[发明专利]通过电解控制pH梯度以及它们在等电聚焦中的用途

说明书

相关申请

该申请要求2007年8月27日提交的美国临时专利申请60/935,698和2008年3月25日提交的美国临时专利申请61/039,257的权益，它们的内容通过引用结合于本文就像在本文中完全阐述那样。

技术领域

在一些实施例中本发明涉及分子间相互作用的领域，并且特别地涉及在包含电解质的环境(例如，溶液、凝胶或其类似物)中产生质子的局部浓度、质子浓度梯度和期望的质子浓度形貌中有用的方法和装置。本发明的一些实施例还涉及分析物分离和等电聚焦(isoelectricfocusing)的领域。本发明的一些实施例还涉及数据显示的领域。

背景技术

等电聚焦是用于通过利用分子的不同的离子性质在分析物样品中分离分子的分析技术。

等电聚焦在具有固定化质子浓度梯度(一般质子浓度梯度在给定方向上从较高PH变化到较低pH)的凝胶(通常例如polyarylamide、聚丙烯酰胺、淀粉或琼脂糖等材料的凝胶)中进行。

分析物装载到凝胶上的某个位置上。每个不同的分子的电荷根据分子的各种官能团的酸度(pKa)响应于周围的质子浓度而变化。

平行于质子浓度梯度在等电聚焦阳极和等电聚焦阴极之间施加电势。具有净正电荷的分子通过凝胶朝阳极迁移同时具有净负电荷的分子通过凝胶朝阴极迁移。相反的，带正电的离子(阳离子)朝阴极迁移而带负电的离子(阴离子)朝阳极迁移。

当分子迁移时，周围的pH变化以减小分子上的净电荷直到分子达到等电点(pI)，其中由于周围的pH，分子上的净电荷是零使得分子停止由于电势引起的迁移。如果分子“越过”等电点，则分子倒转方向。

以这样的方式，等电聚焦将具有相同pI的分子聚焦至凝胶的非常窄的明确限定的体积内。

等电聚焦对于蛋白质的分析是格外有用的，因为蛋白质特征在于具有许多不同酸度的官能团。

等电聚焦面临许多缺点。为了具有足够的溶解，使许多不同的凝胶具有跨越质子浓度梯度的不同范围的不同的质子浓度梯度常常是必要的，这增加成本并且产生逻辑问题。脆弱的凝胶的自动化操作难于实施。具有固定化质子浓度梯度的凝胶一般是昂贵的并且可能面临批次间可重现性。一些分析物的分析可能面临筛孔效应，因为大蛋白质迁移通过凝胶中的孔隙可能有困难。由于分析物分子的缓慢迁移，等电聚焦可能是缓慢的。

能够进行等电聚焦而具有较少现有技术中已知方法的缺点将是有利的。

发明内容

在一些实施例中本发明涉及分子间相互作用的领域，并且特别地涉及质子浓度形貌、在包含电解质的环境中产生指定的质子局部浓度和指定的质子浓度形貌中有用的方法和装置，这些指定的质子局部浓度和指定的质子浓度形貌在一些实施例中是易变的并且可如期望的那样变化或它们是暂时可变的。

本发明的一些实施例提供等电聚焦，其没有本领域内已知的方法的缺点中的至少一些。

本发明的一些实施例提供用于数据显示。

在一些实施例中，本发明提供包括多个独立可控单元(例如采用一维或二维阵列设置)的装置和包含电解质的环境。每个单元配置成在环境的关联体积中独立地产生指定的质子浓度。当装置激活时，用户可以使用这些单元以在环境中产生期望的一维或二维质子浓度形貌，其中环境的每个体积具有指定的质子浓度，其基本上不依赖于在相邻体积中的质子浓度。

在一些实施例中，质子浓度形貌是易变的。在一些这样的实施例中，用户可通过控制这些单元而选择改变这些体积的一些或所有中的质子浓度，并且因此改变质子浓度形貌。在一些实施例中，用户可选择作为时间的函数改变这些体积的一些或所有中的质子浓度，并且因此作为时间的函数改变质子浓度形貌。

从而，根据本发明的一些实施例的方面，提供有质子浓度形貌，包括：a)包含电解质的环境，该环境分为多个相邻的离散体积；b)在任意两个相邻体积之间的界面体积；和c)具有指定质子浓度的每个体积。

依赖于实施例，这些体积设置在一个维度上，例如构成一维体积阵列，设置在两个维度上，例如构成二维体积阵列，或设置在三个维度上，构成三维阵列。

根据一些实施例，在通过环境的给定方向上，相邻体积之间的质子浓度的变化率是基本上单调的。

根据一些实施例，在通过环境的给定方向上，相邻体积之间的质子浓度的变化率变化。

根据一些实施例，质子浓度形貌是可控易变的。根据一些实施例，质子浓度形貌是作为时间的函数可控易变的。

根据本发明的一些实施例的方面，提供有在包含电解质的环境中产生指定质子浓度形貌的方法，包括：