DE1170678B - Einrichtung zur kontinuierlichen Elektrophorese - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: GOIn

Deutsche KL: 421-3/06

Nummer: 1 170 678

Aktenzeichen: B 44259IX b / 421

Anmeldetag: 10. April 1957

Auslegetag: 21. Mai 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung für die kontinuierliche Elektrophorese.

Allgemein erfolgt bei der kontinuierlichen Elektrophorese die Trennung von Bestandteilen, die in einer Probe enthalten sind, dadurch, daß ein elektrisches Feld unter einem gewissen Winkel der Strömung einer Elektrolytflüssigkeit (Pufferlösung) überlagert wird, auf welche die Probe aufgebracht ist. Gewöhnlich fließt der Elektrolyt auf Grund der Schwerkraft an einer porösen Trennfläche herab. Die zu trennende Mischung wird in die Elektrolytflüssigkeit eingeführt und fließt bei Abwesenheit eines Feldes in einem schmalen Band herab. Unter dem Einfluß des angelegten elektrischen Feldes erfolgt die Trennung der Mischung entsprechend der Beweglichkeit ihrer verschiedenen Bestandteile unter den jeweils angegebenen Bedingungen.

Bei vielen Apparaturen dient ein hängendes Blatt aus Filterpapier als Trennfläche. Der Elektrolyt wird in geeigneter Weise in der Nähe des oberen Randes auf das Blatt geleitet; z. B. können Zuführungsdochte benutzt werden. Bei anderen Einrichtungen dieser Art wird der obere Teil des Blattes in den Elektrolyten getaucht und dient als Saugheber, um den Elektrolyten auf das Blatt zu fördern, von wo er unter Einwirkung der Schwerkraft nach unten fließt.

Das untere Ende des Blattes ist zweckmäßig gezackt, so daß mehrere Tropfstellen gebildet werden. Diese Tropfstellen führen die getrennten Bestandteile der Probe in Sammelbehälter.

Es sind schon zahlreiche Maßnahmen zum Anlegen eines elektrischen Querfeldes an die Trennfläche vorgeschlagen worden. Zum Beispiel wurde vorgeschlagen, bei Einrichtungen, bei denen ein Blatt aus Filtrierpapier als Trennfläche benutzt wird, beiderseits am unteren Ende des entsprechend zugeschnittenen Blattes lappenartige Vorsprünge vorzusehen, die in Elektrodenbehälter eintauchen. Das elektrische Feld ist dann aber längs der vertikalen Ausdehnung des Blattes ungleichmäßig und zwar ist das Feld am unteren Ende des Blattes um ein Vielfaches stärker als am oberen Ende. Daraus ergibt sich bei gleichen Wegstrecken eine stärkere Trennung der Bestandteile der Probe am unteren als in der Nähe des oberen Randes des Blattes. Die am meisten erwünschte Ausbildung des Feldes wird erreicht, wenn die Bestandteile auf der ganzen Länge des Blattes im wesentlichen geraden Wegen folgen.

Bei manchen Apparaturen sind längs der Seitenränder der Trennfläche metallene Elektroden vorgesehen; diese bestehen gewöhnlich aus Platin, Kohle oder anderen nicht korrodierenden Materialien. Je-Einrichtung zur kontinuierlichen
Elektrophorese

Anmelder:

Beckman Instruments, Inc., Fullerton, CaHf.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. F. Werdermann, Patentanwalt,
Hamburg 13, Innocentiastr. 30

Als Erfinder benannt:

Emmett Leigh Durrum, Redwood City, Calif.,
Edward Greydon, Pickels, Atherton, Calif.
(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 7. Juni 1956 (589 936) - -

doch werden an den Elektroden Abscheidungsprodukte gebildet, die dann in den mittleren Teil der Trennfläche hineingelangen. Dies führt zu einer Störung des Musters und in manchen Fällen überhaupt zu einer Verhinderung der Trennung der Mischungsbestandteile. Um dieser Schwierigkeit Herr zu werden, wurde eine teilweise durchlässige Membran zwischen der Trennfläche und den Eletroden angeordnet. Der Elektrolyt wurde an der Elektrode entlanggespült; bei laminarer Strömung wurden die Elektrodenprodukte abgewaschen und ein noch ausreichender elektrischer Kontakt zwischen der Elektrode und der Trennfläche erreicht.

Es sind ferner Elektrophorese-Einrichtungen bekannt, bei denen von Elektrolytflüssigkeit durchströmte, stark saugfähige Dochte aus Watte an den Metallelektroden entlanggeführt sind, welche sich zu beiden Seiten der porösen Trennfläche befinden und auf mindestens annähernd deren ganzer Höhe mit ihr in Verbindung stehen. Weiter sind Elektrophorese-Einrichtungen bekannt, bei denen sich die Metallelektroden in besonderen, gegenüber der Trennfläche abgesperrten, sich über deren ganze Höhe erstreckenden Flüssigkeitskammern befinden.

Durch die Erfindung wird eine neuartige und bessere Lösung der Aufgabe erreicht, eine möglichst gleichmäßige Verteilung des elektrischen Feldes über die Höhe der Trennfläche unter Vermeidung des Einwanderns von Abscheidungsprodukten der Elektroden in die Trennfläche zu schaffen.

■ 409 590/382

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur kontinuierlichen Elektrophorese, bei der eine poröse Trennfläche, insbesondere aus Filtrierpapier, verwendet ist, an deren Seitenrändern Dochtsäulen angeordnet sind, deren oberen Enden ständig Elektrolytflüssigkeit (Pufferlösung) zugeführt wird. Ihre kennzeichnende Besonderheit besteht darin, daß erfindungsgemäß die Dochtsäulen auf demjenigen Teil ihrer Länge, mit welchem sie mit der Trennfläche in kommunizierender Verbindung stehen, frei von me- ίο tallenen Anschlußelektroden sind und nur an ihrem nach unten über die Trennfläche hinausragenden Teil Anschlußstellen für die zur Erzeugung des elektrischen Querfeldes in der Trennfläche dienenden Spannung aufweisen. Dadurch wird erreicht, daß das zur Felderzeugung in der Trennfläche dienende Potential unter Vermeidung einer Anbringung Verunreinigungen abscheidender Elektroden in unmittelbarer Nachbarschaft der Trennfläche mit sehr geringem Spannungsabfall längs deren Höhe seitlich an die Trennfläche angelegt wird; die unerwünschten Elektrodenprodukte können längs der Trennflächenränder daher gar nicht erst entstehen. Dennoch wird durch die von Elektrolyseflüssigkeit durchströmten, aber von metallenen Anschlußelektroden im Bereich der Trennflächen freien Dochtsäulen das Potential in nahezu unverminderter Stärke seitüch an die Seitenränder der Trennfläche angelegt.

Eine besonders gleichmäßige Beschaffenheit und Dichte der Elektrolytdochtsäule läßt sich dadurch erreichen, daß sie je durch einen Stapel von Filtrierpapierstreifen gebildet sind.

Die Fernhaltung nicht nur der Elektrodenprodukte, sondern auch ihrer Erzeugungstelle von den Seitenrändern der porösen Trennfläche schafft die Voraussetzung für die Lösung einer weiteren Aufgabe der Erfindung, nämlich der, durch Regelung der Elektrolytströmungen längs beider Seitenränder der Trennfläche das Trennmuster zu beeinflussen, um auf diese Weise das Trennmuster gewünschtenfalls kornprimieren, in die Breite ziehen oder es in seinem Verlauf seitlich verschieben bzw. schrägstellen zu können. Erfindungsgemäß können hierzu oberhalb der Elektrolytdochtsäulen getrennt regelbare Einrichtungen zur fortlaufenden, dosierbaren Zuführung von Elektrolytflüssigkeit vorgesehen sein. Mit diesen Einrichtungen kann man die Elektrolytflüssigkeit von den Dochtsäulen her nach Wunsch mehr oder weniger stark seitlich in die Trennfläche von einem oder beiden Seitenrändern her einfließen lassen, so daß die jeweils gewünschte Veränderung der Gestaltung des Trennmusters erreicht wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer Einrichtung gemäß der Erfindung tauchen die Elektrolytdochtsäulen mit ihren unteren Enden in Elektrolytflüssigkeit ein, deren Flüssigkeitsspiegel auf einer vorbestimmten Standhöhe gehalten wird, unterhalb deren erst die metallischen, beispielsweise aus Platindrahtverbindungen bestehenden Elektroden angeordnet sind.

Oberhalb der porösen Trennfläche kann eine als Saugheber wirkende, mit einem Ende in einem Elektrolytvorratsbehälter tauchende poröse Speisedochtfläche angeordnet sein, die zum ständigen Zuführen von Elektrolytflüssigkeit zum oberen Rand der Trennfläche dient.

Der oberhalb der Trennfläche angeordnete Elektrolytvorratsbehälter kann eine Einrichtung zum Konstanthalten des Elektrolytspiegels aufweisen.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert:

Fig. 1 ist eine Vorderansicht einer Einrichtung für die kontinuierliche Elektrophorese gemäß der Erfindung;

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der gleichen Apparatur;

F i g. 3 zeigt eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 von Fig. 1;

F i g. 4 zeigt eine teilweise Schnittansicht zur Erläuterung des Zusammenwirkens des Elektrolytbehälters, der Speisedochtfläche, der Trennfläche und weiterer Teile des Gerätes;

F i g. 5 ist eine Schnittdarstellung entsprechend der Linie 5-5 von Fig. 3;

F i g. 6 ist eine Schnittansicht entsprechend dei Linie 6-6 von Fig. 1;

F i g. 7 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Elektrodenbehälter, welche die Elektroden aufnehmen und ihnen ein elektrisches Potential anlegen;

Fig. 8 ist eine Grundrißdarstellung des Elektrolytvorratsbehälters.

Wie die F i g. 1 bis 4 zeigen, wird der mittlere Teil eines porösen, flächigen Speisedochtes (Speisedochtfläche) 11 von den Wandungen des Elektrolytvorratsbehälters 12 getragen. Ihre beiden Endteile hängen auf entgegengesetzten Seiten der Wandung 62 nach unten; das eine Ende taucht in den Elektrolyten 13, das andere ist oberhalb der porösen Trennfläche 22 angeordnet. Die Speisedochtfläche 11 besteht aus geeignetem saugfähigem Material, 2. B. Filtrierpapier, das dazu dient, als Saugheber den Elektrolyten 13 aus dem Vorratsbehälter, wie durch den Pfeil 14 angedeutet, zu fördern. Der Elektrolyt läuft infolge der Schwerkraft nach unten und tropft von den Tropfstellen 16 ab, die durch Auszacken des unteren Randes der Speisedochtfläche 11 gebildet sein können. Die Menge des durch die Speisedochtfläche als Saugheber geförderten Elektrolyten ist steuerbar.

Der Zackenrand kann durch Stäbe 17 und 18 (Fig. 1, 2 und 4) gehalten werden, welche das Ende der Speisedochtfläche zwischen sich festhalten. Die Stäbe erstrecken sich quer über die Apparatur, und ihre Enden sind in schlitzförmigen Nuten 19 gelagert, die in an der Behälteranordnung angebrachten Konsolen 21 vorgesehen sind.

Die poröse Trennfläche 22 besteht ebenfalls aus saugfähigem Material, z. B. Filtrierpapier, wird von dem Stab 23 getragen und ist mit ihrem oberen Ende zwischen Klemmbacken 24 und 25 festgehalten; diese können mit Schrauben 26 zusammengehalten sein. Der Stab 23 und die Klemmbacken 24 und 25 reichen zweckmäßig über die ganze Breite des Gerätes und sind an in einem Abstand befindlichen Seitenteilen 27 befestigt. Zwei Stifte 28 und 29 sind an der anderen Seite jedes der Teile 27 befestigt und in einer Führungsrille 31 verschiebbar, die in dem Körper des Vorratsbehälters vorgesehen ist.

Der untere Rand der Trennfläche 22 ist mit mehreren zackenförmigen Lappen 33 versehen. Um eine größere Aufteilung zu erhalten, sind die Lappen 33 nochmals in Hälften 34 und 35 unterteilt, die auf entgegengesetzten Seiten der Stange 36 liegen. Die Stange 36 ist an Wänden 37 angebracht, die an der Grundplatte 38 befestigt sind.

Die Grundplatte 38 ist mit einer Öffnung 39 versehen. Ferner ist ein Einsatzteil 40 an der Grund-

platte angebracht. Die Auffangvorrichtung 41 wird von dem Einsatzteil 40 getragen; sie ist mit einer Anzahl trichterförmiger Öffnungen 42 versehen, die längs des Gerätes in Abständen angeordnet sind, entsprechend den Abständen der Lappen 32, so daß unter jeder Tropfstelle zwei Öffnungen vorhanden sind; infolgedessen tropfen die an der vorderen Hälfte 33 und an der hinteren Hälfte 34 des Lappens auftretenden Flüssigkeitsbestandteile in getrennte Öffnungen. An die Auffangvorrichtung 41 sind Röhren 43 angeschlossen, welche durch die Grundplatte des Gerätes hindurchgehen.

Ein Gestell 44 trägt mehrere Sammelbehälter oder Rohre. Das Gestell ist unterhalb des Gerätes aufgestellt, so daß die getrennten Bestandteile in das entsprechende Rohr 46 tropfen.

Der Vorratsbehälter 12 ist im Grundriß U-förmig (Fig. 3 und 8); er wird von der Rückwandung 51 des Gehäuses getragen. Ein Querbalken 52 ist an der Rückwand 51 befestigt; seine obere Kante 53 ist abgeschrägt, so daß eine Rille gebildet wird. Ein Querbalken 54 ist an der Rückwand 56 des Vorratsbehälters 12 befestigt und an seiner Unterkante abgeschrägt, so daß ein Vorsprung 57 gebildet wird, der in die Querrille paßt. Am unteren Teil des Vorratsbehälters 12 befindet sich ein Widerlager 58, das sich gegen die Wandung 51 legt. Der Vorratsbehälter 12 wird also mittels der Teile 52 und 54 in dem Gehäuse getragen.

Der Vorratsbehälter 12 erstreckt sich mit seinen die Schenkel der U-Form bildenden Enden seitlich bis über die porösen Flächen hinaus. Insbesondere in den Fig. 1 und 4 sind die Schenkelteile der U-Form deutlich zu erkennen. Ihre Seitenwände sind mit 61 bezeichnet. Ihre Innenwandung ist in geeigneter Weise an der Vorderwandung 62 des Querteiles des Behälters befestigt. Eine Wandung 64 schließt das vordere Ende der nach vorn gerichteten Schenkelteile. Die obenerwähnte Rille 31 ist auf der Innenseite der nach vorn gerichteten Schenkelteile des U-förmigen Vorratsbehälters 12 vorgesehen. Der ebenfalls schon erwähnte Konsolenteil 21 ist auf der Innenseite des Schenkels befestigt. Wie schon gesagt, dient der obere Teil der Wandung 62 zum Tragen der Speisedochtfläche 11, die zwischen den sich nach außen erstreckenden Schenkelteilen des U-förmigen Vorratsbehälters angeordnet ist.

Die Strömung des Elektrolyten nach unten längs der Speisedochtfläche 11 kann auf verschiedene Arten geregelt werden. Wird z. B. Filtrierpapier verwendet, so gibt es hiervon verschiedene Arten mit unterschiedlichen Maßen der Porösität und der Dicke. Im allgemeinen ergeben dicke, grobe Papiere eine raschere Strömung und eine geringere Auflösung als dünnere und dichtere Papiere. Die Strömung der Elektrolytflüssigkeit bzw. Pufferlösung längs des Papiers nach unten kann auch durch Ändern des Flüssigkeitsspiegels in dem Elektrolytvorratsbehälter gegenüber der Höhe des unteren Papierrandes beeinflußt werden. Es ist ferner möglich, die in den Elektrolyten tauchenden Ränder zackig zu machen, um die Strömung zu beeinflussen.

Das einstellbare Standrohr 66 (F i g. 3 und 5) gibt eine Möglichkeit zum Steuern, des Flüssigkeitsspiegels 13. Wie Fig. 5 zeigt, wird das Standrohr 66 in einer Hülse 67 gehalten. Ein geeignetes Schmier- oder Dichtungsmittel kann auf das Rohr 66 aufgetragen werden, um das Durchsickern des Elektrolyten so gering wie möglich zu machen bzw. möglichst auszuschließen. Der untere Teil des Standrohres 66 wird von dem Teil 68 gehalten, der an der Gewindespindel 69 befestigt ist.

Ein Zahnrad 71 steht mit den Gewindegängen der Spindel 62 im Eingriff. Das Zahnrad 71 sitzt auf der Welle 72, die durch den Knopf 73 außerhalb der Seitenwandung 74 gedreht werden kann. Durch Drehen des Knopfes 73 kann also das Standrohr 66 angehoben und gesenkt werden, um den Elektrolytspiegel zu steuern. Der überlaufende Elektrolyt läuft durch das Rohr 66 herab, wie durch den Pfeil 74 (Fig. 3) angegeben, in den Behälter 76. Am Boden dieses Behälters befindet sich eine Öffnung 77, die durch die Seitenwandung 74 des Gerätes, wie in Fig. 1 dargestellt, hindurchgeht. Der überlaufende Elektrolyt läuft durch ein Rohr 78 nach unten und kann zu dem nicht zum eigentlichen Gerät gehörigen Elektrolyttank (nicht dargestellt) zurückgeleitet werden.

Aus dem Tank kann durch eine (nicht dargestellte) Pumpe kontinuierlich Flüssigkeit durch das Rohr 79 (Fig. 2 und 3) auf der Rückseite des Gerätes, durch die Rückwand hindurch und über die Rohrleitung 81 in den Vorratsbehälter 12 gepumpt werden. Man kann die Flüssigkeit aus einem hochgestellten Tank durch die Schwerkraft in den Vorratsbehälter fließen lassen. Die Menge der dem Vorratsbehälter 12 zugeführten Flüssigkeit ist größer als die aus ihm durch die Speisedochtfläche als Saugheber und auf anderen Wegen entnommene Menge. Es findet jedenfalls eine konstante Flüssigkeitsströmung durch das Standrohr nach unten statt, so daß der Flüssigkeitsspiegel 13 in dem Vorratsbehälter 12 für jede Stellung des Standrohres 66 ständig aufrechterhalten bleibt.

An einer oder einigen Stellen des oberen Endes der Trennfläche wird durch Einschneiden und Umbiegen nach vorn ein Lappen 82 hergestellt. Die zu trennende Mischung 83 ist in einem Behälter 84 enthalten. Sie wird ständig durch eine geeignete Vorrichtung dem Lappen 82 zugeführt. Beispielsweise kann ein Docht aus Filtrierpapier hierzu benutzt werden. Vorzugsweise wird eine Zuführung verwendet, die von dem Höhenunterschied zwischen dem Lappen 82 und der in einem Behälter 84 vorhandenen FTüssigkeit 83 abhängig ist, um die Geschwindigkeit zu regem, mit welcher die Flüssigkeit 83 auf den Lappen geführt wird. Ein Rohr 85 dient zum Verbinden des unteren Endes des Behälters 84 mit einem Zuführungsorgan 87. Geeignete Klammern 88 halten das obere Ende des Behälters 84. Die Klammern sind an einem Teil 89 befestigt, der von dem Ende der Stange 91 getragen wird, die durch einen (nicht dargestellten) Antrieb mit konstanter Geschwindigkeit bewegt wird, so daß der Behälter 84 ständig gehoben wird; z. B. kann das untere Ende der Stange 91 mit einer Zahnstange versehen sein. Ein Ritzel, das mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben wird, greift an der Zahnstange an, um die Stange zu heben. Das Ritzel kann direkt mit einem Motor oder einem anderen Antrieb mit veränderbarer Geschwindigkeit verbunden sein. Durch geeignete Auswahl des inneren Durchmessers der Rohre 87 und der Geschwindigkeit, mit der der Behälter angehoben wird, kann die Mischung der Trennfläche 22 mit passender konstanter Geschwindigkeit zugeführt werden. Das Zuführungsorgan 87 wird von dem Träger 92 getragen; dieser ist an der Schiene 93 befestigt, die ihrerseits beispielsweise mit Schrauben 94 an dem obenerwähn-

ten Teil 19 befestigt ist. Somit kann die seitliche Stellung des Teiles 87 durch Verschieben des Trägers 92 an der Querschiene 93 eingestellt werden. Wie bereits gesagt, können Lappen an jeder geeigneten Stelle längs des oberen Endes der Trennfläche 22 vorgesehen sein. Die Lage der Lappen hängt unter anderem von der zu trennenden Mischung und der Elektrolytflüssigkeit ab.

Wie schon erwähnt, wird bei Geräten für die kon-

wenn die Strömung in den Dochten über einen gewissen Punkt verstärkt wird, von diesem nach innen auf die Trennfläche und bewirkt dadurch auch eine Verstärkung der Strömung in den seitlichen Teilen 5 der Trennfläche. Es ergibt sich dann in den seitlichen Bereichen eine raschere Strömung des Elektrolyten als in der Mitte der Trennfläche. Im Ergebnis wird also das Muster komprimiert. Dadurch, daß der den Dochten zugeführte Elektrolyt, um das Unter-

tinuierliche Elektrophorese ein elektrisches Feld mit io suchungsergebnis zu verdeutlichen, aus dem Gleicheiner quer zur Strömung der Elektrolytflüssigkeit ge- gewicht gebracht wird, kann das Muster nach links richteten Komponente benutzt, um die Trennung der _oder nach rechts geneigt bzw. schräggestellt werden; Mischungsbestandteile zu bewirken. Schienenartige durch Verstärken der Elektrolytströmung auf der Elektrolytdochtsäulen 96 dienen dazu, das elektrische rechten Seite und Vermindern der Strömung auf der Feld an die Trennfläche 22 anzulegen. Die Docht- 15 iink_en Seite, so daß Elektrolytflüssigkeit rechts zusäulen können aus saugfähigem Material hergestellt sätzlich in die Trennfläche hineingebracht bzw. links sein; sie können mit den Seitenrändern der Trenn- _{aus Άτ} herausgezogen wird, läßt sich das Muster nach fläche in Berührung stehen, um em elektrisches Poten- _{links neigerij und} umgekehrt. Durch Verringern der tial daran anzulegen. Eine geeignete Dochtsaule kann Elektrolytströmung in beiden Dochten fließt der durch Aufeinanderstapeln mehrerer Elemente 97 her- _{20 E}i_ekt_rolytstrom zum Teil aus der Trennfläche beidergestellt sein, die aus dem gleichen Material wie die _{seits nach außen in die Dochtei und das} Muster wird Trennfläche 22 bestehen. Wie insbesondere F1 g. 6 verbreitert

zeigt können solche Elemente 97 indem U-förmigen _{Der Elektrolyt wird aus dem} Hauptvorratsbehälter

Ted 98 aufeinandergestapelt sein. Eine Klemmplatte _{durch u}._iötmige Kapillarrohre 108 (F i g. 1, 2 und 3)

99 wird mit Schrauben 101 auf einer Seite an den _{a5 als} Saugheber angehoben, welche mit einem Ende in

Teil 98 angeschraubt; ihre andere Seite druckt mit — ■ einem Vorsprung 102 die Trennfläche 22 gegen die benachbarte Fläche des Dochtes 96. In Fig. 1 sind

die Klemmplatten 99 zu sehen, die sich längs der seit- . T₇,.. . , ·. · , _v , *_nn ^- „·■ ■ , ·<.

r t T>-· j j τ „.. 1 ,,v xi τ-.· der Flüssigkeit in den Kanal 109. Die Flüssigkeit

liehen Rander der Trennflache 22 erstrecken. Die 30 _r. _ft , ,⁶,. _v , - _f . „ _ΛΛΛ f

t^^^.„-„-„i„_ i„..e._ ia j- *-:*__ j._ τ- lauft durch diesen Kanal zur Tropfstelle 111 und von

den Elektrolyten 12 des Vorratsbehälters tauchen, während ihr anderes Ende über die Wandung 64 reicht. Das U-Rohr dient als Saugheber zum Fördern

Dochtsäulen verlaufen längs der Seiten der Trennfläche 22 und berühren diese auf dem größten Teil ihrer Länge. Das untere Ende der Dochte 96 ragt bis unter die Trennfläche und taucht in den Elektrolyten 103 des Elektrodenbehälters 104.

Der U-förmige Teil 98, der zum Halten des Dochtes 96 dient, kann an den Seitenwandungen 74 befestigt sein. Beispielsweise kann der Teil mit zwei Platten 151, 152 (Fig. 2) versehen sein, ähnlich wie

35

Tropfstelle

da auf das obere Ende der Dochtsäulen. Der Elektrolyt läuft nach unten in den Behälter 104, der als Auffang dient. Der Flüssigkeitsspiegel in dem Behälter wird mittels des Überlaufes 112 konstant gehalten.

Wenn die Strömung durch den mittleren Teil der Trennfläche nach unten der Strömung durch ihre seitlichen Teile nach unten durch passendes Einstellen der Höhe der U-Rohre, die zu den Dochtsäulen ge-

sie zum Halten des Elektrolytbehälters benutzt sind; 40 ^horen' ⁱⁿ P^{assender Weise} ausgeglichen, innerhalb diese drücken den Teil 98 gegen die Seitenwan- ^der Gesamtbreite der Fläche also vergleichmäßigt ist,

so ist das an der Trennfläche angelegte Feld am unteren Ende dieser annähernd doppelt so stark wie am oberen Ende. Die Leitfähigkeit des Elektrolyten

gegen
düngen.

Es ist ferner eine Einrichtung zur Herstellung des
elektrischen Kontaktes mit dem Elektrolyten 103 .
vorgesehen. Beispielsweise kann eine Elektrode in 45 ^{mmmt aber von oben nach unten we}8^{en der Ver}' Form einiger Windungen aus Platindraht in den dampfung des Lösungsmittels des Elektrolyten aus Elektrolyten eingetaucht sein. In Fig. 7 ist die in den ^der Trennfläche zu. Der Erfolg davon ist, daß das Elektrolyten 103 eingetauchte Elektrode 106 zu ^{Feld län}§^{s der} Trennfläche praktisch gleichförmig ist, sehen. Für jede Elektrode ist ein Behälter 104 vor- ^{so daß die} Bestandteile besonders wirksam getrennt handen; zwischen beide Behälter 107 ist die Span- 50 werden. Das sich ergebende Muster weist Bänder auf, nungsquelle 107 gelegt. Auf diese Weise wird ein ^{die in} annähernd geraden Linien von der Stelle der elektrisches Feld an die Trennfläche angelegt. Die Aufbringung der Probe auseinanderlaufen. Dicke der Dochtsäulen ist hinsichtlich ihrer Material- Um die Elektrodenprodukte (Abscheidungen) fortmenge mit der Trennfläche vergleichbar, so daß das zuspülen, welche längs der Dochtsäulen und in die an letztere angelegte elektrische Feld relativ gleich- 55 Trennfläche wandern oder aufsteigen könnten, ist es mäßig ist. Die Trennfläche verhält sich daher elek- vorteilhaft, noch eine zusätzliche Spülströmung vortrisch wie der Mittelteil einer um ein Vielfaches brei- zusehen. Zu diesem Zweck ist ein Rohr 113 an seiteren, gedachten Trennfläche. nem oberen Ende U-förmig gestaltet; es taucht in den

Es sind ferner geeignete Vorrichtungen für die un- Vorratsbehälter, um Flüssigkeit 13 von hier als Saugabhängige und regelbare Zuführung des Elektrolyten 60 heber zu fördern. Die Flüssigkeit 13 läuft durch das zum oberen Ende der sich längs der Seitenränder der Rohr 113 neben dem in die Flüssigkeit 103 tauchen-Trennfläche erstreckenden Dochtsäulen vorgesehen. den Teil der Dochtsäulen herab. Dies verursacht in Durch Beeinflussung der Elektrolytströmung in den der Flüssigkeit 103 eine Strömung in Pfeilrichtung seitlichen Dochtsäulen läßt sich die Geschwindigkeit (Fig. 3) über die Elektrode an den Hindernissen des Herabfließens im Mittelteil der Trennfläche be- 65 114, 115, 116 vorbei durch den Überlauf 112 nach einflussen, da sämtliche Teile der Gesamtströmung außen, wie durch die Pfeile 117 angedeutet. Dann auf der ganzen Breite der Einrichtung miteinander läuft die Flüssigkeit längs der Grundplatte 38 durch kommunizieren. Zum Beispiel fließt der Elektrolyt, den Auslaß 118 ab.

ίο

Man läßt das Gerät arbeiten, bis ein stabiler Zustand erreicht ist und die Elektrolytflüssigkeit längs der Trennfläche gleichförmig herabfließt. Zur Vergleichmäßigung der Strömung auf der ganzen Breite der Trennfläche wird die durch die Rohre 108 angehobene Flüssigkeitsmenge entsprechend geregelt. Ist ein stabiler Zustand erreicht und fließt die gewünschte Elektrolytmenge gleichmäßig über die Trennfläche herab, so wird der Röhre 84 die zu

hälter 104 ist herausnehmbar in dem Gerät angeordnet. Wenn also die Dochtsäule abgenommen wird, kann der Behälter 104 durch Lösen der Verzapfung 133 von der Rückseite abgehoben werden.

Allgemein besteht der vordere Teil des Gehäuses zweckmäßig aus durchsichtigem Kunststoff. Das Gerät wird bei Temperaturen betrieben, die auf der Innenseite eine Kondensation verursachen können, was die Sichtbarkeit beeinträchtigt. Daher sind zweckmäßig Einrichtungen vorgesehen, die dazu dienen, die Dämpfe zu sammeln und in der Nachbarschaft der Trennfläche 22 zu kondensieren. Ein solcher Wärmeaustauscher kann Zickzackwindungen

Die Menge der durch das U-Rohr 108 angehobenen Flüssigkeit kann durch Heben und Senken der Röhre gesteuert werden. So ist ein Teil 119 am oberen Ende des Gewindebolzens 121 befestigt. Das Ende des Teiles 119 hält das U-Rohr. Ein (nicht dargestelltes) Ritzel, das durch den Knopf 122 gedreht wird, steht mit dem Gewindebolzen im Eingriff. Eine Skala 123 an der Wandung des Gerätes und ein Markierungspfeil 124 dienen zur Anzeige der Stellung des

U-Rohres. Auf diese Weise läßt sich die Vorrichtung 10 untersuchende Mischung zugeführt und so auf den einstellen und mittels des Knopfes 122 in eine be- Lappen 82 gebracht, von wo aus sie mit der Elekstimmte Lage bringen, so daß eine vorbestimmte trolytgrundflüssigkeit nach unten fließt. Durch das Elektrolytmenge über die Dochtsäule 96 herab- elektrische Feld wird die Mischung, wie bereits befließt, schrieben, getrennt. Das Rohr 84 wird mit einer Das Gehäuse umfaßt eine Rückwand 51, Seiten- 15 vorbestimmten Geschwindigkeit angehoben, so daß teile 74, eine Deckplatte 126 und eine Frontplatte die Geschwindigkeit, mit welcher die Mischung auf 127, die abnehmbar an dem Gehäuse befestigt ist. die Trennfläche zugeführt wird, konstant gehalten Hierzu können von Hand lösbare Schrauben 128 in wird. Die getrennten Bestandteile werden durch die den Teil 129 eingreifen, der sich um das Gerät Rohre 46, die unterhalb des Gerätes angeordnet herum erstreckt. Die Unterseite der Frontplatte 127 20 sind, gesammelt.

steht mit einem Querschlitz 131 im Eingriff. Der Be- Bei einer praktisch bewährten Ausführungsform

des Gerätes war die Trennfläche etwa 35 cm (14") breit und etwa 40 cm (16") lang und aus Filtrierpapier mit einem Flächengewicht von 470 g/m² ausgeschnitten. An ihrem unteren Rand waren zweiunddreißig Tropfstellen ausgebildet. Jede der Elektrolytdochtsäulen war durch Aufeinanderlegen von zweiundzwanzig Streifen Filtrierpapier mit den Abmessungen 5 cm (2") X 34 cm (13Va") hergestellt..

Die in den Vorratsbehälter gepumpte Elektrolytlösung war eine Bartibal-Pufferlösung (p_H-Wert 8,6) mit einer Ionenstärke vom Wert 0,02. Die Apparatur wurde in einem Kühlbehälter auf 1° C gehalten. Es wurde eine Spannung von 500 V aus einer Konstantaufweisen. Vorzugsweise werden hierfür Platten ver- 35 strom-Energiequelle an die Elektroden angelegt, so wendet, die in Abständen mit Hindernissen in Form daß ein konstanter Strom von 30 mA über die von Rippen versehen sind; z. B. kann das Gerät in Trennfläche floß. Unter diesen Bedingungen betrug Abständen befindliche Platten 141 und 142 (Fig. 4) die Trennflächentemperatur 7⁰C. enthalten, die mit einer Reihe von Rippen 143 ver- Eine vorher gegen die Elektrolytlösung dialysierte

sehen sind. Es sind jeweils abwechselnd Rippen an 40 Probe von menschlichem Serum wurde der Trenneiner Seite befestigt, während die anderen an der ge- fläche mittels eines Lappens in einem Abstand von genüberliegenden Seite befestigt sind, so daß ein etwa 10 cm vom elektrisch negativen Seitenrand der Zickzackweg, wie er in Fig. 5 dargestellt ist, gebildet Trennfläche gerade unterhalb der Tragstange mit wird. Es tritt also Kühlflüssigkeit bei 144 ein, läuft einer stetigen Geschwindigkeit von etwa 1,5 ml auf die in Fig. 5 rechts dargestellte Seite, um das 45 (Milliliter) pro Stunde zugeführt. Nach Erreichen Ende des rippenartigen Hindernisses herum und auf der Stabilität des Betriebes wurden Proben an den der linken Seite zurück am Ende der Rippe 146 vorbei usw. und tritt dann am unteren Ende 147 aus.
Das Kondensat, das sich auf einer solchen Kühlplatte
sammelt, tropft vom Tropfglied 148 auf den Boden 50
des Gerätes und läuft, wie schon beschrieben, durch
die Öffnung 118 nach außen.

Das Gerät arbeitet folgendermaßen: Die Speisedochtfläche 11 wird so angeordnet, daß sie mit ihrem
einen Ende in die Elektrolytflüssigkeit taucht, wan- 55 Röhren wurden durch Dialyse gegen eine 30%ige rend das gezackte Ende zwischen die Stäbe 17 und Polyvinyl-Pyrrolidin-Lösung dialysiert und dann 18 reicht. Die Trennfläche 22 wird über den Stab 23 durch Elektrophorese auf Filtrierpapier in einem gelegt und zwischen den Teilen 24 und 25 fest- Streifengerät untersucht. In den Röhren 7 bis 12 geklemmt. Sie wird mittels des Teiles 99 fest- waren Unterfraktionen von y-Globulin vorhanden, geklemmt, so daß sie mit den Dochtsäulen 96 in Be- 60 während in den Röhren 13 bis 17 Unterfraktionen rührung steht. In den Vorratsbehälter wird fort- von /J-Globulin enthalten waren. In den Röhren 18 laufend Elektrolytflüssigkeit gepumpt, und der bis 21 waren a₂-Globulin-Unterfraktionen und in Spiegel des Standrohres wird so eingestellt, daß die den Röhren 22, 23 und 24 a-t-Globulm-Unterfrakgewünschte Elektrolytmenge durch Saugheberwirkung tionen vorhanden. In den Röhren 24, 25 und 26 mittels der Zuführungsdochtfläche auf die Trenn- 65 befand sich Albumin. In den Röhren 17 bis 21 fläche gefördert wird. Durch die U-Rohre 108 wird waren ^-Lipoproteine anwesend; die Röhre 22 war Flüssigkeit auf die Elektrode gefördert. An die frei von Lipoprotein, während die Röhren 23, 24 Elektroden wird eine Spannung angelegt. und 25 a-Lipoproteine enthielten.

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mit 1 bis 32 vom negativen bis zum positiven Seitenrand der Trennfläche numerierten Tropfstellen gesammelt.

Der Versuch wurde etwa 24 Stunden lang durchgeführt, und das Material, das in den den einzelnen Lappen entsprechenden Auffangröhren gesammelt war, wurde geprüft. In den Röhren 7 bis 26 einschließlich befand sich Protein. Die Proben in den

Durch die Erfindung wurde somit ein verbessertes Elektrophoresegerät geschaffen, in welchem die Bestandteile einer Probe zuverlässig und genau getrennt werden können. Das Gerät enthält eine Einrichtung, durch welche die Strömung des Elektrolyten nach unten längs der Trennfläche in deren Bereich beliebig ausgerichtet und vergleichmäßigt werden kann. Die Strömung des Elektrolyten längs der Trennfläche kann insbesondere auch derart verändert werden, daß die seitlichen Ränder entweder mehr oder weniger strömende Elektrolytflüssigkeit enthalten als der mittlere Teil. Durch derartiges Verändern des Elektrolytflusses ist es ferner möglich, das Muster je nach Wunsch zu komprimieren, schrägzustellen oder seitlich zu verschieben.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur kontinuierlichen Elektrophorese, bei der eine poröse Trennfläche, insbesondere aus Filtrierpapier, verwendet ist, an deren Seitenrändern Dochtsäulen angeordnet sind, deren oberen Enden ständig Elektrolytflüssigkeit (Pufferlösung) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Dochtsäulen auf demjenigen Teil ihrer Länge, mit welchem sie mit der Trennfläche in kommunizierender Verbindung stehen, frei von metallenen Anschlußelektroden sind und nur an ihrem nach unten über die Trennfläche hinausragenden Teil Anschlußstellen für die zur Erzeugung des elektrischen Querfeldes in der Trennfläche dienende Spannung aufweisen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolytdochtsäulen durch Stapel von Filtrierpapierstreifen gebildet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Elektrolytdochtsäulen getrennt regelbare Einrichtungen zur fortlaufenden, dosierbaren Zuführung von Elektrolytflüssigkeit vorgesehen sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolytdochtsäulen mit ihren unteren Enden in Elektrolytgefäße eintauchen, deren Flüssigkeitsspiegel auf einer vorbestimmten Standhöhe gehalten wird, unterhalb deren die metallischen, beispielsweise aus Platindrahtwindungen bestehenden Elektroden angeordnet sind.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der porösen Trennfläche eine als Saugheber wirkende, mit einem Ende in einem Elektrolytvorratsbehälter tauchende poröse Speisedochtfläche angeordnet ist, die zum ständigen Zuführen von Elektrolytflüssigkeit zum oberen Rand der Trennfläche dient.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der oberhalb der Trennfläche angeordnete Elektrolytvorratsbehälter eine Einrichtung zum Konstanthalten des Elektrolytspiegels aufweist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Britische Patentschrift Nr. 716 875;

»Naturwiss.« 37, 1950, S. 397;

»Chem. Products«, 1954, S. 265/266;

»Paper Chromatography, Paper Electrophoresic«, Academic Press, Inc., New York 1955, S. 380 bis 390.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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