DE1274074B

DE1274074B - Device for one and two-sided gel electrophoresis

Info

Publication number: DE1274074B
Application number: DE1968SC041931
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Werner Sc Dipl-Chem
Original assignee: WERNER SCHMIDTMANN DIPL CHEM D
Current assignee: WERNER SCHMIDTMANN DIPL CHEM D
Priority date: 1968-02-05
Filing date: 1968-02-05
Publication date: 1968-08-01

Description

Vorrichtung für die ein- und zweiseitige Gelelektrophorese Die Erfindung hat eine Vorrichtung zur elektrophoretischen Trennung von Eiweißen in Gelen zum Gegenstand, die im besonderen für die Trennung dieser Stoffe in Körperflüssigkeiten, wie Blutserum, geeignet und damit in der Medizin für die Diagnostik von Bedeutung ist. Die Vorrichtung ist für alle Medien als Trennmaterial verwendbar, die als Sol eingebracht werden und anschließend zum Gel erstarren, wie es beispielsweise bei Agar-Agar, Stärke, Polyacrylamid der Fall ist.Device for one- and two-sided gel electrophoresis The invention has a device for the electrophoretic separation of proteins in gels for Object that is particularly important for the separation of these substances in body fluids, like blood serum, suitable and therefore important in medicine for diagnostics is. The device can be used as a separating material for all media, which are used as sol are introduced and then solidify to form a gel, as is the case, for example, with Agar-agar, starch, polyacrylamide is the case.

Je nach der Wasserstoffionenkonzentration der Pufferlösung liegen die Eiweiße als Anionen, Kationen oder Zwitterionen vor. Bei der elektrophoretischen Trennung dieser Stoffe wird im allgemeinen das pH der Pufferlösung so eingestellt, daß sie nur eine Ladungsform annehmen und demzufolge im angelegten elektrischen Feld in einer Richtung wandern. Im alkalischen Milieu, in dem bevorzugt gearbeitet wird, wandern beispielsweise menschliche Serumeiweiße zur Anode. Jedoch tritt bei Verwendung von Agar- und Stärkegel das als Endosmose bezeichnete Phänomen auf, was besagt, daß nicht alle Eiweiße des zu untersuchenden Blutserums unter vorgegebenen Bedingungen in gleicher Richtung wandern; ein Teil der Eiweiße (r-Globuline) bewegt sich vielmehr von der Auftragsstelle aus in entgegengesetzter Richtung. Depending on the hydrogen ion concentration of the buffer solution the proteins as anions, cations or zwitterions. In the case of electrophoretic Separation of these substances, the pH of the buffer solution is generally adjusted so that that they take on only one form of charge, and consequently in the applied electrical form Hiking field in one direction. In an alkaline environment, in which work is preferred For example, human serum proteins migrate to the anode. However joins Using agar and starch gel the phenomenon called endosmosis on what states that not all proteins of the blood serum to be examined are under specified Hiking conditions in the same direction; some of the proteins (r-globulins) move rather, from the point of application in the opposite direction.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch ihre Verwendbarkeit für elektrophoretische Trennungen aus, die sowohl nur nach einer Seite als auch nach beiden Seiten von der Auftragsstelle aus verlaufen können. Bei den bisher bekannten Vorrichtungen, die eine zweiseitige elektrophoretische Trennung ermöglichen, dienen dafür waagerechte, aus einem Stück bestehende, nicht abgedeckte Gelplatten. Die Nachteile dieser Vorrichtungen liegen in der für eine quantitative Auswertung wenig geeigneten Beschaffenheit der Gelplatten, die beispielsweise keine seitlichen Begrenzungen der Eiweißproben und -fraktionen aufweisen, deren Gelschicht nicht gleichmäßig ist und deren Geloberfläche sich in Berührung mit der Luft mehr oder weniger unregelmäßig froschhautähnlich ausbildet. The device according to the invention is characterized by its usability for electrophoretic separations that are only to one side as well can run on both sides from the place of application. With the previously known Devices that allow two-sided electrophoretic separation are used instead, horizontal, one-piece, uncovered gel plates. the These devices have few disadvantages for quantitative evaluation Suitable properties of the gel plates, which for example have no lateral limits of protein samples and fractions with a non-uniform gel layer and their gel surface becomes more or less irregular in contact with the air trained like a frog skin.

Die aufgezeigten Nachteile werden bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vermieden. Darüber hinaus bietet sie die weiteren bemerkenswerten Vorteile, eine unterschiedliche Einstellbarkeit der Bedingungen zu beiden Seiten der Auftragsstelle, wie verschiedene pH-Werte der Pufferlösungen und/oder verschiedene Gelkonzentrationen wie auch die Verwendung verschiedenartiger Gele, zu ermöglichen, wodurch gezielte Trennungen zu beiden Seiten der Auftragsstelle durchführbar sind. The disadvantages shown are in the device according to the invention avoided. In addition, it offers the other notable benefits of being a different adjustability of the conditions on both sides of the job site, such as different pH values of the buffer solutions and / or different gel concentrations as well as the use of different types of gels, to enable making targeted Separations can be carried out on both sides of the job site.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung für die ein-und zweiseitige Gelelektrophorese, die aus einer Trennkammer, zwei Pufferbehältern und zwei jeweils mit diesen verbundenen Elektrodenbehältern nebst in diese eingeführten Elektroden besteht, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkammer 1 halbzylindrisch mit nach oben liegender Wölbung gestaltet ist, derart, daß auf einen Vollhalbzylinder 2 ein Hohlhalbzylinder 3 aufgepaßt ist, von denen der Vollhalbzylinder 2 mindestens eine sich über seine Mantelfläche halbkreisförmig erstreckende, als Rille ausgebildete Gelkammer 4 sowie mindestens einen sein Inneres von der oberen Wölbung bis zum Ende der Gelkammer 4 durchsetzenden Füllkanal 5 aufweist und der Hohlhalbzylinder 3 Zuführungen 6 über den Füllkanälen 5 und Schlitze 7 über den Gelkammern 4 besitzt, und wobei die Trennkammer 1 als Oberteil mittels einer an ihrer Unterseite in Richtung der Zylinderachse mittig verlaufenden Aussprung 8 auf einer in einem vorzugsweise kastenförmigen Unterteil 9 befindlichen mittleren Trennwandl0 aufliegt, die jeweils die in diesem Unterteil 9 enthaltenen zwei Pufferbehälter 11 wie auch die durch Diaphragmen 12 mit je einem Pufferbehälter 11 in Verbindung stehenden zwei Elektrodenbehälter 13 voneinander trennt. The device according to the invention for one- and two-sided gel electrophoresis, that consists of a separation chamber, two buffer tanks and two each connected to these Electrode containers, in addition to electrodes inserted into them, is thereby characterized in that the separation chamber 1 is semi-cylindrical with an upward curvature is designed in such a way that a hollow half cylinder 3 is fitted onto a full half cylinder 2 is, of which the full half cylinder 2 at least one extends over its lateral surface semicircular extending gel chamber 4 designed as a groove and at least one penetrating its interior from the upper arch to the end of the gel chamber 4 Has filling channel 5 and the hollow half cylinder 3 feeds 6 above the filling channels 5 and slots 7 over the gel chambers 4, and wherein the separation chamber 1 as Upper part by means of a centered on its underside in the direction of the cylinder axis extending recess 8 on a preferably box-shaped lower part 9 located middle Trennwandl0 rests, each in this lower part 9 contained two buffer containers 11 as well as those by diaphragms 12 each with one Buffer container 11 communicating two electrode containers 13 from each other separates.

Bevorzugt ist die Trennkammer 1 mit mehreren Gelkammern 4 ausgestattet, die parallel verlaufend nebeneinander angeordnet und durch Stegel4 getrennt sind. Für eine quantitative Auswertung der elektrophoretischen Trennungen empfiehlt es sich, Gelkammern 4 von rechteckigem Querschnitt vorzusehen, um damit Gelstreifen von gleichmäßiger Dicke zu erhalten. Eine gute Abdeckung der Gelkammern 4 ist durch den auf den Vollhalbzylinder 2 passend aufgesetzten Hohlhalbzylinder 3 gewährleistet. Zum Auftragen der der Elektrophorese zu unterwerfenden Proben auf die Gele dienen die im Hohlhalbzylinder 3 befindlichen Schlitze 7 über den Gelkammern 4, die zweckmäßig in Reihe in Richtung der Längsachse der Trennkammer 1 angeordnet sind. Um beim Einfüllen der Sole in die Gelkammern 4 ein Auslaufen zu verhindern, sind der Vollhalbzylinder 2 und der Hohlhalbzylinder 3 durch beidseitig der Gelkammern 4 und der Füllkanäle 5 nach den Enden des Vollhalbzylinders 2 hin befindliche, Dichtungsmaterial aufnehmende Aussparungen 15 und/oder durch den Hohlhalbzylinder 3 an seinen seitlich angebrachten Leisten 16 in den Vollhalbzylinder 2 führende Schrauben 17 abdichtend aufeinandergepaßt. The separation chamber 1 is preferably equipped with several gel chambers 4, which run parallel to each other and are separated by webs4. It recommends a quantitative evaluation of the electrophoretic separations to provide gel chambers 4 of rectangular cross-section in order to thereby gel strips of uniform thickness. The gel chambers 4 are well covered the one on the full half cylinder 2 Matching attached hollow half cylinder 3 guaranteed. For applying the samples to be subjected to electrophoresis the gels serve the slots 7 located in the hollow half cylinder 3 above the gel chambers 4, which are expediently arranged in series in the direction of the longitudinal axis of the separation chamber 1 are. In order to prevent leakage when filling the brine into the gel chambers 4, the full half cylinder 2 and the hollow half cylinder 3 are through the gel chambers on both sides 4 and the filling channels 5 located towards the ends of the full half cylinder 2, sealing material receiving recesses 15 and / or through the hollow half cylinder 3 on its side attached strips 16 in the full half cylinder 2 leading screws 17 sealing matched.

In besonderer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit dem Ziel einer weitgehenden Anderungsmöglichkeit der bei der Gelelektrophorese anzuwendenden Bedingungen ist es zweckmäßig, die Trennkammer 1 mit zwei Füllkanälen 5' und 5" auszustatten, von denen der Füllkanal 5' mit den Enden der Gelkammern 4 auf der einen Seite der Wölbung der Trennkammer 1 und der Füllkanal 5" entsprechend mit deren Enden auf der anderen Seite in Verbindung steht. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, die Gelkammem 4 von beiden Enden her durch die jeweiligen Füllkanäle 5 mit verschiedenen Solen zu beschicken. Durch Anordnung der Schlitze 7 in verschiedener Höhe ist die Lage der Grenzfläche zwischen solchen unterschiedlichen Gelen gegeben. In a special embodiment of the device according to the invention with the aim of a far-reaching possibility of changing those to be used in gel electrophoresis Conditions, it is useful to have the separation chamber 1 with two filling channels 5 'and 5 " equip, of which the filling channel 5 'with the ends of the gel chambers 4 on the one side of the curvature of the separation chamber 1 and the filling channel 5 ″ accordingly whose ends are connected on the other side. This is the possibility given, the gel chambers 4 from both ends through the respective filling channels 5 to be charged with different brines. By arranging the slots 7 in different The height is the position of the interface between such different gels.

In weiterer Abänderung der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die Gelkammern 4 auch gruppenweise miteinander verbunden und für jede Gruppe jeweils zwei die Trennkammer 1 durchsetzende Füllkanäle 5' und 5" vorhanden sein. Zum Verbinden mehrerer Gelkammern 4 untereinander dient ein am Ende derselben in Richtung der Längsachse des Vollhalbzylinders 2 verlaufender Verbindungskanal 18, in den dann der jeweilige Füllkanal 5 mündet. Der Verbindungskanal 18 kann beispielsweise durch Verminderung der Höhe der Stege 14 oder durch Einkerbung gebildet sein. Das Einfüllen der Trenumaterialien in die Gelkammern 4 erfolgt auf diese Weise gleichmäßig aufsteigend nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. In a further modification of the device according to the invention, the Gel chambers 4 also connected to one another in groups and for each group in each case two filling channels 5 'and 5 "penetrating the separating chamber 1 may be present. For connecting a plurality of gel chambers 4 with one another is used at the end of the same in the direction of Connecting channel 18 running along the longitudinal axis of the full half cylinder 2, into which then the respective filling channel 5 opens. The connecting channel 18 can, for example, through Reduction of the height of the webs 14 or be formed by notching. The filling of the trenum materials in the gel chambers 4 takes place in a uniformly increasing manner in this way according to the principle of communicating tubes.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung sei an Hand der F i g. 1 bis 6 beispielsweise näher erläutert. The device according to the invention is based on FIG. 1 to 6 for example explained in more detail.

F i g. 1 gibt einen Überblick über die erfindungsgemäße Vorrichtung und zeigt die aus dem Vollhalbzylinder 2 und dem darauf passenden Hohlhalbzylinder 3 bestehende Trennkammer 1 sowie das kastenförmige Unterteil 9. F i g. 1 gives an overview of the device according to the invention and shows the one from the full half cylinder 2 and the hollow half cylinder that fits on it 3 existing separation chamber 1 and the box-shaped lower part 9.

Im einzelnen weist der Vollhalbzylinder 2 die sich über seine Mantelfläche halbkreisförmig erstreckenden Gelkammern 4 mit den dazwischenliegenden Stegen 14, den die Gelkammern 4 jeweils auf einer Seite der Wölbung untereinander verbindenden Kanal 18 sowie die Öffnungen der Füllkanäle 5 auf, weiterhin die zur Aufnahme von Dichtungsmaterial dienenden Aussparungen 15 wie auch Bohrungen 19 für die Schrauben 17 und die an der Unterseite des Vollhalbzylinders 2 mittig in Längsrichtung verlaufende Aussparung 8. In detail, the full half cylinder 2 extends over its outer surface semicircularly extending gel chambers 4 with the intermediate webs 14, which connect the gel chambers 4 to one another on one side of the curvature Channel 18 and the openings of the filling channels 5, continue to be used for receiving Sealing material serving recesses 15 as well as holes 19 for the screws 17 and the one running centrally in the longitudinal direction on the underside of the full half cylinder 2 Recess 8.

Der Hohlhalbzylinder 3 besitzt an der oberen Wölbung die Zuführung 6 für die FüllkanäleS sowie die in Reihe angeordneten Schlitze 7 für die Gel- kammern 4. Seitlich befinden sich die Leisten 16 mit den durchgeführten Schrauben 17. The hollow half cylinder 3 has the feed at the upper curve 6 for the filling channels and the slots 7 arranged in a row for the gel chambers 4. At the side are the strips 16 with the screws 17 passed through.

Das kastenförmige Unterteil 9 enthält die mittlere Trennwand 10, zu deren beiden Seiten sich die zwei Pufferbehälter 11 sowie die durch Diaphragmen 12 mit diesen jeweils in Verbindung stehenden Elektrodenbehälter 13 mit den Durchführungen 20 für die nicht eingezeichneten Elektroden befinden. The box-shaped lower part 9 contains the middle partition 10, on both sides of which there are the two buffer containers 11 and the diaphragms 12 with these respectively connected electrode containers 13 with the bushings 20 for the electrodes not shown.

F i g. 2 entspricht dem Schnitt A-B in Fig. 1 durch die Trennkammerl, die aus dem Vollhalbzylinder 2 und dem Hohlhalbzylinder 3 passend zusammengesetzt ist. An dieser sind eine Gelkammer 4 und der über ihr befindliche Schlitz 7, die Füllkanäle 5' und 5" mit ihren Zuführungen 6 sowie die Schrauben 17 dargestellt, die durch den Hohlhalbzylinder 3 an seinen seitlich angebrachten Leisten 16 in die Bohrungenl9 im Vollhalbzylinder 2 geführt sind. Außerdem sind der die Gelkammern 4 untereinander verbindende Kanal 18 und die Aussparung 8 zum Aufsetzen der Trennkammer 1 auf die in F i g. 3 dargestellte mittlere Trennwand 10 des kastenförmigen Unterteils 9 ersichtlich. F i g. 2 corresponds to section A-B in Fig. 1 through the separation chamber, which are composed of the full half cylinder 2 and the hollow half cylinder 3 to match is. On this are a gel chamber 4 and the slot 7 located above it, the Filling channels 5 'and 5 "with their feeds 6 and the screws 17 are shown, through the hollow half cylinder 3 on its laterally attached strips 16 into the Bohrungenl9 are guided in the full half cylinder 2. In addition, these are the gel chambers 4 interconnecting channel 18 and the recess 8 for placing the separating chamber 1 to the in F i g. 3 shown middle partition 10 of the box-shaped lower part 9 can be seen.

Fig.3 entspricht dem SchnittC-D in Fig. 1 durch das Unterteil9 und zeigt die mittlere Trennwand 10 zwischen den beiden Pufferbehältern 11, die durch Diaphragmen 12 mit den Elektrodenbehältern 13 in Verbindung stehen. Letztere weisen die Durchführungen 20 für die nicht eingezeichneten Elektroden auf. 3 corresponds to the section C-D in Fig. 1 through the lower part 9 and shows the middle partition 10 between the two buffer containers 11, which by Diaphragms 12 are connected to the electrode containers 13. The latter wise the feedthroughs 20 for the electrodes not shown.

Fig.4 gibt den von oben gesehenen Hohlhalbzylinder 3 mit den Zuführungen 6 und den Schlitzen 7 wieder, welch letztere zum Unterschied von den F i g. 1 und 2 nicht an der oberen Wölbung des Hohlhalbzylinders 3 angebracht sind. Außerdem sind die seitlichen Leisten 16 und die Schrauben 17 gezeichnet. 4 shows the hollow half-cylinder 3 with the feeds, seen from above 6 and the slots 7 again, the latter in contrast to FIGS. 1 and 2 are not attached to the upper curve of the hollow half cylinder 3. aside from that the side strips 16 and the screws 17 are drawn.

F i g. 5 vermittelt eine Ansicht des Vollhalbzylinders 2 von oben mit den Gelkammern 4 und den dazwischenliegenden Stegen 14, den Füllkanälen 5' und 5", welche mit den Enden der Gelkammern 4 auf je einer Seite der Wölbung über den Verbindungskanal 18, der hier beispielsweise durch Verminderung der Höhe der Stege 14 gebildet ist, verbunden sind. Weiterhin sind die Aussparungen 15 für das aufzunehmende Dichtungsmaterial zu beiden Seiten der Gelkammern 4 und der Füllkanäle 5 nach den Enden des Vollhalbzylinders 2 hin dargestellt. F i g. 5 provides a view of the full half cylinder 2 from above with the gel chambers 4 and the intermediate webs 14, the filling channels 5 'and 5 ", which with the ends of the gel chambers 4 on each side of the curvature over the Connecting channel 18, here for example by reducing the height of the webs 14 is formed, are connected. Furthermore, the recesses 15 are for the to be received Sealing material on both sides of the gel chambers 4 and the filling channels 5 according to the The ends of the full half cylinder 2 are shown.

F i g. 6 zeigt wiederum eine Ansicht des Vollhalbzylinders 2 von oben, dessen Gelkammern 4 gruppenweise miteinander verbunden sind. Für jede dieser Gruppen sind jeweils zwei Füllkanäle 5' und 5" vorgesehen. Im weiteren entspricht F i g. 6 der F i g. 5. F i g. FIG. 6 again shows a view of the full half cylinder 2 from FIG above, the gel chambers 4 of which are connected to one another in groups. For each of these Groups are each provided with two filling channels 5 'and 5 ". In the following corresponds F i g. 6 of FIG. 5.

Claims

Claims: 1. Device for one- and two-sided gel electrophoresis, consisting of a separation chamber, two buffer containers and two each with these connected electrode containers together with electrodes inserted into them, d a through characterized in that the separation chamber (1) is semi-cylindrical with an upward curvature is designed in such a way that on a full half cylinder (2) a hollow half cylinder (3) is careful, of which the full half cylinder (2) at least one extends over his Gel chamber (4) which extends semicircularly on the outer surface and is designed as a groove as well as at least one of its interior from the upper bulge to the end the Has gel chambers (4) penetrating filling channel (5) and the hollow half cylinder (3) Inlets (6) above the filling channels (5) and slots (7) above the gel chambers (4) possesses, and wherein the separation chamber (1) as an upper part by means of a on its underside in the direction of the cylinder axis centrally extending recess (8) on one in one preferably box-shaped lower part (9) located central partition (10) rests, each of the two buffer containers contained in this lower part (9) (11) as well as those by diaphragms (12) each connected to a buffer container (11) standing two electrode container (13) separates from each other.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that in the presence several gel chambers (4) these are arranged parallel to each other and run through Web (14) are separated.

3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that that the gel chambers (4) are of rectangular cross-section.

4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that that the slots (7) over the gel chambers (4) in series in the direction of the longitudinal axis the separation chamber (1) are arranged.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the slots (7) are arranged at any height.

6. Device according to claims l to 5, characterized in that that the full half cylinder (2) and the hollow half cylinder (3) through the gel chambers on both sides (4) and the filling channels (5) located towards the ends of the full half cylinder (2), Recesses (15) receiving sealing material and / or through the hollow half-cylinder (3) on its laterally attached strips (16) leading into the full half cylinder (2) Screws (17) are sealingly fitted to one another.

7. Device according to claims 1 to 6, characterized in that that two filling channels (5 ', 5 ") are available, each of which has a filling channel the gel chambers (4) on one side of the curvature of the separation chamber (1) is connected.

8. Device according to claims 1 to 7, characterized in that that the gel chambers (4) are connected to one another in groups and for each group two filling channels (5 ', 5 ") passing through the separating chamber (1) are present.

9. Device according to claims 1 to 8, characterized in that that the gel chambers (4) by one at its end in the direction of the longitudinal axis of the Full half cylinder (2) extending connecting channel (18) connected to one another are.

10. Apparatus according to claim 9, characterized in that the Connecting channel (18) is formed by reducing the height of the webs (14).

11. The device according to claim 9, characterized in that the Connection channel (18) is formed by notching.