JPS6060549A - ゲル電気泳動用媒体 - Google Patents

ゲル電気泳動用媒体

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JPS6060549A
JPS6060549A JP58169579A JP16957983A JPS6060549A JP S6060549 A JPS6060549 A JP S6060549A JP 58169579 A JP58169579 A JP 58169579A JP 16957983 A JP16957983 A JP 16957983A JP S6060549 A JPS6060549 A JP S6060549A
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medium
water
acrylamide
soluble polymer
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JP58169579A
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Masashi Ogawa
雅司 小川
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Fuji Photo Film Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D57/00Separation, other than separation of solids, not fully covered by a single other group or subclass, e.g. B03C
    • B01D57/02Separation, other than separation of solids, not fully covered by a single other group or subclass, e.g. B03C by electrophoresis
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416Systems
    • G01N27/447Systems using electrophoresis
    • G01N27/44704Details; Accessories
    • G01N27/44747Composition of gel or of carrier mixture

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、蛋白質、核酸物質等の生体高分子の電気泳動
分析に使用する水性ゲル電気泳動用媒体に関するもので
あり、さらに詳しくは、改良された物性を有するポリア
クリルアミド系水性ゲル電気泳動用奴体に関するもので
ある。
電気体動分析は一般に、ガラス板、透明プラスチ、り等
の支持体に寒天、セルロース、セルロースアセテート、
デンプン、シリカゲル、ポリアクリルアミドケル等の1
1り形成材料を塗布又は流延して製造した電気泳動II
!、! (電気泳動用媒体)に緩衝液をしみこませ、ま
たはこれらの電気泳動膜を接種■液に浸し、次いで分析
対象の物質(試料)を上記の電気体動膜」−に伺着さぜ
たのち、支持体の両端に電圧をかけ、支持体の表面また
は内部で展開(移動)させ、ついで、染色し、この染色
した試ネ−1の(透過)光学濃度を測定して物質の各成
分の定量分析を行なう方法に利用されている。
なお電気泳動分析および電気泳動膜の詳細については、
電気泳動学会編「電気泳動実験法(改訂第5版)」(文
光堂、1975年発行)、青米。
水弁編著「最新電気泳動法」 (床用書店、1973年
発行)等に記載されている。
近年においては電気体動法による生体成分の分析かなさ
れ、生体蛋白分析は病気診断に用いる生化学検査におい
て頻繁に用いられいる。特に最近では、遺伝病の検査の
ためにDNA (デオキシリポ核酩)のフラグメント分
析にも応用され、電気泳動分析の用途は広がっている。
このようにこの種の検査はますます重要性を増してきて
いる。一方、電気泳動用膜またはシートとしては+!r
 <から濾紙が用いられていたが、性能上の面から最近
はアカロース膜やポリアクリルアミドゲル膜が用いられ
るようになり、特に分子ふるい効果をイボするポリアク
リルアミドゲル膜は現在最も多く利用されている。
ポリアクリルアミ1へゲル膜は、水の存在下にアクリル
アミドのような単量体を重合触媒の存イf下で、N、N
’−メチレンビスアクリルアミドのような二官能性の架
橋剤でもって除酸素条件下で組合架橋させることによっ
て得られている。
ところか現在用いられているポリアクリルアミドゲル)
模は、もろくてこわれやすいといったII!A!物性上
の大きな欠点を有している。このためポリアクリルアミ
ド膜は一定厚み(例えば0.3mm〜1mm)のスペー
サーでガラス板」二にa゛せきLを作り、このせきの中
に7クリールアミド、架橋剤および重合触媒を含む水溶
液(ゲル形成液またはゲル原液)を流し込んだ後、ガラ
ス板で上からおごえてシールして酸素を遮断し、架橋重
合させてゲル化することによりケル膜を作っている。
一般にポリアクリルアミドゲル膜を用いた電気体動では
サンプル注入用のスロット(くぼみ)が必要であるが、
現行のゲル)1ジは非常にもろくて破れ易いためゲル化
させた膜をあとからカミソリ等でサンプル注入口をりj
って作ることが出来ないという問題がある。この為にゲ
ル化させる前に、サンプル注入口を作るためのサンプル
スロットホーマをゲル形成液中に挿入し、次いでゲル化
させてスロットを作る方法が一般的に利用されている。
このサンプルスロットポーマとしては各種のものが知ら
れているが、ガラス板シール法ではガラス板にあらかじ
めサンプル注入口用の突起を付設しておく手法が一般に
用いられている。すなわち、このような工程が必要であ
ることがポリアクリルアミドゲル1模の量産化において
大きな障害となっている。
このようにして作成したポリアクリルアミI・ケル膜は
水平あるいは垂直のスラブ電気泳動にかけられる。そし
て所定条件で一定時間電気泳動を行なったのち、ケル膜
を染色(例えば、ポンソ3R染色、クマシーブリリアン
トプルーG−250染色、jk染色等がある)処理し、
生体成分の分析を行なう。
本発明者らはポリアクリルアミド膜の119物性1−の
問題点である「もろさ」を改良する方法を鋭意検詞した
結果、本発明に到達した。
A−、発明の目的は、ゲル媒体組成に起因するポリアク
リルアミドゲル電気泳動媒体(II!iりの欠点を改良
するためのゲル媒体組成を提供することにある。即ち、
本発明の目的はゲル膜か破れにくく、取り扱い性が良く
、そのうえ任意の形状のサンプル注入口を加工できるよ
うにすることであり、また、分副能、泳動速度等の電気
体すJ4¥性が良好であり、総合的に従来のゲル膜より
著しく優れた分子ふるい効果を有するポリアクリルアミ
ドゲル媒体を提供することにある。
本発明の目的は、水の存在下にアクリルアミドゲル形成
液(例えば、アクリルアミド、N、N’−メチレンビス
アクリルアミド等の架橋剤、および重合開始剤を含む水
溶液)中にあらかじめ親水性の合成ポリマーを含有させ
たのち架橋重合させて形成させたゲル媒体により達成さ
れる。
本発明は、アクリルアミド系化合物(以下、fliff
i体ということがある)と架橋剤とを水の存在下で架橋
重合させてなるポリアクリルアミド系ゲル電気泳動用媒
体において、さらに水溶性ポリマーを含むゲル電気泳動
用媒体を提供するものである。
本発明において、アクリルアミド系化合物と架橋剤は、
水溶液または水分散液として水中に溶解または分散させ
ておき、水中で両者を架橋重合させて、架橋重合した水
性ゲル媒体を形成する。本明細書においては、特にこと
わらない限り、(水中に)溶解と(水中に)分散の両者
を含めて単に(水中に)溶解といい、水溶液と水分散液
の両者を含めて単に水溶液という。また、溶媒または分
散媒として、所望により加えられる有機溶媒と水の混合
物をも包含する。
本発明に用いることができるアクリルアミド系化合物と
しては、アクリルアミド、N−7(チルアクリルアミド
、N、N−ジメチルアクリルアミド、N−(ヒドロキシ
メチル)アクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド等
のアクリルアミドホモログがあげられ、これらの化合物
は単独で、ある\いは二種具」二を併用して用いること
かできる。これらのアクリルアミド系化合物のうちでは
アクリルアミドが最も好ましく、またアクリルアミ]・
と他のアクリルアミド系化合物の一種以−Lの併用も好
ましい。
架橋剤としてはr Electrophoresis 
1 1981゜2 220−228等に記載の公知の化
合物(一種または二種以上の組合せ)を用いることがで
きる。架橋剤の具体例としては、N、N’−メチレンビ
スアクリルアミド(BIS);N、N’−プロピレンビ
スアクリルアミド(PBA);ジ(アク1ノルアミドメ
チル)エーテル(またはN、N’−オキシジメチレンア
クリルアミド);L、2−ジアクリルアミドエチレング
リコール;l、3−ジアクリロイルエチレンウレア:エ
チレンジアクリレート(EDA)、N 、N“−ジアリ
ルタータルジアミド (N、N’−diallylta
rtardiamide 、D A T D ) ;N
、N’−ビスアクリリルシスタミン(N、N’−bis
acrylylcystamine、 B A C)等
の二官能性化合物があげられる。
架橋剤の量は、単量体と架橋剤の総重量に対して約1w
t%から約30wt%、好ましくは約3wt%から約1
0wt%の範囲で用いることができる。ゲル8度として
は、!lli、 )Ijerten: r Arch。
Biochem、 Biophys、J ! (5up
p1.)、 147 (1982)に記載の定義に従っ
て表示して、単量体、架橋剤および水からなるゲル媒体
の容積に対して、単量体と架橋剤の量が約3 w / 
v%から約30w/v%の範囲で゛好ましく用いられる
本発明のゲル電気泳動用媒体には、変性剤として陰イオ
ン性界面活性剤を含有させることができる。特に分析試
料が蛋白質または複合蛋白質(たとえば、リポプロティ
ン、糖プロティンなど)の場合には、陰イオン性界面活
性剤を含ませることは好ましいか、または必須であるこ
とが多い。含ませることができる陰イオン性界面活性剤
としてはアルキル硫酸塩が挙げられ、とくに炭素原子数
10以上の長鎖アルキル基を有するアルキル硫酸塩が好
ましく用いられる。塩を形成する陽イオンとしては、ナ
トリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン等の
アルカリ金属イオンが一般的であり、これらのうちでは
ナトリウムイオンが安価で用いやすい。アルキル硫酸塩
のうちではドデシル硫酸塩(ナトリウム塩、カリウム塩
、リチウム塩等)が好ましく、なかでもドデシル硫酸す
トリウム(S D S)が最も好ましい。陰イオン界面
活性剤、特にSDSを本発明のゲル媒体に含有させるこ
とにより、蛋白質または複合蛋白質の分離およびそれら
の分子量測定が可能となる。変性剤としての陰イオン界
面活性剤の含有量はゲル形成液に対して約0.05w/
v%から約2.0w77%、好ましくは約0.1w/v
%から約1.5w/v%の範囲である。
本発明のゲル媒体には、必要に応じて抗酸化剤を含有さ
せることができる。抗酸化剤としては、ゲル電気泳動媒
体に配合しうることか知られている種々の化合物を用い
ることができる。抗酸化剤の具体例としては、ジチオス
レイトール、2−メルカプトエタノールを挙げることが
できる。
水溶性ポリマーとしては、付加重合型または縮重合型の
水溶性ポリマーを用いることができる。
付加重合型ポリマーの具体例としては、ポリビニルアル
コール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド等
の非イオン性水溶性ポリマーが挙げられる。縮重合型ポ
リマーの具体例としてポリエチレングリコール、ポリプ
ロピレングリコール等の非イオン性水溶性ポリアルキレ
ングリコールが挙げられる。水溶性ポリマーの分子量は
約1万から約lOO万の範囲のものが好ましい。これら
の水溶性ポリマーのうちでは、ポリアクリルアミドとポ
リエチレングリコールが好ましい。水溶性ポリマーは単
量体と架橋剤の合計重量に対して、約1wt%から約1
00wt%の範囲、そしてDrましくは約5wt%から
約50wt%の範囲で用いられる。
本発明においては、水溶性ポリマーの添加によりゲル媒
体が可塑性を有するようになり、特に膜状のゲル媒体に
おいて裁断加工時に壊れることがなくなり、またゲル媒
体は乾燥時にも可塑性を有するようになり、もろさが改
良され壊れにくくなるとの利点かある。また、水溶性ポ
リマーの分子量および添加量を選択することにより、ゲ
ル媒体の粘度をコントロールすることもできる。
本発明のゲル媒体にはpH緩衝剤を含有させることがで
きる。緩衝剤としては、電気泳動分析される試料に応じ
てPH2,5から10.0の範囲内のPH値に緩衝でき
る公卸の緩衝剤から適宜選択して用いることができる。
用いうる緩衝剤としては日本化学全編「化学便覧 基礎
編」(東京、丸善■1966年発行) 1312−13
20ページ:青水、水弁編「最新電気泳動法」(東京、
床用書店、1973年発行320−322ページ:r 
Data for Biochemical Re5e
arch J (R,に。
C,Dawson et al、編、第2版、0xfo
rd at theClarendon Press、
 1989年発行) 47B−508ページ; r B
iochemistry l 巨、 467 (18f
18)、r AnalYtical Biochemi
stry J 104.300−310(1980)等
に記載の緩衝剤が挙げられる。
緩衝剤の具体例としては、バルビタールを含む緩衝剤、
トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(Tris)
を含む緩衝剤、燐酸塩を含む緩衝剤、ホウ酸塩を含む緩
衝剤、酢酸または酢酸塩を含む緩衝剤、クエン酸または
クエン酸塩を含む緩衝剤、乳酸または乳酸塩を含む緩衝
剤、グリシンを含む緩衝剤、N、N−ビス(2−ヒドロ
キシエチル)グリシy (B i c i ne) 、
 N−2−ヒドロキシエチルピペラジン−N“−2−ヒ
ドロキシプロパン−3−スルホン酩(HEPPSO)ま
たはその塩、N−2−ヒドロキシエチルピペラジン−N
’−3−プロパンスルホン酸(E P P S)または
その塩、N−[トリス(ヒドロキシメチル)〕−〕3−
アミノプロパンスルホン酸TAPS)またはその塩等を
挙げることができる。そして好ましい緩衝剤の具体例と
しては、燐酸二水素カリウム−燐酸水素二ナトリウム、
Tri s−ホウ酸ナトリウム、Tris−ホウ酸ナト
リウムーEDTA番2Na塩、Tris−クエン酸、バ
ルヒタールナトリウムー酢酸ナトリウム、パルビクール
ナトリウムー塩酸、パルビタールーバルビタールナトリ
ウム、酢酸−酢酸ナトリウム、乳酸−乳酸ナトリウム、
クエン酸−燐酸水素二すトリウム、B i c i n
e、HEPPSO,HEPPSOすトリウム塩、EPP
S、EPPSすトリウム塩、TAPS、TAPSナトリ
ウム塩等を挙げることができる。
本発明のゲル媒体はアクリルアミ1ζに代表される単量
体、二官能性のアリル(allyl )化合物またはア
クリル化合物(架橋剤)、水溶性ポリマーを実質的に均
一に溶解させた水溶液中で単量体と架橋剤とをラジカル
架橋重合させて得られるもので、I′ti量体と架橋剤
から形成された三次元架橋重合体に水溶性ポリマーが実
質的に分散されて水溶性ポリマーのポリマー鎖が二次元
架橋重合体とからみあっている構造を有すると推定され
、この横置が特徴をなすゲル媒体であるということがで
きる。
上記のラジカル架橋重合反応は分子状酸素の不存在下で
過酸化物の存在および/または紫外線照射等公知の方法
により発生させることができる。
さらに、この架橋重合反応は加熱または紫外線照射によ
り加速することもできる。
ラジカル架橋重合用触媒としては、r Electr。
phoresis J 1981.21213−21J
同1981. ?。
220−228 、青水、水井編「最新電気泳動法」(
1973年発行)等に記載の公知の低温ラジカル重合開
始剤のうちから適宜選択して用いることができる。好ま
しいラジカル重合開始剤の具体例としては、β−ジメチ
ルアミノプロピオニトリル(DMAPN)−ペルオクソ
ニ硫酸アンモニウム混合物、N、N、N’ 、N’−テ
トラメチルエチレンジアミン(TEMED)−ペルオク
ソニ硫耐アンモニウム混合物、TEMED−リボフラビ
ン混合物、TEMED−リボフラビン−過酸化水素混合
物と紫外線照射の組合ぜ等が挙げられる。ラジカル重合
開始剤の含有量は、単量体と架橋剤の合31重量に対し
て約0.3wt%から約5wt%、そして好ましくは約
0.5wt%から約3wt%の範囲である。
本発明のゲル媒体を層または膜の形状で用いる場合には
、平滑な親木性表面を有する電気絶縁性支持体の上にゲ
ル形成液を公知の方法により塗布して設けたのち、ゲル
形成液を架橋重合させることにより、ゲル層またはケル
膜に成形することができる。支持体としてはガラス板、
親木性ポリマーまたは公知の表面処理により表面を親水
化したポリマー(例、ポリエチレンテレフタレート、ビ
スフェノールAのポリカルボネート、ポリ塩化ビニル、
塩化ビニリデン−塩化ビニルコポリマー、ポリメチルメ
タアクリレ−)・、ポリエチレン、ポリプロピレン、セ
ルロースアセテート類、セルロースアセテートプロピオ
ネート等)の板また4±シート等を挙げることかできる
、表面を親水化するだめの処理としては、紫外線照射、
グロー放電処理、コロナ放電処理、火焔処理、電子線照
射、ケミカルエツチング、電解工・ンチング等の公知の
方法を適用することができる。
ゲル形成液を支持体の表面で架橋重合させる場合には、
ゲル形成液の上に更にカバーフィルム、シートまたは板
で覆うことができる。力/\−フィルム、シートまたは
板としては、上記の妥−特休と同様な素材からなるもの
を用いることができる。
本発明のゲル媒体には、湿潤剤としてグリセリン、エチ
レングリコール等のポリオール化合物を含有させること
もできる。ポリオール化合物の含有量は、ゲル媒体の容
積に対して約1 w t / v%から約40 w t
 / v%の範囲から選ばれる。ポリオール化合物のう
ちではグリセリンが好ましい。
湿潤剤を配合することによりケル媒体の保存時の極端な
水分の蒸発による乾燥を防ぐことがu1能となり、また
極端な乾燥に起因するもろさを防ぎ、ひひわれを防ぐ等
のケル媒体の物性の改善がみられる。
本発明のゲル媒体は前述の諸文献等に記載の公知の方法
に従って、水平型および垂直型平板電気泳動法、ディス
ク電気泳動法等のいずれにも用いることができる。
次に本発明のケル電気泳動用媒体の製造方法および特性
などを示す実施例を記載する。
[実施例1] 表面平滑なガラス板2枚とQ 、5mm厚みのスペーサ
ー板を用いて0.5mm厚み空間を有するカラス板セル
を作成し、このセルの中に第1表に示すアクリルアミl
’ゲル組成液を注入し、架橋重合させてポリアクリルア
ミドゲル膜を作った。次いで充分にゲル化させたのち、
片面のカラス板をはすし、ポリアクリルアミドゲル膜を
鋭い刃を用いてサンプル注入用のスロットを作った。
第1表 ゲル媒体組成 l 2 3 4 アクリルアミド 8.5g 同左 同左 同左B I 
S 0.58 同左 同左 同左ポリアクリルアミド (平均分子量5万) −1,25g 2.5g −ポリ
アクリルアミド (平均分子量80万)−−−1,25g燐酸水素二ナト
リ 3.58g同左 同左 同左ウムφ−二水場 燐醸二水素ナトリ 0.33g同左 同左 同左ウムー
ー二水塩 S I) S O,10g同左 同左 同左水 水を加
えて100m立 1論m剤 ベルオクソニ硫醸1.3ml同左 同左 同左アンモニ
ウム (5wt駕水溶水溶 液EMED 33g1同左 同左 同左試料N01(比
較用ゲル膜)では、切り[1にひび割れの発生や膜の破
れが見られ、鋭い切1jのサンプルスロットが得られな
かった。これに対して試料NO2〜4(本発明のゲル媒
体によるゲル11り)は鋭い切り口のサンプルスロット
が容易に1することができた。
このようにして得たゲル膜に再度カラス板のカバーを施
し、常法に従って電気泳動を行ない色素の泳動パターン
を観察した。
試料Notは色素の乱れがひどく、シャープな泳動パタ
ーンが得られなかった。これに対して試料NO2〜4は
色素の乱れもなく、均一な泳動パターンが得られた。
このように本発明のゲル媒体によるゲル膜は従来公知の
ゲル膜と比較して、もろさの欠点を改良した効果が著し
いことが明らかになった。
[実施例2〕 実施例1と同じゲル媒体処方を用い、ゲルIIIを作成
した。比較のために試料Nolについてはゲル119作
成時にスロット付のカバーガラスを用いスロットをあら
かじめ作成した膜も作った。(試料間IAと記す:比較
用ゲルlIり 実施例1で製造した試料間2〜4について、実施例1と
同様にして鋭い刃を用いてゲル媒体膜にサンプル注入用
スロットを作ったところ、切り口にはひびや膜の破れが
生じることなしにスムーズな切り口のスロットが形成で
きた。一方試料NO1では、実施例1と同様に鋭い切り
口のスロットを形成することができなかった。
ついで、これらゲル膜を用いて標準蛋白質を電気体動さ
せた。標準蛋白質としてチトクロームC(分子1124
00)、キモトリプシノーゲンA(分子量25000)
、オボアルブミン(分子量45000)、ウシ血清アル
ブミン(分子量67000)を用いた。
試料NotΔと試料NO2〜4は正常な電気泳動パター
ンを示したが、試料Notは電気泳動パター゛/の乱れ
が著しかった。なお、染色は0.1%コーマシープル(
Coomasie Blue )R−250にケル膜を
浸漬して行った。
以上のごとく本発明のゲル媒体は電気泳動特性に問題が
なく、かつもろさが改良されていることが明らかになっ
た。
[実施例3] 実施例1におけるポリアクリルアミドの代りにポリエチ
レングリコール(平均分子量201y )を用いて同様
のゲル膜を調製し、同様の実験を行なった・ 本発明に従うゲル膜は、゛屯気泳動特性トにおいて特に
問題がなく、そのうえ膜物性上の欠点、であったもろさ
も著しく改良され、ゲル膜を任意に加工裁断出来る事が
判明し、本発明の効果が明らかになった。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ■。アクリルアミド系化合物と架橋剤とを水の存在下で
    架橋重合させてなるポリアクリルアミド系水性ゲル電気
    泳動用媒体において、さらに水溶性ポリマーを含むこと
    を特徴とするゲル電気泳動用媒体。 2゜さらに変性剤として陰イオン性界面活性剤を含む特
    許請求の範囲第1項記載のゲル電気泳動用媒体。 3゜前記陰イオン性界面活性剤がアルキル硫酸塩である
    特許請求の範囲第2項記載のゲル電気泳動用媒体。 4゜前記アルキル硫酸塩がドデシル硫酸ナトリウムであ
    る特許請求の範囲第3項記載のゲル電気泳動用媒体。 5゜前記アクリルアミド系化合物と前記架橋剤の合計重
    量に対して、前記架橋剤が1wt%がら30wt%の範
    囲そして前記水溶性ポリマーか1wt%から100wt
    %の範囲で含有されている特許請求の範囲第1項記載の
    ゲル電気泳動用媒体。 6゜前記変性剤が、前記ポリアクリルアミド系水性ゲル
    の容積に対して0 、05 w t / v%から2 
    、 Ow t / v%の範囲で含有されている特許請
    求の範囲第2項ないし第4項記載の媒体。 7゜前記水溶性ポリマーが、伺加重合型または縮重合型
    の水溶性ポリマーであることからなる特許請求の範囲第
    1項記載のゲル電気泳動用媒体。 8゜前記水溶性ポリマーが、ポリアクリルアミドまたは
    ポリアルキレングリコールであることからなる特許請求
    の範囲第7項記載のゲル電気泳動用媒体。
JP58169579A 1983-09-14 1983-09-14 ゲル電気泳動用媒体 Pending JPS6060549A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58169579A JPS6060549A (ja) 1983-09-14 1983-09-14 ゲル電気泳動用媒体
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