專利名稱：無載體的電泳方法及實(shí)施該方法的電泳裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在試樣物質(zhì)的分析物中分離試樣物質(zhì)的無載體的電泳方法及實(shí)施該方法的電泳裝置。
公知的無載體的電泳方法FFE通常用電泳裝置工作，該電泳裝置的分離室僅具有兩個(gè)分離的電極空間及在這些電極空間之間具有一個(gè)分離空間。
然而當(dāng)該FFE應(yīng)用在蛋白質(zhì)學(xué)(Proteomics)研究領(lǐng)域中時(shí)，必需能在短時(shí)間內(nèi)以盡可能大的分離能力及盡可能多的試樣通過量來分離許多不同的試樣物質(zhì)。
但在FFE中，如在通常的分離方法中那樣，電泳裝置在分離能力及試樣通過量方面的同時(shí)優(yōu)化僅在非常窄的界限內(nèi)可以作到，因?yàn)樵嚇游镔|(zhì)量的增加將導(dǎo)致分離能力的下降。
分離能力的優(yōu)化則需要具有盡可能窄及精確的分離室間隙及特殊的分離邊界條件、如相對小的線性流速，盡可能長的分離時(shí)間及在分離空間的整個(gè)寬度上或在分離空間的區(qū)域上盡可能多的分級位置，在該分離空間中所感興趣的試樣物質(zhì)將被分級。但因?yàn)榫€性流速不能任意地降低，需要延長分離時(shí)間即相應(yīng)地增加電極長度。這又意味著同時(shí)增加分離室的外部尺寸，這就難以甚至不能作到以所需的精確度制造分離室間隙。
由DE 2215761 A1公知了一種電泳裝置，它按照電過濾方法工作。該公知的電泳裝置具有一個(gè)分離室，在該分離室的兩側(cè)上設(shè)有電極、分級位置及試樣配給位置，其中在分離室中設(shè)有多個(gè)膜片，它們將分離室分成許多彼此相連接的分離空間。這些膜片用作過濾器及可滲透各個(gè)待分離的試樣種類。
此外由EP 0203713 A2公知了在這種電泳裝置上對于每個(gè)由膜片限定的分離空間設(shè)有一個(gè)自身的電極對。
本發(fā)明的任務(wù)在于，提出一種無載體的電泳方法及實(shí)施該方法的電泳裝置，它們允許獲得高的分離能力、短的分離時(shí)間及大的通過量。
根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)將通過權(quán)利要求1中給出的電泳方法來解決。
根據(jù)本發(fā)明方法的特別優(yōu)選的改進(jìn)及設(shè)計(jì)方案是權(quán)利要求2至5的主題。
根據(jù)本發(fā)明的電泳裝置是權(quán)利要求6的主題。
根據(jù)本發(fā)明的電泳裝置的特別優(yōu)選的改進(jìn)及設(shè)計(jì)方案是權(quán)利要求7至12的主題。
因此，根據(jù)本發(fā)明，使用兩階段的分離方法取代單階段的分離方法作到同時(shí)優(yōu)化分離能力及試樣通過量，該方法在第一階段中以達(dá)到盡可能多的試樣通過量進(jìn)行很快的預(yù)分離或粗分級及接著在至少一個(gè)第二階段中進(jìn)試樣物質(zhì)的粗分級部分流的合乎目標(biāo)的細(xì)分級。
在粗分級的第一階段中試樣通過量的提高可這樣來實(shí)現(xiàn)，即對于待分離的分析物借助FFE的分離過程在提高線性流速及同時(shí)縮短遷移距離的情況下進(jìn)行。在此情況下，用于粗分級的分級位置的數(shù)目明顯地減少，及在僅對一個(gè)部分感興趣的情況下，設(shè)置單個(gè)分級位置。試樣通過量的進(jìn)一步提高在實(shí)施以并列同時(shí)的多重處理形式的兩階段方法時(shí)可以實(shí)現(xiàn)。
以下將借助附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的特別優(yōu)選的實(shí)施例。附圖為-

圖1，圖2及圖3是本發(fā)明的三個(gè)實(shí)施例中的分離室的構(gòu)成的概要視圖，-圖4及圖5是在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的分離室的概要剖面圖，-圖6及圖7是在介質(zhì)輸入及分級區(qū)域中的分離室前部分及分離室后部分的結(jié)構(gòu)，-圖8，圖9及圖10是不同的分級位置及橫向流的輸入導(dǎo)管的相對空間布置，及-圖11，12及13是借助橫向流的流斷面的影響。
在圖1，2及3中概要地表示了根據(jù)本發(fā)明的電泳裝置的不同實(shí)施例中分離室的三個(gè)例子。為了使分離室具有允許以必要的精確度加工分離室間隙的外部尺寸，在分離室中設(shè)置了多個(gè)分開的分離空間。根據(jù)圖1，設(shè)有四個(gè)分開的分離空間，它們帶有四個(gè)分開的介質(zhì)輸入口及四個(gè)分開的分級部分，每個(gè)分級部分具有n個(gè)分級位置，其中n小于15。圖2表示一個(gè)具有兩個(gè)分開的分離空間及兩個(gè)分開的介質(zhì)輸入口的分離室，在兩個(gè)分開的分級部分上各具有n個(gè)分級位置，其中n大于50。最后圖3表示一個(gè)分離室，它具有三個(gè)分開的分離空間，三個(gè)分開的介質(zhì)輸入口，兩個(gè)具有n1及n3個(gè)分級位置的分級部分，其中n1小于15及n3大于50以及另一個(gè)分開的具有n2個(gè)分級位置的分級部分，其中n2大于15。
視實(shí)施形式而定，圖1至3中所示的分離空間具有獨(dú)立的電極，或當(dāng)在相應(yīng)的電極空間中使用相同的介質(zhì)時(shí)具有與相鄰的分離空間共同的電極。
使用在圖1至3中所示的分離室可進(jìn)行無載體的電泳FFE，用于以至少兩階段方法的形式在其分析物中分離出試樣物質(zhì)，其中在第一階段中進(jìn)行試樣物質(zhì)的粗分級，及在至少一個(gè)第二階段中對粗分級的試樣物質(zhì)進(jìn)行細(xì)分級。
該方法能以并列的同時(shí)工作或串聯(lián)工作來實(shí)現(xiàn)，其中在圖1及2中所示的分離空間可用于并列的同時(shí)工作，它們作為用于粗分級的分離室(圖1)及用于細(xì)分級的分離室(圖2)。圖3表示用于以三階段方法形式串聯(lián)工作的分離室，其中粗分級與兩階段的細(xì)分級相串聯(lián)組合。
在并列工作方式中，可以同時(shí)對多個(gè)分離空間配給單一試樣物質(zhì)，或可以將不同的試樣物質(zhì)施加到分開的分離空間中。在并列的同時(shí)方法中試樣物質(zhì)的分離可實(shí)現(xiàn)試樣物質(zhì)通過量的提高試樣物質(zhì)數(shù)量的提高。
通過縮短分開的分離空間的寬度可縮短分析物的遷移距離及分離過程能以分離介質(zhì)及試樣物質(zhì)的高流速來進(jìn)行。隨著分離空間數(shù)目的增加，分離室的寬度將明顯變小，不過這將引起僅是粗分級可具有明顯高的試樣物質(zhì)通過量。
當(dāng)具有完全分開的電極空間的分離空間串聯(lián)地連接時(shí)，從一個(gè)分離空間到下個(gè)分離空間的分離級將在相同的分離條件下繼續(xù)被分離，及可以由此實(shí)現(xiàn)高的分離功率。在串聯(lián)的分離空間中也可在不同的條件下進(jìn)行分離，這些條件涉及所使用的分離技術(shù)、分離介質(zhì)和/或通常的電泳分離溫度。
分離空間及各個(gè)分離空間的技術(shù)實(shí)施借助上述結(jié)構(gòu)幾乎可任意地組合，如下面將描述的。
如在圖4及5中所示，一個(gè)分離室通常由兩個(gè)結(jié)構(gòu)單元、即分離室前部分及分離室后部分組成。但在根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)成中，各個(gè)結(jié)構(gòu)單元由多個(gè)分開的部件組成，它們概要地表示在圖4及圖5上。
詳細(xì)地說，在圖4所示的方式中，一個(gè)由帶有一個(gè)硬塑料膜2及一個(gè)軟塑料膜3的塑料塊1組成的分離室前部分與一個(gè)由帶有一個(gè)玻璃膜10及一個(gè)軟塑料膜11的金屬塊8組成的分離室后部分彼此通過一個(gè)間隔支架5設(shè)置。在塑料塊1中設(shè)有多個(gè)-在圖示實(shí)施例中為四個(gè)-電極空間4。在金屬塊8中設(shè)有冷卻管9。此外設(shè)有多個(gè)介質(zhì)輸入口7及多個(gè)分級位置6。圖5表示被分級的試樣的轉(zhuǎn)移12。
因此，圖4中分離室前部分的結(jié)構(gòu)單元由一個(gè)基本組件、即一個(gè)實(shí)心的膠質(zhì)玻璃塊1組成，在其中設(shè)有至多8個(gè)電極空間4和用于介質(zhì)輸入及分級部分的專門方法模件的孔。在該基本組件1上設(shè)有一個(gè)由硬塑料材料作的薄膜2，其中在對于相應(yīng)的應(yīng)用所需的塑料塊1的電極空間區(qū)域中它具有用于電流傳輸?shù)目祝八璧乃芰蠅K1的電極空間不會(huì)封閉。這也適合于在介質(zhì)輸入口7及分級部分6的區(qū)域中為硬塑料膜2的實(shí)施例。硬塑料膜2向著分離空間的面可直接地化學(xué)改性或在所示方式中由塑料膜3覆蓋，后者的表面直接地限定了分離空間并這樣地被化學(xué)改性，即試樣的電滲及吸附作用減到最小程度。
通過所述的基本組件即塑料塊1與根據(jù)應(yīng)用可改性的兩個(gè)塑料膜2，3的組合可以滿足所述的所有要求，這些要求涉及所需分離級的數(shù)目、分離空間的幾何形狀及分離過程的相應(yīng)階段的具體電泳邊界條件。
在圖6及7中各詳細(xì)地表示出分離室前部分及分離室后部分的結(jié)構(gòu)。如圖7中所示，分離室后部分由多個(gè)層即金屬塊8、玻璃膜10及軟塑料膜11組成。這些層可用不同方式組合，以便優(yōu)化用于相關(guān)應(yīng)用的分離裝置。
分離室后部分的基本組件因此是實(shí)心的金屬塊8，它與一個(gè)外部冷卻部分連接可實(shí)現(xiàn)在電泳分離期間所產(chǎn)生的熱的有效散出。金屬塊8向著分離空間的表面被由玻璃或陶瓷薄膜作的電絕緣薄膜10覆蓋，其中電絕緣薄膜被塑料薄膜11覆蓋，后者的表面直接地限定分離空間并被化學(xué)改性以實(shí)現(xiàn)分離過程的優(yōu)化。通常向著分離空間的塑料膜、即膜3及11在其材料及化學(xué)改性的類型上是相同或相似的，但它們在一定的方法組合的情況下也可以不同。
圖8，9及10表示可使用在根據(jù)本發(fā)明的方法中的不同分級模件。圖8中的分級組件在該標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施方式中包括三個(gè)用于分級的出口，其中在特別的實(shí)施形式中可設(shè)置五個(gè)或七個(gè)分級出口，如在圖9及圖10中分別所示的。在這些例中，分離介質(zhì)的流動(dòng)方向由箭頭13給出，及表示出用于橫向流的輸入口位置14，用于試樣物質(zhì)的n個(gè)分級位置15，及用于剩余介質(zhì)的n+1個(gè)出口16。
在工作中，用一個(gè)配給泵的相同輸送速率輸送的兩個(gè)分開的輸送通道各在電極附近的分級出口區(qū)域中與分離空間連接，其中視輸送泵的轉(zhuǎn)向而定，通過一個(gè)連接部分向電極附近的分離空間輸送介質(zhì)，及同時(shí)通過第二連接部分從分離空間中以相同容積速率排出介質(zhì)。通過在電極附近的分離空間中介質(zhì)的同時(shí)輸入及排出將改變試樣分級位置的區(qū)域中的流斷面，如在圖11，12及13中所示的。
圖11表示兩個(gè)分析物17，18，一個(gè)用于橫向流的泵21，用于橫向流的輸入導(dǎo)管20及用于流斷面的掩模19。在圖11中表示無橫向流的流斷面。圖12表示當(dāng)開通橫向流時(shí)的流斷面及圖13表示當(dāng)開通橫向流但泵21反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的流斷面。
以下將描述一個(gè)制備的長時(shí)間試驗(yàn)，即在兩個(gè)典型的變換應(yīng)用中分級模件的工作在一種任意的被分離物質(zhì)的制備離析的情況下，這樣地選擇兩通道泵的輸送速率，即可通過為此設(shè)置的試樣出口中的一個(gè)收集待離析的物質(zhì)。兩通道泵的輸送速率在制備離析的期間保持不變。如果在試樣分級軟管中流出的分析物僅用很小的時(shí)延被定量地檢測，則用于分離方法控制的檢測可被如下地利用，即具有最多生成量及純度的分析物可被離析出來。
但如果當(dāng)電泳分離期間泵的輸送速率連續(xù)地變化時(shí)，先后相繼分離的物質(zhì)通過試樣分離位置被收集。通過輸送速率的改變及通過兩通道泵轉(zhuǎn)向的改變，所有被分離的試樣將相繼地通過分級位置被洗提，及接著隨著時(shí)間控制或峰值控制的收集容器更換輸送到檢測系統(tǒng)及部分收集器。
當(dāng)試樣邊帶的局部遷移在試樣分級位置的方向上必需達(dá)到大于20mm時(shí)，增加試樣出口的數(shù)目是合適的，其中在分離空間的寬度的值大的情況下該數(shù)目可任意的增加，以便實(shí)現(xiàn)試樣洗提的最佳質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.在試樣物質(zhì)的分析物中分離試樣物質(zhì)的無載體的電泳方法，其特征在于在一個(gè)第一階段中進(jìn)行試樣物質(zhì)的粗分級及在至少一個(gè)第二階段中進(jìn)行被粗分級的試樣物質(zhì)的細(xì)分級。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于在第一階段以高的線性流速及短的遷移距離處理待分離的分析物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于在第一階段中使用的分級位置數(shù)目少于第二階段中的分級位置數(shù)目。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的方法，其特征在于所有階段并列地同時(shí)進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中一項(xiàng)的方法，其特征在于并列地同時(shí)進(jìn)行的方法中各階段的實(shí)施與至少一個(gè)階段的串聯(lián)實(shí)施進(jìn)行相組合。
6.實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1至5中一項(xiàng)的方法的電泳裝置，具有一個(gè)分離室，電極，分級部分及試樣配給部分，其特征在于分離室被分成多個(gè)分開的分離空間，它們具有分開的電極、分開的分級部分及分開的試樣配給部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其特征在于對于相鄰的分離空間設(shè)置公共的電極。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的裝置，其特征在于分開的分級部分具有不同數(shù)目的分級位置。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的裝置，其特征在于一個(gè)配給泵的兩個(gè)分開的輸送通道與分離空間在電極附近的分級出口的區(qū)域中相連接，以便輸入介質(zhì)及排出相同容積的介質(zhì)。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的裝置，其特征在于分離室由一個(gè)前部分及一個(gè)后部分構(gòu)成，這些部分各由多個(gè)分開的室部件組成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的裝置，其特征在于后部分由一個(gè)實(shí)心金屬塊組成。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其特征在于在金屬塊中設(shè)有冷卻管。
全文摘要
本發(fā)明涉及在試樣物質(zhì)的分析物中分離試樣物質(zhì)的無載體的電泳方法。該方法將在多個(gè)階段中進(jìn)行，即在一個(gè)第一階段中進(jìn)行試樣物質(zhì)的粗分級及在至少一個(gè)第二階段中進(jìn)行被粗分級的試樣物質(zhì)的細(xì)分級。各階段可用并列同時(shí)方式、串聯(lián)方式或以并列同時(shí)方式與一個(gè)串聯(lián)階段相組合來實(shí)施。
文檔編號B01D57/02GK1481500SQ01820803
公開日2004年3月10日 申請日期2001年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月18日
發(fā)明者格哈德·韋伯, 格哈德 韋伯 申請人:格哈德·韋伯, 格哈德 韋伯