一种无载体两性电解质的等电聚焦和分离的方法技术

本发明专利技术公开了一种无载体两性电解质的等电聚焦和分离的方法，属于蛋白样品分离分析领域。所述方法采用纸通道、酸性溶液、碱性溶液、两性样品、两个电极及直流电源组成回路，所述两个电极分别插入酸性溶液和碱性溶液中，所述纸通道采用酸性溶液或碱性溶液中的任一种润湿后其两端分别与酸性和碱性溶液接触，所述两个电极通过导线与直流电源连接，两性样品直接加载至酸性溶液或碱性溶液内或纸通道上。与现有技术相比，本发明专利技术无需借助自由载体两性电解质即可实现两性样品的快速聚焦和分离，且分离组分容易回收，便于和其他分析方法联用。当采用挥发性弱酸和挥发性弱碱体系时，与质谱兼容性更好。

A method of isoelectric focusing and separation of an amphoteric electrolyte without carrier

The invention discloses a method for isoelectric focusing and separation of non - carrier amphoteric electrolytes, which belongs to the field of protein sample separation and analysis. The method uses paper channel, acid solution, alkaline solution, amphoteric samples, two electrodes and a DC power supply circuit, the two electrodes were inserted into the acid solution and the alkaline solution, the paper adopts channel either acidic solution or alkaline solution wetting in the contact with the two ends of acidic and alkaline solution and the two electrode is connected with the DC power supply wire, gender samples directly loaded to acidic or alkaline solution or paper on the channel. Compared with the existing technology, the invention can realize the rapid focusing and separation of the amphoteric samples without the help of free carrier amphoteric electrolyte, and the separation components are easy to recycle, so that it is convenient for combination with other analytical methods. When the volatile weak acid and the volatile weak alkali system are used, the compatibility with the mass spectrum is better.

【技术实现步骤摘要】
一种无载体两性电解质的等电聚焦和分离的方法
本专利技术属于蛋白样品分离分析领域，涉及一种无载体两性电解质的等电聚焦和分离的方法。
技术介绍
等电聚焦(isoelectricfocusing，IEF)是针对具有等电点的两性组分的电泳分离和浓集的模式之一，广泛应用于复杂蛋白质的分离、提纯及等电点的表征。在具有pH梯度的分离通道上，在电场作用下两性组分根据等电点的差异向与其pI相同的pH位置迁移而实现聚焦和分离。现有技术中形成pH梯度的方法主要分为两种：一种是借助自由载体两性电解质(carrierampholyte，CA)，CA是一类两性化合物的混合物，施加电压后，具有紧密等电点间隔的系列两性化合物的混合物在电场的作用下迁移，形成相应的pH梯度，两性分子在此梯度内得以聚焦分离。但是，载体两性电解质不仅价格高，而且在与其他分析方法如质谱联用时会产生干扰。另一种是基于IPG(immobilizedpHgradient)胶条，以丙烯酰胺为基质利用不同pK的两性单体，交联后形成具有一定pH梯度的聚合物。但是，市售的IPG胶条不仅价格高，而且完成IEF耗时长。为了避免载体两性电解质的使用，研究人员也尝试过无载体两性电解质的等电聚焦方法，如自聚焦、热致pH梯度以及电解形成pH梯度等，但pH梯度未定量给出，系统复杂且操作繁琐。自从2007年Whitesides课题组首次将纸基分析装置引入到微流控分析领域以来，纸基微流控分析装置(Paperbasedanalyticaldevice，PAD)便引起了人们广泛的关注。PAD具有价廉、便携、耗样少、制备简单及生物相容性好等优点。目前纸基微流控的应用范围已涵盖众多领域，如食品安全、环境监测及临床诊断等。目前，已经提出一种基于载体两性电解质的纸基等电聚焦和分离方法。由于该方法借助于载体两性电解质，在纸基分析装置上采用等电聚焦方法来实现两性样品的快速聚焦和分离。因此，该方法不仅成本高，而且载体两性电解质在与其他分析方法(如质谱分析)联用时会产生干扰，不利于分离回收组分的质谱表征。综上所述，亟需寻求一种无需借助载体两性电解质，能够实现两性样品的快速聚焦和分离，分离组分容易回收和利于质谱表征的等电聚焦和分离的方法。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决现有技术的上述问题，本专利技术提供一种无需借助自由载体两性电解质，能够实现两性样品的快速聚焦和分离，分离组分容易回收和利于质谱表征的等电聚焦和分离的方法。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：一种无载体两性电解质的等电聚焦和分离的方法，所述方法采用纸通道、酸性溶液、碱性溶液、两性样品、两个电极及直流电源组成回路，所述两个电极分别插入酸性溶液和碱性溶液中，所述纸通道采用酸性溶液和碱性溶液中的任一种润湿后其两端分别与酸性溶液和碱性溶液接触，所述两个电极通过导线与直流电源连接，两性样品直接加载至酸性溶液或碱性溶液内或纸通道上。作为无载体两性电解质的等电聚焦和分离的方法的优选方案，所述酸性溶液的浓度为0.1mM-1.0M，所述碱性溶液的浓度为0.1mM-1.0M。作为无载体两性电解质的等电聚焦和分离的方法的优选方案，所述酸性溶液为挥发性弱酸HAc溶液或HCOOH溶液，所述碱性溶液为挥发性弱碱NH3·H2O溶液。作为无载体两性电解质的等电聚焦和分离的方法的优选方案，所述两个电极中的阳极采用铂电极，阴极采用铂电极。作为无载体两性电解质的等电聚焦和分离的方法的优选方案，所述纸通道为采用纤维材质制作而成的分离通道。作为无载体两性电解质的等电聚焦和分离的方法的优选方案，所述纸通道为玻璃纤维膜，所述纸通道的长度为5-100mm，宽度为100μm-10mm。作为无载体两性电解质的等电聚焦和分离的方法的优选方案，施加于所述纸通道上的电场强度范围为3-300V/cm。(三)有益效果与现有技术相对比，本专利技术的优势具体如下：1、本专利技术无需借助一定范围的自由或固定载体两性电解质，在纸基分析装置上采用无载体两性电解质的等电聚焦方法来实现复杂两性样品(蛋白样品)的快速聚焦和分离，分离组分容易回收，不仅降低了成本，而且避免了载体两性电解质在与后续其他分析(如质谱分析)联用时产生的干扰，有利于分离回收组分的质谱表征。2、两性样品直接加载至酸性阳极溶液或碱性阴极溶液内或纸通道上，具有两方面的优势：一方面能够使两性样品带电，在施加直流电压后，有利于两性样品组分在电场的作用下迁移；另一方面可简化操作。附图说明图1是本专利技术实施例1中纸基分析装置的结构示意图；图2是本专利技术实施例1中等电聚焦和分离藻蓝蛋白和牛血红蛋白混合样品的聚焦分离结果以及聚焦分离过程中电流随时间的变化曲线图；图3是本专利技术实施例1中纸通道上的pH分布图以及聚焦完成后纸通道上的信号强度分布图；图4是本专利技术实施例1中的纸通道上的信号强度分布图；图5是本专利技术实施例1中聚焦待回收组分的SDS-PAGE表征图及质谱图；图6为本专利技术的可调控性分析图。具体实施方式为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。实施例1本实施例提出在图1所示的开放纸基分析装置上不借助载体两性电解质进行藻蓝蛋白和牛血红蛋白混合样品等电聚焦和分离的方法，该方法采用纸通道、酸性溶液、碱性溶液(以挥发性弱酸、挥发性弱碱溶液为例进行说明)、两性样品、两个电极及直流电源组成回路。具体的，在阳极储液池中加入浓度为10mM的HAc溶液，pH＝4.3，HAc溶液内含有质量体积分数(即HEC的质量与HAc溶液的体积比，m/V)为0.2％的HEC(其中，HEC为羟乙基纤维素，属于非离子型表面活性剂，用来抑制电渗流。纸通道表面有硅羟基，带负电，导致纸通道上的溶液带正电，溶液有整体向负极移动的趋势，称为电渗流。在电泳分析中，当电渗流过大时，常用表面活性剂来进行抑制。)，插入铂电极作为阳极。在阴极储液池加入包含浓度为0.5mg/mL藻蓝蛋白和浓度为1.0mg/mL牛血红蛋白的混合样品，该混合样品的基质选用浓度为10mM的NH3·H2O溶液(pH＝9.8)，插入铂电极作为阴极。纸通道采用上述的HAc溶液润湿，润湿后的纸通道的两端分别与HAc溶液和NH3·H2O溶液接触，阴阳两电极通过导线与直流电源相连，构成回路。纸通道选择玻璃纤维膜，该纸通道的尺寸长为35mm，宽为3mm。施加电场强度为100V/cm的直流电压，在电场的作用下，纸通道上形成了一定的pH梯度。上述纸通道直接采用阳极的HAc溶液润湿的目的是使整个电路形成回路。当然，上述的纸通道还可以采用其他纤维材质制成分离通道。本专利技术的原理如下：用酸性支持电解质润湿纸通道，并将其两端分别浸入酸性阳极支持电解质溶液和碱性阴极电解质溶液中。施加直流电压后，阴极储液池的OH-向阳极端迁移，阳极池的H+向阴极迁移，两者相遇时发生中和反应，此中和界面从阴极端开始发生，并逐渐向阳极端移动；阴极端至中和界面的区域，由于OH-迁移会形成碱性递减的区域，存在的物质主要为OH-。阳极端至中和界面的区域，由于H+的迁移会形成酸性递减的区域，存在的物质主要为H+。中和反应界面处，存在的物质主要为H2O，呈现为中性。H+不仅受电场的作用迁移至纸通道，而且电渗流也会将其泵入至纸通道上，所以中和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无载体两性电解质的等电聚焦和分离的方法，其特征在于，所述方法采用纸通道、酸性溶液、碱性溶液、两性样品、两个电极及直流电源组成回路，所述两个电极分别插入酸性溶液和碱性溶液中，所述纸通道采用酸性溶液和碱性溶液中的任一种润湿后其两端分别与酸性溶液和碱性溶液接触，所述两个电极通过导线与直流电源连接，两性样品直接加载至酸性溶液或碱性溶液内或纸通道上。

【技术特征摘要】
1.一种无载体两性电解质的等电聚焦和分离的方法，其特征在于，所述方法采用纸通道、酸性溶液、碱性溶液、两性样品、两个电极及直流电源组成回路，所述两个电极分别插入酸性溶液和碱性溶液中，所述纸通道采用酸性溶液和碱性溶液中的任一种润湿后其两端分别与酸性溶液和碱性溶液接触，所述两个电极通过导线与直流电源连接，两性样品直接加载至酸性溶液或碱性溶液内或纸通道上。2.如权利要求1所述的一种无载体两性电解质的等电聚焦和分离的方法，其特征在于，所述酸性溶液的浓度为0.1mM-1.0M，所述碱性溶液的浓度为0.1mM-1.0M。3.如权利要求2所述的一种无载体两性电解质的等电聚焦和分离的方法，其特征在于，所述酸性溶液为挥发性弱酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴志勇，谢颂芳，牛纪成，方芳，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21