JPH0363561A - 濾過型電気泳動装置及び濾過型電気泳動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の分野」 本発明は蛋白質・核酸・アミノ酸の如き両性電解質を電
気泳動法を利用して分離する連続電気泳動法及びその装
置に関する。

「従来の技術」 従来の、蛋白質・核酸・アミノ酸等の両性電解質の分離
精製法は、電気泳動法・膜分離法及び液体クロマト法で
どかある。膜分離法は、膜の孔の大きさによって物質を
分離する方法で、連続的に大量処理できる点で有利であ
るが、分子量の似ている蛋白質同士やアミノ酸同士の分
離には不適当である。液体、クロマト法は、物質を担体
充填カラム中を通して分離する方法で、分離性能は優れ
ているがバッチ操作のため工業規模の大量処理には適し
ていない、一方電気泳動法は、両性電解質の荷電差を利
用して電場の中で分離精製する方法である。この電気泳
動には、ゲルや濾紙等の担体を用いる担体電気泳動と、
担体を用いず自由溶液中で行う無担体電気泳動がある。

「発明が解決しようとする課題」 担体電気泳動は分離性能が非常に優れているので、分析
用途に盛んに利用されているが、分離された物質を回収
するのが困難であるため、分取用途にはほとんど利用さ
れていない。大量に連続的に分離した物質を回収する用
途には、従来無担体電気泳動が専ら注目され研究されて
きた。無担体電気泳動については、松尾雄志が底置「最
新電気泳動法Ｊ　　（１９８６年　第３版発行、床用書
店）に詳しく述べているように、分離緩衝液に電流を流
すためジュール熱が必ず発生し、その熱により緩衝液に
対流が起こり、緩衝液の流れが乱れ電流を流し、緩衝液
および物質の分離が低下する。

無担体電気泳動のこのような欠点を改善するために、分
＃緩衝液の温度や流速を極めて精度よく制御する必要が
あり、そのために分離室を薄い平板型で極力小さくさゼ
るをえず、処理量が少なく、工業規模に大型化する際に
問題であった。特開昭６１−８３９５２号では、分離を
行う原液の注入口と分離された物質の回収口を発熱によ
っておこる対流液流れの上に設置することで、分離室の
大型化を行っている。しかしこの方法では、分離室内へ
の原液の注入を液の流れの途中で行うため、分離時間を
充分に確保できず、大型化した割には少流量の処理しか
できない。

分離室内を電場に対して並行に複数分画し、各分画室ご
とに原液を供給できるようにする工夫が、特開昭６３−
２６３９２号で行われている。この方法は液流れの乱れ
を小さくすることに対しては非常に効果がある。しかし
あまり分離室を多数に分割したり細かく分割すると、各
分割室内の液流量を一定にすることが困難となり、この
方法も満足できる解決策とはなっていない。

「発明の目的」 本発明の目的は、無担体電気泳動が有する前記のような
欠点を解消し、分離性能が優れ且つ大量連続処理の可能
な濾過型電気泳動及びその装置を提供することである。

「課題を解決するための手段」 前記発明の目的は、電気泳動による分離を多孔室担体中
で行う以下の方法にて達成されたので、その概要を述べ
る。

容器内に多孔室担体直方体を収容し、直方体の一つの面
に対して平行に陽電極をその面の外に配置し、その反対
面の外に陰電極を面に平行に配置し、両電極間に電流を
流して電場を形成するようにし電流を流し、緩衝液およ
びこの電流の方向に対して平行な多孔質担体直方体の一
方の面に、緩衝液供給口および分離原液供給口を備え、
その反対面は電流方向とは直角に少なくとも二つ以上に
区分されそれぞれに集液口を備えた、濾過型電気泳動装
置を用い、その両電極間に電流を流し、緩衝液および分
離原液をそれぞれ緩衝液供給口および分離原液供給口に
同一流束で供給し、多孔質担体直方体中に電流を流し、
緩衝液および分離原液中に溶解している両性電解質を電
気泳動させて分離し、各集液口でそれぞれ透過して出て
くる液を集液する。

この方法を用いると、ジュール熱が発生しても緩衝液の
対流の多孔質担体に邪魔されておこりおくいため、分離
精度が従来の無担体電気泳動に較べて飛躍的に向上する
。

以下発明の詳細な説明する。

ここで使用する電極は、電極が対面する多孔質担体直方
体の平面に平行な平板電極が主に使用されるが、基本的
に従来の無担体電気泳動装置で用いられているものと同
じでよい。従ってその材質も白金が最も普通に使用され
、そのほかには銀塩化銀電極か使用される。

ここで言う多孔質担体には、ジュール熱による対流を抑
えるとともに蛋白質の如き電解質の電気泳動を妨げない
という性質が求められる。従ってその孔の直径はＯ，１
μｍから５μｍであることが好ましい、さらに蛋白質を
吸着しないことが必要である。また担体は電解￥［緩衝
液中ではその表面に電解を持つため、電場がかけられた
時緩衝液が一方の電極方向に移動をおこす電気浸透とい
う現象が起こる。電気浸透が強く起こると、分離したい
電解質が緩衝液と一緒に移動し電流を流し、緩衝液およ
び充分に分離できなくなる。蛋白質の吸着がなく、電気
浸透が少なく、且つ適当な孔径を有する多孔質担体とし
ては、酢酸セルローズ多孔質膜を積層したものやアクリ
ルアミドゲル・デンプンゲン・濾紙を積層したものか使
用される。

多孔質担体の形状は直方体が好ましいが、実質的に電気
泳動操作・給液・集液ができる形状であればよい、直方
体の大きさは分離する電解質の性質、分離精度や処理量
によって違ってくる。電極間の長さ（泳動距離）は通常
は１０ｃｍ以下、２〜５Ｃ１で充分である。液の供給・
排出方向の担体厚さは、分離原液と緩衝液の供給速度が
決まれば、あとは分離に必要な泳動時間（液体の平均滞
留時間）によって必然的に決まる。泳動時間は分離した
電解質の性質によって大きく異なるので、−船釣には言
えない、しかし担体の厚さがあまり厚いと、ジュール熱
が溜まって担体が発熱するので好ましくない０通常はｌ
０ＣＩ以下であることが好ましい、直方体の残るもう一
方の方向（奥行き）は、専ら処理する液体の量によって
決まる。

緩衝液の選択は電気泳動にとっては担体の選択の次に重
要な要素である。これについては前述の底置に詳しく述
べられている。緩衝液選択の最も重要な観点は、分離し
たい二つの両性電解質の等電点の中間ｐＨを有する緩衝
液を選ぶことである。

もうひとつの観点はイオン強度である。イオン強度が強
いと分離はシャープになか、泳動時間が永くなるので、
あとで述べる電圧電流条件の設定と併せ電流を流し、緩
衝液および試行実験を行って決めることになる。

両電極間にかける電圧は電極間距離や緩衝液のイオン強
度により最適条件を探さなければならない、！圧をあま
り高く設定すると電流が増加して泳動速度が速くなるが
、ジュール熱の発生が大きくなり担体が高温になってし
まう。

こうした電気泳動条件の設定は、使用する担体と同じ材
質の薄膜を使った分析手法の電気泳動実験を行うことに
よっ電流を流し、緩衝液および比較的容易に行うことが
可能である。

最後にジュール熱による発熱の防止の必要性について述
べる。ｉｉ解質液中に電流を流すと、必然的にジュール
熱が発生する。無担体電気泳動では液体の対流が起こる
事によって生じた熱が外へ逃げる０本濾過型電気泳動法
では積極的に熱を放出しないと、熱が蓄積されて担体や
電解質液が高温になり、溶解している蛋白質が熱変成を
おこす。

冷却に効果のある方法としては、電極と含水ゲル層との
間に空間を設けここにも緩衝液を通じる方法がある。ま
た装置の外から装置全体を冷却する方法もよく使われる
。また分離条件の設定におい電流を流し、緩衝液および
緩衝液のイオン強度を可能な限り小さくし、小さな電流
で速く泳動するのもよい方法である。

また緩衝液や分離原液の供給流束をできるだけ大きくす
ることも、温度の上昇を少なくするに効果がある。

以下実施例に従って更に詳しく説明する。

実施例 第１図は本発明の濾過型電気泳動装置の全体を表してい
る。第２図は第１図のＡ−Ａ’断面を表している。３は
多孔質担体直方体で、本実施例では平均孔径０．５μｍ
の酢酸セルローズ電気泳動膜を約１００枚重に積層した
ものを使っている。

１と２はそれぞれ陰極と陽極である。４ａおよび４ｂは
半透性の含水ゲル層で、ポリビニルアルコールを部分的
にホルマール化したものを使用した。

５ａ、５ｂは緩衝液供給口、６は分離原液供給口、７ａ
、７ｂは集液口をそれぞれしめしている。電極間距離は
２５ＩＩＩ１１．担体の厚さ（濾過距離）は１４ａｍ、
担体の幅は１００＋＋ｍである。

緩衝液にベロナール緩衝液を、分離原液としては人血清
をベロナール緩衝液でｌ０倍希釈した液を用いた。ポン
プを使って１８ｍ１／ｓｉｎの流量で緩衝液を供給し、
２１ｄ／ｗｉｎの流量で分離原液を供給し、電極間に１
５Ｖの直流電圧をかける。

集液ロ７ａからはアルダごンが、集液ロ７ｂからはＴグ
ロブリンが得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の濾過型電気泳動装置の全体図を表わし
、第２図は第１図のＡ−Ａ断面を表わす。 図中の番号は下記を表わす。 １：陰電極　　　　　　２；陽電極 ３：多孔質担体　　　　４ａ、４ｂ：含水ゲル層５ａ、
５ｂ：緩衝液供給口 ６：分離原液供給口 ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ：集液口 ８：濾過型電気泳動装置 １１　：　ｗ！Ａ縁体　　　　　　１２：枠体１３ａ　
、　１３ｂ　：　ＩＩ衝液室 １４：分離原液室

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）容器内に多孔質担体直方体を収容し、直方体の一
   つの面に対して平行に陽電極をその面の外に配置し、そ
   の反対面の外に陰電極を面に平行に配置し、両電極間に
   電流を流して電場を形成するようにし、この電流の方向
   に対して平行な多孔質担体直方体の一方の面に、緩衝液
   供給口および分離原液供給口を備え、その反対面は電流
   方向とは直角に少なくとも二つ以上に区別されそれぞれ
   に集液口を備えていることを特徴とする、濾過型電気泳
   動装置。
2. （２）請求項（１）記載の濾過型電気泳動装置の両電極
   間に電流を流し、緩衝液および分離原液をそれぞれ緩衝
   液供給口および分離原液供給口に同一流束で供給し、多
   孔質担体直方体中にて、分離原液中に溶解している両性
   電解質を電気泳動させて分離し、各集液口でそれぞれ透
   過して出てくる液を集液する、濾過型電気泳動方法。