Устройство для электрофоретического разделения дисперсных частиц

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОФО- РЕТИЧЁСКОГО, РАЗДЕЛЕНИЯ ДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ, содержащее камеру разделения, образованную виитообразной перегородкой, электродные отделения с электродами, мембраны, отличающееся тем, что, с цепью повьшения эффективности разделения и упрощения конструкции, в устройство введены емкости, заполненные буфером, перегородки, в которых размещены мембраны, электродные отделения с электродами расположены по внешним боковым сторонам камеры разделения,а электроды электрически соединены с винтообразной перегородкой через емкости, заполненные буфером, и мембраны, при этом винтообразная перегородка вьтолнена из электропроводящего материала.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что винтообразная перегородка выполнена из материала, электропроводность которого не меньше электропроводности буферного раствора^I(Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 G 01 N 27/26

49 А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2794401/18-25 (22) 10.07.79 (46) 23.07.86. Бюп. № 27 (71) Институт биологической физики

АН СССР (72) А.И.Иирошников, А.Ю.Иванов и И.П.Волоцкой (53) 543,545(088.8) (56) Патент СНА № 3520793, НКИ 204-299, 1970.

Авторское свидетельство СССР № 484009, кл. B ..03 С 3/09, 1971. (54) (57) 1 . УСТРОЙСТВО ДЛЯ - ЭЛЕКТРОФОРЕТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛЕНИЯ ДИСПЕРСНЫХ

ЧАСТИЦ, содержащее камеру разделения, образованную ви1(тообразной перегородкой, электродные отделения с элект родами, мембраны, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения эффективности разделения и упрощения конструкции, в устройство введены емкости, заполненные буфером, перегородки, в которых размещены мембраны, электродные отделения с электродами расположены по внешним боковым сторонам камеры разделения,а электроды электрически соединены с винтообразной перегородкой через емкости, заполненные буфером, и мембраны, при этом винтообразная перегородка выполнена из электропроводящего материала.

2. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что винтообразная перегородка выполнена из материа- Я ла, электропроводность которого не меньше электропроводности буферного раствора

С:

797349 2

30 ала.

Ф .. 1.

Изобретение отн6сится к технике разделения дисперсных частиц, отли.чающихся по электрофоретической под-. вижности, в частности биологических объектов, и может быть использовано в .медицине, микробиологической и химической промьпппенности, а также B научных исследованиях.

Известно устройство для электрофоретического разделения дисперсных 10 частиц, содержащее камеру разделения, образованную двумя коаксиальными цилиндрами (или двумя цилиндрами с вытянутым профилем), электродные отделения с электродами, промежуточные . емкости, перегородки с полупроницаемыми мембранами. Электрический контакт электродов с камерой разделения осуществляется через промежуточные емкости, заполненные буфером, и мемб- gp раны.

Недостатком данного устройства является то, что для получения винтообразного движения разделяемой суспензии в камере разделения используется 25

/ (кроме электрического) магнитное поле. Это поле оказывает неконтролируемое воздействие на разделяемые частицы, а это затрудняет эффективность анализа разделенных фракций. Кроме того, устройство сложно по конструкции и в эксплуатации. .Наиболее близким техническим решением.к предложенному является устройство для электрофоретического

35 разделения дисперсных частиц, содержащее камеру разделения, образованную винтообразной перегородкой, электродные отделения с электродами, мембраны.

Винтообразная перегородка выполне- 4

40, на из непроводящего материала. Электродные отделения размещены вдоль установленных вертикально боковых стенок по всей длине камеры разделения и отделены от нее полупроницаемыми . мембранами. В этом устройстве разделяемая смесь вводится тонкой струей в ламинарный поток буфера, текущий по винтовой камере разделения. Под действием постоянного электрического

50 . поля, направленного ортогонально потоку, смесь частиц разделяется в электрофоретический спектр, который потоком буфера выводится через коллектор в ряд пробирок.

- Недостатком данного. устройства является невысокая эффективность разделения. Это обусловлено ограниченной напряженностью электрического поля, создаваемого в камере разделения, а также попаданием продуктов электролиза иэ электродных. отделений в камеру, так как электродные отделения расположены вдоль боковых непроводящих стенок по всей длине камеры разделения и отделены от нее только полупроницаемыми мембранами, что приводит в процессе работы устройства к изменению ионного состава буфера в камере. Следствием этого является изменение рН в приэлектродных областях камеры раЗделения, ухудшение разрешающей способности и неблагоприятное влияние среды, в которой производится разделение на биологические объекты. Использование ионообменных мембран на некоторое. время сохраняет ионный состав буфера в камере постоянным. Но из-за большой плотности тока ионные емкости ионообменных. мембран быстро истощаются, что вызывает необходимость их замены.

Кроме того, известное устройство имеет сложную конструкцию, что затрудняет изготовление и эксплуатацию устройства (разборку и,сборку, смену мембран, стерилизацию).

Целью изобретения является увели-.. чение эффективности разделения и упрощение конструкции устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство введены емкости, заполненные буфером, перегородки, в которых размещены мембраны, электродные отделения с электродами расположены по внешним боковым сторонам камеры разделения, а электроды электрически соединены с винтообразной перегородкой через емкости, заполненные буфером, и мембраны, при этом винтообразная перегородка выполнена из электропроводящего матери"

Винтообразная перегородка выполнена из материала, электропроводность которого .не меньше электропроводности буферного раствора.

На фиг ° 1 изображен общий вид устройства, на фиг. 2 - разрез по А-А фиг. 1; на фиг. 3 - винтообразная камера разделения со снятой крьппкой.

Устройство содержит камеру 1.раз- . деления, образованную винтообразной перегородкой 2, навитой на сердечник

3, и крьппками 4, 5. Перегородка 2 закреплена на сердечнике 3 с помощью

797349 4 штырьков 6, высота которых относительно сердечника одновременно задает толщину камеры разделения. Крышки

4 и 5 скреплены винтами 7. Электродные отделения 8 расположены по внешним боковыМ сторонам камеры разделения и представляют собой сосуды, заполненные электролитом, в которых расположены металлические электроды

9. Электроды 9 служат для создания 10 электрического поля в камере 1 раз. деления. Емкости 10, заполненные буферным раствором, расположены также по внешним боковым сторонам камеры 1 разделения перед электродными 15 отдепениями и отделены от них перегородками 11, в которых расположены мембраны 12. Винтообразная перегородка 2 выполнена из электропроводящего материала и не препятствует сквозно- 2щ му прохождению тока от одного элект- рода 9 до другого, а в то же время обеспечивает винтообразное движение буфера в камере разделения. Электропроводность винтообразной перегород- ZS ки должна быть одного порядка с элект-, ропроводностью буферного раствора или больше. Полупроницаемые мембраны

12 (например целлофановые, ионообменные и др;) обеспечивают электрический контакт электродов 9 через промежуточные емкости 10 с винтообразной перегородкой камеры 1 разделения. Устройство содержит также пластину 13 с рядом отверстий для

35 ввода буфера в камеру разделения, сосуд 14, инжектор 15, коллектор 16, пробирки 17. Коллектор 16 представляет собой пластину с рядом наклонных каналов, переходящих в трубки, кото- 4р рые, выводятся в пробирки 17. Коллектор с пробирками служит для сбора разделившихся фракций. Внутри сердеч ника 3 выполнен змеевиковый канал

18, по которому прокачивается охлаж- 4 дающая жидкость для создания нужной . температуры в камере ра.зделения.

Описанное устройство работает следующим образом. В камеру 1 разде- 50 ления (шириной до 5 см, толщиной не более 2 мм) вводят через отверстия пластины 13 буферный раствор, который протекает винтообразно по камере разделения ламинарным потоком 55 и через наклонные каналы коллектора

16 и трубки выводится в пробирки 17.

В ламинарный поток буфера из сосуда, 14 через инжектор 15 тонкой струйкой вводят разделяемую смесь, которая движется по камере разделения вместе с потоком буфера. Затем подключают постоянное электрическое напряжение к электродам 9 и в камере разделения устанавливается электрическое поле, направленное поперек потока буфера. Поскольку электропроводность винтообразной перегородки

2 одного порядка с электропроводностью буферного раствора (1-2)к

« 10 2 Ом .см ), то напряженность электрического поля в камере разделения определяется величиной приложенного к электродам напряжения и расстоянием между электродами. Электрическое сопротивление камеры разделения в последовательной электрической цепи от электрода до электрода является наибольшим. Поэтому длина камеры разделения (по прямой от электрода до электрода) определяет напряженность электрического поля в кювете. Под действием поля компоненты разделяемой смеси, имеющие разные электрофоретические подвижности, двигаясь вместе с ламинарным потоком буфера, одновременно проходят разные пути поперек потока, и к моменту выхода из камеры разделения образуют спектр фракций. Разделенные фракции отбирают коллектором 16 и через тонкие трубки разводят по пробиркам 17.

Температуру в кЫмере разделения рео гулируют в пределах 4-20 С с помощью охлаждающей жидкости в сердечнике. .Предлагаемое устройство в сравнении с известным позволяет повысить разрешающую способность устройства в 1,5-2 раза за счет увеличения напряженности электрического поля и при этом не увеличивать. мощность термостабилизирующего устройства. Объясняется это тем, что количество тепла, выделяемого в кювете, пропорционально электрическому сопротивлению, т.е. объему электролита в кювете °, Объем электролита в предлагаемом устройстве в 2-3 раза меньше, чем в прототипе. Но длина пути разделения сохраняется, такой же, как в прототи-, пе,за счет того, что в обоих случаях путь разделения является винтовым.

В предлагаемом устройстве электродные отделения вынесены sa преде-,, лы камеры разделения, а электрический контакт осуществляется через проме797349 фиЕ .,?

tPue.3

Редактор П.Горькова

Техред И.Попович

Корректор С.Шекмар

Заказ 4034/2

Тираж 778 Подписное

ВЕИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 жуточные емкости, заполненные буфером, и полупроницаемые мембраны.

Это полностью исключает попадание продуктов электролиза в камеру и в течение длительного времени позволяет сохранить ионный состав в камере разделения постоянным.

Предлагаемая конструкция камеры разделения является более простой, что облегчает, удешевляет изготовление устройства, Упрощается также процесс сборки, разборки и стерилизации камеры разделения.