一种基于电压极性转换的瞬态毛细管等速电泳装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于电压极性转换的瞬态毛细管等速电泳装置及方法，特点是：装置包括极性可反转的高压电源、气体进样装置、毛细管、第一样品瓶和第二样品瓶，第一样品瓶中设有一端插入盛放液中的金属电极，金属电极的另一端与极性可反转的高压电源电连接，毛细管的进样端插入第一样品瓶的盛放液中，出口端插入第二样品瓶的盛放液中，毛细管的两端之间与外部检测仪连接，第二样品瓶的盛放液通过导线接地，气体进样装置与第一样品瓶连通用于气压进样，气体进样装置与第一样品瓶之间设置有气压进样密封模块；优点是：基于电压极性转换，能够提升进样体积，浓缩效果好，分离窗长，提高瞬态毛细管等速电泳的分离和检测效果。

A Transient Capillary Isokinetic Electrophoresis Device and Method Based on Voltage Polarity Conversion

The invention discloses a transient capillary isotachophoresis device and method based on voltage polarity conversion. The device comprises a polarity reversible high-voltage power supply, a gas injection device, a capillary, a first sample bottle and a second sample bottle. The first sample bottle is equipped with a metal electrode inserted into the discharge solution at one end, and the other end of the metal electrode is electrically connected with a polarity reversible high-voltage power supply. The sampling end of the capillary is inserted into the filling liquid of the first sample bottle, the outlet is inserted into the filling liquid of the second sample bottle, the two ends of the capillary are connected with the external detector, the filling liquid of the second sample bottle is grounded through a wire, and the gas sampling device is connected with the same sample bottle for gas injection, and the gas sampling device is provided with a gas injection seal between the same sample bottle and the same sample bottle. The advantages of the module are: based on the voltage polarity conversion, it can increase the volume of injection, the concentration effect is good, the separation window is long, and the separation and detection effect of transient capillary isotachophoresis can be improved.

【技术实现步骤摘要】
一种基于电压极性转换的瞬态毛细管等速电泳装置及方法
本专利技术涉及毛细管电泳领域，尤其涉及一种基于电压极性转换的瞬态毛细管等速电泳装置及方法。
技术介绍
毛细管电泳具有分离效率高、分离速度快、可分离同分异构体等优点，已被广泛应用于蛋白质组学、代谢组学、药物分析、食品检测等众多领域。相比液相色谱，进样体积是限制毛细管电泳进一步广泛应用的主要原因之一。传统毛细管区带电泳的进样体积仅为毛细管柱体积的1％左右，按照典型的30微米内径、1米长的毛细管计算，样品的进样体积仅为7纳升。对样品进行预浓缩是提高毛细管电泳进样体积的有效方法，其中包括瞬态毛细管等速电泳(transientcapillaryisotachophoresis)、场放大堆叠(fieldamplifiedstacking)、动态pH结(dynamicpHjunction)、大容量样品堆叠等方法(largevolumesamplestacking)。其中，瞬态毛细管等速电泳是等速电泳和区带电泳的混合，样品溶液先由等速电泳进行预浓缩，再由区带电泳进行分离，因而可同时实现大进样体积的样品浓缩和分离。瞬态毛细管等速电泳可将进样体积由传统区带电泳1％的毛细管柱体积提高至30％，从而大幅提高毛细管电泳的检测灵敏度。但是，瞬态毛细管等速电泳进样体积的进一步提升会造成分离和浓缩效果下降。瞬态毛细管等速电泳是在同一根毛细管上先浓缩后分离，增大进样体积使得剩余用来浓缩和分离的毛细管长度缩短；增大进样体积同时会延长样品浓缩时间，一方面使得样品无法完全浓缩，另一方面浓缩过程中样品区带向出口方向运动使得用以分离的毛细管长度进一步缩短。因此，进一步增大进样体积会造成瞬态毛细管等速电泳的分离窗口和峰容量减小、分辨率下降、浓缩效果变差的问题。由此，瞬态毛细管等速电泳进样体积极限被限制在30％左右的柱体积。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种基于电压极性转换的瞬态毛细管等速电泳装置及方法，能够进一步提升瞬态毛细管等速电泳进样体积，浓缩效果好，分离窗长，从而提高瞬态毛细管等速电泳的分离和检测性能。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于电压极性转换的瞬态毛细管等速电泳装置，包括：极性可反转的高压电源、气体进样装置、毛细管、第一样品瓶和第二样品瓶，所述的第一样品瓶中设有一端插入盛放液中的金属电极，所述的金属电极的另一端与所述的极性可反转的高压电源电连接，所述的毛细管的进样端插入所述的第一样品瓶的盛放液中，出口端插入所述的第二样品瓶的盛放液中，所述的毛细管的两端之间与外部检测仪连接，所述的第二样品瓶的盛放液通过导线接地，所述的气体进样装置与所述的第一样品瓶连通用于气压进样，所述的气体进样装置与所述的第一样品瓶之间设置有气压进样密封模块。在一些实施方式中，所述的检测仪为紫外-可见光检测器。在一些实施方式中，所述的气体进样装置与所述的气压进样密封模块之间设置有用于监测进样气压的数字气压计。由此能够控制进样的液体流速和进样体积。在一些实施方式中，所述的气体进样装置通过导气管与所述的数字气压计、所述的气压进样密封模块依次连通，所述的极性可反转的高压电源通过高压导线与所述的金属电极连接，所述的气压进样密封模块为带有四个开口的密封件，所述的导气管插入所述的密封件的第一开口内，所述的第一样品瓶的瓶口与所述的密封件的第二开口连接，所述的高压导线穿过所述的密封件的第三开口，所述的毛细管的进样端穿过所述的密封件的第四开口。由此，气体进样装置通过导气管直接对气压进样密封模块内施加气压，从而进行电泳进样，整个装置保证了气体进样的气密性。在一些实施方式中，所述的导气管与所述的密封件的第一开口之间、所述的高压导线与所述的密封件的第三开口之间、所述的毛细管与所述的密封件的第四开口之间均设置有密封接头，所述的第一样品瓶的瓶口与所述的密封件的第二开口之间设置有密封螺纹。由此具有较优的结构，进一步保证气体进样的气密性。一种基于电压极性转换的瞬态毛细管等速电泳方法，包括：通过极性反转的方法，将样品离子以毛细管等速电泳的方式在毛细管中进行往返运动并浓缩。在一些实施方式中，具体包括以下步骤：①在第一样品瓶中装入背景电解液，连接好装置，启动气体进样装置，将第一样品瓶中的背景电解液由气体压力进样装载至毛细管内，并使背景电解液充满毛细管；②更换装有样品溶液的第一样品瓶，将样品溶液由气体压力进样装载至毛细管内；③更换回装有背景电解液的第一样品瓶，并通过数字气压计将气压置零，使得毛细管内液体流速为零；④将极性可反转的高压电源开启，通过金属电极对毛细管内的样品溶液施加直流高压，样品离子开始以等速电泳的方式在毛细管中浓缩；⑤在等速电泳方式过渡至区带电泳方式之前，对极性可反转的高压电源进行电压极性转换，使得样品离子以等速电泳方式在毛细管中往返运动并浓缩；其中，电压极性转换需保持偶数次反转，以确保样品离子朝毛细管的出口端方向运动；⑥完成浓缩后，保持电压极性恒定并使样品离子以区带电泳方式向毛细管的出口端方向运动，最终由检测仪获得样品信号。在一些实施方式中，所述的步骤⑤中对极性可反转的高压电源进行电压极性转换，使得样品离子以等速电泳方式在毛细管中往返运动并浓缩，具体包括：控制最后一次反转电压极性发生在样品区带靠近毛细管的进样端处，且最后一次反转电压极性的时刻在样品区带由等速电泳转换成区带电泳的时刻附近。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：通过极性转换的方法，一方面使得样品离子以等速电泳方式在毛细管中往返运动并浓缩，由此增大用以样品浓缩的毛细管的长度，增大进样体积，提高检测灵敏度；另一方面本专利技术能使浓缩后的样品离子在毛细管的进样端附近以区带电泳方式分离，而非常规的在毛细管中后段才开始分离，因此使得用以分离的毛细管长度增加，从而能够增大分离窗长，提高分离峰容量，整体上能够提高瞬态毛细管等速电泳的检测和分离效果。本专利技术能够解决瞬态毛细管等速电泳的进样体积由一定柱体积(30％左右)进一步提升时引起的分离和浓缩效果下降的问题，这正是现有技术中一直难以解决和突破的，而本专利技术方法能将进样体积提升至70％左右的柱体积，同时保持甚至提高其分离、检测性能。附图说明图1为本专利技术一种基于电压极性转换的瞬态毛细管等速电泳装置一实施方式的结构示意图；图2为一种基于电压极性转换的瞬态毛细管等速电泳方法的实施过程示意图；图3为图2的实施过程中极性转换后样品浓缩过程示意图；图4为实施例四中2种标准肽混合样品在70％进样体积下，采用A)传统的瞬态毛细管等速电泳与B)本专利技术基于电压极性转换的瞬态毛细管等速电泳的实验结果对比图；图5为实施例四中6种标准肽混合样品在50％进样体积下，采用A)传统的瞬态毛细管等速电泳与B)本专利技术基于电压极性转换的瞬态毛细管等速电泳的实验结果对比图。其中，极性可反转的高压电源1，气体进样装置2，毛细管3，第一样品瓶4，第二样品瓶5，金属电极6，检测仪7，金属导线8，气压进样密封模块9，数字气压计10，导气管11，高压导线12，第一开口13，第二开口14，第三开口15，第四开口16，密封接头17。具体实施方式以下结合附图对本专利技术一种基于电压极性转换的瞬态毛细管等速电泳装置及方法作进一步详细说明，但不作为对本专利技术的限定。实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电压极性转换的瞬态毛细管等速电泳装置，其特征在于，包括：极性可反转的高压电源、气体进样装置、毛细管、第一样品瓶和第二样品瓶，所述的第一样品瓶中设有一端插入盛放液中的金属电极，所述的金属电极的另一端与所述的极性可反转的高压电源电连接，所述的毛细管的进样端插入所述的第一样品瓶的盛放液中，出口端插入所述的第二样品瓶的盛放液中，所述的毛细管的两端之间与外部检测仪连接，所述的第二样品瓶的盛放液通过导线接地，所述的气体进样装置与所述的第一样品瓶连通用于气压进样，所述的气体进样装置与所述的第一样品瓶之间设置有气压进样密封模块。

【技术特征摘要】
1.一种基于电压极性转换的瞬态毛细管等速电泳装置，其特征在于，包括：极性可反转的高压电源、气体进样装置、毛细管、第一样品瓶和第二样品瓶，所述的第一样品瓶中设有一端插入盛放液中的金属电极，所述的金属电极的另一端与所述的极性可反转的高压电源电连接，所述的毛细管的进样端插入所述的第一样品瓶的盛放液中，出口端插入所述的第二样品瓶的盛放液中，所述的毛细管的两端之间与外部检测仪连接，所述的第二样品瓶的盛放液通过导线接地，所述的气体进样装置与所述的第一样品瓶连通用于气压进样，所述的气体进样装置与所述的第一样品瓶之间设置有气压进样密封模块。2.根据权利要求1所述的一种基于电压极性转换的瞬态毛细管等速电泳装置，其特征在于，所述的检测仪为紫外-可见光检测器。3.根据权利要求1所述的一种基于电压极性转换的瞬态毛细管等速电泳装置，其特征在于，所述的气体进样装置与所述的气压进样密封模块之间设置有用于监测进样气压的数字气压计。4.根据权利要求3所述的一种基于电压极性转换的瞬态毛细管等速电泳装置，其特征在于，所述的气体进样装置通过导气管与所述的数字气压计、所述的气压进样密封模块依次连通，所述的极性可反转的高压电源通过高压导线与所述的金属电极连接，所述的气压进样密封模块为带有四个开口的密封件，所述的导气管插入所述的密封件的第一开口内，所述的第一样品瓶的瓶口与所述的密封件的第二开口连接，所述的高压导线穿过所述的密封件的第三开口，所述的毛细管的进样端穿过所述的密封件的第四开口。5.根据权利要求4所述的一种基于电压极性转换的瞬态毛细管等速电泳装置，其特征在于，所述的导气管与所述的密封件的第一开口之间、所述的高压导线与所述的密封件的第三开口之间、所述的毛...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴焕铭，唐科奇，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33