專利名稱：一種毛細(xì)管等電聚焦電泳中控制電滲流的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一種在毛細(xì)管等電聚焦電泳中采用的分離方法和裝置。
背景技術(shù)：
毛細(xì)管等電聚焦電泳方法用于分離兩性樣品具有其他分離模式無法比擬的優(yōu)勢。在這種分離模式中，一般采用內(nèi)表面經(jīng)處理的毛細(xì)管，一方面為了降低蛋白等樣品在管壁上的吸附，另一方面盡可能減少管壁的硅羥基活性位點(diǎn)數(shù)，以使電滲流降低。電滲流是影響等電聚焦分離過程中組分聚焦的最重要原因之一。無論采用何種管壁處理方法皆不可能使電滲流降為零，因此限制了分離過程的聚焦能力。
聚焦過程中由于電滲流的存在可能導(dǎo)致散焦現(xiàn)象，而為了使聚焦后的樣品從柱中流出并通過檢測器進(jìn)行檢測，通常也需要電滲流作為驅(qū)動力。因此，毛細(xì)管等電聚焦電泳中電滲流的存在具有正反兩方面的作用。盡管使樣品從柱內(nèi)流出可以采用壓力驅(qū)動的方案，但壓力驅(qū)動的結(jié)果將使流型改變，分離效果變差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種可提高毛細(xì)管等電聚焦電泳的聚焦效果，不改變流型，高效分離的簡單方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供實現(xiàn)上述分離方法的兩種分離裝置。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的毛細(xì)管等電聚焦電泳中控制電滲流的方法是，根據(jù)流體在低溫下凝聚成固體，并且可以在溫度升高后熔化的原理，采用冷凍的方法，將毛細(xì)管內(nèi)的流體局部凍結(jié)，進(jìn)行流體的聚焦；再通過加熱毛細(xì)管的方法，將管內(nèi)的固態(tài)流動相解凍，恢復(fù)管內(nèi)流體的輸運(yùn)。
上述的加熱和冷凍時間為0.1-5秒。
上述的冷凍和加熱可反復(fù)進(jìn)行，間歇操作。
上述的流動相為濃度較高的電解質(zhì)水溶液，結(jié)凍后的固體具有一定的導(dǎo)電性能。
實現(xiàn)上述方法的一種分離裝置，由毛細(xì)管分離柱、加熱裝置、冷凍裝置、檢測器和電源組成，加熱裝置和冷凍裝置的前端分別設(shè)有氣體噴孔，并設(shè)在毛細(xì)管管柱的適當(dāng)位置上；上述的加熱裝置為電吹風(fēng)或電熱絲；上述的冷凍裝置為液氮罐或干冰罐。
上述的加熱裝置和冷凍裝置設(shè)在靠近毛細(xì)管分離柱出口一端。
實現(xiàn)上述方法的另一種分離裝置，由兩根毛細(xì)管分離柱、接口、加熱裝置、冷凍裝置、檢測器和電源組成，加熱裝置和冷凍裝置的前端分別設(shè)有氣體噴孔，并設(shè)在毛細(xì)管管柱的適當(dāng)位置上；兩根毛細(xì)管分離柱通過接口相連，接口的上端插有電極，其下端為一設(shè)有閥門的流路。
上述的檢測器可以設(shè)在接口的前部或后部。
上述的加熱裝置為電吹風(fēng)或電熱絲；
上述的冷凍裝置為液氮罐或干冰罐。
上述的加熱裝置和冷凍裝置設(shè)在靠近毛細(xì)管分離柱出口一端。
本發(fā)明的工作原理本發(fā)明提供了一種毛細(xì)管等電聚焦電泳分離的方法，并提供了可以在毛細(xì)管中允許電流通過而不允許流體通過的裝置。因采用這種裝置的毛細(xì)管管徑相對較細(xì)，管內(nèi)流體可以在極短的時間內(nèi)凝聚成固體而使管路阻塞。在毛細(xì)管等電聚焦電泳中采用的流動相通常為濃度較高的電解質(zhì)水溶液，結(jié)凍后的固體仍具有一定的導(dǎo)電性能，這樣可保證在流體的輸運(yùn)過程被阻斷的情況下，柱內(nèi)仍可有一定的電流通過。這一特征可以保證液流被阻斷時，在非結(jié)凍部分聚焦過程仍能夠正常進(jìn)行。結(jié)果在未結(jié)凍部分兩性電解質(zhì)形成穩(wěn)定的pH梯度，類似于在固定pH梯度膠條中的情況，使聚焦過程能夠更好完成。
在聚焦完成后，通過電熱絲加熱或?qū)⒈患訜岬目諝鈬娚涞矫?xì)管柱上，與結(jié)凍過程同理，固態(tài)流動相迅速解凍，流體可以正常在柱內(nèi)輸運(yùn)。在部分樣品組分流出毛細(xì)管柱后，兩性電解質(zhì)中的低(或高pH部分)由柱內(nèi)遷移出，柱內(nèi)的流體pH范圍相對降低，類似于采用較窄pH范圍的兩性電解質(zhì)分離具有較少組分樣品的情況。
為了保證流體迅速結(jié)凍，采用較低溫度的冷氣在較短的時間內(nèi)將柱管的溫度降低，一旦完成降溫過程，可以在維持流體阻塞作用的前提下，保證阻塞段的長度、溫度基本恒定，使得聚焦分離過程能夠在平穩(wěn)的條件下完成。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及效果
1.樣品的流出可以間歇進(jìn)行，本發(fā)明的裝置起到一種特殊的截止閥的作用。阻塞過程與解凍過程構(gòu)成的截止閥具有零死體積和無滲漏的特點(diǎn)，這是其他任何閥體所不能夠比擬的。
2.可極大提高毛細(xì)管等電聚焦電泳的聚焦效果，流型無改變，分離效果好，能夠在極短的時間內(nèi)完成流體在毛細(xì)管柱內(nèi)遷移過程的阻斷，同時保證有一定的電流通過，進(jìn)一步完成樣品的聚焦過程。
3.裝置二中的接口對樣品組分的間歇聚焦可以起到放空和切換的功能。
4.可以對樣品中的感興趣組分進(jìn)行認(rèn)真研究，而忽視對其他組分的考慮。
5.裝置簡單，操作極其簡便。
6.可通過間歇冷凍和加熱，分多步完成同一樣品的等電聚焦分離。


圖1是本發(fā)明的分離裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的另一分離裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實施例3的電滲流變化圖；圖4是本發(fā)明實施例4的實際分離譜圖。
具體實施例方式
實施例1請參閱圖1，本發(fā)明提供一種毛細(xì)管等電聚焦電泳中控制電滲流的裝置，由毛細(xì)管分離柱1、加熱裝置2、冷凍裝置3、檢測器4和電源組成，毛細(xì)管分離柱1的前端為進(jìn)樣口6，后端為出樣口7，并分別與電源(圖中未給出)相連，加熱裝置2和冷凍裝置3的前端分別設(shè)有氣體噴孔21、31，并設(shè)在毛細(xì)管分離柱1適當(dāng)位置的兩側(cè)，即毛細(xì)管分離柱出樣口7一端，檢測器4安裝在加熱裝置2和出樣口7之間的毛細(xì)管分離柱1上。
根據(jù)流體在低溫下將凝聚成固體，并且可以在溫度升高后熔化的原理，將來自冷凍裝置3(液氮罐或干冰罐等)的冷氣通過噴口31噴射到毛細(xì)管分離柱1上，由于毛細(xì)管分離柱1管徑相對較細(xì)，管內(nèi)部分流體可以在極短的時間內(nèi)凝聚成固體而使管路阻塞。盡管毛細(xì)管壁玻璃與柱內(nèi)流體的熱膨脹系數(shù)可能有較大差異，但由于結(jié)凍的毛細(xì)管長度與毛細(xì)管內(nèi)徑相比較大，因此并不妨礙達(dá)到阻塞毛細(xì)管的目的。
在聚焦完成后，被加熱裝置2(本實施例采用電吹風(fēng))加熱的空氣經(jīng)由噴口21將熱的氣體噴射到毛細(xì)管分離柱1上，與結(jié)凍過程同理，固態(tài)流動相迅速解凍，流體可以正常在柱內(nèi)輸運(yùn)。
結(jié)凍過程需迅速，時間在0.1-5秒之間，冷凍氣體的初始溫度應(yīng)較低，一旦完成結(jié)凍后，維持冷凍氣體的溫度在流動相的冰點(diǎn)以下少許，不宜過低。解凍加熱時間也在0.1-5秒之間，其加熱氣體的溫度應(yīng)相對較高，保證解凍過程的迅速完成，一旦完成結(jié)凍，應(yīng)迅速關(guān)閉熱氣體，避免加熱導(dǎo)致局部溫度升高產(chǎn)生的熱擴(kuò)散現(xiàn)象。
在整個分離過程中，上面的冷凍和加熱過程可以重復(fù)進(jìn)行，以保證組分在柱內(nèi)有極小的譜帶寬度，且避免在遷移過程中散焦。
以電滲流驅(qū)動樣品組分從毛細(xì)管分離柱1內(nèi)流出，當(dāng)部分組分流出后，由于散焦現(xiàn)象使得后面的組分譜帶加寬，再次冷凍完成聚焦，此時柱內(nèi)的pH范圍將有所變小，有利于樣品的最終分離。
實施例2請參閱圖2，本發(fā)明提供另一種毛細(xì)管等電聚焦電泳中控制電滲流的裝置，由兩個毛細(xì)管分離柱1和5、加熱裝置2、冷凍裝置3、檢測器4和電源(圖中未給出)組成，毛細(xì)管分離柱1的前端為進(jìn)樣口6，后端與接口8相連，接口8同時分別與電源、流路9和毛細(xì)管柱5相連，毛細(xì)管柱5尾部為出樣口7，進(jìn)樣口6出樣口7上分別插有電極B、C。電極A則插設(shè)在接口8的上端，其下端為一設(shè)有截止閥91的流路9，用以排空部分管內(nèi)流體，也可用于多維等電聚焦的分離；加熱裝置2和冷凍裝置3的前端分別設(shè)有氣體噴孔21、31，并設(shè)在毛細(xì)管分離柱1或5的適當(dāng)位置上；檢測器4可以置于接口8的前面或后面，可得到不同分離模式，并采集到不同的信息。
本實施例將檢測器4設(shè)在接口8的后面，即對流體的阻斷位置在電源的后部，加熱裝置2和冷凍裝置3設(shè)在檢測器4的前端。在毛細(xì)管分離柱1中進(jìn)行正常的等電聚焦過程，在毛細(xì)管分離柱1和毛細(xì)管5的端點(diǎn)進(jìn)樣口6和出樣口7之間加電壓，并使接口8接地，出樣口7的電勢高于接口8，這樣在進(jìn)樣口6和接口8之間形成了一電勢梯度，樣品在柱內(nèi)等電聚焦分離。為了避免電滲流引起的散焦作用，啟動冷凍裝置3，進(jìn)一步完成分離。在該裝置的接口8的位置可進(jìn)行餾分收集和柱后檢測。
由進(jìn)樣口6、出樣口7和接口8構(gòu)成的三電極系統(tǒng)能夠有效控制毛細(xì)管1和毛細(xì)管5兩端的電勢，再結(jié)合流路9，可以方便地控制毛細(xì)管1中的聚焦過程和兩根毛細(xì)管中的流體輸運(yùn)速率大小及方向。例如使進(jìn)樣口6和接口8保持相同的電勢，打開流路9的閥門，使出樣口7的電勢高于接口8，則流體可以由使出樣口7向接口8遷移。維持接口8與出樣口7相同的電勢，使進(jìn)樣口6的電勢高于接口8，打開流路9的閥門，則毛細(xì)管1中的流體可以通過流路9排空。這兩種模式在分離及系統(tǒng)清洗時非常有效。
工作電壓5kv液氮冷凍冷凍時間2s熱空氣加熱加熱時間2s請參閱圖3，可得知，其電滲流在冷凍過程中保持在一個穩(wěn)定值上，在經(jīng)過加熱后，其電滲流又恢復(fù)到初始狀態(tài)。
實施例4實際分離譜圖實驗條件(采用實施例1所述的裝置)
毛細(xì)管(河北永年銳洋色譜器件有限公司，內(nèi)徑75μm，外經(jīng)375μm)，內(nèi)表面經(jīng)惰性處理；載體兩性電解質(zhì)Pharmalyte(pH3.0-5.0)，N，N，N′，N′-tetramethylethylenediamine(TEMED，99％)。尤尼特公司TriSepTM-2000GV型毛細(xì)管電泳儀，包括一臺可調(diào)波長紫外-可見檢測器、一臺連續(xù)可調(diào)高壓直流電源。
樣品一種細(xì)胞蛋白提取液工作電壓5kv液氮冷凍冷凍時間2s熱空氣加熱加熱時間2s請參閱圖4，即利用本發(fā)明所提供的方法及裝置所獲得的上述細(xì)胞蛋白提取液的分離譜圖。
權(quán)利要求
1.一種毛細(xì)管等電聚焦電泳中控制電滲流的方法，其特征在于根據(jù)流體在低溫下凝聚成固體，并且可以在溫度升高后熔化的原理，采用冷凍的方法，將毛細(xì)管內(nèi)的流體局部凍結(jié)，進(jìn)行樣品的聚焦；再通過加熱毛細(xì)管的方法，將管內(nèi)的固態(tài)流動相解凍，恢復(fù)管內(nèi)流體的輸運(yùn)。
2.如權(quán)利要求1所述的毛細(xì)管等電聚焦電泳中控制電滲流的方法，其特征在于加熱和冷凍時間為0.1-5秒。
3.如權(quán)利要求1所述的毛細(xì)管等電聚焦電泳中控制電滲流的方法，其特征在于冷凍和加熱可反復(fù)進(jìn)行，間歇操作。
4.如權(quán)利要求1所述的毛細(xì)管等電聚焦電泳中控制電滲流的方法，其特征在于流動相為濃度較高的電解質(zhì)水溶液，結(jié)凍后的固體具有一定的導(dǎo)電性能。
5.實現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的一種分離裝置，其特征在于由毛細(xì)管分離柱、加熱裝置、冷凍裝置、檢測器和電源組成，加熱裝置和冷凍裝置的前端分別設(shè)有氣體噴孔，并設(shè)在毛細(xì)管管柱的適當(dāng)位置上。
6.實現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的另一種分離裝置，其特征在于由兩根毛細(xì)管分離柱、加熱裝置、冷凍裝置、檢測器和電源組成，加熱裝置和冷凍裝置的前端分別設(shè)有氣體噴孔，并設(shè)在毛細(xì)管柱的適當(dāng)位置上；兩根毛細(xì)管分離柱由接口相連，接口的上端插有電極，其下端為一設(shè)有閥門的流路。
7.如權(quán)利要求5或6所述的分離裝置，其特征在于所述的加熱裝置為電吹風(fēng)或電熱絲。
8.如權(quán)利要求5或6所述的分離裝置，其特征在于所述的冷凍裝置為液氮罐或干冰罐。
9.如權(quán)利要求5或6所述的分離裝置，其特征在于所述的加熱裝置和冷凍裝置設(shè)在靠近毛細(xì)管分離柱出口一端。
10.如權(quán)利要求6所述的分離裝置，其特征在于所述的加熱裝置、檢測器可以設(shè)在接口的前部或后部。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種毛細(xì)管等電聚焦電泳中控制電滲流的方法及其裝置，該方法是根據(jù)流體在低溫下凝聚成固體，并且可以在溫度升高后熔化的原理，采用冷凍的方法，將毛細(xì)管內(nèi)的流體局部凍結(jié)，進(jìn)行流體的聚焦；再通過加熱毛細(xì)管的方法，將管內(nèi)的固態(tài)流動相解凍，恢復(fù)管內(nèi)流體的輸運(yùn)。樣品的流出可以間歇進(jìn)行，可極大提高毛細(xì)管等電聚焦電泳的聚焦效果，柱內(nèi)流型為楔型，分離效果好，能夠在極短的時間內(nèi)完成流體在毛細(xì)管柱內(nèi)遷移過程的阻斷，同時保證有一定的電流通過。實現(xiàn)上述方法的裝置即在毛細(xì)管分離柱的適當(dāng)位置設(shè)有加熱裝置和冷凍裝置。
文檔編號C07K1/28GK1465585SQ02132529
公開日2004年1月7日 申請日期2002年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月4日
發(fā)明者張玉奎, 張維冰, 張慶合, 張凌怡, 楊春 申請人:中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所