[发明专利]质子浓度形貌、用于产生其的方法和装置

说明书

相关申请

2009年3月5日公布的国际专利申请公开号WO 2009/027970的内容通过引用的方式并入本文中，如同在本文中完整阐述。

技术领域

本发明在其一些实施方式中涉及分子分析和分离，更具体地但并非排他性地涉及用于等电聚焦的方法和系统。

背景技术

等电聚焦为分析技术，其用于利用分子的不同离子特性而在分析物样品中分离分子。

通常在具有固定质子浓度梯度的电解质溶液中进行等电聚焦，可选地以凝胶的形式，例如基于聚丙烯酰胺、淀粉和/或琼脂糖，通常质子浓度梯度在指定的方向从高pH变为低pH。在一些实施中，包含两性电解质的溶液在电场下形成pH梯度。在等电聚焦中，pH梯度发生分离，该pH梯度占据整个分离距离并排列成使得梯度中的pH从阳极朝向阴极增大。使用时，将分析物装入电解质溶液上的某个位置。每个不同分子的电荷根据分子的不同官能团的酸性(pKa)随着周围质子浓度而变化。

平行于等电聚焦阳极和等电聚焦阴极之间的质子浓度梯度施加电势。具有净正电荷的分子通过电解质溶液朝着阴极移动，同时具有净负电荷的分子通过电解质溶液朝着阳极移动。

分子移动时，周围pH变化，以便减少分子上的净电荷，直到分子到达等电点(pI)，在该点上，由于周围pH，分子上的净电荷为零。在该点中，分子停止移动，因为这些分子的电荷为零。以这种方式，等电聚焦将具有某个pI的分子聚焦在相对较小体积的电解质溶液中。等电聚焦可用于通过根据蛋白质的酸性对其进行表征的蛋白质分析中。更重要的是，其可用于分离蛋白质混合物。

国际专利申请公开号WO 2009/027970于2009年3月5日公布，并且以引用的方式并入本文中，其描述了可用于在包括电解质的环境如电解质溶液、凝胶等中产生质子的局部浓度、质子浓度梯度以及所需要的质子浓度形貌(proton concentration topographies)的方法和装置。该申请还公开了用于等电聚焦和用于显示数据的方法和装置。

发明内容

根据本发明的一些实施方式，提供了用于等电聚焦的装置。该装置包括聚焦容器，具有纵轴并且设置成包含电解质溶液；以及至少一个电解单元(electrolysis unit)，安装成紧密邻近所述纵轴。每个电解单元设置成将离子流注入聚焦容器内，以便在电解质溶液中沿着纵轴产生具有多个梯级(台级，step)的pH梯度。每个梯级具有基本上一致的pH水平，pH梯度由多个梯级中每两个连续的梯级之间的至少一个pH坡台(pH匝道，pHramp)限定。

可选地，pH坡台为至少0.1pH。

可选地，每个梯级为至少3mm长。

可选地，至少一个电解单元包括多个电解单元，其进一步包括控制器，用于分别(分开，separately)控制每个电解单元。

可选地，电解质溶液包括多种生物分子，多种生物分子沿着pH梯度仅聚集在至少一个pH坡台上。

可选地，梯度包括多个梯级中的少于10个。

可选地，梯度包括多个梯级中的少于5个。

可选地，梯度包括多个梯级中的2个。

可选地，至少一个电解单元中的一个设置成注入多种氢氧根离子(hydroxyl ion)，至少一个电解单元中的另一个设置成注入多种氢离子。

可选地，聚焦容器具有多个狭窄区段(窄化区段，narrowed segment)，每个电解单元设置成将离子流注入各个狭窄区段。

根据本发明的一些实施方式，提供了用于等电聚焦的装置。该装置包括聚焦容器，设置成包含电解质溶液并且具有第一和第二端以及纵轴，聚焦容器沿着第一和第二端具有至少一个缝隙(狭缝、狭槽，slit)；阳极和阴极，分别安装在第一端和第二端，并且设置成通过电解质溶液在其间通过第一电流。该装置进一步包括至少一个双极膜，每个双极膜安装成紧密邻近至少一个缝隙；以及至少一个可控电极，每个可控电极安装在各个至少一个双极的前面，并且设置成将第二电流施加在至少一个各自的双极膜上，以便通过至少一个缝隙促进离子流。

可选地，该装置包括电流源，将第一和第二电流分别提供给阳极和阴极以及至少一个可控电极。

更可选地，该装置进一步包括惠斯登电桥(Wheatstone bridge)，通过发生器电流源(generator current source)物理地连接到可控电极。

可选地，第一和第二电流为高压电流。

可选地，至少一个双极膜为至少一个无泡双极膜。