は非常に良い直線関係となる。
【0005】図4は、従来のキャピラリーゲル電気泳動
用カラムの部分断面図である。また、図5は、図4の破
線で囲まれたXの部分拡大図である。従来、ゲル電気泳
動に用いられるキャピラリーゲル電気泳動用カラム(以
下「カラム」という)30は、図4に示すように、中空
管状の溶融石英ガラス管33と、その外周に設けられた
ポリイミドから成る保護膜12を有するキャピラリー管
11と、溶融石英ガラス管33の中空管内に充填される
重合体ゲル15とから成る。ここで、溶融石英ガラス管
33の中空管内側面34は、図5に示すように平滑な面
となっている。また、溶融石英ガラス管33の外周に設
けられた保護膜12は、溶融石英ガラス管33の物理的
・化学的強度を向上させるために設けられるものであ
り、充填される重合体ゲル15は、通常数種類のアクリ
ルアミドを重合して成るアクリルアミドゲル等の重合体
ゲルが用いられている。
【0006】ゲル電気泳動を行う場合、通常、試料は緩
衝液(例えば、0.1Mトリス−ホウ酸緩衝液、2.5
mM EDTA、7M尿素、pH8)に溶かされ、重合
体ゲル15に導入される。重合体ゲル15は、事前に緩
衝液で置換されている。その後、溶融石英ガラス管33
を介して重合体ゲル15は通電され、重合体ゲル15の
両端は異なる電位となる。これにより、重合体ゲル15
の中を緩衝液を介して試料が流れ、ゲルの濃度(T%)
及び架橋度(C%)によって分子ふるいが行われ、各物
質ごとに分離することができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電気泳
動を行う際、溶融石英ガラス管に電圧を印加すると、中
空管内表面全体は、マイナスに帯電する。これにより、
重合体ゲル中を移動する緩衝液由来の水素イオン
(H+ )は、溶融石英ガラス管の中空管内側面側に集ま
り、重合体ゲルの外周付近は、プラスに帯電することと
なる。このため、溶融石英ガラス管の中空管内側面付近
には、電気二重層が形成される。
【0008】そこで、電気二重層が形成された後、更に
通電を続行すると、重合体ゲルの外周付近の移動速度
は、重合体ゲルの中心付近の移動速度より大きくなって
しまう(図5参照)。このような現象は、電気泳動中の
電気浸透流に由来するものである。上記のような物理的
な力を受けると、重合体ゲルは、ちぎれたり又は押し出
されたりして、カラム内部に空洞や気泡が生じてしま
う。この場合、分析を継続することは不可能であり、反
復測定や長時間分析を行うことは非常に難しくなってし
まうという問題があった。
【0009】本発明は、以上のような問題に鑑みてなさ
れたものであり、その目的は、長時間安定使用可能なキ
ャピラリーゲル電気泳動用カラムを提供することであ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
するために、本発明に係るキャピラリーゲル電気泳動用
カラムは、中空管状であって通電可能なガラス管と、前
記ガラス管の外周に設けられる保護膜とから成るキャピ
ラリー管において、前記キャピラリー管の中空管内に導
入され電気泳動により試料を分離するための重合体ゲル
を有するキャピラリーゲル電気泳動用カラムにおいて、
前記重合体ゲルと接する前記キャピラリー管の中空管内
側面は、凹凸状であることを特徴とする。
【0011】また、中空管状であって通電可能なガラス
管と、前記ガラス管の外周に設けられる保護膜とから成
るキャピラリー管において、中空管内側面をエッチング
溶液により凹凸面に形成するエッチング工程と、前記ガ
ラス管の中空管内側面に形成された凹凸面を洗浄する洗
浄工程と、凹凸面が形成された前記ガラス管の中空管内
に電気泳動用の重合体ゲルを導入する重合体ゲル充填工
程と、を有し、前記エッチング工程と前記洗浄工程とを
複数回繰り返した後に前記重合体ゲルを導入することを
特徴とする。
【0012】
【作用】以上のように構成された本発明のキャピラリー
ゲル電気泳動用カラムにおいて、重合体ゲルと接するキ
ャピラリー管の中空管内側面を凹凸状にすることによっ
て、重合体ゲルと中空管内側面との摩擦抵抗が増大す
る。このため、電気浸透流が生じても重合体ゲルがカラ
ムから流れ出たり又はちぎれたりすることがない。
【0013】また、本発明のキャピラリーゲル電気泳動
用カラムの製造方法において、キャピラリー管の中空管
内側面をエッチング溶液により凹凸面に形成するエッチ
ング工程と、ガラス管の中空管内側面に形成された凹凸
面を洗浄する洗浄工程とを複数回繰り返すとにより、キ
ャピラリー管の中空管内側面に所望の摩擦抵抗を有する
凹凸面を形成することができる。
【0014】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例
を説明する。
【0015】図1は、本発明に係るキャピラリーゲル電
気泳動用カラムの部分断面図である。また、図2は、図
1の破線で囲まれたYの部分拡大図である。
【0016】図1に示すように、本発明に係るキャピラ
リーゲル電気泳動用カラム(以下「カラム」という)1
0は、中空管状の溶融石英ガラス管13とその外周に設
けられたポリイミドから成る保護膜12を有するキャピ
ラリー管11と、溶融石英ガラス管13の中空内に充填
される重合体ゲル15とから成る。ここで、保護膜12
は、溶融石英ガラス管13の物理的・化学的強度を向上
させるために設けられるものであり、また充填される重
合体ゲル15は、通常数種類のアクリルアミドを重合し
て成るアクリルアミドゲル等の重合体ゲルが用いられて
いる。また、通常、ゲル電気泳動に用いられるカラム1
0の外径16は、200〜500μmであり、カラム1
0の内径17は、25〜300μmである。
【0017】本発明の特徴は、図2に示すように、溶融
石英ガラス管13の中空管内側面14を凹凸状にしたこ
とである。これにより、重合体ゲル15と中空管内側面
14との摩擦抵抗は増大する。このため、ゲル電気泳動
中に電気浸透流が生じても、重合体ゲル15がカラム1
0から流れ出たり又は重合体ゲル15がちぎれたりする
ことはない。このため、カラム10内部に空洞や気泡が
生じることがなく、長時間、安定した分析や反復測定が
可能となる。
【0018】次に、本発明に係るキャピラリーゲル電気
泳動用カラムの製造方法について説明する。図3は、溶
融石英ガラス管の中空管内側面に凹凸面を形成する工程
を説明するフローチャートである。
【0019】本発明の特徴は、溶融石英ガラス管13の
中空管内に電気泳動用の重合体ゲル15を導入するゲル
充填工程の前に、図3に示すような工程を付加したこと
である。すなわち、カラム10の溶融石英ガラス管13
の中空管内に精製水を流し、管内を洗浄する(ステップ
101)。次に、エッチング溶液を前記中空管内に流
し、管内の内表面をエッチングして凹凸面を形成する
(ステップ102)。その後、再度中空管内を精製水で
洗浄する(ステップ103)。このエッチング工程によ
り、中空管内側面14は凹凸面となる。
【0020】ゲル電気泳動を行う場合、試料の分子量又
は種類に応じて印加される電圧及び重合体ゲルの種類が
異なる。従って、印加される電圧により生じる電気浸透
流に抗するために、適宜ステップ101とステップ10
2とを複数回繰り返し、所望の凹凸面を得ることができ
る。
【0021】次に、中空管内をエッチング処理したキャ
ピラリーゲル電気泳動用カラムの一実施例について説明
する。本実施例に供するカラム10は、カラム外径16
が375μm、カラム内径17が100μmのものであ
る。
【0022】まず、溶融石英ガラス管13の中空管内に
電気泳動用の重合体ゲル15を導入する前に、中空管内
に精製水を10分間流し、管内を洗浄する。次に、フッ
化アンモニウム(NH3 F)と酢酸(CH3 COOH)
とから2.5Mのエッチング溶液を調製する。この調製
されたエッチング溶液を1時間中空管内に流し、管内の
内表面をエッチングして凹凸面を形成する(エッチング
工程、フロスト加工工程ともいう)。その後、再度中空
管内に精製水を10分間流し、管内を洗浄する(洗浄工
程)。本実施例の場合、上記エッチング工程と洗浄工程
を3回繰り返して3時間処理を行って、カラムを作製し
た。
【0023】次に、電解強度200V/cmの電気泳動
分析における上記エッチング処理を行ったカラムと従来
ゲル電気泳動に用いられているカラム(エッチング未処
理)とのカラムの耐久性試験の結果を以下に示す。
【0024】
【表1】 カ ラ ム の 耐 久 性 従来のカラム 本発明のカラム 継続分析 可能時間 300分 990分 上記結果から、エッチング処理を行うことにより、カラ
ムの分析寿命が著しく向上したことがわかる。また、通
常、分離されてカラムから溶出してきた物質は、光学検
出方式により検出されるが、その際本実施例によれば、
検出感度に悪影響を及ぼすことはない。また、エッチン
グ処理を行うことにより、検出されるピークパターンに
悪影響を及ぼすこともない。更に、電気泳動による分離
条件及び重合体ゲルの種類に応じて、エッチング溶液の
組成、濃度及び処理回数を変化させることができるの
で、所望の凹凸面を形成することができる。このため、
種々のゲル電気泳動に対応することができる。
【0025】以上、本発明の一実施例を示したが、これ
に限るものではなく、エッチングできるものであれば、
エッチング溶液は上記の物質に限定されることはない。
【0026】
【発明の効果】以上のように、本発明のキャピラリーゲ
ル電気泳動用カラムにおいて、ゲルと接するガラス管の
中空管内側面を凹凸状にすることによって、重合体ゲル
と中空管内側面との摩擦抵抗が増大する。このため、電
気浸透流が生じても重合体ゲルがカラムから流れ出た
り、ちぎれたりすることがない。このため、カラム内部
に空洞や気泡が生じることもなく、長時間安定して分析
を行うことも、反復測定することも可能となる。
【0027】また、本発明のキャピラリーゲル電気泳動
用カラムの製造方法において、ガラス管の中空管内側面
をエッチング溶液により凹凸面に形成するエッチング工
程と、ガラス管の中空管内側面に形成された凹凸面を洗
浄する洗浄工程とを複数回繰り返すことにより、ガラス
管の中空管内側面に所望の摩擦抵抗を有する凹凸面を形
成することができる。このため、カラム内部に空洞や気
泡が生じることもなく、長時間安定して分析を行うこと
も、反復測定することも可能となる。更に、電気泳動に
よる分離条件及び重合体ゲルの種類に応じて、エッチン
グ溶液の組成、濃度及び処理回数を変化させることがで
きるので、所望の凹凸面を形成することができる。従っ
て、種々のゲル電気泳動に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るキャピラリーゲル電気泳動用カラ
ムの部分断面図である。
【図2】図1の破線で囲まれたYの部分拡大図である。
【図3】溶融石英ガラス管の中空管内側面に凹凸面を形
成する工程を説明するフロー図である。
【図4】従来のキャピラリーゲル電気泳動用カラムの部
分断面図である。
【図5】図4の破線で囲まれたXの部分拡大図である。
【符号の説明】
10 キャピラリーゲル電気泳動用カラム 11 キャピラリー管 12 保護膜 13 溶融石英ガラス管 14 中空管内側面 15 重合体ゲル 16 外径 17 内径
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−288716(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 27/447

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中空管状であって通電可能なガラス管
    と、前記ガラス管の外周に設けられる保護膜とから成る
    キャピラリー管において、前記キャピラリー管の中空管
    内に導入され電気泳動により試料を分離するための重合
    体ゲルを有するキャピラリーゲル電気泳動用カラムにお
    いて、 前記重合体ゲルと接する前記キャピラリー管の中空管内
    側面は、凹凸状であることを特徴とするキャピラリーゲ
    ル電気泳動用カラム。
  2. 【請求項2】 中空管状であって通電可能なガラス管
    と、前記ガラス管の外周に設けられる保護膜とから成る
    キャピラリー管において、 前記キャピラリー管の中空管内側面をエッチング溶液に
    より凹凸面に形成するエッチング工程と、 前記キャピラリー管の中空管内側面に形成された凹凸面
    を洗浄する洗浄工程と、 凹凸面が形成された前記キャピラリー管の中空管内に電
    気泳動用の重合体ゲルを導入する重合体ゲル充填工程
    と、 を有し、前記エッチング工程と前記洗浄工程とを複数回
    繰り返した後に前記重合体ゲルを導入することを特徴と
    するキャピラリーゲル電気泳動用カラムの製造方法。
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