Способ электрофоретического разделения частиц

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН M$I

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11) 577447 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлеиб 08.06.76 (21) 2372418/25 с присоединением заявки №(23) Приоритет (51) М. Кл.в ф 01 К 27/26

Государственный комнтет

Соввтв Мнкнатров СССР аа делам изобретвннй и аткрытнй (43) Опубликовано 25.10.77;Бюллетень № Э9 (53) УДК 543.544 (088.8) (46) Дата опубликования описании, 02.11.77 (72) Лвторы изобретения

В. М. Фомченков и В, А. Чеканов

Институт биологической физики АН СССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОФОРЕТИЧЕСКОГО

РАЗДЕЛЕНИЯ ЧАСТИБ

Изобретение относится к технике пре-паративнorо разделения частиц, отличающихся по алек тр офоре тическ ой подвижн ос ти

В частности оно может быть использовано для разделения биологических с месей.

- Известен способ электрсфоретического разделения частиц, по которому разделяемая смесь тонкой струйкой инжектируется в йлоский вертикальный поток несущей жидкости, поперек которого приложено постоянное электрическое поле ) 1) . Под действием поля исходная смесь разделяет ся на ряд фракций, которые отбираются из потока коллектором.

Недостатком способа < является малая производительность разделения, Известен также способ электрофоретичеокого разделения частиц, путем наложения постоянного электрического поля поперек потока несущей жидкости, состоящего из ряда горизонтальных слоев разной плотности, в один из которых вводят разделяемую смесь (г .

Разделяющиеся под действием поля фракции отбираются из потока коллектором. Од +

2 нако в ламинарно текущей через камеру разделения жидкости возникает .параболичес кий прсфиль скоростей, а под дейс тъием электрического поля в жидкости возникает электр оосмотический поток, направленный параллельно полю и также имекхпий парабол(лический профиль скоростей. Под действием этих двух профилей скоростей поперечное сечение переносимой потоком полосы частиц приобретает; серповидную форму, что снижает эффективность разделения, так как уменьшается разрешение отбираемых коллектором фракций. Уменьшая диаметр ижектируемой струи получают лучшее разрешение фракций, однако, при этом уменьшается производительность разделения. За счет изменения дзета-потенциала стенок камеры разделения удается устранить серповидное искажение полосы только для одной из разделившихся фракций. Однако на:практике,как правило, требуется осуществлять одновременное разделение и отбор нескольких фракций.

Белью изобретения являе гся увеличение ,эффективности електрофорейическОго разделе577447

3 ния частиц за счет устранения серповидного искажения полосы частиц одновремен но для всех фракций.

Достигается это тем, чго алектрическое лоле прикладываюг параллельно плоскости слоев, а центральный слой несущей жидкости формируют имеющим относительно соседних слоев большую электропроводносгь и меньшую толщину и в эгог слой вводят раз деляемую смесь, l0

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображены центральный слой 1 несущей жидкости, в ограниченную часть объема которого вводится разделяемая смесь

2;3 крайние слои 3 и 4 несущей жидкости, имеющие меньшую, чем центральный, электропроводность, ио большую толщину; разделенные фракции 5; профиль 6 скоростей гидродинамического потока жидкости; профиль 7 скоростей электроосмотического потока жид- ц кости; сгрелками E показано направление элекгрического поля.

Процесс разделения осуществляется следующим образоМ. Разделяемая смесь. 2 в виде тонкой полосы инжекгируегся в централь-у> иый слой 1 ламинарного потока несущей жидкости, заключенный между двумя соседними слоями - верхним 3 и нижним 4. Электропроводность центрального слоя усганавливаюг (путем добавления соответствующих количе- ЗО ств буферных солей) такой, чтобы обеспечить требуемые рабочие условия для разделения

-2 да ной смеси частиц. (обычно 8. 10 ом м ). Элекгропроводность верхнего и нижнего слоя устанавливают много меньшей 35 (обычно 10 ом м ), чем и центральном слое. что уменьшает величину протекающего через них алекгрического тока, а зна чиг, уменьшает разогревание жидкости, снижает расход электрической энергии и, следо-4О вагельно, повышает аффективносгь разделения.

Плотность несущей жидкости увеличивают ог минимальной в верхнем слое до максимальной в.нижнем путем добавления электр - 45 чески нейтральных веществ, изменяющих плотность жидкости (например, сахарозы).

При атом плотность центрального слоя меньше плотности нижнего слоя и больше .плотности верхнего (с учетом плотности жидкости при ее разогревании под действием электрического тока) ° Такой градиент плотности жидкости в слоях обеспечивает стабильность ламинарного потока жидкосги и ее устойчивость по отношению к термической конвекции.

Электрическое лоле прикладываюг к центральному слою несущей жидкости поперек потока и паралжльно плоскости слоев.

Тонкая вертикальная полоса разделяемой Ю смеси, высота которой равна толщине ценгрального слоя жидкости, по мере движения в электрическом поле разделяется на ряд фракций 5 в соогветсгвии с электрофоретической подвижностью составляющих их частиц. Разделившиеся фракции отбирают из потока любым из известных способов, например, коллектором в виде ряда трубок, разводящих фракций в ряд проборок.

"Серповидное искажение почос являеч ся следствием влияния гидродинамнческого и алекгроосмогического профилей скоростей жидкости. В предложенном способе разделение частиц осуществляют в центральном слое несущей жидкости, в пределах которого гидродинамическая и алектроосмотическая скорости жидкости практически не меняюгся (см. чертеж). Это достигают гем, что толщину центрального слоя выбирают в несколько раз меньшей толщины соседних слоев. В результате "серповидное искажение полосы часгиц сводится к минимуму одновременно для всех фракций, и, следовательно, увеличиваются разрешение и проиэво дигельносгь разделения. Так, если ранее для качественного разделения одновременно нескольких фракций смесь ижекгировалась и виде тонкой струйки диаметром 0 1 0 15 мм, го в предложенном способе она ижекгируегся в виде струи с поперечными размерами

0,15х1,5 мм, что увеличивает производительность разделения одновременно всех фракций (при том же разрешении) в 10 раэ.

Формула иэобрегения

Способ алекгрофорегического разделения частиц путем наложения постоянного электрического поля поперек погока несущей жидкости, состоящего из ряда, горизонтальных слоев разной плогносги, в один нз которых вводяг разделяемую смесь, о т л и— ч а ю шийся тем, чго, с целью увели-I чения аффекгивносги разделения, алекгрическое лоле прикладываюг параллельно плоскости слоев, а центральный слой несущей жидкости формируют имеющим огносительно соседних слоев большую элекгропроводносгь и меньшую голшину и в атог слой вводят разделяемую смесь.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США ¹ 3412007,,кл. 204-299, 1968.

2. Я. 3 рр е1 ег. а 0 C h e tn E mg < и Q едiсi ие а ис1 Biology" New-Joe k, 1967, рр. 505-510, 577447

Составитель Г. Винокурова

Редактор E. Гончар Техред 3. Фанта орректЧ С. Патрушева

Закаэ 3674/32 Тиразс 1101 Подписное.

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва,: Ж-35, Рщ.аская наб., 4/S филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4