專(zhuān)利名稱(chēng)：制備型電層析分離化學(xué)物質(zhì)和生物物質(zhì)的儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電層析儀器，具體是一種制備型電層析分離化學(xué)物質(zhì)和生物物質(zhì)的儀器。用于化學(xué)科學(xué)和生物科學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
毛細(xì)管電層析是綜合了高效液相層析和毛細(xì)管電泳的優(yōu)勢(shì)而發(fā)展起來(lái)的一種高效微分析技術(shù)。毛細(xì)管電層析采用熔融石英毛細(xì)管，在毛細(xì)管內(nèi)填充或在毛細(xì)管壁涂布、鍵合層析固定相，用高壓直流電源(或加一定的壓力)代替高壓泵，即用電滲流驅(qū)動(dòng)流動(dòng)相，溶質(zhì)依據(jù)它們?cè)诹鲃?dòng)相與固定相中的吸附、分配平衡常數(shù)的不同和自身電泳淌度的差異而得到分離。
毛細(xì)管電層析的局限性是只能用于微量分析，不能用于樣品的制備。目前國(guó)內(nèi)尚未有制備型電層析儀的研究。國(guó)外有些學(xué)者正在作此類(lèi)研究，但還沒(méi)有成熟的制備型電層析儀問(wèn)世。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，國(guó)外學(xué)者所作的制備型電層析研究中，比較典型的設(shè)計(jì)見(jiàn)Cole K.D.和Cabezas H.，Jr.發(fā)表在J.Chromatogr.A(層析雜志A卷)1997年第760卷第259-263頁(yè)的文章Improved preparative electrochromatography column design(改進(jìn)的制備型電層析柱設(shè)計(jì))。此文獻(xiàn)的目的是用制備型電層析技術(shù)分離蛋白質(zhì)類(lèi)生物大分子，所用的主要設(shè)備是玻璃制的電層析柱。這種電層析柱的特點(diǎn)是在電層析柱的兩端各安裝一個(gè)尼龍接頭，每個(gè)尼龍接頭中有一張透析膜和一個(gè)電極室，電極室在透析膜的外部，每個(gè)電極室中安裝一組電極。柱洗脫液用蠕動(dòng)泵輸送，流經(jīng)電層析柱，從透析膜的內(nèi)部流過(guò)；電層析柱上、下兩端尼龍接頭中的電極緩沖液各用一個(gè)蠕動(dòng)泵循環(huán)輸送，在透析膜的外部分別流經(jīng)上、下電極，將電極反應(yīng)產(chǎn)生的氣體和產(chǎn)物帶走，以保持電極緩沖液的組成恒定。透析膜的作用是將柱洗脫液和電極緩沖液分隔開(kāi)，防止電極室內(nèi)產(chǎn)生的氣體進(jìn)入柱洗脫液。由于電流可以穿過(guò)透析膜，電極產(chǎn)生的電場(chǎng)作用于電層析柱內(nèi)的洗脫液，形成電層析作用。這種設(shè)計(jì)的主要不足和缺陷是只能用于蛋白質(zhì)等生物大分子的分離。由于所用的透析膜的分子量截止值為6000-8000u，分子量小于此截止值的物質(zhì)可能透過(guò)膜，從柱洗脫液中轉(zhuǎn)移到電極緩沖液中，造成樣品的損失，所以不能用于小分子物質(zhì)的分離。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足和缺陷，提出一種制備型電層析分離化學(xué)物質(zhì)和生物物質(zhì)的儀器，具有效果好、容量大、通用性強(qiáng)的特點(diǎn)，供化學(xué)、化工、生物、制藥、食品、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域使用，用于實(shí)驗(yàn)室中化學(xué)物質(zhì)與生物物質(zhì)的分離純化和樣品制備。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明包括電層析柱、電層析電源、兩支電極、兩個(gè)電極室、梯度器、緩沖液槽、恒流泵、檢測(cè)器、收集器、電腦、打印機(jī)。在電層析柱內(nèi)裝填固定相。電層析柱的進(jìn)口端連接一個(gè)電極室，出口端連接緩沖液槽和另一個(gè)電極室。在兩個(gè)電極室內(nèi)各安置一支電極，兩支電極分別與電層析電源的正、負(fù)極相連。在電層析柱的進(jìn)口處進(jìn)樣。梯度器與進(jìn)口端電極室連接，向進(jìn)口端電極室中注入pH或濃度梯度變化的緩沖液作為洗脫液。電層析柱垂直安裝，電層析柱內(nèi)的洗脫液靠重力作用和電滲流作用移動(dòng)，樣品在層析與電泳的雙重作用下分離。電層析柱的出口處的電極室連接恒流泵，將移動(dòng)到此電極室內(nèi)的洗脫液輸出。恒流泵與檢測(cè)器連接，檢測(cè)器與收集器相連，洗脫液經(jīng)檢測(cè)器檢測(cè)后用收集器收集。檢測(cè)器同時(shí)連接電腦，電腦接打印機(jī)，檢測(cè)結(jié)果經(jīng)電腦處理，可以打印出來(lái)。電層析柱出口處的緩沖液槽內(nèi)的緩沖液起平衡流速的作用，從電層析柱進(jìn)口端的電極室流入電層析柱的液體流量加上從緩沖液槽中流出的液體流量之和等于恒流泵輸出的液體流量。即使流經(jīng)電層析柱的液體流量發(fā)生變化，出口端電極室內(nèi)的液面也不會(huì)有大的波動(dòng)，一直與緩沖液槽的液面持平。
使用時(shí)，在電層析柱內(nèi)裝填適當(dāng)?shù)墓潭ㄏ?，梯度器?nèi)裝入適當(dāng)?shù)钠鹗季彌_液，緩沖液槽內(nèi)裝入適當(dāng)?shù)慕K止緩沖液。開(kāi)啟梯度器、恒流泵、檢測(cè)器、電腦和電層析電源。梯度器內(nèi)的起始緩沖液經(jīng)電層析柱進(jìn)口端的電極室，流經(jīng)電層析柱，從電層析柱的出口流出，與緩沖液槽中流出的終止緩沖液混合，經(jīng)過(guò)恒流泵的輸送，進(jìn)入檢測(cè)器。流出液的檢測(cè)值經(jīng)數(shù)據(jù)處理軟件處理后，在電腦顯示器上顯示。待流出液的基線(xiàn)平穩(wěn)后，在梯度器內(nèi)加入終止緩沖液，與梯度器內(nèi)原有的起始緩沖液形成pH或濃度梯度變化的洗脫液；從電層析柱的進(jìn)口處加入樣品；開(kāi)啟收集器。樣品隨緩沖液在重力推動(dòng)下向電層析柱的出口處移動(dòng)，同時(shí)受到固定相的作用力和電場(chǎng)的作用力，不同樣品的移動(dòng)速度不同，因而樣品在層析與電泳的雙重作用下得到分離。
本發(fā)明簡(jiǎn)化了電層析柱的設(shè)計(jì)，可以使用普通的層析柱，但須是玻璃或塑料等絕緣材料制作。緩沖液不用透析膜分隔，柱洗脫液和電極緩沖液合為一體。柱的進(jìn)、出口處分別連接電極室，電極室內(nèi)安裝電極。電極室的上端通大氣，電解產(chǎn)生的氣體可以立即排除。兩個(gè)電極室的容積都較小，且電極室內(nèi)的液體是流動(dòng)的，不斷更新，所以電解產(chǎn)物對(duì)電極室內(nèi)液體的組成不會(huì)有明顯的影響。本發(fā)明提出的儀器可用于分離大分子物質(zhì)，也可用于分離小分子物質(zhì)。
本發(fā)明具有層析儀選擇性好、電泳儀分辨率高的優(yōu)點(diǎn)；價(jià)格低；樣品處理量大，可達(dá)1-1000mg，可以做制備用；可由操作者手工裝柱；通過(guò)改變固定相和緩沖液，可分離不同的物質(zhì)(如抗生素、有機(jī)酸、生物堿、蛋白質(zhì)、核酸)；儀器通用性強(qiáng)，適用范圍廣。


圖1本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明包括電層析柱1，電極室2、8，梯度器3，電極4、7，電層析電源5，緩沖液槽6，恒流泵9，檢測(cè)器10，收集器11，電腦12，打印機(jī)13。其連接關(guān)系為在電層析柱1內(nèi)裝填固定相。電層析柱1的進(jìn)口端連接一個(gè)電極室2，出口端連接緩沖液槽6和另一個(gè)電極室8。在電極室2內(nèi)安置電極4，在電極室8內(nèi)安置電極7，兩支電極4或7分別與電層析電源5的正極或負(fù)極相連。在電層析柱1的進(jìn)口處進(jìn)樣。梯度器3與進(jìn)口端電極室2連接，梯度器3向進(jìn)口端電極室2中注入pH或濃度梯度變化的緩沖液作為洗脫液。電層析柱1垂直安裝。電層析柱1的出口處的電極室8連接恒流泵9，將移動(dòng)到電極室8內(nèi)的洗脫液輸出。恒流泵9與檢測(cè)器10連接，檢測(cè)器10與收集器11相連，洗脫液經(jīng)檢測(cè)器10檢測(cè)后用收集器11收集。檢測(cè)器10同時(shí)連接電腦12，電腦12接打印機(jī)13，檢測(cè)結(jié)果經(jīng)電腦處理，可以打印出來(lái)。電層析柱1出口處的緩沖液槽6內(nèi)的緩沖液起平衡流速的作用，使出口端電極室8內(nèi)的液面不會(huì)有大的波動(dòng)，一直與緩沖液槽6內(nèi)的液面持平。
所述的電層析柱1直徑為5-100mm，柱長(zhǎng)為50-500mm。電層析柱內(nèi)可裝填各種固定相，如離子交換樹(shù)脂、吸附樹(shù)脂、硅膠、氧化鋁、纖維素、正相鍵合相、反相鍵合相、葡聚糖凝膠、瓊脂糖凝膠等。固定相的顆粒大小為10-1000μm。電層析柱1內(nèi)裝的固定相體積為1-4000ml。
電層析柱1進(jìn)口端接電極室2，出口端接緩沖液槽6和另一個(gè)電極室8。梯度器3與進(jìn)口端電極室2連接，梯度器3向進(jìn)口端電極室2中注入pH或濃度梯度變化的緩沖液，進(jìn)口端電極室2中的緩沖液流經(jīng)電層析柱1，出口端緩沖液槽6補(bǔ)充流經(jīng)電層析柱1的緩沖液的不足部分，使進(jìn)口端電極室2和出口端緩沖液槽6中流出的緩沖液流量之和等于恒流泵9的流量。恒流泵9的流量范圍為0.1-100ml/min。
電極4安裝在電極室2內(nèi)，電極7安裝在電極室8內(nèi)，這兩支電極分別與電層析電源5的正極或負(fù)極相連。電極4、7分別插入電極室2、8的緩沖液中，電極室2、8的上端通大氣，以排除電解產(chǎn)生的氣泡。
電層析柱1垂直安裝。在電層析柱1的進(jìn)口處加入樣品，加樣量為1-1000mg。樣品在液體流動(dòng)和電場(chǎng)力推動(dòng)的作用下移動(dòng)到電層析柱1的出口，進(jìn)入電極室8，再經(jīng)恒流泵9輸送到檢測(cè)器10，檢測(cè)后由收集器11收集。
檢測(cè)器11的檢測(cè)結(jié)果由電腦12收集處理后，在電腦12的顯示器上顯示，由打印機(jī)13打印。
檢測(cè)器11可采用紫外吸收檢測(cè)器、示差折光檢測(cè)器、熒光檢測(cè)器、電化學(xué)檢測(cè)器等。
電層析柱1、電極4、7、電極室2、8、梯度器3、緩沖液槽6可放在冷柜中操作，以去除通電產(chǎn)生的熱量，使操作溫度保持在5-25℃。
本發(fā)明使用時(shí)控制電流在5-100mA，電壓在50-5000V。
如果不采用梯度洗脫，可以在梯度器3內(nèi)和緩沖液槽6內(nèi)裝入適當(dāng)?shù)耐N緩沖液，用這種緩沖液作為洗脫液。
如果調(diào)節(jié)恒流泵9的流量等于從進(jìn)口端電極室2中流出的緩沖液流量，則出口端緩沖液槽6可以不用。
權(quán)利要求
1.一種制備型電層析分離化學(xué)物質(zhì)和生物物質(zhì)的儀器，包括電層析柱(1)，電極(4、7)，電層析電源(5)，恒流泵(9)，檢測(cè)器(10)，收集器(11)，電腦(12)，打印機(jī)(13)，其特征在于，還包括電極室(2、8)，梯度器(3)，緩沖液槽(6)，其連接關(guān)系為電層析柱(1)的進(jìn)口端連接一個(gè)電極室(2)，出口端連接緩沖液槽(6)和另一個(gè)電極室(8)，在電極室(2)內(nèi)安置電極(4)，在電極室(8)內(nèi)安置電極(7)，電極(4)或(7)分別與電層析電源(5)的正極或負(fù)極相連，梯度器(3)與進(jìn)口端電極室(2)連接，電層析柱(1)的出口處的電極室(8)連接恒流泵(9)，恒流泵(9)與檢測(cè)器(10)連接，檢測(cè)器(10)與收集器(11)相連，檢測(cè)器(10)同時(shí)連接電腦(12)，電腦(12)接打印機(jī)(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備型電層析分離化學(xué)物質(zhì)和生物物質(zhì)的儀器，其特征是，所述的電層析柱(1)直徑為5-100mm，柱長(zhǎng)為50-500mm，電層析柱(1)內(nèi)裝填固定相，如離子交換樹(shù)脂、吸附樹(shù)脂、硅膠、氧化鋁、纖維素、正相鍵合相、反相鍵合相、葡聚糖凝膠、瓊脂糖凝膠，固定相的顆粒大小為10-1000μm，電層析柱(1)內(nèi)裝的固定相體積為1-4000ml。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備型電層析分離化學(xué)物質(zhì)和生物物質(zhì)的儀器，其特征是，電層析柱(1)垂直安裝，在電層析柱(1)的進(jìn)口處加入樣品，加樣量為1-1000mg。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備型電層析分離化學(xué)物質(zhì)和生物物質(zhì)的儀器，其特征是，梯度器(3)向電層析柱(1)進(jìn)口端的電極室(2)中注入pH或濃度梯度變化的緩沖液作為洗脫液，或者在梯度器(3)內(nèi)和緩沖液槽(6)內(nèi)裝入同種緩沖液，用這種緩沖液作為洗脫液，進(jìn)口端電極室(2)和出口端緩沖液槽(6)中流出的緩沖液流量之和等于恒流泵(9)的流量，恒流泵(9)的流量范圍為0.1-100ml/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或者4所述的制備型電層析分離化學(xué)物質(zhì)和生物物質(zhì)的儀器，其特征是，如果恒流泵(9)的流量等于從進(jìn)口端電極室(2)中流出的緩沖液流量，則省略出口端緩沖液槽(6)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備型電層析分離化學(xué)物質(zhì)和生物物質(zhì)的儀器，其特征是，電極(4、7)分別插入電極室(2、8)的緩沖液中，電極室(2、8)的上端通大氣。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備型電層析分離化學(xué)物質(zhì)和生物物質(zhì)的儀器，其特征是，使用時(shí)控制電流在5-100mA，電壓在50-5000V。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備型電層析分離化學(xué)物質(zhì)和生物物質(zhì)的儀器，其特征是，檢測(cè)器(11)為紫外吸收檢測(cè)器、示差折光檢測(cè)器、熒光檢測(cè)器或電化學(xué)檢測(cè)器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備型電層析分離化學(xué)物質(zhì)和生物物質(zhì)的儀器，其特征是，電層析柱(1)、電極(4、7)、電極室(2、8)、梯度器(3)、緩沖液槽(6)可以設(shè)置在冷柜中。
全文摘要
一種制備型電層析分離化學(xué)物質(zhì)和生物物質(zhì)的儀器，包括電層析柱，電層析電源，電極，電極室，梯度器，緩沖液槽，恒流泵，檢測(cè)器，收集器，電腦，打印機(jī)，電層析柱的進(jìn)口端連接一個(gè)電極室，出口端連接緩沖液槽和另一個(gè)電極室，在兩個(gè)電極室內(nèi)分別安置電極，兩支電極分別與電層析電源的正極或負(fù)極相連，梯度器與進(jìn)口端電極室連接，電層析柱的出口處的電極室連接恒流泵，恒流泵與檢測(cè)器連接，檢測(cè)器與收集器相連，檢測(cè)器同時(shí)連接電腦，電腦接打印機(jī)。本發(fā)明具有層析儀選擇性好、電泳儀分辨率高的優(yōu)點(diǎn)；價(jià)格低；樣品處理量大，可做制備用；可由操作者手工裝柱；通過(guò)改變固定相和緩沖液，可分離不同的物質(zhì)；儀器通用性強(qiáng)，適用范圍廣。
文檔編號(hào)B01D61/42GK1634642SQ20041008455
公開(kāi)日2005年7月6日 申請(qǐng)日期2004年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月25日
發(fā)明者趙鳳生, 錢(qián)秀萍, 馮蕾, 陶蕾 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)