RU2015506C1 - Device for obtaining replicas of electrophoregrams - Google Patents

Abstract

FIELD: materials testing. SUBSTANCE: device has transfer chamber, which has support member. Single layer structure at least is disposed onto the surface of support member. Layer structure has electrophoregram carrier, sorption element and eluting liquid accumulator. Device is provided with a drive, which provides rotation of transfer chamber. Working surface of support member is made cylindrical and it is radius of cylindrical surface distant away from axis of rotation. EFFECT: reduced duration of transition process. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для осуществления переноса фракций биополимеров из пористых носителей, например гелевых пластин, на сорбирующие мембраны и может быть использовано в области биологии, молекулярной генетики, медицины и в других подобных областях для получения, с целью тиражирования и последующего анализа, реплик электрофореграмм биополимеров после проведения их электрофоретического разделения на носителе. The invention relates to devices for transferring fractions of biopolymers from porous carriers, for example gel plates, to sorbent membranes and can be used in the field of biology, molecular genetics, medicine and other similar fields to obtain, for the purpose of replication and subsequent analysis, replicas of electrophoregrams of biopolymers after conducting their electrophoretic separation on a carrier.

Известны устройства для переноса фракций белков из пластин геля на нитроцеллюлозные мембраны за счет диффузии [1] или использования капиллярных сил [2] . Эти устройства крайне просты конструктивно, однако процесс переноса очень продолжителен и длится 36-48 ч в первом случае и 10-20 ч - во втором. Это существенный недостаток, ограничивающий применение этих устройств в практике анализа биополимеров. Known devices for transferring protein fractions from gel plates to nitrocellulose membranes due to diffusion [1] or the use of capillary forces [2]. These devices are extremely simple structurally, however, the transfer process is very long and lasts 36-48 hours in the first case and 10-20 hours in the second. This is a significant drawback that limits the use of these devices in the practice of analyzing biopolymers.

Известно устройство [3] для переноса молекул биополимеров, в котором используется метод электрофоретической элюции фрагментов биополимеров, предварительно разделенных в пластинах полиакриламидного геля с применением известных устройств для проведения электрофореза исследуемого объекта в пористом носителе. A device [3] is known for transferring biopolymer molecules, which uses the method of electrophoretic elution of biopolymer fragments previously separated in polyacrylamide gel plates using known devices for electrophoresis of a test object in a porous carrier.

Устройство состоит из камеры переноса, представляющей собой емкость с буферным раствором, в которой установлены электроды, по меньшей мере одна перфорированная кассета со слоистой структурой, состоящей из носителя электрофореграммы, например пластины геля, сорбирующей мембраны и дренажной пластины из пористого материала, обеспечивающей контакт носителя с мембраной. The device consists of a transfer chamber, which is a container with a buffer solution, in which electrodes are installed, at least one perforated cassette with a layered structure consisting of an electrophoregram carrier, for example, a gel plate, a sorbent membrane and a drainage plate made of a porous material, which provides contact of the carrier with the membrane.

При подаче напряжения от источника постоянного тока на электроды в камере переноса обеспечивается однородное электрическое поле, обусловливающее электрофоретическое перемещение фракций биополимеров с носителя на сорбирующую мембрану, которая по окончании процесса переноса (обычно через 40-60 мин) извлекается из кассеты и может быть подвергнута обработке и анализу известными способами. When a voltage is applied from a direct current source to the electrodes, a uniform electric field is provided in the transfer chamber, which determines the electrophoretic movement of the biopolymer fractions from the carrier to the sorption membrane, which is removed from the cassette at the end of the transfer process (usually after 40-60 minutes) and can be processed and analysis by known methods.

Однако устройства для проведения электроблоттинга (под таким названием известен описанный процесс) имеют достаточно сложную конструкцию. However, devices for conducting electro-blotting (the process described under this name is known) have a rather complicated design.

Кроме того, сам процесс переноса вследствие его продолжительности не позволяет проводить экспресс-анализы и неблагоприятен с экологической точки зрения из-за необходимости использования больших количеств (до 5000 мл) буферного раствора. In addition, the transfer process itself, due to its duration, does not allow for rapid analysis and is unfavorable from an environmental point of view due to the need to use large quantities (up to 5000 ml) of the buffer solution.

Указанных недостатков частично лишены устройства [4, 5, 6], предназначенные для осуществления так называемого "полусухого" элекроблоттинга. The indicated drawbacks are partially devoid of devices [4, 5, 6], intended for the implementation of the so-called “semi-dry” electroblotting.

В этих устройствах в кассете, одновременно являющейся камерой переноса, слоистая структура, состоящая из тех же компонентов (носитель электрофореграммы, сорбирующая мембрана и смоченные буфером дренажные пластины), помещена между электродными пластинами. Работает устройство аналогично описанному. In these devices, in the cassette, which is also a transfer chamber, a layered structure consisting of the same components (electrophoregram carrier, sorbent membrane and buffer plates moistened with buffer) is placed between the electrode plates. The device works as described.

Основным недостатком устройства для проведения "полусухого" электроблоттинга является длительность процесса переноса, составляющая 40-60 мин. The main disadvantage of the device for conducting "semi-dry" electroblotting is the duration of the transfer process, comprising 40-60 minutes

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство [7] для получения реплик электрофореграмм, содержащее камеру переноса, имеющую опорный элемент, на рабочей поверхности которого расположена по меньшей мере одна слоистая структура, включающая в себя носитель электрофореграммы, сорбирующий элемент и аккумулятор элюирующей жидкости. The closest in technical essence and the achieved result is a device [7] for producing replicas of electrophoregrams, containing a transfer chamber having a support element, on the working surface of which is located at least one layered structure, including an electrophoregram carrier, a sorbing element and an accumulating liquid fluid .

Слоистая структура формируется следующим образом: на рабочую поверхность опорного элемента, представляющую собой плоскую перфорированную пластину последовательно укладываются дренажная пластина, например, из пористого полиэтилена, увлажненная буфером сорбирующая мембрана, пластина геля-носитель электрофореграммы. The layered structure is formed as follows: on the working surface of the support element, which is a flat perforated plate, a drainage plate, for example, made of porous polyethylene, a sorbent membrane moistened with a buffer, an electrophoregram carrier gel plate, is successively laid.

Сверху на образованную слоистую структуру устанавливается уплотняющая прокладка и крышка в виде рамки, образующая емкость, которая заполняется буферным раствором и является аккумулятором элюирующей жидкости. A sealing gasket and a cover in the form of a frame are formed on top of the formed layered structure, forming a container that is filled with buffer solution and is the accumulator of the eluting liquid.

Под перфорированной пластиной находится штуцер для подсоединения вакуумного насоса, при включении которого внутри камеры переноса создается пониженное, по сравнению с атмосферным, давление, способствующее процессу элюции молекул биополимеров на сорбирующую мембрану. Under the perforated plate there is a fitting for connecting a vacuum pump, when turned on, a reduced pressure is created inside the transfer chamber, which is compared to atmospheric pressure, which facilitates the process of elution of biopolymer molecules on the sorbent membrane.

Процесс носит название вакуумного блоттинга. The process is called vacuum blotting.

Основной недостаток устройства для проведения вакуумного блоттинга заключается в длительности (30-60 мин) процесса переноса. Дальнейшее увеличение производительности устройства ограничено разностью давлений воздуха по обе стороны гелеевой пластины, которая не может быть более 1 кг/см².The main disadvantage of the device for conducting vacuum blotting is the duration (30-60 min) of the transfer process. A further increase in the productivity of the device is limited by the difference in air pressure on both sides of the gel plate, which cannot be more than 1 kg / cm ² .

Сущность изобретения состоит в том, что устройство снабжено приводом, обеспечивающим вращение камеры переноса, а рабочая поверхность опорного элемента выполнена цилиндрической и отстоит от оси вращения камеры на величину радиуса цилиндрической поверхности. The essence of the invention lies in the fact that the device is equipped with a drive that provides rotation of the transfer chamber, and the working surface of the supporting element is cylindrical and spaced from the axis of rotation of the chamber by the radius of the cylindrical surface.

При вращении камеры переноса молекулы биополимеров под действием центробежных сил элюируются из гелевой пластины и сорбируются на мембране. When the transfer chamber rotates, the biopolymer molecules under the action of centrifugal forces elute from the gel plate and are adsorbed on the membrane.

Цилиндрическая форма рабочей поверхности опорного элемента и равномерное удаление ее от оси вращения обеспечивают однородность поля центробежных сил в гелевой пластине. При этом величина центробежной силы, определяющая величину скорости элюирования молекул биополимеров из пластины геля, прямо пропорциональна расстоянию гелевой пластины от оси вращения камеры переноса и квадрату частоты вращения этой камеры вокруг указанной оси. Следовательно, время получения реплик электрофореграмм будет уменьшаться с увеличением центробежной силы. The cylindrical shape of the working surface of the support element and its uniform removal from the axis of rotation ensure uniformity of the field of centrifugal forces in the gel plate. In this case, the value of the centrifugal force, which determines the rate of elution of biopolymer molecules from the gel plate, is directly proportional to the distance of the gel plate from the axis of rotation of the transfer chamber and the square of the frequency of rotation of this chamber around the specified axis. Consequently, the time to obtain replicas of electrophoregrams will decrease with increasing centrifugal force.

При исследовании уровня техники заявителем не выявлены аналоги с признаками, обеспечивающими получение указанного результата. In the study of the prior art, the applicant has not identified analogues with signs that provide the specified result.

Следовательно, предложенное техническое решение является новым и имеет изобретательский уровень. Therefore, the proposed technical solution is new and has an inventive step.

На фиг.1 представлен вариант выполнения устройства, разрез; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 - поперечное сечение кассеты в сборе со слоистой структурой. Figure 1 presents an embodiment of the device, a section; figure 2 is the same, a top view; figure 3 is a cross section of a cartridge assembly with a layered structure.

Устройство для получения реплик электрофореграмм (фиг.1 и 2) содержит корпус 1, в котором установлен электропривод 2, на оси 3 которого жестко закреплена камера 4 переноса с расположенными в зажимах 5 кассетами 6. A device for producing replicas of electrophoregrams (FIGS. 1 and 2) comprises a housing 1 in which an electric drive 2 is installed, on the axis 3 of which the transfer chamber 4 with cassettes 6 located in the clips 5 is rigidly fixed.

На рабочей поверхности 7 (фиг. 3) опорного элемента 8 (в показанном примере опорным элементом является крышка кассеты 6) уложена слоистая структура 9, состоящая из носителя фореграммы 10, сорбирующего элемента 11, аккумулятора 12 элюирующей жидкости и ее приемника 13. Аккумулятор 12 может, например, представлять собой пластину из поролона, смоченную элюирующей жидкостью, например дистиллированной водой, а приемник 13 состоять из нескольких слоев фильтрованной бумаги. Число кассет может быть различным. В данном примере число кассет равно четырем. On the working surface 7 (Fig. 3) of the supporting element 8 (in the shown example, the supporting element is the cassette cover 6), a layered structure 9 is made up of a phoregram carrier 10, a sorbing element 11, an eluting liquid accumulator 12 and its receiver 13. The battery 12 can for example, be a foam pad moistened with an eluting liquid, such as distilled water, and the receiver 13 should consist of several layers of filtered paper. The number of cassettes may vary. In this example, the number of cassettes is four.

Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения на электропривод 2 с пульта управления (не показан) камера переноса приводится во вращение с определенной частотой. При этом под действием центробежных сил фракции из носителя фореграммы 10 (например, пластины геля) вытесняются элюирующим раствором, поступающим из аккумулятора 12 и задерживаются сорбирующим элементом 11, представляющим собой, например, нитроцеллюлозную мембрану с определенной пористостью. Элюирующая жидкость, проходя через поры сорбирующего элемента 11, собирается в приемник 13. По окончании процесса переноса вращение камеры прекращают, мембрану извлекают из кассеты и обрабатывают известным методом. The device operates as follows. When applying voltage to the electric drive 2 from the control panel (not shown), the transfer chamber is rotated at a certain frequency. In this case, under the action of centrifugal forces, fractions from the phoregram carrier 10 (for example, gel plates) are forced out by an eluting solution coming from accumulator 12 and are retained by the sorbing element 11, which is, for example, a nitrocellulose membrane with a certain porosity. The eluting liquid, passing through the pores of the sorbent element 11, is collected in the receiver 13. At the end of the transfer process, the rotation of the chamber is stopped, the membrane is removed from the cartridge and processed by a known method.

На практике значение частоты и времени вращения камеры переноса определяют опытным путем в зависимости от пористости гелевой пластины, массы и размеров молекул фракций и других факторов. Например, для получения в течение 2 мин реплики электрофореграммы сыворотки крови в пластине полиакриламидного геля толщиной 2 мм оптимальная частота вращения составляла 150 мин^-1, а слоистая структура была удалена от центра вращения на 150 мм.In practice, the value of the frequency and time of rotation of the transfer chamber is determined empirically, depending on the porosity of the gel plate, the mass and size of the fraction molecules, and other factors. For example, to obtain within 2 minutes a replica of a serum electrophoregram in a 2 mm thick polyacrylamide gel plate, the optimal rotation frequency was 150 min ^-1 , and the layered structure was 150 mm from the center of rotation.

Источники информации, принятые во внимание при составлении описания
1. Bowen B., Steinberg J., Laemmli U.K., Weintraub H., Nucl.Acids Res, 1980, 8, pp. 1-9.Sources of information taken into account when compiling the description
1. Bowen B., Steinberg J., Laemmli UK, Weintraub H., Nucl. Acids Res, 1980, 8, pp. 1-9.

2. Southern E.M., J.Mol. Biol., 1975, 98, pp. 503-517. 2. Southern E. M., J. Mol. Biol., 1975, 98, pp. 503-517.

3. Проспект фирмы "Hoefer Scientif. Instr." США, 1989. 3. Prospectus of the company "Hoefer Scientif. Instr." USA, 1989.

4. Проспект фирмы "Bio-Rad", США, 1990. 4. Prospectus of the company "Bio-Rad", USA, 1990.

5. Патент США N 4589965, кл. G 01 N 27/28, НКИ 204-182.5, 1986. 5. US Patent N 4,589,965, cl. G 01 N 27/28, NKI 204-182.5, 1986.

6. Патент США N 4622124, кл. G 01 N 27/28, НКИ 204-301, 1986. 6. US patent N 4622124, CL. G 01 N 27/28, NKI 204-301, 1986.

7. Заявка ЕРВ N 0236153, кл. B 01 D 57/02, 1987. 7. Application EPB N 0236153, CL B 01 D 57/02, 1987.

Claims (3)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ РЕПЛИК ЭЛЕКТРОФОРЕГРАММ, содержащее камеру переноса с опорным элементом, на рабочей поверхности которого расположена по меньшей мере одна слоистая структура, включающая в себя носитель электрофореграмм, сорбирующий элемент и аккумулятор элюирующей жидкости, отличающееся тем, что камера переноса снабжена приводом вращения, рабочая поверхность опорного элемента выполнена цилиндрической и отстоит от оси вращения камеры на величину радиуса цилиндрической поверхности. 1. DEVICE FOR PRODUCING ELECTROPHOREGRAM REPLICATIONS, comprising a transfer chamber with a support element, on the working surface of which is at least one layered structure, including an electrophoregram carrier, a sorbing element and an eluting liquid accumulator, characterized in that the transfer chamber is provided with a rotation drive, the working surface of the support element is cylindrical and is spaced from the axis of rotation of the chamber by the radius of the cylindrical surface. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочая поверхность опорного элемента образована внутренней стороной крышки кассеты, при этом корпус кассеты фиксирует слоистую структуру на указанной поверхности. 2. The device according to claim 1, characterized in that the working surface of the support element is formed by the inner side of the cassette lid, while the cassette body fixes a layered structure on the specified surface. 3. Устройство по п.2, отличающаяся тем, что кассета зафиксирована в камере переноса. 3. The device according to claim 2, characterized in that the cartridge is fixed in the transfer chamber.

Images