Способ электрофореза в свободной среде

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 191 01) 94 С 01 И 27/2 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТВ В 20 учно-ис кладнойедоваткробиол ь,С.Габуев . 8)И, и. др. Разделе ий. И., ".Наука", 20793, ИКИ 204/29 и 9 1970. Я ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(71) Всесоюзный нский институт нригии.(54)(57) СПОСОБ ЭЛЕКТРОФОРЕЗА В СВО- . БОДНОЙ СРЕДЕ, вкпючающий наложение на горизонтапьный коакснальный слой буфера радиального магнитного и аксиального электрического полей, введение в него образца с последующим.его разделением в указанных постоянных магнитном и электрическом полях и отбор разделенных фракций, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности разделения, введение образца и отбор разде- . ленных фракций проводят периодически в переменных и синфазных магнитном и электрическом полях в отсутствии вк- Ф сиального смещения буферного раствора.Изобретение относится к технике разделения частиц, отличающихся по электрофоретической подвижности, и может быть использовано для анализа5 и препаративного разделения биологических смесей.Известен способ электрофореза в свободной среде, включающий приложение к торцам плоскопараллельного сво О бодно стекающего слоя буфера постоянного напряжения, введение в слой образца и отбор разделившихся фракмции еНедостатком способа является его невысокая разрешающая способность, обусловленная относительно небольшой длиной слоя буфера, где происходит разделение.Наиболее близким техническим решеО нием является способ электрофореза в свободной среде путем наложения на горизонтальный коаксиальный слой буфера постоянных радиального магнитного и аксиального электрического полей с непрерывным введением в него образца при одновременном аксиальном смещении слоя буфера. Заряженные частицы смеси при этом двигаются в слое по спиральным траекториям с наклоном, определяемым их электрофоретическими подвижностями и периодом вращения. Поток буфера в аксиальном направлении от катода к аноду меняет шаг спиральной траектории частиц. При вращении слоя происходит периодическая инверсия конвекционных потоков и седиментации частиц. Разделившиеся фракции одновременно отбирают из слоя с потоком буферной жиддО кости.Вращение буферной жидкости в камере разделения многократно удлиняет путь, проходимый частицами, на котором они разделяются. Это улучшает разрешение фракций в сравнении с описанным способом. Однако достигнутое разрешение фракций не может быть полностью использовано при их отборе в коллектор из-за их значительного серповидного искажения, вызванного электроосмосом. Компенсировать электроосмос встречным движением потока буфера в описанном способе ввода проб нельзя.Целью настоящего изобретения является повышение эффективности разделения. Цель достигается тем, что в известном способе электрофореза в свободной среде, включающем наложение на горизонтальный коаксиальный слой буфера радиального магнитного и аксиального электрического полей, введение в него образца с последующим его разделением в указанных постоянных магнитном и электрическом полях и отбор разделенных фракций, согласно изобретению введение образца и отбор разделенных фракций проводят периодически в переменных и синфазных магнитном и электрическом полях в отсутствии аксиального смещения буферного раствора.Существо изобретения состоит в том, что при использовании переменных и синфазных (совпадающих по частоте и по фазе) электрического и магнитного полей удается сформировать разделяемую смесь во вращающемся слое буфера в виде вращающегося кольца, а не спирали, как в способе-прототипе. При этом при периодических вводе и отборе образца можно создать встречное электроосмосу смещение буфера и тем самым скомпенсировать серповидное искажение фракций.Для осуществления способа используют коаксиальную камеру разделения и обычные для электрофореза параметрь 1 разделения: буфер с удельной электропроводностью К = 2 х 10 Ом см ,толщина слоя 6=0,15 см, плотность тока в слое 1=бх 10 А/см магнитная индукция В = 340 Гс1ФСкорость вращения жидкости в центре слоя определяется выражениемЦо = 1/.801В 3(1) где Б, - вектор скорости вращенияжидкости- вектор плотности электрического поля;В - вектор магнитной индукции;Ь - толщина слоя;- вязкость бункера.Величина скорости вращения жидкости для данных параметров составляет Б, = 0,53 см/с,.что позволяет эффективно проводить разделение в камере с рассеиваемой мощностью до 1,5 Вт/смОчевидно, что вектор скорости О не меняет своего направления при одновременном изменении направления векторов 1 и В.3 101Направления векторов 1 и В выбирают таким образом, чтобы вектор изменился в плоскости слоя буфера вдоль электрического поля (например, по закону 1 = 1,Соз ю-й), а вектор В изменялся ортогонально слою по закону: В = В,Соз м-, где 1 и В, амплитудные значения векторов плотности тока и магнитной индукции, м - частота.При наложении переменного электрического поля на слой бункера частицы, вводимые в слой, колеблются в поле с частотой д. Отклонение частиц от среднего положения тем меньще, чем больше частота. Так, например, если электрофоретическая подвижность частиц Б= 2 мкм см/В с, напряженность электрического поля В=100 В/см, частота электрического поля и=10 Гц, то смещение частиц составит - 2 х-эк 10 см, что не приводит к заметному уширению инжектируемой струи.При одновременном наложении ортогонального переменного магнитного поля той же частоты частицы описывают в коаксиальном слое кольцевую траекторию, образуя узкую зону смеси частиц.Когда формирование кольцевой зоны закончено, разделение осуществляют в постоянных электрическом и магнитном полях, при наложении аксиального смещающего потока жидкости, направленного навстречу ее электроосмотическому смещению. Величину скорости смещающего потока буфера (7 , см/с) при этом выбирают из соотношения11, В3(2) где 0--- электроосмотичес- .4 Ткая подвижность жидкости у стенок слоя,см /Вфс;В - напряженность элект-.рического поля вслое, В/см;, - дзета-потенциал стенок, ограничивающихслой буфера, В;- вязкость буфера, П,5739ти электрофоретической подвижностичастиц и электроосмотической подвижности жидкости у стенок слоя Б-УТак, если П -ПО, то фракции 5двигаются к аноду если 11 е уфОфто к катоду (при условии, что частицы имеют отрицательный заряд), еслиБ-Бщ = О, то фракции не перемещаютПосле того, как разделяемые зоныразошлись одна относительно другойна расстояние, позволяющее отобратьих в отдельные пробирки (порядка 23 мм), для того, чтобы не прерыватькольцевое вращение жидкости на слойвторично воздействуют переменнымэлектрическим и магнитным полем одинаковой частоты. Одновременно с этимостанавливают аксиальное смещение буфера и элюируют все зоны одновременно через диаметрально противоположные стороны коаксиального слоя, Затемвесь цикл повторяют,Следует отметить,.что боковое смещение не используют, если стенки камеры покрыты материалом с нулевымдзета-потенциалом.На Фиг.1 изображен продольный разрез коаксиального слоя буфера; нафиг,2 - поперечный разрез слоя.Коаксиальный слой буфера 1 (фиг.1)ограничен соосными цилиндрическимистенками 2; при этоми В - вектор плотности электрического поля и вектор магнитнойиндукции;Ю - вектор скорости вращения буФера;40. ЕЧ - распределение скорости жидкости аксиального потока;7 - скорость электроосмотического потока в замкнутом слоебуфера;457- электрофоретическая скоростьдвижения частиц;Ч - распределение результирующейскорости движения частиц вслое под действием электрического поля;Чр - распределение скорости вращающейся жидкости в коаксиальном зазоре.Под действием постоянного электрического и ортогонального к нему магнитного полей смесь частиц разделяетея на ряд кольцевых вращающихся зон, двигающихся к аноду или катоду в зависимости от величины и знака разносКак видно на Фиг.1, результирую- " 55 щий профиль скорости движения частиц в слое 7не зависит от координаты у при условии, что скорость смещающего потока выбрана по уравнению(2). Как видно из Фиг, 1 н 2, Чц,Д еД иг 2 Составитель И. Клешниипьнягина Техред М,Дидык Корректор И.Пата Редактор Заказ 33 пис ного комитета СССний и открытийРаушская наб., д. ектная, 4 графическое предприятие, г. ужгород, у Производственно-п(О-Бщ)Е не зависит также и отеЮ Щраспределения скорости жидкости в плоскости у-г, так как разделение проводят в остановленном протоке, поэтому время нахождения частиц в поле не зависит от того, на каком расстоянии от стенок слоя находится частицы (в отличии от прототипа, где время Тираж 84 ВНИИПИ Государстве по делам изобрет 3035, Москва, Ж, нахождения частиц в поле зависит отих положения в слое, что приводит ксерповидным искажениям фракций). Данный способ позволяет использоваФь .весь зазор слоя, что позволяет наряду с повышением разрешающей способности повысить производительностьустройств.