WO2021096092A1 - 수평형 전기영동장치 - Google Patents

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WO2021096092A1
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gel
electrophoretic gel
electrophoretic
horizontal
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PCT/KR2020/014508
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강성현
박종택
임동우
하우종
신흥선
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(주) 티맥
한국생명공학연구원
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    • C12Q2565/00—Nucleic acid analysis characterised by mode or means of detection
    • C12Q2565/10—Detection mode being characterised by the assay principle
    • C12Q2565/125—Electrophoretic separation

Definitions

  • the present invention relates to a horizontal electrophoresis device, specifically, by using a first electrode and a second electrode in close contact with one side of the electrophoretic gel, preventing the phenomenon that the current difference occurs at the top and the bottom of the electrophoretic gel It relates to a horizontal electrophoresis device capable of.
  • electrophoresis is mainly carried out for the analysis of nucleic acid molecules (DNA and RNA) and proteins.
  • Polyacrylamide gel electrophoresis is a method of using a polyacrylamide gel for gel electrophoresis. Since polyacrylamide gel is a much denser porous material than agar gel, it is used when separating samples having a smaller molecular weight and smaller size difference compared to when using agar.
  • SDS-PAGE sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis
  • SDS sodium dodecyl sulfite
  • polyacrylamide gel is a dense porous material
  • proteins with negative charges having a linear structure by SDS can be classified using the principle that the movement speed varies due to the size of the protein as electrophoresis is performed. I can.
  • FIG. 1 shows a horizontal page electrophoresis device used for protein analysis.
  • platinum wire electrodes e1 and e2 are placed on both ends of the gel g to proceed.
  • the protein band becomes thick as a result of electrophoresis, so that the resolution is lowered.
  • the resolution is remarkably reduced in small proteins of medium or smaller sizes with a long moving distance.
  • the present invention was conceived to solve the above-described problems in the related art, and an object of the present invention is to use a first electrode and a second electrode in close contact with one side of the electrophoretic gel. It is to provide a horizontal type electrophoresis device that can prevent the phenomenon that the difference occurs.
  • the present invention for achieving the above object is a horizontal electrophoretic device, characterized in that it comprises a first electrode and a second electrode disposed on both sides of the electrophoretic gel and in close contact with one side of the electrophoretic gel. Provides a horizontal electrophoresis device.
  • the first electrode and the second electrode are in close contact with both side surfaces of the electrophoretic gel and are disposed to face each other with the electrophoretic gel interposed therebetween.
  • the electrophoretic gel is characterized in that it is a polymer material gel such as polyacrylamide and agar.
  • one of the first electrode and the second electrode is electrically connected to a positive terminal of an external power source, and the other is electrically connected to a negative terminal of an external power source.
  • the cross-section of the first electrode and the second electrode is characterized in that the shape surrounding the upper and lower surfaces and side surfaces of the rim side of the electrophoretic gel.
  • each of the first electrode and the second electrode is characterized in that it comprises an upper electrode and a lower electrode in contact with the upper and lower surfaces of the electrophoretic gel.
  • the distance between the upper electrode disposed on the upper surface of the electrophoretic gel and the distance between the lower electrode disposed on the lower surface of the electrophoretic gel are provided to be adjustable so that the amount of current flowing through the electrophoretic gel can be controlled. It is characterized as possible.
  • a wick is disposed between each of the first electrode and the second electrode and the electrophoretic gel, and the wick is provided to contain an electrolyte.
  • the horizontal electrophoresis device uses a first electrode and a second electrode in close contact with one side of the electrophoretic gel, so that current flows evenly throughout the cross section of the electrophoretic gel, and thus the upper and lower ends of the electrophoretic gel It is possible to prevent a phenomenon in which a difference in current occurs, and it is possible to solve the problem of lowering the resolution of the protein band.
  • the horizontal electrophoresis device since sufficient current is supplied to the lower portion of the electrophoretic gel through the first electrode and the second electrode, the temperature difference between the top, the middle, and the bottom of the electrophoretic gel is reduced. The quality of electrophoresis can be improved.
  • FIG. 1 is a perspective view of a horizontal electrophoresis device according to the prior art.
  • FIG. 2 is a perspective view of a horizontal electrophoresis device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a cross-sectional view of a horizontal electrophoresis device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a photograph showing an electrophoresis result using the electrophoresis device of FIG. 3 and an electrophoresis result performed using a horizontal electrophoresis device according to the prior art.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a horizontal electrophoresis device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing a result of measuring the amount of current according to a method including an upper electrode method, a lower electrode method, and all of the upper electrode and the lower electrode.
  • FIG. 7 is a perspective view of an electrophoretic platform equipped with a horizontal electrophoretic device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view showing the upper electrode of FIG. 7.
  • FIG. 9 is a perspective view showing the lower electrode of FIG. 7.
  • FIG. 10 is a view showing the result of measuring the amount of current flowing when the distance between the upper electrode disposed on the upper surface of the electrophoretic gel is different.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a state in which the gap between the lower electrodes is narrowed and the gap between the upper electrodes in FIG. 5 is narrowed.
  • FIG. 12 is a photograph showing the result of performing electrophoresis using the electrophoresis device of FIG. 11(a).
  • FIG. 13 is a photograph showing the result of performing electrophoresis using the electrophoresis device of FIG. 11(b).
  • FIG. 14 is a photograph showing a result of performing electrophoresis using the electrophoresis device of FIG. 5.
  • 15 is a photograph showing the result of performing electrophoresis on an electrophoretic gel having a thickness of 1 mm using the electrophoretic device of FIG. 5.
  • the horizontal electrophoretic apparatus 1 includes a first electrode 20a and a second electrode 20b disposed on both sides of the electrophoretic gel 10. It is composed.
  • the electrophoretic gel 10 may be a polymer material gel such as polyacrylamide or agar. Since polyacrylamide gel is a much denser porous material than agar gel, it can be used when separating protein samples having a smaller molecular weight and a smaller size difference than when using an agar gel. As an example, the electrophoretic gel 10 may be a polyacrylamide gel (10% resolving gel), but is not limited thereto.
  • first electrode 20a and the second electrode 20b may be in close contact with one side of the electrophoretic gel 10.
  • the first electrode 20a and the second electrode 20b are in close contact with both sides of the electrophoretic gel 10 so as to be disposed opposite to each other with the electrophoretic gel 10 interposed therebetween. I can.
  • wires may be connected to the first electrode 20a and the second electrode 20b so that electricity is transmitted from an external power source.
  • one of the first electrode 20a and the second electrode 20b may be electrically connected to the positive terminal of the external power source, and the other may be electrically connected to the negative terminal of the external power source.
  • first electrode 20a and the second electrode 20b may be surface electrodes made of a conductive material such as platinum or aluminum.
  • a protein sample is injected into the well (h) of the electrophoretic gel 10, and current is transferred from an external power source to the first electrode 20a and the second electrode 20b through a wire.
  • an electric current flows through the electrophoretic gel 10 in close contact with the first electrode 20a and the second electrode 20b, resulting in the movement of the protein sample, thereby separating the protein, and electrophoresis can be performed.
  • the horizontal electrophoresis apparatus 1 is performed by placing platinum wire electrodes e1 and e2 on both ends of the gel g, unlike the conventional horizontal electrophoresis apparatus shown in FIG. 1. Instead, since the first electrode 20a and the second electrode 20b arranged to be in close contact with both sides of the electrophoretic gel 10 are used, a difference in current occurs at the top and the bottom of the electrophoretic gel 10 It can prevent the phenomenon.
  • the position in which the first electrode 20a and the second electrode 20b are in close contact with the electrophoretic gel 10 is limited to both sides shown in FIG. It is not, and it is disposed in various positions such as disposed on the side and the lower surface, or on the side and the upper surface, so that the quality of electrophoresis can be improved.
  • first electrode 20a and the second electrode 20b of the present invention are used for 2D PAGE (two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis), since current flows evenly, the number of protein spots used as a criterion for quality determination Has the effect of increasing.
  • 2D PAGE two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis
  • the cross-sections of the first electrode 20a and the second electrode 20b cover the upper and lower sides and the rim side of the electrophoretic gel 10 Can be
  • a wick (w) is disposed between each of the first electrode 20a and the second electrode 20b and the electrophoretic gel 10, and the wick (w) may be provided to include an electrolyte.
  • the wick w may be composed of several layers of filter paper, and may be immersed in an electrolyte solution and provided to allow current to flow. As such a wick w is provided, the first and second electrodes 20a and 20b and the gel 10 do not directly contact, thereby preventing damage to the gel 10 and providing an electrolyte required for electrophoresis.
  • the PVC film (f) is disposed between the first electrode (20a) and the second electrode (20b) to support the lower side of the electrophoretic gel 10, whereby the electrophoretic gel 10 is the first A horizontal level may be maintained between the electrode 20a and the second electrode 20b.
  • FIG. 4(a) shows a first electrode 20a and a second electrode 20b whose cross-section covers the upper and lower surfaces and side surfaces of the rim side of the electrophoretic gel 10 as shown in FIG. 3, and has a thickness of 3 mm. ) To show the result of electrophoresis.
  • a pre-stained protein marker was used as the sample, and the moving direction of the sample was from the top to the bottom in the case of the top image, and from the left to the right in the side cross-sectional image.
  • the protein marker during electrophoresis is As it moves, it can be seen that the protein bands are aligned close to the vertical direction and are clearly distinguished from each other.
  • Figure 4 (b) shows the result of performing the electrophoresis at 40mA using a horizontal type electrophoresis apparatus according to the prior art.
  • the conventional horizontal electrophoresis device since the conventional horizontal electrophoresis device has a configuration in which line electrodes are arranged only at the top of both sides of the gel, the current intensity of the upper surface of the gel is higher than that of the lower surface. I can.
  • the heat generated in the electrophoretic gel 10 during the electrophoresis process may act as a factor that interferes with the electrophoresis.
  • the present invention not only prevents the protein band from tilting, but also reduces the temperature difference between the top, the middle, and the bottom of the electrophoretic gel 10 to further improve the quality of the electrophoresis.
  • each of the first electrode 20a and the second electrode 20b is an upper electrode in contact with the upper and lower surfaces of the electrophoretic gel 10 It may be configured to include (20a1, 20b1) and lower electrode (20a2, 20b2).
  • the first electrode 20a disposed on the left side of the electrophoretic gel 10 based on FIG. 5 is configured to include an upper electrode 20a1 and a lower electrode 20a2, and electrophoresis based on FIG. 5
  • the second electrode 20b disposed on the right side of the gel 10 may include an upper electrode 20b1 and a lower electrode 20b2.
  • the first electrode 20a and the second electrode 20b may have a width of about 1 cm, and may be formed of a titanium material coated with platinum.
  • each of the first electrode 20a and the second electrode 20b of the present invention includes upper electrodes 20a1 and 20b1 and lower electrodes 20a2 and 20b2 in contact with the upper and lower surfaces of the electrophoretic gel 10. Therefore, the process of bringing the electrode into contact with the electrophoretic gel 10 becomes easy.
  • FIG. 6 shows the results of measuring the amount of current according to the method including the upper electrode method, the lower electrode method, and all of the upper electrode and the lower electrode.
  • the thickness of the electrophoretic gel 10 was 3 mm
  • the distance between the electrodes was about 6 cm
  • the fixed voltage of the power supply was set to 50 V.
  • an electrophoretic platform 100 when electrophoresis is performed, an electrophoretic platform 100 is used, and the electrophoretic platform 100 is provided with electrical terminals 110 and 120 to provide a power supply device (not shown).
  • the + terminal and the-terminal may be connected, and may include a pair of rods 130 connected to the electrical terminals 110 and 120.
  • the upper electrodes 20a1 and 20b1 and the lower electrodes 20a2 and 20b2 have both ends connected to the rod 130 of the electrophoresis platform 100 to be moved in position, and the electrical terminal 110 through the rod 130 , 120) can be electrically connected to the power supply.
  • grooves h are formed at both ends of the upper electrode 20a1 and 20b1 and the lower electrode 20a2 and 20b2. Accordingly, by being fitted with a pair of rod portions 130 provided in the electrophoretic platform 100 in the groove h, the upper electrode 20a1 and 20b1 and the lower electrode 130 along the length direction of the rod portion 130 Position movement of (20a2, 20b2) is possible.
  • the horizontal electrophoretic apparatus 1 includes a gap between the upper electrodes 20a1 and 20b1 disposed on the upper surface of the electrophoretic gel 10, and the electrophoretic gel 10 It may be provided so that the interval between the lower electrode (20a2, 20b2) disposed on the lower surface of the can be adjusted.
  • the 10 shows the results of measuring the amount of current flowing when the distance between the upper electrodes 20a1 and 20b1 disposed on the upper surface of the electrophoretic gel 10 is different. At this time, the fixed voltage of the power supply was set to 50V.
  • the amount of current increases as the gap between the upper electrodes 20a1 and 20b1 is narrowed. That is, it can be seen that the amount of current flowing through the electrophoretic gel 10 can be easily adjusted by adjusting the spacing between the electrodes.
  • the spacing between the upper electrodes 20a1 and 20b1 and the lower electrodes 20a2 and 20b2 may be independently adjusted.
  • the position can be moved so that the gap between the electrodes 20a2 and 20b2 is narrowed, and between the upper electrodes 20a1 and 20b1 as shown in Fig. 11(b) You can also move the position so that the gap between the two is narrowed.
  • FIGS. 12 to 14 described above were obtained using a gel 10 having a thickness of 3 mm
  • FIG. 15 shows the upper electrode 20a1 and 20b1 and the lower electrode 20a2 using a gel 10 having a thickness of 1 mm, which is generally used. Shows the result of electrophoresis when 20b2) is aligned in the same position.
  • the quality of electrophoresis can be improved by controlling the amount of current in the upper and lower portions by adjusting the spacing between the upper electrodes 20a1 and 20b1 and the spacing between the lower electrodes 20a2 and 20b2.

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Abstract

본 발명에 따른 수평형 전기영동장치는 전기영동 겔의 양측에 배치되고, 상기 전기영동 겔의 일측에 밀착된 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 수평형 전기영동장치는 전기영동 겔의 일측에 밀착된 제1 전극 및 제2 전극을 이용함으로써, 전기영동 겔의 단면 전체에 전류가 고르게 흐르고, 이로 인해 전기영동 겔의 상단과 하단에 전류 차이가 발생하는 현상을 방지할 수 있으며, 단백질 밴드의 분해능이 낮아지는 문제를 해결할 수 있다.

Description

수평형 전기영동장치
본 발명은 수평형 전기영동장치에 관한 것으로, 구체적으로는 전기영동 겔의 일측에 밀착된 제1 전극 및 제2 전극을 이용함으로써, 전기영동 겔의 상단과 하단에 전류 차이가 발생하는 현상을 방지할 수 있는 수평형 전기영동장치에 관한 것이다.
생명공학 분야에 있어서, 일반적으로 전기영동은 핵산 분자(DNA 및 RNA) 및 단백질의 분석을 위해 주로 실시된다.
폴리아크릴아마이드 겔 전기 영동법(Polyacrylamide gel electrophoresis, PAGE)은 겔 전기 영동법에 폴리아크릴아마이드 겔을 이용하는 방식이다. 폴리아크릴아마이드 겔은 한천 겔에 비해 훨씬 촘촘한 다공성 물질이기 때문에 한천을 이용할 때에 비해 분자량이 작고 크기 차이가 작은 시료들을 분리할 때 이용한다.
한편, SDS-PAGE(sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis)는 극소량 단백질의 탐지를 효율적으로 진행하기 위해서 시료 내 단백질을 넓게 펼칠 때 흔히 사용하는 방법이다. 상기 SDS (sodium dodecyl sulfite)는 시료 내에 존재하는 단백질과 결합하여 단백질들이 2차, 3차, 4차 구조를 잃고 선형이 되도록 하며, 단백질에 높은 밀도의 음전하를 부여함으로써, 전기영동 시 가해지는 전압의 양극을 향해 끌리도록 한다.
이때, 상기 폴리아크릴아마이드 겔은 촘촘한 다공성 물질이기 때문에 SDS에 의해 선형의 구조를 갖는 음전하를 띈 단백질은 전기영동이 수행됨에 따라 단백질의 크기(size)로 인해 이동 속도가 달라지는 원리를 이용하여 분류될 수 있다.
도 1은 단백질 분석에 이용되는 수평 페이지 전기영동장치가 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 단백질 분석용 수평 페이지 전기영동을 수행할 때 종래에는 백금 선 전극(e1, e2)을 겔(g)의 양 끝에 올려놓고 진행하게 된다.
이와 같이, 종래의 수평 페이지 전기영동장치는 백금 선 전극(e1, e2)이 겔(g)의 상단 측에 배치되기 때문에 겔(g)의 상단과 하단에 전류 차이가 발생한다.
즉, 종래에는 백금 선 전극(e1, e2)이 배치된 겔(g)의 상단 측에서 전류가 더 많이 흐르고, 이로 인해 시료인 단백질이 이동할 때 겔(g) 상단과 하단에서의 이동 속도가 달라진다.
다시 말하면, 상기와 같이 전류의 차이가 발생함에 따라 겔(g) 상단 측의 진행 속도가 더 빨라지기 때문에, 웰(well)(h)에 주입된 단백질 시료의 전개 모습을 옆에서 보면, 단백질 밴드가 기울어지는 현상이 나타난다.
상기와 같은 현상으로 인해, 전기영동의 결과 단백질 밴드가 두꺼워져 분해능(resolution)이 낮아지며, 특히 이동거리가 긴 중간 이하 크기의 작은 단백질들에서는 분해능이 현저히 감소하는 문제점이 발생한다.
본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전기영동 겔의 일측에 밀착된 제1 전극 및 제2 전극을 이용함으로써, 전기영동 겔의 상단과 하단에 전류 차이가 발생하는 현상을 방지할 수 있는 수평형 전기영동장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 수평형 전기영동장치로서, 전기영동 겔의 양측에 배치되고, 상기 전기영동 겔의 일측에 밀착된 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 수평형 전기영동장치를 제공한다.
여기서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 상기 전기영동 겔의 양측면에 밀착되어 상기 전기영동 겔을 사이에 두고 서로 대향하여 배치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전기영동 겔은 폴리아크릴아마이드, 한천 등의 폴리머 소재 겔인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 어느 하나는 외부 전원의 플러스 단자와 전기적으로 연결되고, 다른 하나는 외부 전원의 마이너스 단자와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 단면은 상기 전기영동 겔의 테두리 측 상하면 및 측면을 감싸는 형태인 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 각각은, 상기 전기영동 겔의 상면 및 하면에 접하는 상면 전극 및 하면 전극을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 전기영동 겔의 상면에 배치된 상기 상면 전극 사이의 간격과, 상기 전기영동 겔의 하면에 배치된 상기 하면 전극 사이의 간격은 조절 가능하게 구비되어 상기 전기영동 겔에 흐르는 전류량의 조절이 가능한 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 각각과 상기 전기영동 겔 사이에 윅(wick)이 배치되고, 상기 윅은 전해질을 포함하도록 구비된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 수평형 전기영동장치는 전기영동 겔의 일측에 밀착된 제1 전극 및 제2 전극을 이용함으로써, 전기영동 겔의 단면 전체에 전류가 고르게 흐르고, 이로 인해 전기영동 겔의 상단과 하단에 전류 차이가 발생하는 현상을 방지할 수 있으며, 단백질 밴드의 분해능이 낮아지는 문제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 수평형 전기영동장치는 제1 전극 및 제2 전극을 통해 전기영동 겔의 하부에도 충분한 전류가 공급되기 때문에, 전기영동 겔의 상단, 중단 및 하단 사이의 온도 차이가 감소하여 전기영동의 품질을 높일 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 수평형 전기영동장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수평형 전기영동장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수평형 전기영동장치의 단면도이다.
도 4는 도 3의 전기영동장치를 이용한 전기영동 결과와 종래기술에 따른 수평형 전기영동장치를 이용해 수행한 전기영동 결과를 나타낸 사진이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수평형 전기영동장치의 단면도이다.
도 6은 상면 전극 방식, 하면 전극 방식, 상면 전극 및 하면 전극 모두를 포함하는 방식에 따른 전류량을 측정한 결과를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수평형 전기영동장치가 설치된 전기영동 플랫폼의 사시도이다.
도 8은 도 7의 상면 전극을 나타낸 사시도이다.
도 9는 도 7의 하면 전극을 나타낸 사시도이다.
도 10은 전기영동 겔의 상면에 배치된 상면 전극 사이의 간격이 다를 때 흐르는 전류의 양을 측정한 결과를 나타낸 도면이다.
도 11은 도 5에서 하면 전극 사이의 간격이 좁아진 상태 및 상면 전극 사이의 간격이 좁아진 상태를 나타낸 단면도이다.
도 12는 도 11(a)의 전기영동장치를 이용하여 전기영동을 수행한 결과를 나타낸 사진이다.
도 13은 도 11(b)의 전기영동장치를 이용하여 전기영동을 수행한 결과를 나타낸 사진이다.
도 14는 도 5의 전기영동장치를 이용하여 전기영동을 수행한 결과를 나타낸 사진이다.
도 15는 도 5의 전기영동장치를 이용하여 1mm 두께의 전기영동 겔에 전기영동을 수행한 결과를 나타낸 사진이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 실시예들을 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.
이하, 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 수평형 전기영동장치를 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수평형 전기영동장치(1)는 전기영동 겔(10)의 양측에 배치된 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 전기영동 겔(10)은 폴리아크릴아마이드, 한천 등의 폴리머 소재 겔일 수 있다. 폴리아크릴아마이드 겔은 한천 겔에 비해 훨씬 촘촘한 다공성 물질이기 때문에 한천 겔을 이용할 때에 비해 분자량이 작고 크기 차이가 작은 단백질 시료들을 분리할 때 이용될 수 있다. 일예로, 전기영동 겔(10)은 폴리아크릴아마이드 겔(10% resolving gel)일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
또한, 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)은 전기영동 겔(10)의 일측에 밀착될 수 있다.
이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)은 전기영동 겔(10)의 양측면에 밀착되어 전기영동 겔(10)을 사이에 두고 서로 대향하여 배치될 수 있다.
또한, 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)은 외부 전원으로부터 전기가 전달되도록 전선이 연결될 수 있다. 이때, 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b) 중 어느 하나는 외부 전원의 플러스 단자와 전기적으로 연결되고, 다른 하나는 외부 전원의 마이너스 단자와 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)은 전도성 물질, 예를 들어 백금, 알루미늄 등으로 구성된 면 전극일 수 있다.
전기영동 과정을 수행하기 위해 전기영동 겔(10)의 웰(well)(h)에 단백질 시료가 주입되고, 외부 전원으로부터 전선을 통해 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)으로 전류가 공급되면, 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)에 밀착된 전기영동 겔(10)에 전류가 흐르게 되고, 이로 인해 단백질 시료의 이동이 이루어져 단백질의 분리가 일어나 전기영동이 수행될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 수평형 전기영동장치(1)는 도 1에 도시된 종래의 수평형 전기영동장치와 달리, 백금 선 전극(e1, e2)을 겔(g)의 양 끝에 올려놓고 진행하지 않고, 전기영동 겔(10)의 양측면에 밀착하도록 배치된 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)이 이용되기 때문에, 전기영동 겔(10)의 상단과 하단에 전류 차이가 발생하는 현상을 방지할 수 있다.
즉, 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)을 통해 전류가 전기영동 겔(10)의 단면 전체에 고르게 흐르기 때문에 전기영동의 결과 단백질 밴드의 어느 부위가 특히 두꺼워져 분해능(resolution)이 낮아지는 문제를 해결할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 수평형 전기영동장치(1)에 있어서, 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)이 전기영동 겔(10)에 밀착되는 위치는 도 2에 도시된 양측면에 한정되지 않으며, 측면 및 하면에 배치되거나, 측면 및 상면에 배치되는 등의 다양한 위치에 배치되어 전기영동의 품질을 높일 수 있다.
이와 더불어, 본 발명의 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)이 2D PAGE(two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis)에 이용될 경우, 전류가 고르게 흐르기 때문에 품질 판단의 기준이 되는 단백질 spot의 숫자가 늘어나는 효과가 있다.
이하, 도 3을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 수평형 전기영동장치의 구조를 설명하기로 한다. 설명의 편의상, 도 2에 도시된 일 실시예와 동일한 구성 요소에 대한 설명은 생략하며, 이하 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 수평형 전기영동장치(1)에 있어서, 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)의 단면은 전기영동 겔(10)의 테두리 측 상하면 및 측면을 감싸는 형태일 수 있다.
여기서, 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b) 각각과 전기영동 겔(10) 사이에는 윅(wick)(w)이 배치되고, 윅(w)은 전해질을 포함하도록 구비될 수 있다.
구체적으로, 윅(w)은 여러 겹의 필터 페이퍼(filter paper)로 구성될 수 있고, 전해질 용액에 담겨서 전류가 흐를 수 있도록 구비될 수 있다. 이러한 윅(w)이 구비됨에 따라 제1 및 제2 전극(20a, 20b)과 겔(10)은 직접적으로 닿지 않아 겔(10)의 손상을 방지하며 전기영동에 필요한 전해질을 제공한다.
또한, PVC 필름(f)은 제1 전극(20a)과 제2 전극(20b) 사이에 배치되어 전기영동 겔(10)의 하측을 지지할 수 있고, 이로 인해 전기영동 겔(10)은 제1 전극(20a)과 제2 전극(20b) 사이에서 수평을 유지할 수 있다.
한편, 도 4(a)는 도 3에 도시된 바와 같이 단면이 전기영동 겔(10)의 테두리 측 상하면 및 측면을 감싸는 형태이고, 두께가 3mm인 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)을 이용하여 전기영동을 수행한 결과를 나타낸다.
이때, 시료는 미리 염색된 단백질 마커를 사용하였고, 시료의 이동 방향은 상면 이미지의 경우 상측에서 하측이며, 측단면 이미지의 경우 좌측에서 우측 방향이다.
도 4(a)에 도시된 바와 같이, 본 발명은 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)에 의해 전류가 전기영동 겔(10)의 단면 전체를 고르게 흐르기 때문에 전기영동 중 단백질 마커가 이동하면서 각각의 단백질 밴드가 수직 방향에 가깝게 정렬되어 서로 명확히 구분됨을 확인할 수 있다.
한편, 도 4(b)는 종래 기술에 따른 수평형 전기영동장치를 이용하여 40mA에서 전기영동을 수행한 결과를 나타낸다.
도 4(b)에 도시된 바와 같이, 종래의 수평형 전기영동장치의 경우, 단백질이 이동하면서 밴드가 눕는 형태로 나타났다.
즉, 종래의 수평형 전기영동장치는 겔의 양측 상단에만 선 전극이 배치된 구성이기 때문에 겔 상면의 전류 세기가 하면에 비해 높아지고, 이로 인해 단백질 밴드가 특정 부위에만 특히 두꺼워져 분해능이 낮아짐을 확인할 수 있다.
한편, 전기영동 과정에서 전기영동 겔(10) 안에 발생하는 열은 전기영동을 방해하는 요소로 작용할 수 있다.
그러나, 본 발명의 수평형 전기영동장치(1)의 경우, 단면이 전기영동 겔(10)의 테두리 측 상하면 및 측면을 감싸는 형태인 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)을 통해 전기영동 겔(10)의 하부에도 충분한 전류가 공급될 수 있다.
따라서, 본 발명은 단백질 밴드가 기울어지는 현상을 방지할 뿐만 아니라, 전기영동 겔(10)의 상단, 중단 및 하단 사이의 온도 차이를 감소시켜 전기영동의 품질을 더욱더 높일 수 있다.
이하, 도 5를 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수평형 전기영동장치의 구조를 설명하기로 한다. 설명의 편의상, 도 3에 도시된 다른 실시예와 동일한 구성 요소에 대한 설명은 생략하며, 이하 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수평형 전기영동장치(1)에 있어서, 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b) 각각은, 전기영동 겔(10)의 상면 및 하면에 접하는 상면 전극(20a1, 20b1) 및 하면 전극(20a2, 20b2)을 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 도 5를 기준으로 전기영동 겔(10)의 좌측에 배치된 제1 전극(20a)은 상면 전극(20a1) 및 하면 전극(20a2)를 포함하여 구성되고, 도 5를 기준으로 전기영동 겔(10)의 우측에 배치된 제2 전극(20b)은 상면 전극(20b1) 및 하면 전극(20b2)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b)의 폭은 약 1cm일 수 있고, 백금으로 코팅된 티타늄 재질로 형성될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제1 전극(20a) 및 제2 전극(20b) 각각은 전기영동 겔(10)의 상면 및 하면에 접하는 상면 전극(20a1, 20b1) 및 하면 전극(20a2, 20b2)을 포함하여 구성되기 때문에, 전기영동 겔(10)에 전극을 접촉시키는 과정이 쉬워진다.
도 6은 상면 전극 방식, 하면 전극 방식, 상면 전극 및 하면 전극 모두를 포함하는 방식에 따른 전류량을 측정한 결과를 나타낸다. 이때, 전기영동 겔(10)의 두께는 3mm이고, 전극 사이의 거리는 약 6cm이며, 전원공급장치의 고정 전압은 50V로 설정하였다.
측정 결과, 도 6(a) 및 도 6(b)에 도시된 방식보다 도 6(c)에 도시된 상면 전극(20a1, 20b1) 및 하면 전극(20a2, 20b2) 모두를 포함하는 방식일 경우 인가되는 전류의 양이 약 2배 정도 더 높아지며 상, 하면 전극 간의 전류의 양도 각각 비슷한 것을 확인할 수 있다.
또한, 전기영동 시 상면 전극(20a1, 20b1) 및 하면 전극(20a2, 20b2)에 서로 다른 양의 전류가 흐르게 하여 단백질 밴드의 위치나 두께를 세밀하게 조절할 수 있다는 장점이 있다.
구체적으로, 도 7을 참조하면, 전기영동을 진행할 경우 전기영동 플랫폼(100)을 사용하며, 상기 전기영동 플랫폼(100)은 전기 단자(110, 120)가 구비되어 전원공급장치(미도시)의 + 단자 및 - 단자가 연결될 수 있고, 상기 전기 단자(110, 120)에 연결된 한 쌍의 로드(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상면 전극(20a1, 20b1) 및 하면 전극(20a2, 20b2)은 양단부가 전기영동 플랫폼(100)의 로드(130)에 연결되어 위치 이동이 가능하고, 로드(130)를 통해 전기 단자(110, 120)에 연결되는 전원공급장치에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 상면 전극(20a1, 20b1) 및 하면 전극(20a2, 20b2)은 양단부에 홈(h)이 형성된다. 따라서, 상기 홈(h)에 전기영동 플랫폼(100)에 구비된 한 쌍의 로드부(130)가 끼워짐으로써, 로드부(130)의 길이 방향을 따라 상면 전극(20a1, 20b1) 및 하면 전극(20a2, 20b2)의 위치 이동이 가능하다.
이와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수평형 전기영동장치(1)는 전기영동 겔(10)의 상면에 배치된 상면 전극(20a1, 20b1) 사이의 간격과, 전기영동 겔(10)의 하면에 배치된 하면 전극(20a2, 20b2) 사이의 간격이 조절 가능하도록 구비될 수 있다.
도 10은 전기영동 겔(10)의 상면에 배치된 상면 전극(20a1, 20b1) 사이의 간격이 다를 때 흐르는 전류의 양을 측정한 결과를 나타낸다. 이때, 전원공급장치의 고정 전압은 50V로 설정하였다.
도 10에 도시된 바와 같이, 상면 전극(20a1, 20b1) 사이의 간격이 좁아짐에 따라 전류량이 더 많아짐을 확인할 수 있다. 즉, 전극 사이의 간격을 조절함으로써, 전기영동 겔(10)에 흐르는 전류의 양을 쉽게 조절할 수 있음을 알 수 있다.
도 11를 참조하면, 상면 전극(20a1, 20b1) 및 하면 전극(20a2, 20b2) 사이의 간격은 독립적으로 조절될 수 있다.
즉, 도 11(a)에 도시된 바와 같이 하면 전극(20a2, 20b2) 사이의 간격이 좁아지도록 위치를 이동시킬 수 있고, 도 11(b)에 도시된 바와 같이 상면 전극(20a1, 20b1) 사이의 간격이 좁아지도록 위치를 이동시킬 수도 있다.
도 12를 참조하면, 도 11(a)와 같이 하면 전극(20a2, 20b2) 사이의 간격이 좁아질 경우, 하면 전극(20a2, 20b2) 사이의 거리가 상대적으로 가까워져 전기영동 겔(10)의 하면을 따라 흐르는 전류의 양이 많아지고, 이로 인해 겔(10) 하단부의 단백질들이 상대적으로 더 빠르게 이동한다. 결과적으로, 겔(10)의 상단부에서 관찰되는 밴드의 두께가 더 넓어지는 것을 확인할 수 있다.
도 13을 참조하면, 도 11(b)와 같이 상면 전극(20a1, 20b1) 사이의 간격이 좁아질 경우, 상면 전극(20a1, 20b1) 사이의 거리가 상대적으로 가까워져 전기영동 겔(10)의 상면을 따라 흐르는 전류의 양이 많아지고, 이로 인해 겔(10) 상단부의 단백질들이 상대적으로 더 빠르게 이동한다. 결과적으로, 겔(10)의 하단부에서 관찰되는 밴드의 두께가 더 넓어지는 것을 확인할 수 있다.
도 14를 참조하면, 상면 전극(20a1, 20b1) 사이의 간격과 하면 전극(20a2, 20b2) 사이의 간격이 같도록 정렬된 상태일 경우, 단백질 밴드가 수직 방향에 가깝게 정렬됨을 확인할 수 있다.
상술한 도 12 내지 도 14의 결과는 3mm 두께의 겔(10)을 사용해 얻은 것으로, 도 15는 일반적으로 이용하는 1mm 두께의 겔(10)을 이용해 상면 전극(20a1, 20b1)과 하면 전극(20a2, 20b2)이 같은 위치에 정렬된 상태일 때 전기영동을 수행한 결과를 나타낸다.
3mm 두께의 겔(10)을 이용해 전기영동을 수행한 것과 달리, 1mm 두께의 겔(10)을 사용할 경우 상면 전극(20a1, 20b1)과 하면 전극(20a2, 20b2)이 같은 위치에 정렬된 상태더라도 단백질 밴드가 진행 방향으로 기울어진 형태를 나타내었다.
이를 해결하기 위해, 하면 전극(20a2, 20b2) 사이의 간격을 1cm 정도 더 좁혀 겔(10)의 하단부로 흐르는 전류의 양을 높인 결과, 도 15(b)에 도시된 바와 같이 단백질 밴드가 기울어지는 현상이 개선되었다.
즉, 상면 전극(20a1, 20b1) 사이의 간격과 하면 전극(20a2, 20b2) 사이의 간격을 조절하여 상단부 및 하단부의 전류량을 조절함으로써 전기영동의 품질을 개선할 수 있음을 확인할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시예들에 한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 수평형 전기영동장치로서,
    전기영동 겔의 양측에 배치되고, 상기 전기영동 겔의 일측에 밀착된 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 수평형 전기영동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 상기 전기영동 겔의 양측면에 밀착되어 상기 전기영동 겔을 사이에 두고 서로 대향하여 배치된 것을 특징으로 하는 수평형 전기영동장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전기영동 겔은 폴리아크릴아마이드, 한천 등의 폴리머 소재 겔인 것을 특징으로 하는 수평형 전기영동장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 어느 하나는 외부 전원의 플러스 단자와 전기적으로 연결되고, 다른 하나는 외부 전원의 마이너스 단자와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 수평형 전기영동장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 단면은 상기 전기영동 겔의 테두리 측 상하면 및 측면을 감싸는 형태인 것을 특징으로 하는 수평형 전기영동장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 각각은,
    상기 전기영동 겔의 상면 및 하면에 접하는 상면 전극 및 하면 전극을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 수평형 전기영동장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전기영동 겔의 상면에 배치된 상기 상면 전극 사이의 간격과, 상기 전기영동 겔의 하면에 배치된 상기 하면 전극 사이의 간격은 조절 가능하게 구비되어 상기 전기영동 겔에 흐르는 전류량의 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 수평형 전기영동장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 각각과 상기 전기영동 겔 사이에 윅(wick)이 배치되고, 상기 윅은 전해질을 포함하도록 구비된 것을 특징으로 하는 수평형 전기영동장치.
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