JPH07128285A - 電気泳動用支持体の作製法 - Google Patents

電気泳動用支持体の作製法

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JPH07128285A
JPH07128285A JP5144574A JP14457493A JPH07128285A JP H07128285 A JPH07128285 A JP H07128285A JP 5144574 A JP5144574 A JP 5144574A JP 14457493 A JP14457493 A JP 14457493A JP H07128285 A JPH07128285 A JP H07128285A
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JP
Japan
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glass
silane coupling
gel
acrylamide
coupling agent
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JP5144574A
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English (en)
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Motoko Yoshida
基子 吉田
Mamoru Taki
守 滝
Kanae Nakayama
佳苗 中山
Yoshio Watanabe
▲吉▼雄 渡辺
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】ゲル結合キャピラリあるいは基板結合ゲルは、
キャピラリあるいはスペーサを介して配置したゲルの鋳
型となる対向板の間隙にゲル作製用溶液を注入した後、
器壁と化学結合させるとともに触媒反応により重合させ
る。 【効果】ゲル作製用混合液をガラス細管あるいは基板上
に注入する際、器壁に気泡を残存さないため、ゲル作製
の歩留まりと電気泳動分離の再現性が向上する。また、
キャピラリ結合ゲル,基板結合ゲル作製工程を簡素化で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電気泳動用支持体の作製
法に関する。
【0002】
【従来の技術】医用応用あるいは生体機構の解明を目的
とした生体物質(タンパク,ペプチド,DNA,神経伝
達物質,代謝物質など)の分離分析,遺伝子工学産物の
純度検定,環境物質(水質,食品,農薬など)の分離分
析手段として用いる電気泳動法の分離モードの一つにゲ
ル電気泳動法がある。ゲルを分離用支持体とした試料の
分子ふるい効果、あるいは目的物の選別効果をねらった
ものである。スラブゲル電気泳動法は、スペーサを介し
て対向させた二枚のガラスあるいはプラスチック板の間
にはさんだゲルを用いる垂直型ゲル電気泳動法、または
ゲルの片面をガラスあるいはプラスチック基板に固定し
た水平型オープンゲル電気泳動法に大別できる。他方、
キャピラリ電気泳動においてもゲルを充填したゲルキャ
ピラリ電気泳動法が主としてタンパク,ペプチドの分離
カラムとして用いられている。スラブゲル電気泳動法は
分離能に優れ、特に二次元ゲル電気泳動法は一千種類も
の成分を同時に分離できるため、多成分混合試料の分離
分析に威力を発揮している。他方、キャピラリ電気泳動
法は直径100μm程度の分離カラムを用いるため放熱
性にすぐれ、高電圧印加が可能となり、高速分離,オン
カラム検出,自動分析の特徴がある。
【0003】このゲルは固体と液体の混在する複雑な構
造をしており、外的因子(たとえば印加電圧,pH,温
度,イオン強度,湿度)の影響をうけて膨潤,収縮など
の変形をするため、再現性のあるデータ解析は難しく、
またゲルの取扱いも容易ではない。これらの対策として
ゲルを支持基板あるいは細管内壁へ固定して用いてい
る。他方フリーゾーン電気泳動において、ガラス表面の
シラノール基は電気浸透流の原因になり、電気泳動分離
像を乱す。このためアクリルアミド単量体やポリエチレ
ングリコールなどをガラス表面に結合させて、泳動時の
電気浸透流を抑えるための処置を施している。
【0004】このガラス材料とアクリルアミド単量体あ
るいは架橋重合体(ゲル)の結合には二種類の異なった
反応基を持つ有機系ケイ素化合物であるシランカップリ
ング剤[(R′O)3SiR]を用いている。シランカッ
プリング剤は、一方において、加水分解して無機物(ガ
ラス,セラミックス,金属)と反応する残基R′O(メ
トキシ基,エトキシ基など)を有し、他方有機材料と化
学結合する反応基R(メタクリル基,ビニル基,エポキ
シ基,アミノ基,メルカプト基など)をもつ。
【0005】シランカップリング剤によりガラス材料に
アクリルアミド単量体またはゲルを結合する反応のプロ
セスは以下の通りである。ガラスを洗浄あるいはアルカ
リ溶液処理による表面処理をはかった後、稀釈したシラ
ンカップリング剤で表面処理,乾燥、場合によっては加
熱処理を施す。シランカップリング剤の加水分解基があ
らかじめ分解してシラノール基となりガラス表面のシラ
ノール基と縮合反応をする(図1(a))。つぎにこの
シランカップリング処理ガラスにアクリルアミド単量体
あるいはゲル作製用原液(アクリルアミド,架橋剤,重
合触媒)を注入あるいは接触させた後放置して単量体あ
るいはゲルとガラスの結合体を作製する(図1
(b))。
【0006】従来、アクリルアミドゲルは、アクリルア
ミド単量体(濃度範囲1−35%、最新電気泳動法;広
川書店、1973)、架橋剤(BIS,PBE,DA
E,DEG,EUB,EDA,DATD,BAC,2−
30%,Electrophoresis,2,220−228,19
81),重合触媒(AP−TEMED,AP−DMPN,
AP−DMPN−Sodium Sulfateu,Riboflavin−TE
MED−紫外線照射、Disc Electrophoresis and Relat
ed Techniques of Polyacrylamide Gel Electrophoresi
s;Walter de Gruyter,1971)の配合により調製
し、用途によって変性剤(ウレア,SDSを含むジチオ
スレイトールや2−メルカプトエタノール),添加物
(グリセリン,エチレングリコール),水溶性ポリマ,
アガロース(特開昭55−5730号,特開昭55−110946号公
報)等を混合して用いている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】キャピラリ管内あるい
はガラス基板上にゲルを作製する場合、特に内容積に対
する器壁の表面積の比率が大きいキャピラリ管や薄層ゲ
ルの場合、第一工程のシランカップリング剤表面処理に
より一旦表面の撥水性が強くなると、その後第二の工程
でゲル作製用原液注入時、その撥水性により気泡を残し
たままの充填となり、キャピラリ内に酸素の触媒反応阻
害によるゲルの未重合部あるいは気泡をのこすことにな
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】有機単量体,架橋剤を含
むゲル作製用溶液(A)および重合触媒(B)溶液と、
あらかじめ水あるいは有機溶媒に溶かしてあるシランカ
ップリング剤(C)、を各々所定量使用時に混合し、こ
の混合液をガラスあるいはセラミックス材料と接触させ
る。場合によっては有機単量体(A′)とシランカップ
リング剤(C)との混合液を、ガラスあるいはセラミッ
クス材料と接触させる。この単純、且つ、短時間のプロ
セスで細管内あるいは基板への固定ゲル(あるいは単量
体)を作製する。
【0009】
【作用】従来用いられているシランカップリングによる
ガラス−アクリルアミド結合は、まず、ガラスにシラン
カップリング剤を接触させてガラス表面のシラノール基
とシランカップリング剤の加水分解により生じたシラノ
ール基の間で縮合を行わせた(図1、プロセス1)後、
二重結合を有するアクリルアミドと反応させてシランカ
ップリング剤の他端との結合(図1、プロセス2)をは
かる。他方、本発明はシランカップリング剤とアクリル
アミドを混合したものをガラス材料に接触させ、シラン
カップリング剤は一端をアクリルアミドと結合し、加水
分解で生じたシラノール側をガラス表面にむけこの縮合
反応により共有結合体を形成する(図2、プロセス
1)。したがって、ガラスは濡れのよい状態、すなわち
シランカップリング処理による撥水性が付加されていな
い状態、で上記混合液と接触する。
【0010】
【実施例】
(実施例1)あらかじめ1MのKOHで1時間の表面処
理,水洗、0.1MKCl 洗浄,水洗した長さ50cm,
内径100μm,外径335μm,ポリイミド樹脂で外
部を補強(20μm厚)のキャピラリ、あるいは化学洗
剤で洗浄,乾燥したキャピラリの一端をゲル作製用原液
(A:アクリルアミド、N−N′−ビスアクリルアミ
ド、緩衝液、TEMED),重合触媒(B:過硫酸アン
モニウム)、シランカップリング剤(C:2%γメタク
リロキシプロピルトリメトキシシラン,50%エタノー
ル溶液)の混合液(4%アクリルアミド,0.17% ビ
スアクリルアミド,100mMトリス.ホウ酸塩緩衝
液,pH8.0,0.01%TEMED,0.025%過
硫酸アンモニウム,10ppmγメタクリロキシプロピル
トリメトキシシラン)に挿入し、他端から吸引注入す
る。これを30分から1時間室温放置するとキャピラリ
内固定ゲルが得られる。混合液はキャピラリ注入直前に
調製するが、A液を脱気したのち、これにB液を混合
し、さらにC液を混合して用いる。
【0011】(実施例2)化学洗剤洗浄,水洗,乾燥し
た長さ50cm,内径100μm,外径335μm,ポリ
イミド樹脂で外部を補強(20μm厚)のキャピラリの
一端をゲル作製用原液ゲル作製用原液(A:アクリルア
ミド、N−N′−ビスアクリルアミド、緩衝液、TEM
ED),重合触媒(B:過硫酸アンモニウム)、シラン
カップリング剤(C:2%ビニルトリエトキシシラン,
50%エタノール溶液),の混合液(4%アクリルアミ
ド,0.17% ビスアクリルアミド,100mMトリ
ス.200mMホウ酸の緩衝液,pH8.3,0.01%
TEMED,0.025% 過硫酸アンモニウム,5ppm
ビニルトリエトキシシラン)に挿入し、他端から吸引注
入する。混合液はキャピラリ注入直前に調製するが、A
液を脱気したのち、これにB液を混合し、さらにC液を
混合して用いる。これを30分から1時間室温放置する
とキャピラリ内固定ゲルが得られる。
【0012】(実施例3)電気泳動用支持体の一種であ
る基板固定ポリアクリルアミド濃度勾配ゲルは次のプロ
セスで作られる。すなわち図1に示すように、ガラス基
板1(100×100×1mm)と対向板2であるステン
レスまたはシリコンコーテイング処理など表面の不活性
処理を施したガラス板(100×100×1mm)を左右
両端に配置したスペーサ3(5×100×0.5mm)を介
して組合せ、これをゲル作製容器4内に垂直に挿入した
後、容器底部に濃度勾配作製機器6よりシランカップリ
ング剤(2%γメタアクリロキシプロピルトリメトキシ
シラン,50%エタノール)を直前に混合したゲル作製
用溶液(4−17%アクリルアミド,0.17−0.72%N
−N′−メチレンビスアクリルアミド,125mMトリ
ス塩酸緩衝液,pH8.9 ,0.03%テトラメチルエ
チレンジアミン,0.025%過硫酸アンモニウム),
50ppm γメタクリロキシプロピルトリメトキシシラ
ン)をペリスターポンプ5を通して低濃度溶液から順次
注入し、注入し終わったところで触媒反応が進みゲルの
重合が起こる。基板ゲル6はこれを取りだし、対向板を
はがして得られる。場合によってはゲル作製容器ならび
にゲル作製用原液をいれる容器は温度制御して重合条件
を調整する。
【0013】(実施例4)一端に三方コックをとりつけ
たガラス細管(長さ30cm,内径0.4mm ,外径1mm)
の他端をゲル作製用原液(A:アクリルアミド、N−
N′−ビスアクリルアミド、緩衝液、TEMED),重
合触媒(B:過硫酸アンモニウム)、シランカップリン
グ剤[C:2%ビニルトリス(β−メトキシエトキシシ
ラン],の混合液[4%アクリルアミド,0.4% ビス
アクリルアミド,100mMトリス.200mMホウ酸
の緩衝液,pH8.3,0.01%TEMED,0.02
5% 過硫酸アンモニウム,20ppm ビニルトリス(β
−メトキシエトキシシラン)]に浸漬し、この溶液の所
定量を細管に吸引注入した後、三方コックを切り替えて
所定の時間吸引した後アクリルアミドを重合させる。こ
の操作により所定の厚さのゲル層を所定の位置に設けた
ゲル層付ガラス細管はインカラムフィルタとして電気泳
動時試料内不要物の除去、あるいは分子ふるいの効果を
もたらす。混合液はガラス細管への注入前に調製する
が、A液を脱気したのち、これにB液を混合し、さらに
C液を混合して用いる。
【0014】(実施例5)あらかじめ1MのKOHで1
時間の表面処理,水洗、0.1MKCl 洗浄,水洗した
長さ50cm,内径100μm,外径335μm,ポリイ
ミド樹脂で外部を補強(20μm厚)したキャピラリ、
あるいは化学洗剤で洗浄,乾燥したキャピラリの一端か
ら4%アクリルアミド単量体と40ppm シランカップリ
ング剤(2%γ−メタアクリロキシプロピルトリメトキ
シシラン、50%エタノール溶液)の混合液を注入し、
30分放置して器壁にアクリルアミドモノマ層を形成し
た後、余分の充填溶液をキャピラリから除去してからこ
れに緩衝液を満たす。このアクリルアミド単量体結合キ
ャピラリはフリーゾーン電気泳動を行う際、電気浸透流
を抑える効果がある。
【0015】
【発明の効果】従来、ゲルキャピラリあるいは基板固定
ゲルの作製工程は第一ステップでガラス材と有機物であ
るアクリルアミドを結合するシランカップリング処理を
施し、第二ステップでこのシランカップリング処理ガラ
スにゲル作製用溶液(アクリルアミド,架橋剤)と重合
触媒の混合液を接触させ、アクリルアミド単量体モノマ
の結合ならびに重合化をはかり、ゲル状にする。本発明
はこのプロセスを1回の操作に単純化している。
【0016】すなわち、単量体あるいはゲル作製用溶液
とシランカップリング剤は混合した状態で直接ガラス細
管あるいはガラス板で構成したスラブゲル作製容器内に
注入してガラス表面へのアクリルアミド単量体結合,重
合反応を行わせる。さらにこの方法ではシランカップリ
ング剤の使用量を最小限にとどめることができる。本発
明によると、従来第一ステップのシランカップリング処
理により撥水性をおびた細管ガラスに第二ステップでゲ
ル作製用溶液を注入する際器壁−溶液界面に生じる気泡
の残存、それに付随して起る重合阻害、あるいは泳動時
の通電遮断を引き起こすことなく、歩留まりおよび再現
性のすぐれたゲル製造が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ガラス表面にアクリルアミド単量体あるいはア
クリルアミドゲルを結合させる反応のプロセス説明図。
【図2】基板固定濃度勾配ゲル作製プロセスを示す説明
図。
【符号の説明】
1…ガラス表面、2…シランカップリング処理ガラス、
3…シランカップリング剤を介してガラスに結合したア
クリルアミド。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 ▲吉▼雄 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アクリルアミド単量体あるいは架橋重合体
    をガラスあるいはセラミックス材料に結合させる際、単
    量体あるいはゲル作製用原液と、有機材料と無機材料の
    結合剤であるシランカップリング剤の混合液を、上記ガ
    ラスあるいはセラミックス材料と接触させ、上記単量体
    あるいは上記架橋重合体と上記無機材料との結合体を作
    ることを特徴とする電気泳動用支持体の作製法。
  2. 【請求項2】請求項1において、上記アクリルアミドを
    結合させる器材は毛細管を含む細管、フィルムあるいは
    板状の基板である電気泳動用支持体の作製法。
  3. 【請求項3】請求項1において、上記ゲル作製用原液と
    シランカップリング剤の混合液を1種類あるいは複数種
    類を、細管内あるいは板上の所定の位置に、所定の量配
    し、ゲル層を固定化する電気泳動用支持体の作製法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009025135A1 (ja) * 2007-08-17 2009-02-26 Hymo Corporation 電気泳動用プレキャストゲル、その製造方法及びその使用方法
JP2009156767A (ja) * 2007-12-27 2009-07-16 National Institute Of Advanced Industrial & Technology タンパク質アレイ基板
JP4691296B2 (ja) * 1999-09-13 2011-06-01 独立行政法人理化学研究所 電気泳動用支持体の調製方法、電気泳動用支持体及び電気泳動法
JP4838358B2 (ja) * 2007-08-17 2011-12-14 ハイモ株式会社 電気泳動用プレキャストゲル、その製造方法及びその使用方法
WO2012176782A1 (ja) * 2011-06-21 2012-12-27 シャープ株式会社 電気泳動用チップおよびその製造方法

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