CN105498540A - 一种具有浓缩功能的电泳仪 - Google Patents

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刘志浩
杨春林
李建平
张岩
易铁慈
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D57/00—Separation, other than separation of solids, not fully covered by a single other group or subclass, e.g. B03C
    • B01D57/02—Separation, other than separation of solids, not fully covered by a single other group or subclass, e.g. B03C by electrophoresis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07K—PEPTIDES
    • C07K1/00—General methods for the preparation of peptides, i.e. processes for the organic chemical preparation of peptides or proteins of any length
    • C07K1/14—Extraction; Separation; Purification
    • C07K1/24—Extraction; Separation; Purification by electrochemical means
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Abstract

本发明公开了一种具有浓缩功能的电泳仪，涉及电泳仪技术领域，包括：电泳仪壳体；安装在所述电泳仪壳体内中心位置的中心电极；安装在所述电泳仪壳体内的且包围所述中心电极的***电极；设置在所述中心电极与所述***电极之间的用于实现蛋白质电泳的介质层；分别连接所述中心电极与***电极的电泳电源，用于使所述中心电极和***电极带电后，形成能够分离蛋白质并对所分离的成分进行浓缩的电场。本发明通过使用圆柱电极和圆环电极，形成能够分离蛋白质并对所分离的成分进行浓缩的电场，使得分离后的蛋白质具有浓缩的功能，提高了用户体验。

Description

一种具有浓缩功能的电泳仪
技术领域
本发明涉及电泳仪技术领域，特别涉及一种具有浓缩功能的电泳仪。
背景技术
电泳方法是分离氨基酸、蛋白质、核糖等带电荷的物质的有效方法，并且该技术已经发展的相当成熟，已经成为分子生物学、医学、化学等学科的重要的研究手段之一。
电泳的基本原理是：Ⅰ、带电粒子在电场中受到力的作用，且其受到的力的大小(F)与电场的强度(E)成正比,F∝E。Ⅱ、在凝胶当中运动时，粒子受到的阻力能够迅速与受到的电场力达到平衡，且其受到的阻力与速度成正比。Ⅲ、可以推出带电粒子的运动速度与电场强度成正比，即V∝E。
对于传统的平行电极电泳仪，其两个电极是平行电极，故两电极间的电场为近似的匀强电场，因而，当凝胶中的带电粒子在该电场中运动时只有速度大小的不同(因带电量、质量、形状不同)，而没有速度方向的不同。因此，仅仅是将其中的某一成分进行分离，无法达到将该组分进行浓缩的效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有浓缩功能的电泳仪，解决了现有技术中无法将分离的蛋白质进行浓缩的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种具有浓缩功能的电泳仪，包括：
电泳仪壳体；
安装在所述电泳仪壳体内中心位置的中心电极；
安装在所述电泳仪壳体内的且包围所述中心电极的***电极；
设置在所述中心电极与所述***电极之间的用于实现蛋白质电泳的介质层；
分别连接所述中心电极与***电极的电泳电源，用于使所述中心电极和***电极带电后，形成能够分离蛋白质并对所分离的成分进行浓缩的电场。
优选地，所述介质层为圆环形状，其外周边缘设有用于放置待电泳的蛋白质的样品槽。
优选地，所述中心电极为圆柱电极，所述***电极为圆环电极。
优选地，所述圆柱电极和所述圆环电极带电后，在所述圆柱电极与所述圆环电极之间任意点形成的电场强度反比于其相距圆柱电极中心的距离。
优选地，所述圆柱电极为正极，所述圆环电极为负极。
优选地，还包括：设置在所述中心电极与所述***电极之间且用于承载所述介质层的承载台。
优选地，所述介质层包括以下任一：
醋酸纤维素膜层；
聚丙烯酰胺凝胶层；
琼脂糖凝胶层。
与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：
本发明通过使用圆柱电极和圆环电极，形成能够分离蛋白质并对所分离的成分进行浓缩的电场，使得分离后的蛋白质具有浓缩的功能，提高了用户体验。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种具有浓缩功能的电泳仪的示意图；
图2是本发明实施例提供的具有浓缩功能电泳仪的俯视图；
图3是本发明实施例提供的具有浓缩功能电泳仪电极的示意图；
图4是本发明实施例提供的通电后样品浓缩的示意图。
附图说明：1-电泳仪壳体；2-***电极；3-样品槽；4-中心电极插孔；5-中心电极；6-承载台；7-介质层
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本发明实施例提供的一种具有浓缩功能的电泳仪的示意图，如图1所示，包括：电泳仪壳体1；安装在所述电泳仪壳体1内中心位置的中心电极5；安装在所述电泳仪壳体1内的且包围所述中心电极5的***电极2；设置在所述中心电极5与所述***电极2之间的用于实现蛋白质电泳的介质层7；分别连接所述中心电极5与***电极2的电泳电源，用于使所述中心电极5和***电极2带电后，形成能够分离蛋白质并对所分离的成分进行浓缩的电场。
如图2所示，所述介质层7为圆环形状，其外周边缘设有用于放置待电泳的蛋白质的样品槽。所述介质层7包括以下任一：醋酸纤维素膜层；聚丙烯酰胺凝胶层；琼脂糖凝胶层。也就是说，按照承载样品介质的不同可将电泳技术分为醋酸纤维素膜电泳、聚丙烯酰胺凝胶电泳、琼脂糖凝胶电泳。
如图3所示，所述中心电极5为圆柱电极，所述***电极2为圆环电极。所述圆柱电极和所述圆环电极带电后，在所述圆柱电极与所述圆环电极之间任意点形成的电场强度反比于其相距圆柱电极中心的距离。所述圆柱电极为正极，所述圆环电极为负极。
本发明还包括：设置在所述中心电极与所述***电极之间且用于承载所述介质层的承载台6。
在具有浓缩功能的电泳仪中采用了环形电极与柱形电极，故在两电极之间的电场强度的分布近似等价于“无限长均匀带点细棒”的场强,故E＝2η/4πξa(η为带点细棒的电荷密度、ξ为介电常数)，因为电泳电压恒定不变，故η不变。因而E∝1/a。令k＝2η/4πξ，故E＝k/a。又因为带电粒子的运动速度与电场强度成正比，即V∝E。所以，V＝k/a。
如图4所示，通过该***浓缩样品后，D为通电前样品条带，即图中d；D’为通电后样品条带，即图中b。其浓缩比可近似用以下方法求得：
δ＝d，r＝a+b+c
因为V＝k/r，故样品条带D近圆心侧与圆心侧的速度不同，设速度差为ΔV，则ΔV＝k/r－k/﹙r+δ﹚。
因而，电泳结束后，样品条带的宽度将增加ΔS
且dΔS＝ΔV·dt
＝ΔV·dr/V
＝[k/r－k/﹙r+δ﹚]·dr/﹙k/r﹚
＝[1－r/﹙r+δ﹚]dr
所以ΔS＝∫dΔS
＝∫[1－r/﹙r+δ﹚]dr
＝∫δ/﹙r+δ﹚dr
＝∫δ/﹙r+δ﹚d﹙r+δ﹚
＝δ∫1/﹙r+δ﹚d﹙r+δ﹚
＝δ㏑﹙r+δ﹚+C
故，(A为起始时条带内缘到圆心的距离，故为r；B为电泳结束时条带内缘到圆心的距离。)
故而，当A＝r＝100δ，B＝δ时，ΔS＝δ㏑﹙100δ+δ﹚－[δ㏑﹙δ+δ﹚]＝δ㏑50.5＝3.92δ。当r＝1000δ，A＝δ时，ΔS＝δ㏑﹙1000δ+δ﹚－[δ㏑﹙δ+δ﹚]＝δ㏑500.5＝6.21δ。
又因为浓度和溶液体积满足以下关系式：
ρ1V1＝ρ2V2
故，ρ2/ρ1＝V1/V2
又因为：V1＝2πrδh，V2＝[π﹙ΔS+δ﹚2－πδ2]h
故，当r＝100δ，A＝δ时，ΔS＝3.92δ，
所以，ρ2/ρ1＝V1/V2＝8.7倍。
而当r＝1000δ，A＝δ时，ΔS＝6.21δ，
所以，ρ2/ρ1＝V1/V2＝53.24倍。
此，当使用r＝10cm，δ＝0.1cm的凝胶时(r＝100δ)，可以将溶液浓缩8.7倍。
本发明将电泳仪的电泳壳体改装成环形壳体，环形壳体的规格为：内径303mm，高60mm；承载台直径230mm，中心的柱形电极插孔的直径为2.1mm。环形电极内径300mm，厚度1mm，长40mm；柱状电极直径2mm，长40mm。制作圆饼形介质层，介质层规格为：半径为110mm，中心柱形电极孔的直径为2.1mm，样品槽内缘到中心的距离为100mm，样品槽宽度为1mm。用桥式整流电路将交流电转变为稳恒电流。
综上所述，本发明具有以下技术效果：
本发明通过浓缩性电泳仪，简化了其实验步骤，并可以大大提高分离和浓缩的效率，从而有利于对大分子物质的分离和浓缩。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种具有浓缩功能的电泳仪，其特征在于，包括：
电泳仪壳体；
安装在所述电泳仪壳体内中心位置的中心电极；
安装在所述电泳仪壳体内的且包围所述中心电极的***电极；
设置在所述中心电极与所述***电极之间的用于实现蛋白质电泳的介质层；
分别连接所述中心电极与***电极的电泳电源，用于使所述中心电极和***电极带电后，形成能够分离蛋白质并对所分离的成分进行浓缩的电场。
2.根据权利要求1所述的电泳仪，其特征在于，所述介质层为圆环形状，其外周边缘设有用于放置待电泳的蛋白质的样品槽。
3.根据权利要求2所述的电泳仪，其特征在于，所述中心电极为圆柱电极，所述***电极为圆环电极。
4.根据权利要求3所述的电泳仪，其特征在于，所述圆柱电极和所述圆环电极带电后，在所述圆柱电极与所述圆环电极之间任意点形成的电场强度反比于其相距圆柱电极中心的距离。
5.根据权利要求3或4所述的电泳仪，其特征在于，所述圆柱电极为正极，所述圆环电极为负极。
6.根据权利要求5所述的电泳仪，其特征在于，还包括：设置在所述中心电极与所述***电极之间且用于承载所述介质层的承载台。
7.根据权利要求6所述的电泳仪，其特征在于，所述介质层包括以下任一：
醋酸纤维素膜层；
聚丙烯酰胺凝胶层；
琼脂糖凝胶层。
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