[发明专利]用于分离分子的设备和方法

说明书

本发明公开用于全柱成像检测(WCID)毛细管等电聚焦(CIEF)的设备和方法。设备包括具有分离内径和分离外径的分离毛细管；基座，其中分离毛细管附接到基座；具有入口内径和入口外径的入口传送毛细管；以及具有出口内径和出口外径的出口传送毛细管。入口传送毛细管、分离毛细管和出口传送毛细管经配置彼此流体连通。分离内径大于出口内径。

相关专利申请的交叉引用

本申请要求于2014年12月5日提交的名称为“用于全柱成像检测毛细管等电聚焦的设备和方法(Apparatus and Method for Whole Column Imaging DetectionCapillary Isoelectric Focusing)”的美国临时申请No.62088353的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开总体涉及用于分离诸如蛋白质或其他两性生物分子的分子的毛细管等电聚焦的技术领域，并且更具体地涉及用于全柱成像检测(WCID)毛细管等电聚焦(CIEF)的设备和方法。

背景技术

蛋白质和其他两性生物分子的分离和表征在生命科学研究和工业中是重要的。等电聚焦(IEF)是高分辨率和高浓度分离技术。IEF基于蛋白质和其他生物分子的表面电荷分离蛋白质和其他生物分子。在IEF中，两性化合物在电场下沿着载体两性电解质混合物产生的pH梯度迁移，直到它们的表面净电荷接近于零，并聚焦到局部pH等于它们的等电点(pI)的区带中。IEF用于蛋白质分离并且用作二维复合蛋白质分离的第一维。例如，IEF结合十二烷基硫酸钠(SDS)凝胶电泳(分离机制基于其分子量)，称为二维凝胶电泳(2-DE)，已被用于蛋白质组学中的蛋白质分离和定量。结合两种正交分离技术的二维凝胶电泳(2-DE)增加了复合生物分子的分离分辨率。然而，通常在聚丙烯酰胺板凝胶中实行2-DE，这是劳动密集、耗时且难以重现的。

基于全柱成像检测(WCID)的毛细管等电聚焦(CIEF)有助于将等电聚焦从传统的劳动密集且耗时的板凝胶形式演变为自动和高通量的自由溶液毛细管形式。根据检测方案，存在两种CIEF技术。当在接近分离毛细管的一个末端的点处检测时，其是单点检测(SPD)。当在全部的分离毛细管上检测时，其是WCID。毛细管等电聚焦(CIEF)在单点检测(SPD)中分两步进行。首先，在整个分离毛细管长度中注入蛋白质和载体两性电解质混合物。将分离毛细管的一个端部和高压电源的阳极浸入装注有酸性溶液的小瓶中，并且将分离毛细管的另一个端部和阴极浸入装注有碱溶液的小瓶中。在该第一聚焦步骤中，分离并聚焦两性分子。然后，在聚焦完成后，使聚焦的稳定的两性分子转移以通过检测点进行检测。可以通过向电解液小瓶施加压力或通过改变阳极电解液或阴极电解液来实现转移。将阳极电解液改变为非纯酸性溶液将引起聚焦的区带朝向阳极迁移，并且将阴极电解液改变为非纯碱溶液将引起聚焦的区带朝向阴极迁移。然而，在利用SPD的常规CIEF中，转移步骤经常在聚焦步骤中干扰建立的pH梯度。另外，利用慢转移和较小的内径毛细管以最小化在聚焦步骤中实现的分辨率的损失，这降低了分析通量和光学检测灵敏度。

与SPD CIEF相比，WCID CIEF简化了方法开发，并且提高了分析通量，而无需转移。然而，目前WCID CIEF不可以通过将分离的蛋白质洗脱直接引入诸如质谱(MS)的分析工具提供直接异构蛋白质峰表征。另外，可用的膜毛细管的内径(id)限制了分离毛细管的选择。这些缺点限制了WCID CIEF在蛋白质分离和定量中的更广泛的应用，并且妨碍其在蛋白质组学中的应用。

UV吸收检测器通常在WCID CIEF中作为检测装置使用。UV吸收检测器的灵敏度与检测波长处的样品吸光度和光路长度成正比。通常在280nm进行检测，其中蛋白质或其他生物两性分子具有相对弱的吸收性。由于检测灵敏度低，常规的WCID CIEF需要高的样品浓度。高蛋白质样品浓度不仅会导致更多的样品消耗，而且会导致更快速的蛋白质沉淀。

发明内容