SU1712855A1 - Method for concentrating biological objects in suspensions - Google Patents
Method for concentrating biological objects in suspensions Download PDFInfo
- Publication number
- SU1712855A1 SU1712855A1 SU894705161A SU4705161A SU1712855A1 SU 1712855 A1 SU1712855 A1 SU 1712855A1 SU 894705161 A SU894705161 A SU 894705161A SU 4705161 A SU4705161 A SU 4705161A SU 1712855 A1 SU1712855 A1 SU 1712855A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- bioobjects
- suspension
- electrodes
- gradient
- concentration
- Prior art date
Links
Landscapes
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к способам концентрировани биообъектов в суспензии и может быть использовано в микробиологии, медицине и научных исследовани х. Цельюизобретени вл етс обеспечение селективного концентрировани биообъектов по их диполь ному моменту и пол ризуемости в циклическом режиме работы. Способ включает заполнение суспензией биообъектов рабочего объема камеры с последовательно установленными в ней злектродами и подачу на злектроды переменного злектриче- ского тока дл создани в промежутках между злектродам14 неоднородного злект- рич1рскогб пол в виде бегущей злектриче- ской волны с измен емыми фазовой скоростью и градиентом напр женности в каждом цикле концентрировани биообъектов. Камера в устройстве выполнена в виде канала, а злектроды - в виде колец, подсоединенных к источнику переменного напр жени через коммутатор и резисторы. 2 ил.^^The invention relates to methods for concentrating bioobjects in suspension and can be used in microbiology, medicine, and scientific research. The object of the invention is to ensure the selective concentration of bioobjects according to their dipole moment and polarizability in a cyclic mode of operation. The method includes filling the chamber with a suspension of bioobjects with successively installed electrodes and applying an alternating electrical current to the electrodes to create a non-uniform electrical field in the intervals between the electrodes 14 in the form of a traveling electric wave with variable phase velocity and a surge gradient in each cycle of the concentration of bioobjects. The camera in the device is in the form of a channel, and the electrodes are in the form of rings connected to a source of alternating voltage through a switch and resistors. 2 ill. ^^
Description
Изобретение относитс к средствам и способам концентрировани биообъектов в суспензии и может быть использовано в микробиологии, медицине и научных исследовани х .The invention relates to means and methods for concentrating bioobjects in suspension and can be used in microbiology, medicine, and scientific research.
Известно, что величина дипольного момента и пол ризуемость биообъектов Коррелируют с их иммуногенностью. По величине дипольного Момента биообъекта можно оценить его иммуногенность: чем больше диполъный момент биообъекта, тем больше его иммуногенность. В св зи с зтим возникает задача, св занна с отделением и концентрированием объектов одной субпопул ции с одинаковыми дипольнымй моментами и пол ризуемостью из суспе1; зии, содержащей смесь объектов с разными дипольнымй моментами и пол ризуемостью; дл последующего исследовани концентрата.It is known that the magnitude of the dipole moment and the polarizability of biological objects correlate with their immunogenicity. The magnitude of the dipole moment of a bio-object can be used to evaluate its immunogenicity: the greater the dipole moment of a biological object, the greater its immunogenicity. In connection with this, there is a problem associated with the separation and concentration of objects of one subpopulation with the same dipole moments and polarizability from the suspension; si containing a mixture of objects with different dipole moments and polarizability; for further study of the concentrate.
Известны способы и средства концентрировани биообъектов по различным параметрам; по весу, плотности, размерам, взаимодействию с химическими веществами и др. Наиболее близкими техническими решени ми вл ютс способы и устройства дл концентрировани биообъектов по величине электрического зар да.There are known methods and means of concentrating bioobjects according to various parameters; by weight, density, size, interaction with chemicals, etc. The closest technical solutions are methods and devices for concentrating bioobjects by the magnitude of electrical charge.
Известен способ разделени и концентрировани клеток животных, включающий введение в сепараторную камеру культуры клеток животных и среды дл суспендировани зтих клетрк. Среда представл ет собой водную полимерную систему, одна из фаз которой обладает злектрофоретической мобильностью в электростатическом поле. В камере между злектродами формируют злектростатическое поле и удал ют концентрат клеток у Одного из электродов.There is a known method for separating and concentrating animal cells, including introducing into the separator a cell culture of animal cells and media for suspending these cells. The medium is an aqueous polymer system, one of the phases of which has electrophoretic mobility in an electrostatic field. An electrostatic field is formed in the chamber between the electrodes and the cell concentrate is removed from one of the electrodes.
Недостатком способа вл етс невозможность селективного концентрировани клеток и других биообъектов по их дипольному моменту и пол ризуемости.The disadvantage of this method is the impossibility of selectively concentrating cells and other bioobjects according to their dipole moment and polarizability.
Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ сли ни живых клеток. Способ включает заполнение суспензией клеток рабочего объема с последовательно установленными в нем злектродами и подачу на электроды переменного тока дл создани в промежутках между электродами неоднородного электрического пол и удаление клеток на участке их концентрировани .Closest to the proposed method is the fusion of living cells. The method involves filling the working cell with a successively placed electrode with a suspension of cells and applying alternating current to the electrodes to create a non-uniform electric field between the electrodes and removing the cells in the area of their concentration.
Недостатком способа-прототипа вл етс невозможность селективного концвнтрировани биообъектов по их дипольному моменту и пол ризуемости.The disadvantage of the prototype method is the impossibility of selectively converting bioobjects according to their dipole moment and polarizability.
Цель изобретени - обеспечение селективного концентрировани биообъектов по их дипольному моменту и пол ризуемости в циклическом режиме дл получени малых количеств концентрата.The purpose of the invention is to provide selective concentration of bioobjects according to their dipole moment and polarizability in a cyclic mode to obtain small amounts of concentrate.
Цель достигаетс тем, что рабочий объем камеры с последовательно установленН .ми в нем электродами заполн ют суспензией биообъектов, например, микроорганизмов , вирусов или клеток культур. На суспензию накладывают переменный электрический ток. Биообъекты удал ют на участке их концентрировани . Циклически формируют неоднородное электрическое поле в виде бегущей волны с измен емыми фазовой скоростью и градиентом напр женности в каждом цикле концентрировани объектов, причем величину градиента напр женности электрического пол и фазовую скорость распространени волны выбирают из соотношени The goal is achieved by the fact that the working volume of the chamber with successively installed electrodes in it is filled with a suspension of biological objects, for example, microorganisms, viruses, or culture cells. An alternating electric current is applied to the suspension. Bio-objects are removed at the site of their concentration. An inhomogeneous electric field is formed cyclically in the form of a traveling wave with variable phase velocity and intensity gradient in each cycle of concentration of objects, with the magnitude of the electric field intensity gradient and the phase velocity of wave propagation chosen from the ratio
PgracSE 6 (р,PgracSE 6 (p,
где Р - дипольный момент биообъекта;where P is the dipole moment of the bio-object;
grad Е - градиент напр женности электрического пол ;grad E is the gradient of electric field intensity;
J/- в зкость суспензии;J / is the viscosity of the slurry;
г - радиус биообъекта;g is the radius of the bioobject;
Vy - фазова скорость распространени электрической волны относительно суспензии биообъекта. Vy is the phase velocity of propagation of an electric wave relative to the suspension of a bioobject.
На фиг. 1 изображена схема устройства дл реализации способа концентрировани биообъектов в суспензии; на фиг. 2 - распределение градиента Е электрического пол по длине канала 6 разные моменты времени ti,t2tn.FIG. 1 shows a diagram of an apparatus for implementing a method for concentrating bioobjects in a suspension; in fig. 2 is the distribution of the gradient E of the electric field along the length of the channel 6, different instants of time ti, t2tn.
устройство дл реализации способа концентрировани биообъектов в суспензии состоит из камеры, выполненной в видеA device for implementing a method for concentrating bioobjects in a suspension consists of a chamber made in the form
канала 1, имеющего с одной стороны воронку 2 дл подачи, суспензии биообъекта, ас другой - емкость 3 дл приема концентрата биообъектов с задвижкой 4 и патрубком сchannel 1 having a supply funnel 2 on one side, a bioobject suspension, and the other has a tank 3 for receiving a bioobject concentrate with a valve 4 and a branch pipe with
краном 5 дл , слива этого концентрата. По длине канала 1 установлены последовательно электроды 6, выполненные в виде колец. Кроме того, устройство снабжено коммутатором 7 с подвижными 8 и неподвижнымиcrane 5 dl, drain this concentrate. The length of the channel 1 is installed in series electrodes 6, made in the form of rings. In addition, the device is equipped with a switch 7 with movable 8 and fixed
контактами 9. Подвижные контакты 8 установлены на диске 10, имеющем привод вращени . Электроды 6 соединены через контакты 8 и 9 коммутатора 7 и резисторы 11с источником переменного напр жени иcontacts 9. The movable contacts 8 are mounted on a rotational drive 10. Electrodes 6 are connected via pins 8 and 9 of switch 7 and resistors 11c with a source of alternating voltage and
представл ют собой электрические цепи 12-29 с разным сопротивлением (фиг. 1) дл формировани вдоль канала 1 бегущей волны градиента напр женности электрического пол с посто нной амплитудой (фиг. 2).are electrical circuits 12-29 with different resistances (fig. 1) for forming along the channel 1 traveling wave a gradient of intensity of an electric field with a constant amplitude (fig. 2).
Способ концентрировани биообъектов в суспензии осуществл етс с помощью устройства следующим образом.The method of concentrating bioobjects in suspension is carried out using the device as follows.
Суспензию биообъектов (макромолекулы , вирусы, бактерии, клетки) с исходнойSuspension of biological objects (macromolecules, viruses, bacteria, cells) from the original
концентрацией подают через воронку 2 в канал 1 при открытой задвижке 4 и закрытом кране 5. На устройство подают переменное напр жение и включают привод вращени диска 10 коммутатора 7с частотой 0,01-0,001 Гц. Коммутатор 7 последова тельно переключает подвижные контакты 8 относительно неподвижных контактов 9, вследствие чего периодически измен етс сопротиаление в цеп х 12-29, а следовательно , напр жение Uo на электродах 6 в этих электрических цеп х. Последовательность изменени напр жени на электродах 6 видна из фиг. 1. Между электродами 6 возникает градиент-напр женности электрического пол с трем пучност ми и узла-; ми, которые смещаютс по длине канала в моменты времени ti, t2,...,tn, т. е. возникает бегуща электрическа волна с измен емыми фазовой скоростью и градиентом кзпр женности электрического пол (grad Е). Врем переключени контактов коммутатора 7 определ ет скорость бегущей волны, а амплитуда переменного напр жени определ ет градиент напр женности электрического пол . Эти параметры выбирают, исход из равенстваthe concentration is fed through the funnel 2 to the channel 1 with the valve 4 open and the valve 5 closed. The device is supplied with alternating voltage and the rotational drive of the disk 10 of the switch 7c with a frequency of 0.01-0.001 Hz is turned on. The switch 7 sequentially switches the moving contacts 8 relative to the fixed contacts 9, as a result of which the resistance in the circuits 12-29 and, consequently, the voltage Uo on the electrodes 6 in these electrical circuits changes periodically. The sequence of voltage variation on the electrodes 6 is visible from fig. 1. Between the electrodes 6, a gradient-intensity of the electric field with three antinodes and knot-; M, which are displaced along the channel length at the instants of time ti, t2, ..., tn, i.e., a traveling electric wave arises with variable phase velocity and electric field gradient (gradient E). The switching time of the contacts of the switch 7 determines the speed of the traveling wave, and the amplitude of the alternating voltage determines the gradient of the electric field intensity. These parameters are chosen based on the equality
Pgrad Е 6 vyi.Pgrad E 6 vyi.
Причем скорость v распространени бегущей волны определ ет врем t переключени коммутатора 7 .L , где L - рассто ние между соседними электродами 6.Moreover, the traveling wave propagation speed v determines the switching time t of the switch 7 .L, where L is the distance between adjacent electrodes 6.
Бегуща электрическа волна воздействует на живые биообъекты (вирусы, клетки), обладающие определенным дипольным моментом , дл которых выполн етс условие равенства силы, действующей со стороны электрического пол , и силы в зкого трени со стороны жидкости (суспензии) при движении биообъекта со скоростью grad Е 6 ;Г)/ г v, и увлекает эти биообъекты в сторону емкости 3. После окончани процесса селективного концентрировани биообъектов с определенным дипольным моментом и пол ризуемостью канал 1 перекрывают задвижкой 4 и концентрат биообъектов сливают после открыти крана 5. Далее из канала 1 остаток суспензии удал ют , подают новую порцию суспензии и цикл повтор ют.При необходимости выделени биообъектов с другими дипольными моментами из остатка суспензии измен ют следующие параметры; напр жение Uo или фазовую скорость vf распространени электрической волны относительно суспензии биообъектов путем изменени скорости вращени диска 10 коммутатора 7.A running electric wave acts on living bioobjects (viruses, cells) with a certain dipole moment, for which the condition of equality of the force acting from the electric field and the force of viscous friction from the liquid (suspension) when the biological object moves at a speed of grad E 6; G) / g v, and enthralls these bioobjects in the direction of the tank 3. After the process of selective concentration of bioobjects with a certain dipole moment and polarizability is finished, channel 1 is blocked by valve 4 and the bioobial concentrate The cells are drained after opening the crane 5. Next, from channel 1, the rest of the suspension is removed, a new portion of the suspension is fed and the cycle is repeated. If it is necessary to isolate bioobjects with other dipole moments from the rest of the suspension, the following parameters are changed; the voltage Uo or the phase velocity vf of the propagation of an electric wave relative to the suspension of biological objects by changing the speed of rotation of the disk 10 of the switch 7.
Реализуемость способа проверена при выделении и концентрировании клеток Vero из суспензии. Суспензи включает смесь следующих компонентов: клетки Vero, сыворотрчные белки, аминокислоты, глюкоза и витамины, а также другие компоненты , имеющие разные дипольные моменты . Например, известно, что дипольные моменты макромолекул имеют величину 10 Дебай, бактерии 10 -10 Дебай, а по экспериментальным данным клетки Vero имеют дипольные моменты Дебай. В экспериментальной модели градиент напр женности электрического пол между электродами составл ет 10® В/м. Скорость v перемещени отдельных клеток Vero при концентрировании составл ет 1-5 мкм/с. При проведении экспериментов удалось сконцентрировать и выделить клетки VeroThe feasibility of the method is verified by isolating and concentrating the Vero cells from the suspension. The suspension includes a mixture of the following components: Vero cells, serum proteins, amino acids, glucose and vitamins, as well as other components with different dipole moments. For example, it is known that the dipole moments of macromolecules have a size of 10 Debye, bacteria are 10 –10 Debye, and according to experimental data, Vero cells have a dipole moment of Debye. In the experimental model, the gradient of the electric field strength between the electrodes is 10® V / m. The velocity v of movement of individual Vero cells at a concentration of 1-5 µm / s. During the experiments, it was possible to concentrate and isolate Vero cells.
с диполъными моментами отдельной клетки пор дка 0;410 Дебай ±50% и пол ризуемостью 0, м из суспензии, имеющей биообъекты с разными дипольными 5 моментами и пол ризуемостью.with the dipole moments of an individual cell on the order of 0; 410 Debye ± 50% and polarizability 0, m from a suspension having biological objects with different dipole 5 moments and polarizability.
Технический эффект от использовани предлагаемого способа состоит в обеспечении селективного концентрировани биообъектов одной субпопул ции по их ди0 полъному моменту и пол ризуемости в циклическом режиме, что позвол ет выделить из суспензии биообъекты (вирусы, бактерии , клетки) с определенной иммуногенностью дл получени , например, препаратовThe technical effect of using the proposed method is to provide selective concentration of bioobjects of one subpopulation according to their distant moment and polarizability in a cyclic mode, which allows isolating bioobjects (viruses, bacteria, cells) with a suspension with a certain immunogenicity to obtain, for example, drugs
5 с вцсокой биологической активностью. Циклический режим концентрировани биообъектов позвол ет работать с малым количеством дорогосто щей суспензии биообъектов .5 with all biological activity. The cyclic concentration mode of bioobjects allows working with a small amount of expensive bioobjects suspension.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894705161A SU1712855A1 (en) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | Method for concentrating biological objects in suspensions |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894705161A SU1712855A1 (en) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | Method for concentrating biological objects in suspensions |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1712855A1 true SU1712855A1 (en) | 1992-02-15 |
Family
ID=21454155
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU894705161A SU1712855A1 (en) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | Method for concentrating biological objects in suspensions |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1712855A1 (en) |
-
1989
- 1989-06-14 SU SU894705161A patent/SU1712855A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Патент US Мг 4181589. кл. G 01 N 27/26.1980.Патент US N54578167. кл.О 01 N27/26. 1986. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Becker et al. | Separation of human breast cancer cells from blood by differential dielectric affinity. | |
US11519877B2 (en) | Devices and methods for contactless dielectrophoresis for cell or particle manipulation | |
US5814200A (en) | Apparatus for separating by dielectrophoresis | |
AU777200B2 (en) | Continuous particle and molecule separation with an annular flow channel | |
US4911806A (en) | Method and apparatus for separating particles in liquid suspension utilizing oscillating electric and magnetic fields | |
US6881314B1 (en) | Apparatuses and methods for field flow fractionation of particles using acoustic and other forces | |
US8262883B2 (en) | Methods and devices for separating particles in a liquid flow | |
US7014747B2 (en) | Dielectrophoretic systems without embedded electrodes | |
JP4627946B2 (en) | Dielectrophoresis apparatus and method | |
JP2000505545A (en) | Separation method and apparatus using dielectrophoresis and field flow fractionation | |
EP2781906B1 (en) | Method for identifying cells | |
US4900414A (en) | Commercial separation system and method using electrokinetic techniques | |
JPH05506605A (en) | Manipulation of solid, semi-solid or liquid substances | |
JP2003504196A (en) | Traveling wave dielectrophoresis apparatus and method | |
WO2002029400A2 (en) | Apparatuses and methods for field flow fractionation of particles using acoustic and other forces | |
SU1712855A1 (en) | Method for concentrating biological objects in suspensions | |
Yang et al. | Chip‐Based Cell Electrofusion | |
US3956099A (en) | Continuous preparative electrophoresis apparatus | |
US6758953B2 (en) | Multistage electrophoresis apparatus and method of use for the separation and purification of cells, particles and solutes | |
Betts et al. | Dielectrophoretic analysis of microbes in water | |
SU1712856A1 (en) | Method for concentrating biological objects in suspension | |
US20230279437A1 (en) | Device for cell treatment | |
Ismail et al. | Dielectrophoretic separation of platelets for medical application | |
CA2068063A1 (en) | Method and apparatus for separating ions in a fluid medium | |
WO2001031323A9 (en) | Multistage electrophoresis apparatus and method of use for the separation and purification of cells, particles and solutes |