用于蛋白分离的电泳槽及采用其的柱状凝胶电泳装置制造方法及图纸

一种用于蛋白分离的电泳槽及采用其的柱状凝胶电泳装置，该电泳槽包括正极侧的缓冲溶液槽、负极侧的缓冲溶液槽、位于中间的冷却水槽和位于正极侧的洗脱溶液槽；所述电泳槽中设置有安放柱状凝胶管的位置。所述电泳槽通过3D打印技术制造，例如采用高分子聚合物材料制成，优选由PLA塑料制成。本发明专利技术的电泳槽及采用其的柱状凝胶电泳装置根据所填充的聚丙烯酰胺的不同以及结合ICP‑MS等仪器可用于不同分子量蛋白的离线分离和在线分离及检测，且具有分析时间短，成本低，制造过程简单，死体积小，分离条件选择范围广，分离度高，可根据实际需要进行改装等特点，并具有不断优化的可能。

Electrophoresis bath for protein separation and column gel electrophoresis device using the same

An electrophoresis tank used for protein separation and column gel electrophoresis apparatus using the same, the cooling water tank buffer solution tank, the negative side of the electrophoresis tank includes a cathode side of the buffer tank, and is located in the middle of the positive side of the washing solution tank; the tank is arranged in the column position of the gel tube placement. The electrophoresis cell is manufactured by 3D printing technology, for example, made of high polymer material, preferably made of PLA plastic. The tank of the invention and the columnar gel electrophoresis device according to the filling of different combination of ICP and polyacrylamide MS instrument can be used for different molecular weight protein separation and offline online separation and detection, and has a short analysis time, low cost, simple manufacturing process, small dead volume, wide range of separation conditions, high degree of separation, according to the modified characteristics of the actual needs, and with the continuous optimization of the possible.

【技术实现步骤摘要】
用于蛋白分离的电泳槽及采用其的柱状凝胶电泳装置
本专利技术属于生物化学检测分析
，更具体地涉及一种用于蛋白分离的电泳槽及采用其的柱状凝胶电泳装置。
技术介绍
蛋白质作为生物体的基本组成物质，是生物体各种重要功能的执行者，对蛋白质组成、结构和功能的研究具有重要的研究意义和实际价值。其中电泳技术是蛋白质分离测定中应用最广泛和最有效的方法。电泳技术主要包括等电聚焦电泳(IEF)和聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)，PAGE是以具有网状立体结构的聚丙烯酰胺凝胶为支持介质，在电场作用下，待分离的蛋白质分子根据分子荷电量、大小及形状不同被分离成许多条明显的区带。PAGE又可分为变性(SDS-PAGE)与非变性凝胶电泳(Native-PAGE)。变性凝胶电泳(SDS-PAGE)通过十二烷基磺酸钠(SDS)与蛋白反应而使蛋白失活，可将蛋白质转化成分子量不同而结构相似的物质，因此无论蛋白的性质如何，均可根据分子量的不同而得到分离，质荷比小的蛋白移动得快、远，质荷比大的蛋白移动得慢。SDS-PAGE操作简单灵活，分辨率高，重现性好，是使用最为广泛的蛋白质分离技术。根据支持物的装置形式不同，凝胶电泳又可分为平板式电泳、垂直板式电泳和柱状电泳。其中柱状凝胶更有利于样品的浓缩和分离后的收集以及与后续检测系统的联用。柱状凝胶电泳可以根据需求选择不同内径和长度的玻璃管，玻璃管内填充琼脂糖可用于分离核酸，填充聚丙烯酰胺凝胶可用于分离蛋白质。经过柱状电泳分离后的蛋白质通过洗脱装置进行洗脱，并与电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)技术联用进行分析和检测。柱状凝胶电泳与ICP-MS技术联用已被成功应用于在线分离DNA、RNA和小分子物质。然而现有的商业化柱状凝胶电泳装置虽然可以用于多肽、RNA、DNA以及蛋白等多种物质的分离和检测，普适性好，但也导致其凝胶柱的内径较大，洗脱装置死体积较大，因此整个柱状电泳装置对蛋白的分离效率和分析灵敏度都较低，并且造价高昂，操作较复杂。如何对柱状电泳装置进行优化和改进是影响蛋白质分析和检测的重要因素。3D打印技术是一种与传统的材料加工方法截然相反的技术，该技术基于三维CAD模型数据，通过增加材料逐层制造的方式来快速构造物体。其采用直接制造与相应数学模型完全一致的三维物理实体模型的制造方法并通过数字技术材料打印机来实现打印过程。这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的物品，并且免除了传统工艺需要多道加工程序的烦琐过程，制造周期短，成本低。近几年来，3D打印技术作为一项前沿性的先进制造技术迅猛发展，在工业制造、生物医学、建筑制造、文化艺术等领域逐步发挥了重要的作用。不过目前尚未有将3D打印技术应用于柱状凝胶电泳装置的先例。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种用于蛋白分离的电泳槽及采用其的柱状凝胶电泳装置，以解决上述技术问题中的至少之一。为实现上述目的，作为本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种用于蛋白分离的电泳槽，其特征在于，包括正极侧的缓冲溶液槽、负极侧的缓冲溶液槽、位于中间的冷却水槽和位于正极侧的洗脱溶液槽；所述电泳槽中设置有安放柱状凝胶管的位置。其中，所述电泳槽通过3D打印技术制造。其中，所述电泳槽采用高分子聚合物材料制成，优选由PLA塑料制成。其中，所述电泳槽的深度为3.5-5cm，宽度为8-12cm，总长度为18-22cm。其中，所述电泳槽中冷却水槽的长度为5.5-9cm；正极侧的缓冲溶液槽和洗脱溶液槽的长度为5-6cm；负极侧的缓冲溶液槽的长度为5-6cm。其中，所述电泳槽中冷却水槽的长度为5.5cm；正极侧的缓冲溶液槽和洗脱溶液槽的长度为6cm；负极侧的缓冲溶液槽的长度为5cm。其中，所述正极侧的缓冲溶液槽与洗脱溶液槽相邻的壁上设有洗脱管插孔，在所述正极侧的缓冲溶液槽和负极侧的缓冲溶液槽同一侧的外部分别设置有正、负电极的电极座，并装有电极。其中，所述冷却水槽一侧外部的顶端设置有活动卡板，用于固定柱状凝胶管和封闭冷却水槽；所述活动卡板一端和冷却水槽的另一侧分别设置有两个拧紧螺丝孔，使用时用于插入螺丝拧紧活动卡板。作为本专利技术的另一个方面，本专利技术还提供了一种柱状凝胶电泳装置，其特征在于，所述柱状凝胶电泳装置采用如上所述的电泳槽。其中，所述柱状凝胶电泳装置为水平柱状凝胶电泳装置，其中的柱状凝胶管水平放置。基于上述方案可知，本专利技术的水平柱状凝胶电泳装置具有如下有益效果：(1)本专利技术的水平柱状凝胶电泳装置可用于蛋白的快速离线分离；(2)本专利技术的水平柱状凝胶电泳装置结合ICP-MS等分析仪器可实现蛋白样品快速准确的在线分离和检测，提高了蛋白的分离效率和分析的灵敏度；(3)本专利技术的柱状凝胶管根据填充的聚丙烯酰胺凝胶的不同，配合电泳槽使用可实现不同蛋白质的快速分离；(4)本专利技术的水平柱状凝胶电泳装置主体使用3D打印制造，所用材料约为300克，造价约500元人民币左右，整个制造过程不到18个小时，质量轻，成本低廉，制造过程快捷简便；(5)本专利技术的洗脱装置死体积小，价格低廉，可实现一次性或重复使用；(6)本专利技术的柱状凝胶电泳装置结构简单，易于操作；(7)本专利技术的凝胶电泳装置具有较高的蛋白分离效率，且具有成本低廉、制造过程简单、死体积小、快速准确等特点，并且具有继续优化的可能。附图说明图1是本专利技术的柱状凝胶管的结构示意图；图2是本专利技术的电泳槽的结构示意图；图3A和图3B分别是本专利技术的洗脱装置左半部分的剖面图和洗脱装置的结构分解示意图；图4A和图4B分别是使用本专利技术的柱状凝胶电泳蛋白分离装置(柱状凝胶管和电泳槽)对Bio-Rad公司所生产的PrecisionPlusProteinDualColor蛋白标准品进行分离的结果与Bio-Rad公司所提供的SDS-PAGE的分离效果图；图5是使用本专利技术的凝胶电泳蛋白分离装置结合ICP-MS对两种用I127标记的标准蛋白进行在线分离和检测的电泳结果图，其中峰1为RA蛋白，峰2为CA蛋白。图6A是使用本专利技术的凝胶电泳蛋白分离装置结合ICP-MS对三种用I127标记的标准蛋白进行在线分离和检测的电泳结果图，图6B是使用经过优化的商业化电泳装置在同样条件下对同样的三种标准蛋白进行检测的结果图，其中峰1为RA蛋白，峰2为CA蛋白，峰3为BSA蛋白。在上图中，附图标记含义如下：1.--缓冲溶液槽；2.--洗脱溶液槽；3.--冷却水槽；4.--负电极；5.--正电极；6.--电极丝槽；7.--凝胶管安放孔；8.--洗脱管插孔；9.--冷却水入口；10.--冷却水出口；11.--活动卡板；12.--拧紧螺丝孔；21.--凝胶管插孔；22.--小SPE筛板放置孔；23.--洗脱管；24.--接口；25.--20μmSPE筛板(小SPE筛板)；26.--3kD透析膜；27.--3mmSPE筛板(大SPE筛板)；28.--大SPE筛板放置孔；29.--缓冲溶液连通孔。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术涉及一种用于蛋白分离的水平柱状凝胶电泳装置，以及其中的柱状凝胶管、电泳槽和洗脱装置等三个主要部件。其中，电泳槽主体和洗脱装置主体采用3D打印制造，材质为高分子材料，例如PLA塑料和合成树脂，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于蛋白分离的电泳槽，其特征在于，包括正极侧的缓冲溶液槽、负极侧的缓冲溶液槽、位于中间的冷却水槽和位于正极侧的洗脱溶液槽；所述电泳槽中设置有安放柱状凝胶管的位置。

【技术特征摘要】
1.一种用于蛋白分离的电泳槽，其特征在于，包括正极侧的缓冲溶液槽、负极侧的缓冲溶液槽、位于中间的冷却水槽和位于正极侧的洗脱溶液槽；所述电泳槽中设置有安放柱状凝胶管的位置。2.根据权利要求1所述的电泳槽，其特征在于，所述电泳槽通过3D打印技术制造。3.根据权利要求1所述的电泳槽，其特征在于，所述电泳槽采用高分子聚合物材料制成，优选由PLA塑料制成。4.根据权利要求1所述的电泳槽，其特征在于，所述电泳槽的深度为3.5-5cm，宽度为8-12cm，总长度为18-22cm。5.根据权利要求1所述的电泳槽，其特征在于，所述电泳槽中冷却水槽的长度为5.5-9cm；正极侧的缓冲溶液槽和洗脱溶液槽的长度为5-6cm；负极侧的缓冲溶液槽的长度为5-6cm。6.根据权利要求5所述的电泳槽，其特征在于，所述电泳槽中冷却水槽的长度为5.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：何滨，王丁一，严雪婷，胡立刚，江桂斌，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：北京,11