JP2005300404A - Electrophoretic gel preparation apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電気泳動用ゲル作製器具(以下、単に「ゲル作製器具」とも称する)に関し、詳しくは、電気泳動用のポリアクリルアミドゲルを作製する際に使用される電気泳動用ゲル作製器具に関する。 The present invention relates to an electrophoresis gel preparation device (hereinafter, also simply referred to as “gel preparation device”), and more particularly to an electrophoresis gel preparation device used when preparing a polyacrylamide gel for electrophoresis.
生命科学研究の分野における蛋白質や核酸等の高分離能分析法の一つとして、いわゆるゲル電気泳動法が盛んに用いられている。かかるゲル電気泳動法に用いられる支持体としては、ろ紙やセルローズ膜、寒天(アガロース)、ポリアクリルアミドゲルなどがある。中でもポリアクリルアミドゲルは、合成材料であることから、性状の異なる種々のゲルを作製することができるなどの利点を有しており、特に、ゲル内でポリアクリルアミドの濃度勾配を設けることにより形成されるグラジエントゲルは、分離範囲が広く、DNAフラグメント等の分離において高い利用価値を有すると言える。 As one of high resolution analysis methods for proteins and nucleic acids in the field of life science research, so-called gel electrophoresis is actively used. Examples of the support used in the gel electrophoresis include filter paper, cellulose membrane, agar (agarose), polyacrylamide gel, and the like. Among them, polyacrylamide gel is a synthetic material, and therefore has the advantage that various gels with different properties can be prepared. In particular, it is formed by providing a concentration gradient of polyacrylamide in the gel. Gradient gel has a wide separation range and can be said to have high utility value in the separation of DNA fragments and the like.
ポリアクリルアミドゲルは、アクリルアミドに適量の架橋剤および重合開始剤を混合し、重合促進剤を加えて重合させることにより作製される。図1に、ポリアクリルアミドのグラジエントゲルを作製するための装置図を示す。図示する装置においては、先ず、図2(a)および(b)に示すように、ゲル作製容器1内に、ガラススペーサー13が配設された基板12と、蓋11と、シリコーンゴムスペーサー14とを合わせたデバイス10を設置する。また、容器2および3には夫々濃度の異なるアクリルアミドモノマーを入れて、ゲル作製直前に架橋剤および重合促進剤を投入する。最後に、バルブ(図示せず)の開閉等により濃度勾配を付けながら、スターラー4および回転子5により撹拌を行い、ゲル原料供給用のチューブ6を介してゲル作製容器1の底部中央から各アクリルアミドモノマーを導入することで、所望の濃度勾配を有するグラジエントゲルを作製することができる。
A polyacrylamide gel is produced by mixing an appropriate amount of a crosslinking agent and a polymerization initiator in acrylamide and adding a polymerization accelerator to polymerize the mixture. FIG. 1 shows an apparatus for producing a polyacrylamide gradient gel. In the illustrated apparatus, first, as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), a
ここで、アクリルアミドモノマーを入れるためのモノマー容器2および3としては、透明性や高い剛性を有する観点から、ガラスやアクリル、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等からなるものが主として用いられている。また、例えば、特許文献1には、電気泳動用ゲル支持容器の材質として、ガラスまたはポリエチレン、ポリアクリル酸エステル、ポリ塩化ビニル等のプラスチックが挙げられている。
上述のように、グラジエントゲル作製時においては、モノマー容器2、3内に夫々異なる濃度のアクリルアミドモノマー、架橋剤および重合促進剤の混合物を投入して、これをゲル作製容器1内に適宜割合で導入することにより、ゲルの濃度勾配を形成する。ところが、モノマー容器2、3として従来のガラスやアクリルからなるものを用いた場合、特に、ゲル容量が多いために作製時間が長くなるような場合には、工程の途中で高濃度側のポリアクリルアミドゲルの重合が進行して、モノマー容器内で固化してしまい、グラジエントゲルが作製できなくなるという問題があった。モノマー容器内でポリアクリルアミドゲルの固化が生ずると、装置自体が使用不能になってしまうこともあるため、この問題を解消することが望まれていた。
As described above, at the time of preparing the gradient gel, a mixture of acrylamide monomer, a crosslinking agent and a polymerization accelerator having different concentrations is introduced into the
これに対し、ゲルの固化を防止するために、モノマー容器全体を冷やすことや、アクリルアミドモノマー混合物の導入速度を上げることなどが行われてきている。しかし、モノマー容器全体を冷やしても、重合速度が若干遅くなるだけであり、また、アクリルアミドモノマー混合物の導入量を増やした場合、グラジエントゲルにおける濃度勾配を正確に作製することができなくなるという新たな問題が生じてしまうため、いずれも本質的な解決となるものではなかった。 On the other hand, in order to prevent the gel from solidifying, the entire monomer container has been cooled and the introduction rate of the acrylamide monomer mixture has been increased. However, even if the entire monomer container is cooled, the polymerization rate is only slightly slowed down, and if the amount of acrylamide monomer mixture introduced is increased, a concentration gradient in the gradient gel cannot be created accurately. Neither was an essential solution because problems would arise.
そこで本発明の目的は、モノマー容器等のゲル作製器具内における、作製途中でのゲルの固化を防止することが可能な電気泳動用ゲル作製器具を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an electrophoresis gel preparation device capable of preventing the gel from solidifying during preparation in a gel preparation device such as a monomer container.
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、ゲル作製器具の材料として高酸素透過性材料を適用することにより、アクリルアミドの重合反応を阻害して、ゲル作製器具内における作製途中でのゲルの固化を防止することができることを見出して、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have inhibited the polymerization reaction of acrylamide by applying a high oxygen permeable material as the material of the gel preparation device, and are in the process of preparation in the gel preparation device. It was found that the solidification of the gel can be prevented, and the present invention has been completed.
即ち、本発明の電気泳動用ゲル作製器具は、電気泳動用のポリアクリルアミドゲルの作製に用いられる電気泳動用ゲル作製器具であって、少なくとも一部が、酸素透過率0.5fm2/(s・Pa)以上の材料により形成されていることを特徴とするものである。 That is, the electrophoresis gel preparation device of the present invention is an electrophoresis gel preparation device used for preparation of polyacrylamide gel for electrophoresis, and at least a part thereof has an oxygen permeability of 0.5 fm 2 / (s. -Pa) It is characterized by being formed of the above material.
ポリアクリルアミドの重合は、ラジカル反応により進行することが知られている。一方、ラジカル重合では一般に、酸素が存在すると、酸素によりフリーラジカルがトラップされて、重合が阻害される。従って、ゲル作製器具内でのポリアクリルアミドの固化を防止するためには、ゲル作製器具内に酸素を入り込みやすくして、重合を防止することが有効であると考えられる。 It is known that polymerization of polyacrylamide proceeds by radical reaction. On the other hand, in radical polymerization, generally, when oxygen is present, free radicals are trapped by oxygen and polymerization is inhibited. Therefore, in order to prevent the solidification of polyacrylamide in the gel preparation device, it is considered effective to prevent the polymerization by making oxygen easily enter the gel preparation device.
ここで、材料の酸素透過性は、酸素の溶解性と拡散性とにより決まるが、酸素は非極性であるため、その透過性は拡散係数に対応しており、拡散性の影響が大きくなる。従って、極性が弱く、構造中に水素結合を含まず、かつ、分子鎖が軟弱で結晶化度の低いポリマーは、酸素透過性に優れているといえる。 Here, the oxygen permeability of the material is determined by the solubility and diffusibility of oxygen. However, since oxygen is nonpolar, the permeability corresponds to the diffusion coefficient, and the influence of the diffusivity becomes large. Therefore, it can be said that a polymer having a weak polarity, no hydrogen bond in the structure, a soft molecular chain, and a low crystallinity is excellent in oxygen permeability.
このような観点から検討すると、従来、モノマー容器等のゲル作製器具の材料として用いられていた代表的なポリマー材料の酸素透過率(fm2/(s・Pa))は、PMMA:0.76×10-4、ポリスチレン(PS、(イソ)):0.019、ポリカーボネート(PC):0.011などとなっており(井出文雄、「実用高分子材料」P220参照)、いずれも低酸素透過性である。そのためこれら材料を用いたゲル作製器具では酸素が内部に入り込みにくく、酸素による重合の阻害は起こらない。本発明においては、酸素透過率0.5fm2/(s・Pa)以上の高酸素透過性材料をゲル作製器具の材料として用いることで、重合阻害剤となる酸素が容器内に入り込みやすくなり、これによりゲル作製器具の内部でのポリアクリルアミドゲルの固化を防止することが可能となる。なお、酸素により重合が阻害されたゲルは、ゲル形状を形成するための最終の容器を低酸素透過性材料からなるものとし、かつ、作製装置内部をスターラにより攪拌するなどして脱泡を行うことで、重合促進剤により重合を進行させて、最終的にゲル化させることが可能である。 Examining from such a viewpoint, the oxygen permeability (fm 2 / (s · Pa)) of a typical polymer material conventionally used as a material for a gel preparation device such as a monomer container is PMMA: 0.76. × 10 -4 , polystyrene (PS, (iso)): 0.019, polycarbonate (PC): 0.011, etc. (see Fumio Ide, “Practical Polymer Material” P220), all of which have low oxygen permeability It is sex. Therefore, in a gel preparation device using these materials, oxygen is difficult to enter inside, and polymerization is not inhibited by oxygen. In the present invention, by using a high oxygen permeable material having an oxygen permeability of 0.5 fm 2 / (s · Pa) or more as a material for the gel preparation device, oxygen as a polymerization inhibitor can easily enter the container, This makes it possible to prevent the polyacrylamide gel from solidifying inside the gel preparation device. The gel whose polymerization is inhibited by oxygen is defoamed by making the final container for forming the gel shape from a low oxygen permeable material and stirring the inside of the production apparatus with a stirrer. Thus, the polymerization can be advanced by the polymerization accelerator and finally gelled.
本発明に係る前記材料としては、ポリジメチルシロキサンまたはシリコーン樹脂を好適に用いることができる。また、本発明のゲル作製器具は、例えば、ゲル原料容器として好適である。さらに、本発明のゲル作製器具は、グラジエントゲルの作製に好適に適用可能である。 As the material according to the present invention, polydimethylsiloxane or silicone resin can be suitably used. Moreover, the gel preparation instrument of this invention is suitable as a gel raw material container, for example. Furthermore, the gel preparation device of the present invention can be suitably applied to preparation of a gradient gel.
本発明の電気泳動用ゲル作製器具によれば、特別な操作や特別な装置を要することなく、ゲル作製器具内における作製途中でのポリアクリルアミドゲルの固化を防止することができ、これにより、確実に所望のゲル、例えば、特定濃度勾配を有するグラジエントゲルを作製することが可能となる。また、本発明においては、予期しないゲルの固化により装置自体が使用不能になることもない。 According to the gel preparation instrument for electrophoresis of the present invention, solidification of the polyacrylamide gel in the course of preparation in the gel preparation instrument can be prevented without requiring a special operation or a special apparatus. It is possible to prepare a desired gel, for example, a gradient gel having a specific concentration gradient. In the present invention, the device itself is not disabled due to unexpected solidification of the gel.
以下、本発明の実施の形態を具体的に説明する。
本発明は、電気泳動用のポリアクリルアミドゲルの作製に用いられる電気泳動用ゲル作製器具であって、少なくとも一部が、所定の高酸素透過性材料により形成されている点に特徴を有する。これにより、作製途中でのゲル作製器具内におけるポリアクリルアミドゲルの固化を防止することができ、所望のゲル作製工程を確実に行うことが可能となる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described.
The present invention is an electrophoresis gel preparation tool used for preparing a polyacrylamide gel for electrophoresis, and is characterized in that at least a part thereof is formed of a predetermined high oxygen permeable material. Thereby, solidification of the polyacrylamide gel in the gel preparation instrument in the middle of preparation can be prevented, and it becomes possible to perform a desired gel preparation process reliably.
本発明においてゲル作製器具とは、ゲルの作製装置を構成する各種構成物品をいうものであり、ポリアクリルアミドモノマーと架橋剤ないし重合促進剤とが混合された後、ゲル作製容器に導入される直前までの、混合ゲル原料の供給路に対応する容器およびチューブ等を含む。従ってゲル作製容器自体は、ゲルの固化を行うモールドとなるものであるため、本発明は適用されない。また、混合前のモノマーや架橋剤等が単独で充填される容器についても、本発明は適用されない。 In the present invention, the gel preparation device refers to various components constituting the gel preparation apparatus, and is mixed with a polyacrylamide monomer and a crosslinking agent or a polymerization accelerator and immediately before being introduced into the gel preparation container. The container and the tube corresponding to the supply path of the mixed gel raw material are included. Therefore, since the gel preparation container itself becomes a mold for solidifying the gel, the present invention is not applied. Further, the present invention is not applied to a container that is filled with a monomer, a crosslinking agent, or the like before mixing.
本発明のゲル作製器具としては、具体的には例えば、図1に示すグラジエントゲルの作製装置におけるモノマー容器2、3のようなゲル原料容器を好適に挙げることができる。グラジエントゲル作製時にポリアクリルアミドモノマー、架橋剤および重合促進剤等の混合物を入れるためのモノマー容器2、3として、本発明の電気泳動用ゲル作製器具を使用することにより、モノマー容器2、3内での重合を阻害して、ゲル作製容器1内に導入される前にゲルが固化することを防止することができる。前述したように、グラジエントゲルの作製には、通常、低濃度と高濃度の2種類のモノマー混合物を使用するが、本発明のゲル作製器具は特に、重合が進行しやすいと考えられる高濃度側のモノマー容器として好適である。
Specific examples of the gel preparation tool of the present invention include gel raw material containers such as
また、本発明のゲル作製器具は、ゲル原料容器(モノマー容器)2、3とゲル作製容器1とを接続するゲル原料供給用のチューブ6に適用することも有効であり、この場合もゲルの作製途中での重合反応の進行を阻害する効果を得ることができる。
The gel preparation device of the present invention is also effective when applied to the gel raw material supply tube 6 that connects the gel raw material containers (monomer containers) 2 and 3 and the
本発明に係る高酸素透過性材料とは、使用するゲル濃度や重合促進剤および重合開始剤の量などによっても異なるが、酸素透過率が0.5fm2/(s・Pa)以上である材料をいい、酸素透過率が0.5fm2/(s・Pa)未満では、ポリアクリルアミドの重合阻害効果が不十分でゲルの作製に支障を来す場合があり、本発明の所期の効果が得られない。好ましくは、酸素透過率0.7〜10fm2/(s・Pa)の材料である。 The high oxygen-permeable material according to the present invention is a material having an oxygen permeability of 0.5 fm 2 / (s · Pa) or more, although it varies depending on the gel concentration used, the amount of polymerization accelerator, and the amount of polymerization initiator. If the oxygen permeability is less than 0.5 fm 2 / (s · Pa), the polymerization inhibition effect of polyacrylamide may be insufficient and the preparation of the gel may be hindered. I can't get it. A material having an oxygen permeability of 0.7 to 10 fm 2 / (s · Pa) is preferable.
本発明に使用できる高酸素透過性材料としては、例えば、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、シリコーン樹脂、低密度ポリエチレンの他、酸素透過性ハードコンタクトレンズの材料として使用されているシロキサニルメタクリレート(SiMA)とメチルメタクリレート(MMA)とを主体とするコポリマー、セルロースアセテートブチレート(CAB)、SiMAとフルオロアルキルメタクリレート(FMA)とメタクリル酸(MMA)とを主体とするコポリマー、シロキサニルスチレンとFMAとを主体とするコポリマーおよびブチルメタクリレートとブチルアクリレートとのコポリマー等を好適に挙げることができ、好ましくは、0.75fm2/(s・Pa)までの酸素透過率を有するPDMS(井出文雄、「実用高分子材料」P220参照)および酸素透過率5.5fm2/(s・Pa)のシリコーン樹脂である。 Examples of the high oxygen permeable material that can be used in the present invention include polydimethylsiloxane (PDMS), silicone resin, low density polyethylene, and siloxanyl methacrylate (SiMA) used as a material for oxygen permeable hard contact lenses. ) And methyl methacrylate (MMA) as a main component, cellulose acetate butyrate (CAB), a copolymer mainly composed of SiMA, fluoroalkyl methacrylate (FMA) and methacrylic acid (MMA), siloxanylstyrene and FMA And a copolymer of butyl methacrylate and butyl acrylate, preferably PDMS having an oxygen transmission rate of up to 0.75 fm 2 / (s · Pa) (Fumio Ide, “Practical use”). Polymer material " From 220 reference) and oxygen permeability 5.5fm 2 / silicone resin (s · Pa).
なお、本発明のゲル作製器具は、少なくとも一部、好ましくは全体が上記所定の高酸素透過性材料を用いて形成されているものであればよく、その具体的な形状や使用箇所等については特に制限されるものではない。 Note that the gel preparation device of the present invention is only required to be formed at least partially, preferably entirely using the predetermined high oxygen permeable material. There is no particular limitation.
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
(実施例)
先ず、材料としてPDMS(酸素透過率0.75fm2/(s・Pa))を用いて図3に示すような溝(流路)23を有する基板22を作製し、これにガラス製の蓋21を合わせて形成したデバイス20を、ポリスチレン(PS)製のゲル作製容器1内に設置した。次いで、この流路23内において5〜20%のグラジエントゲルを作製するために、図1に示す装置を用いて、ゲル作製容器1内に濃度勾配を付けながらアクリルアミドを導入した。通常、アクリルアミドゲルは30分程度で固化するが、上記デバイス20内のゲルは2時間以上経過しても固化しなかった。一方、デバイス20の周囲のゲルは30分程度で固化した。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
(Example)
First, a
その後、固化しなかったデバイス20内のゲルをガラス容器に入れて放置したところ、30分程度で固化した。
Then, when the gel in the
(比較例)
基板22を、酸素を実質的に透過しないシリコーン基板およびレジストを用いて形成した以外は実施例と同様にして、グラジエントゲルの作製を行った。その結果、デバイス20の周囲のみならず内部においても、30分程度でゲルは固化した。
(Comparative example)
A gradient gel was prepared in the same manner as in Example except that the
上記実施例および比較例の結果から、従来のモノマー容器に代えて、高酸素透過性材料にて形成された本発明の電気泳動用ゲル作製器具を用いれば、ポリアクリルアミドの重合を阻害することができ、従って作製途中でゲルが固化してしまうことがなく、ゲルの作製を確実に行うことができることが確かめられた。 From the results of the above examples and comparative examples, it is possible to inhibit the polymerization of polyacrylamide if the gel preparation device for electrophoresis of the present invention formed of a high oxygen permeable material is used instead of the conventional monomer container. Therefore, it was confirmed that the gel could be reliably produced without solidifying the gel during the production.
生命科学研究における高分離能分析の一手法であるゲル電気泳動法は、研究のみならず検査においても頻繁に用いられている。このゲル電気泳動法に使用されるゲルの長期保存は一般に困難であるため、電気泳動解析に際しては、その都度ゲルの作製が必要となる。かかるゲルの作製には専門的な知識と経験が必要であり、従来はゲル電気泳動法の普及の妨げとなっていたが、本発明により、ゲルの作製を簡便かつ確実に行うことが可能となり、さらなるゲル電気泳動法の普及に貢献できるものと考えられる。 Gel electrophoresis, which is a high resolution analysis method in life science research, is frequently used not only for research but also for testing. Since gels used in this gel electrophoresis method are generally difficult to store for a long period of time, it is necessary to prepare a gel each time for electrophoresis analysis. The preparation of such gels requires specialized knowledge and experience, and has conventionally hindered the widespread use of gel electrophoresis, but the present invention makes it possible to prepare gels easily and reliably. Therefore, it is thought that it can contribute to the spread of further gel electrophoresis.
1 ゲル作製容器
2、3 モノマー容器(ゲル原料容器)
4 スターラー
5 回転子
6 チューブ
10、20 デバイス
11、21 蓋
12、22 基板
13 ガラススペーサー
14 シリコーンゴムスペーサー
23 溝(流路)
1
4
Claims (4)
The gel preparation device for electrophoresis according to any one of claims 1 to 3, which is used for preparation of a gradient gel.
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