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CN107303538B - 一种生物分子分离装置及分离方法 - Google Patents

一种生物分子分离装置及分离方法 Download PDF

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CN107303538B CN201710376343.1A CN201710376343A CN107303538B CN 107303538 B CN107303538 B CN 107303538B CN 201710376343 A CN201710376343 A CN 201710376343A CN 107303538 B CN107303538 B CN 107303538B
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Abstract

本发明公开了一种生物分子分离装置及分离方法，本发明所述的生物分子分离装置为包括至少一个容纳样品的喷射装置，喷射装置与电极相对设置，电极表面为弧形或斜面，喷射装置和电极与电源连接。本发明所述的生物分子分离方法包括以下步骤：a、喷射装置内为待分离样品，不同生物分子在电场的作用下向出口端运动，实现生物分子预分离；b、不同生物分子以不同速度从喷射装置喷出，进入电场，在电场中进一步分离；c、不同生物分子通过电场后与电极表面发生碰撞，生物分子以不同的初速度向一侧做抛物线运动，实现样品分离。本发明可以高效、精准实现生物分子分离，得到纯度高、分子组成单一的样品，满足科研需要，可在生物医学领域应用。

Description

一种生物分子分离装置及分离方法
技术领域
本发明涉及分离装置及分离方法，特别涉及一种生物分子分离装置及分离方法。
背景技术
生命科学的发展需对生物分子的研究，然而一般获取的研究材料都是混合的生物分子，即使对混合的生物分子进行分离，得到同种类的生物分子，同种类的生物分子不同分子量的分离非常繁琐且分离效果较差，无法满足特定需求。现有技术中对混合生物分子分离方法主要有毛细管电泳技术(CE)和多维高效液相色谱技术。CE技术是一类以毛细管为分离通道，以高压直流电场为驱动力的液相分离分析技术，毛细管电泳技术受限于处理量，多用于检测，无法对样品进行分离收集，需与质谱仪连用，但是仍然无法摆脱此种技术本身的缺陷，如重现性差、灵敏度低等。多维高效液相色谱，即利用两个或更多的色谱柱对复杂样品中的组分进行分离，在柱与柱之间利用切换阀将经过初次分离的全部或部分组分选择性的转入另一根或多根不同类型的色谱柱中做进一步分离，使用多维高效液相色谱法的仪器因其内部压力大，使用寿命相对较短，且以上两种方法使用成本高，分析时间长。
发明内容
发明目的：本发明目的是提供一种用于生物分子分离的装置，该装置可以高效的分离、纯化和收集生物分子。本发明的另一目的是提供基于该装置的生物分子分离方法。
技术方案：本发明所述一种生物分子分离装置，包括至少一个容纳样品的喷射装置，喷射装置与电极相对设置，电极表面为弧形或斜面，喷射装置和电极与电源相连。电极表面为弧形时，弧度可控，以实现不同的反射角度，达到不同的分离目的。喷射装置为直径为0.01-5微米的管状结构，出口直径为5-500纳米。为提高分离效率，可设置多个喷射装置，装置平行排列或圆周阵列式排列。
喷射装置内填充电解质溶液，电解质溶液为分离装置接通电源时，作为导电介质。
本发明所述一种基于上述分离装置的分离方法，包括以下步骤：a、喷射装置内为待分离样品，分离装置接通电源，待分离样品中的不同生物分子在电场的作用下向出口端运动，实现生物分子预分离；b、不同生物分子以不同速度从喷射装置喷出，进入电场，在电场中进一步分离；c、不同生物分子通过电场后与电极表面发生碰撞，生物分子以不同的初速度向一侧做抛物线运动，不同生物分子落点不同，实现样品分离。
根据不同的分离样品，选择合适直径的喷射装置，以提高对生物分子的分离精确度。喷射装置出口直径为5-500纳米，可直接过滤掉直径过大的生物分子，进一步提高分离的精确度，尤其对于一些小分子量的生物分子，通过普通分离方法根本无法将其分离，或者需通过复杂的手段对其进行分离，工序繁琐，成本很高，且效果并不理想。本发明通过生物分子的带电量或者质量之间的差异，经过喷射装置使其具有一定的速度，在经过电场进一步分离，扩大分子间的差异，在与电极碰撞后，做抛物线运动，进一步扩大不同生物分子之间的差异，从而实现低分子量生物分子的精准分离。此外，当电极表面为弧形，可以根据不同的分离目的对弧度的大小进行设计，增加生物分子分离的效果。
本发明所述不同生物分子包括不同种类的生物分子，也包括分子量不同的同类生物分子。
有益效果：可实现不同生物分子一次性纯化分离，无需与其他设备进行联用，减少了分离时间与步骤，分离的生物分子纯度高、精度高。本发明中的喷射装置的直径是可控的，可以根据不同生物分子溶液，选用合适直径的喷射装置，提高分离精确度。
附图说明
图1为生物分子分离装置结构示意图；
图2为圆周阵列式排列喷射装置结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明的生物分子分离装置包括一个喷射装置1，喷射装置1由一个直径为2微米的管状结构组成，管状结构出口端直径为20纳米，管状结构内填充有电解质溶液。当然，喷射装置管状结构的直径可以在0.01-5微米中选取任一范围，出口直径可以在5-500纳米中选取任一范围。喷射装置1内部为待分离样品2，喷射装置1与电极3相对设置，两者之间有一定间距。电极表面为弧形，喷射装置1与电极3和电源4相连。
参见图2，本发明的生物分子分离装置，包括由四个圆周阵列式排列的喷射装置，图2中未画出部分同图1。
采用图1所示的生物分子分离装置，对待分离样品2分离，喷射装置1内填充电解质溶液，电解质溶液根据不同分离样品进行选择，接通分离装置电源4，在电场的作用下，待分离样品2内的不同生物分子开始向喷射装置出口端运动，样品在喷射装置内预分离，随后，不同生物分子以不同速度从喷射装置1喷出进入电场，在电场中进一步分离，生物分子通过电场后与电极3表面发生碰撞，不同生物分子开始改变运动方向，以不同初速度向一侧做抛物线运动，最终落入不同位置的收集器，将不同生物分子分离，收集。

Claims (3)

1.一种生物分子分离装置，其特征在于：包括至少一个容纳样品的喷射装置（1），喷射装置（1）与电极（3）相对设置，电极（3）表面为弧形或斜面，喷射装置（1）和电极（3）分别连接在电源（4）的两端；所述喷射装置（1）为直径为0.01-5微米的管状结构，所述喷射装置（1）出口直径为5-500纳米，所述喷射装置（1）内填充有电解质溶液。
2.根据权利要求1所述的生物分子分离装置，其特征在于，所述喷射装置（1）为平行排列或圆周阵列式排列。
3.一种基于权利要求1所述的分离装置的分离方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、喷射装置（1）内为待分离样品（2），分离装置接通电源（4），待分离样品（2）中的不同生物分子在电场的作用下向出口端运动，实现生物分子预分离；
b、不同生物分子以不同速度从喷射装置（1）喷出，进入电场，在电场中进一步分离；
c、不同生物分子通过电场后与电极（3）表面发生碰撞，生物分子以不同的初速度向一侧做抛物线运动，不同生物分子落点不同，实现样品分离。
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