用于分离分子的设备和方法技术

本发明专利技术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。

Apparatus and method for separating molecules

The present invention discloses an apparatus and method for full column imaging detection (WCID) capillary isoelectric focusing (CIEF). The equipment including the separation of inner and outer diameter of capillary with separation separation; the base, which is attached to the base of separation capillary; capillary entrance diameter with transfer entrance diameter and the entrance; and the inner diameter of the outlet diameter and outlet outlet capillary transfer. The inlet transport capillary, the separation capillary and the outlet transport capillary are configured to be in fluid communication with each other. The separation diameter is greater than the inside diameter of the outlet.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于分离分子的设备和方法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(ApparatusandMethodforWholeColumnImagingDetectionCapillaryIsoelectricFocusing)”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。
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
，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。
技术介绍
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SPDCIEF相比，WCIDCIEF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WCIDCIEF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WCIDCIEF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WCIDCIEF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WCIDCIEF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。
技术实现思路
本公开描述用于执行化学和生物分子分离的设备和方法。在一个方面，本公开提供用于执行全柱成像检测(WCID)毛细管等电聚焦(CIEF)的设备和方法。在一个实施例中，本公开提供用于分离混合物的设备。该设备包括具有分离内径和分离外径的分离毛细管；基座，其中将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。分离毛细管可以包括多孔材料。在一个实施例中，分离毛细管包括熔融二氧化硅。分离毛细管可以包括涂层。例如，分离毛细管可以包括具有涂层的熔融二氧化硅。涂层可以是疏水的或亲水的。分离内径可以大于入口内径。在一些实施例中，分离内径可以是入口内径的至少两倍、至少三倍或至少四倍。分离内径可以约等于或大于入口外径。例如，分离内径可以是入口外径的至少两倍或至少三倍。分离内径可以大于出口内径。例如，分离内径是出口内径的至少两倍、至少三倍、至少四倍或至少五倍。分离内径可以约等于或大于出口外径。例如，分离内径可以是出口外径的至少两倍、至少三倍或至少四倍。可以将入口传送毛细管连接到分离毛细管的第一端部以提供入口连接。例如，可以将入口传送毛细管插入分离毛细管的第一端部中。将出口传送毛细管连接到分离毛细管的第二端部以提供出口连接。例如，可以将出口传送毛细管插入分离毛细管的第二端部中。可以用海绵材料独立地填充入口连接和出口连接。海绵材料可以是导电的、离子传导的或两者。海绵材料可以包括聚合物材料。海绵材料可以在原位形成。可以用诸如环氧胶的粘合剂独立地稳定入口连接和出口连接。设备可以进一步包括用于容纳第一电解液的第一储液器和用于容纳第二电解液的第二储液器。第一储液器可以与入口连接流体连通。第二储液器可以与出口连接流体连通。设备可以进一步包括第一电极和第二电极。第一电极经配置与第一电解液电连通。第二电极经配置与第二电解液电连通。设备可以进一步包括电源，所述电源经配置与第一电极和第二电极电连通，因此经配置在分离毛细管两端提供电压。可以将分离毛细管、第一储液器和第二储液器粘附到基座以提供盒。基座可以采取板的形状。基座可以由包括陶瓷、玻璃、聚合物、塑料、金属或它们的组合的材料制成。可以将分离毛细管粘合到基座上。出口传送毛细管可以与分析仪器、分离装置或它们的组合流体连通。分析仪器可以包括MS、IR、UV、拉曼光谱仪或它们的组合。分离装置可以包括蛋白质分级装置。在另一方面，本公开提供包括上述设备并且进一步包括图像传感器的系统。成像传感器可以包括线性电荷耦合装置、线性互补金属氧化物半导体传感器或两者。成像传感器可以经配置与图像分析装置进行电子通信。系统可以进一步包括与入口传送毛细管流体连通的样品注射装置和/或与出口传送毛细管流体连通的分析仪器。可以由计算机化处理器独立地或集中控制图像分析装置、样品注射装置和通信装置。替代地或另外，也可以由计算机化处理器独立地或集中控制电源、分离装置和分析仪器。从以下结合附图对其优选实施例的详细描述，本公开的目的和优点将变得显而易见。附图说明现在将参照附图描述根据本公开的实施例，其中类似的参考标号表示类似的元件。图1示出根据本公开的一个实施例的用于高灵敏度UV吸收WCID的示例设备的示意图。图2示出图1的放大的分离毛细管连接区域。图3示出示例WCIDCIEF的检测灵敏度，其中分离毛细管分别具有100μm和200μm的内径。图4示出在具有内径为200μm的分离毛细管的示例WCIDCIEF内的聚焦的蛋白质峰朝向用于ESIMS的具有内径为50μm的出口传送毛细管的移动。图5示出具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于分离混合物的设备，所述设备包括：分离毛细管，其具有分离内径和分离外径；基座，其中所述分离毛细管附接到所述基座；入口传送毛细管，其具有入口内径和入口外径；以及出口传送毛细管，其具有出口内径和出口外径，其中所述入口传送毛细管、所述分离毛细管和所述出口传送毛细管配置成彼此流体连通；并且其中所述分离内径大于所述出口内径。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.05 US 62/088,3531.一种用于分离混合物的设备，所述设备包括：分离毛细管，其具有分离内径和分离外径；基座，其中所述分离毛细管附接到所述基座；入口传送毛细管，其具有入口内径和入口外径；以及出口传送毛细管，其具有出口内径和出口外径，其中所述入口传送毛细管、所述分离毛细管和所述出口传送毛细管配置成彼此流体连通；并且其中所述分离内径大于所述出口内径。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离毛细管的长度大于50mm。3.根据权利要求1所述的设备，其中所述出口传送毛细管的长度大于100mm。4.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离毛细管的长度为约10mm至约500mm。5.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离毛细管的长度为约50mm至约300mm。6.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离毛细管的长度为约100mm至约200mm。7.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离毛细管的长度为约53mm。8.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离毛细管包括多孔材料。9.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离毛细管包括熔融二氧化硅。10.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离毛细管包括具有涂层的熔融二氧化硅。11.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离毛细管包括涂层。12.根据权利要求10所述的设备，其中所述涂层是疏水的。13.根据权利要求10所述的设备，其中所述涂层是亲水的。14.根据权利要求10所述的设备，其中所述涂层包含碳氟化合物、聚丙烯酰胺、二甲基硅氧烷或它们的组合。15.根据权利要求10所述的设备，其中所述涂层包括分子层涂层。16.根据权利要求10所述的设备，其中所述涂层基本上不含有甲基纤维素添加剂。17.根据权利要求10所述的设备，其中所述涂层的厚度为约0.01μm至约1μm。18.根据权利要求10所述的设备，其中所述涂层的厚度为约0.05μm至约0.2μm。19.根据权利要求10所述的设备，其中所述涂层的厚度为约0.1μm。20.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离内径为约50μm至约400μm。21.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离内径为约100μm至约300μm。22.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离内径为约200μm至约400μm。23.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离内径为约100μm。24.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离内径为约200μm。25.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离外径为约100μm至约600μm。26.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离外径为约200μm至约500μm。27.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离外径为约300μm至约400μm。28.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离外径为约200μm至1000μm。29.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离内径大于所述入口内径。30.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离内径为所述入口内径的至少两倍。31.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离内径为所述入口内径的至少三倍。32.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离内径为所述入口内径的至少四倍。33.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离内径大于所述入口外径。34.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离内径约等于所述入口外径。35.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离内径为所述入口外径的至少两倍。36.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离内径为所述入口外径的至少三倍。37.根据权利要求1所述的设备，其中所述入口内径为约20μm至约200μm。38.根据权利要求1所述的设备，其中所述入口内径为约50μm至约150μm。39.根据权利要求1所述的设备，其中所述入口内径为约100μm至800μm。40.根据权利要求1所述的设备，其中所述入口外径为约30μm至300μm。41.根据权利要求1所述的设备，其中所述入口外径为约50μm至约200μm。42.根据权利要求1所述的设备，其中所述入口外径为约100μm至200μm。43.根据权利要求1所述的设备，其中所述入口传送毛细管的长度为大于约30mm。44.根据权利要求1所述的设备，其中所述入口传送毛细管的长度为大于约100mm。45.根据权利要求1所述的设备，其中所述入口传送毛细管的长度为约100mm至约300mm。46.根据权利要求1所述的设备，其中所述入口传送毛细管的长度为约10mm至500mm。47.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离内径大于所述出口内径。48.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离内径是所述出口内径的至少两倍。49.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离内径是所述出口内径的至少三倍。50.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离内径是所述出口内径的至少四倍。51.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离内径是所述出口内径的至少五倍。52.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离内径大于所述出口外径。53.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离内径约等于所述出口外径。54.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离内径是所述出口外径的至少两倍。55.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离内径是所述出口外径的至少三倍。56.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离内径是所述出口外径的至少四倍。57.根据权利要求1所述的设备，其中所述出口内径为约30μm至约200μm。58.根据权利要求1所述的设备，其中所述出口内径为约50μm至约100μm。59.根据权利要求1所述的设备，其中所述出口内径为约30μm至250μm。60.根据权利要求1所述的设备，其中所述出口内径为约30μm至200μm。61.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄铁民，
申请(专利权)人：先进电泳方案有限公司，爱培美德有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA