Устройство для приготовления пластин геля для электрофореза Советский патент 1989 года по МПК G01N27/26 

Изобретение относится к разделению и анализу смесей химических соединений при помощи электрофореза, в частности к устройствам для формирования пластин геля для электрофореза, и может .быть использовано для приготовления пластин как однородного геля, так и имеющего градиент плотности.

Известно устройство, предназначенное для одновременного приготовления нескольких пластин геля для электрофореза.

Устройство состоит из двух одинаково устроенных камер, кассет и фиксирующей про кладки. Одна стенка в кажкаждой камере выполнена наклонной кнаружи и снабжена питающим патрубком, укрепленным у диакамеры и предназначенным для ввода гелеобразующего раствора. Кассета состоит из двух - стеклянных пластин прямоугольной формы, разделенных между собой двумя тонкими призматическими прокладками, образующими прямоугольную сквозную полость, служащую для формирования пластин геля. Кассеты установлены в камере вертикально вплотную друг к другу так, что их нижние углы опираются на продольные горизонтальные уступы, выполненные вдоль боковых

4 00

СО

со

4

С&

стенок в нижней части камеры. Клиновидная прокладка расположена между наклонной стенкой камеры и плоскостью ближайшей кассеты. В нижней части устройства имеется свободная полость прямоугольной формы, ограниченная сверху нижними торцами кассет и предназначенная для распределения поступающего через патрубок гелеоб- разующего.раствора по кассетам.

Недостатками данного устройства являются значительнее размывание и невоспроизводимость градиента плотности геля в соседних кассетах, возникающие вследствие большого объема свободной полости, неравномерного перемешивания гелеобразующего раствора в ней и неодинакового удаления кассет от выходного отверстия питающего патрубка. Вследствие большого объема свободной полости имеется непроизводительный расход части гелеобразующего раствора или требуется дополнительная операция .по вытеснению этого раствора в сквозные полости кассет более тяжелой жидкостью, что усложняет эксплуатацию устройства.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для приготовления пластин геля для электрофореза, состоящее из камеры со съемной передней стенкой, диска, свободно укрепленного на горизонтальной оси и жестко присоединенного одной стороной к задней стенке камеры, вертикально размещенных в камере кассет и двух фиксирующих кассеты прокладок, расположенных соответственно между боковой стенкой камеры и боковыми торцами кассет и задней стенкой камеры и плоскостью ближайшей к ней кассеты.

С целью равномерного распределения гелеобразующего раствора между кассетами в днище камеры вдоль боковой стенки, перпендикулярной плоскости кассет, выполнен колодец, имеющий в сечении прямоугольную форму. Колодец в своей нижней части переходит в воронкообразную полость, заканчивающуюся отверстием питающего патрубка, предназначенного для ввода гелеобразующего раствора. Вместо колодца может быть использована система гибких шлангов, между которыми гелеобразующий раствор равномерно распределяется до поступления в камеру. При этом к каждой кассете подведен свой штанг. Чтобы свести к мини0

5

0

муму перемешивание по вертикали порций гелеобразующего раствора различной плотности, заполнение камеры начинается в наклонном с помощью диска на 47 в сторону питающего патрубка положении и продолжается при непрерывном повороте камеры вокруг горизонтальной оси диска до тех пор, пока днище не примет горизонтального положения. С целью предотвращения нарушений прямолинейности верхней границы полиакриламидного геля, вызываемых соприкосновением кислорода воздуха с гелеобразующим раствором, последний отделяется от ваздуха слоем легкой жидкости (вода, метанол и т.д.).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, связанная с наличием механического приспособления для равномерного поворота камеры вокруг горизонтальной оси, вызванная этим сложность эксплуата- 5 ции, а также низкая скорость заполнения кассет гелеобразующим раствором. Максимально возможное время заполнения кассет определяется моментом наступления гелеобразования (для полиакриламидного геля 20-60 мин), что обусловлено стремлением свести к минимуму перемешивание слоев и вызываемое им нарушение градиента плотности гелеобразующего раствора при повороте камеры.

Выполнение устройства с колодцем в днище камеры приводит к непроизводительным потерям значительных количеств гелеобразующего раствора в полости колодца или требует дополнительной стадии вытеснения гелеобразующего раствора из полости колодца более плотной жидкостью.

Использование в устройстве системы гибких шлангов связано с необходимостью очистки полости шлангов от геля или вытеснением гелеобразующего раствора из полости шлангов более тяжелой жидкостью.

Наличие большого количества штуцеров и соединений, а также возможность неконтролируемых отклонений в градиенте плотности геля в .различных кассетах, вызванных колебаниями в скоростях потока гелеобразующего раствора в гибких шлангах при случайных изменениях их геометрии в процессе заполнения кассет, усложняют конструкцию.

0

5

0

5

0

5

Целью изобретения является упрощение конструкции устройства.

Цель достигается тем, что в устройстве для приготовления пластин геля для электрофореза, включающем камеру со съемной передней стенкой и питающим патрубком у днища камеры, в которой размещены кассеты для формирования пластин геля, днище камеры дополнительно снабжено съемной пластиной, имеющей на своей нижней поверхности распределительную систему дихотомически ветвящихся канавок, идущих от патрубка и заканчивающихся сквоз- ными отверстиями, соединяющими указанную распределительную систему с объемом камеры.

При этом съемная пластина со стороны камеры может иметь ступенчатый вырез в виде желоба, в который выходят сквозные отверстия распредели- тельной системы дихотомически ветвящихся канавок.

С целью формирования ровной по- верхности геля, устройство снабжено крышкой, нижняя поверхность которой соприкасается с верхними торцами кассет.

Материал деталей устройства - ор- ганическое стекло. Кассеты для Формирования пластин геля выполнены стеклянными.

На фиг. I приведено устройство для приготовления пластин геля для электрофореза, изометрия (передняя съемная стенка и крышка вынесены соответственно в сторону и вверх и выполнен разрез во взаимно перпендикулярных плоскостях); на фиг. 2 - рас- пределительная пластина с системой дихотомически ветвящихся канавок, вид сверху; на фиг 3 - распределительная пластина со ступенчатым вырезом.

Устройство имеет также крышку, изолирующую верхнюю границу гелеобра- зующего раствора от воздуха и обеспечивающую формирование прямолинейной верхней границы геля. Кассеты для те- ля выполнены из стекла большой толщины, поглощающего избыток теплоты, выделяемой в процессе полимеризации.

Устройство (фиг. 1) состоит из камеры I со съемной передней стенкой 2, в которой вертикально установлены кассеты 3, состоящие из двух стеклянных пластин, разделенных двумя призматическими прокладками 4, располо

0 jg

Q

25

о

0

Q

g

35

5

женными вдоль противоположных боковых сторон стеклянных пластин так, что внутри кассет образуется сквозная полость 5, служащая для формирования пластин геля. С торцовой наклонной стороны 6 камеры I кассеты 3 зафиксированы клиновидной прокладкой 7, а со стороны передней съемной стенки 2 - прямоугольной прокладкой 8. Передняя стенка 2 крепится к камере 1 при помощи винтов 9о Резиновая прокладка 10, размещенная в пазе, позволяет регулировать степень прижатия передней стенки 2 к камере 1, не нарушая герметичности последней. Крышка I1 прикрывает сквозные полости 5 кассет 3 сверху.

На дне камеры помещена распределительная пластина 12, которая может покрывать все дно камеры . Пластина 12 установлена в соответствующую ей по размерам выемку днища так, что . верхняя сторона пластины располагается на уровне плоскости днища камеры 13. На нижней стороне распределительной пластины 12 проточена система дихотомически ветвящихся канавок 14 (фиг. 2). Окончания последних ветвлений канавок дихотомической системы соединены с верхней стороной пластины 12 с помощью вертикальных сквозных отверстий 15 (фиг. 1-3), которые сопряжены со сквозными полостями 5 кассет.

В нижней части боковой стенки камеры имеется питающий патрубок 16, выходное отверстие 17 которого совмещено с началом исходной канавки 18 распределительной пластины 12.

Сквозные отверстия 15 могут выходить на горизонтальную поверхность ступенчатого выреза 19 (фиг. 3), образуя со стенкой выемки днище камеры желоб 20 (шириной 0,5-1,0 см), пересекающий днище камеры по центру перпендикулярно плоскости кассет фиг. 1.

Устройство работает следующим образом.

В выемке днища камеры помещают распределительную пластину 12, обращая систему дихотомически ветвящихся канавок 14 книзу так, чтобы начало исходной канавки оказалось совмещенным с выходным отверстием 17 питающего патрубка. Кассеты 3 устанавливают вертикально в камере 1 так, чтобы призматические прокладки 4 занимали вертикальное положение. Между торцоиыми сторонами кассет и торцовой наклонной стороной 6 камеры 1 вставляют клиновидную прокладку 7, а между плоскостью кассет и съемной передней стенкой 2 устанавливают прямоугольную прокладку 8, после чего переднюю стенку привинчивают винтами 9, Через питающий патрубок 16 подают гелеобра- зующий раствор с возрастающим градиентом плотности-. При этом поток раствора поступает из патрубка в исходную канавк-у 18, в конце которой симметри чно разделяется между двумя последующими канавками, в конце которых снова разделяется, и так до тех пор, пока не достигнет последних канавок дихотомической системы. Далее из окончаний последних ветвлений канавок раствор поступает через сквозные отверстия 15 в полости кассет 3. После образования геля в кассетах последние вынимают из устройства и используют по назначению. Чтобы извлечь кассеты, достаточно ослабить винты на передней стенке камеры, вынуть прямоугольную и клиновидную прокладки, осторожно отделить крайнюю кассету лезвием ножа и извлечь ее из камеры. Кассеты можно хранить прямо в камере длительное время и использовать по мере необходимости.

Благодаря симметричному разделению потока в процессе прохождения по дихотомической системе канавок, плот- .ность раствора, выходящего из всех сквозных отверстий 15 распределительной пластины 12 в данный момент времени оказывается одинаковой. Незначительные флуктуации в плотности раствора в разных отверстиях, которые могут возникать (например, вследствие отклонений формы дихотомической системы канавок от идеальной) устраняются при слиянии выходящих из отверстий потоков раствора в желобе 20. В результате по всей длине желоба в данный момент времени устанавливается строго одинаковая плотность гелеобразующего раствора. Благодаря этому поступающий из желоба в сквозные полости 5 кассет 3 гелеобразующий раст

0

5

0

5

0

5

0

вор формирует во всех кассетах одинаковый по вертикали градиент плотности геля. В то же время центральное положение желоба 20 в днище камеры способствует симметричному растеканию гелеобоаэуюшего раствора по ширине сквозной полости 5 кассет в процессе их заполнения и приводит к формированию пластин геля с высокой степенью однородности плотности геля по горизонтали.

Предлагаемое устройство позволяет сократить время заполнения кассет до 5-7 мин против 20-60 мин для устройства-прототипа и соответственно увеличить время выдерживания в них геле- образующего раствора в жидком состоянии (до начала гелеобразования), что способствует еще большему выравниванию плотности гелеобразующего раствора по горизонтали, улучшая соответствующую характеристику геля. В объг- еме полости дихотомической системы канавок и желоба ввиду его незначительности по сравнению с суммарным объемом сквозных полостей кассет не происходит заметного перемешивания последовательно поступающих через питающий патрубок порций гелеобразующего раствора, вследствие чего размывание плотности геля по вертикали отсутствует. Незначительность объема канавок и желоба позволяет также исключить стадию вытеснения из них гелеобразующего раствора более тяжелой жидкостью в кассеты. Распределительная пластина легко извлекается из устройства и образовавшийся в канавках гель удаляется без затруднений.

В случае заполнения кассет раствором, образующим полиакриламидный гель (наиболее часто используемый), кассеты накрывают крышкой 11, изолирующей верхнюю границу раствора от атмосферы и способствующей образованию прямолинейной границы геля на уровне верхнего торца кассет. Применение крышки исключает операцию наслоения легкой жидкости на поверхность гелеобразующего раствора в кассетах.

16

Изобретение относится к разделению и анализу смесей химических соединений при помощи электрофреза, в частности к устройствам для формирования пластин геля для электрофреза, и может быть использовано для приготовления пластин как однородного геля, так и имеющего градиент плотности. Устройство включает камеру со съемной передней стенкой и питающим патрубком у днища камеры, в которой размещены кассеты для формирования пластин геля. Днище камеры дополнительно снабжено съемной пластиной, имеющей на своей поверхности распределительную систему дихотомически ветвящихся канавок, идущих от патрубка и заканчивающихся сквозными отверстиями, соединяющими распределительную систему с объемом камеры. Пластина со стороны камеры имеет ступенчатый вырез в виде желоба, в который выходят сквозные отверстия распределительной системы дихотомически ветвящихся канавок. Устройство снабжено крышкой , нижняя поверхность которой соприкасается с верхними торцами кассет. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Фиг.1

фи.3

фи.2

19

15