本發(fā)明屬于生物化學(xué)檢測(cè)分析技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種用于蛋白分離的洗脫裝置及采用其的柱狀凝膠電泳裝置。

背景技術(shù)：

蛋白質(zhì)作為生物體的基本組成物質(zhì)，是生物體各種重要功能的執(zhí)行者，對(duì)蛋白質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)和功能的研究具有重要的研究意義和實(shí)際價(jià)值。其中電泳技術(shù)是蛋白質(zhì)分離測(cè)定中應(yīng)用最廣泛和最有效的方法。

電泳技術(shù)主要包括等電聚焦電泳(IEF)和聚丙烯酰胺凝膠電泳(PAGE)，PAGE是以具有網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)的聚丙烯酰胺凝膠為支持介質(zhì)，在電場(chǎng)作用下，待分離的蛋白質(zhì)分子根據(jù)分子荷電量、大小及形狀不同被分離成許多條明顯的區(qū)帶。PAGE又可分為變性(SDS-PAGE)與非變性凝膠電泳(Native-PAGE)。變性凝膠電泳(SDS-PAGE)通過十二烷基磺酸鈉(SDS)與蛋白反應(yīng)而使蛋白失活，可將蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化成分子量不同而結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，因此無論蛋白的性質(zhì)如何，均可根據(jù)分子量的不同而得到分離，質(zhì)荷比小的蛋白移動(dòng)得快、遠(yuǎn)，質(zhì)荷比大的蛋白移動(dòng)得慢。SDS-PAGE操作簡(jiǎn)單靈活，分辨率高，重現(xiàn)性好，是使用最為廣泛的蛋白質(zhì)分離技術(shù)。

根據(jù)支持物的裝置形式不同，凝膠電泳又可分為平板式電泳、垂直板式電泳和柱狀電泳。其中柱狀凝膠更有利于樣品的濃縮和分離后的收集以及與后續(xù)檢測(cè)系統(tǒng)的聯(lián)用。柱狀凝膠電泳可以根據(jù)需求選擇不同內(nèi)徑和長(zhǎng)度的玻璃管，玻璃管內(nèi)填充瓊脂糖可用于分離核酸，填充聚丙烯酰胺凝膠可用于分離蛋白質(zhì)。經(jīng)過柱狀電泳分離后的蛋白質(zhì)通過洗脫裝置進(jìn)行洗脫，并與電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)技術(shù)聯(lián)用進(jìn)行分析和檢測(cè)。柱狀凝膠電泳與ICP-MS技術(shù)聯(lián)用已被成功應(yīng)用于在線分離DNA、RNA和小分子物質(zhì)。

然而現(xiàn)有的商業(yè)化柱狀凝膠電泳裝置雖然可以用于多肽、RNA、DNA以及蛋白等多種物質(zhì)的分離和檢測(cè)，普適性好，但也導(dǎo)致其凝膠柱的內(nèi)徑較大，洗脫裝置死體積較大，因此整個(gè)柱狀電泳裝置對(duì)蛋白的分離效率和分析靈敏度都較低，并且造價(jià)高昂，操作較復(fù)雜。如何對(duì)柱狀電泳裝置進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)是影響蛋白質(zhì)分析和檢測(cè)的重要因素。

3D打印技術(shù)是一種與傳統(tǒng)的材料加工方法截然相反的技術(shù)，該技術(shù)基于三維CAD模型數(shù)據(jù)，通過增加材料逐層制造的方式來快速構(gòu)造物體。其采用直接制造與相應(yīng)數(shù)學(xué)模型完全一致的三維物理實(shí)體模型的制造方法并通過數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來實(shí)現(xiàn)打印過程。這種技術(shù)的特點(diǎn)在于其幾乎可以造出任何形狀的物品，并且免除了傳統(tǒng)工藝需要多道加工程序的煩瑣過程，制造周期短，成本低。近幾年來，3D打印技術(shù)作為一項(xiàng)前沿性的先進(jìn)制造技術(shù)迅猛發(fā)展，在工業(yè)制造、生物醫(yī)學(xué)、建筑制造、文化藝術(shù)等領(lǐng)域逐步發(fā)揮了重要的作用。不過目前尚未有將3D打印技術(shù)應(yīng)用于柱狀凝膠電泳裝置的先例。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于蛋白分離的洗脫裝置及采用其的柱狀凝膠電泳裝置，以解決上述技術(shù)問題中的至少之一。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，作為本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于蛋白分離的洗脫裝置，其特征在于，所述洗脫裝置包括可拼裝的前后兩個(gè)部分；以及

所述洗脫裝置的主體部分采用高分子聚合物材料制成。

其中，所述洗脫裝置的主體部分采用合成樹脂制成。

其中，所述洗脫裝置的主體部分通過3D打印技術(shù)制造。

其中，所述洗脫裝置的前半部分的前端設(shè)置有長(zhǎng)6-8mm、直徑為5.5-7.5mm的柱狀凝膠管的插孔；前半部分的中間為長(zhǎng)1.3mm、直徑為4mm的圓孔，用于放置第一SPE篩板，在圓孔的兩側(cè)分別通過一根洗脫管連接；在前半部分的后端設(shè)置有長(zhǎng)4.1mm、直徑為11.2mm的接口與后半部分相接；所述洗脫裝置的后半部分的前端設(shè)置有長(zhǎng)1.6mm、直徑為9.2mm的圓孔，用于放置第二SPE篩板，在所述第二SPE篩板前端放置有透析膜；在后半部分的后端設(shè)置有與緩沖溶液儲(chǔ)存容器相通的連接孔。

其中，在使用時(shí)將柱狀凝膠管插入到所述洗脫裝置的前半部分并接觸所述第一SPE篩板。

其中，所述洗脫裝置使用前需要對(duì)所述第一SPE篩板、第二SPE篩板和透析膜充分潤(rùn)濕，并排除空氣以保證效果。

其中，所述洗脫裝置使用時(shí)將上端的洗脫管通過電泳槽上的洗脫管插孔插入到洗脫溶液槽中，下端的洗脫管與蠕動(dòng)泵側(cè)的套管連接，洗脫液從上端洗脫管進(jìn)入，經(jīng)過第一SPE篩板后由下端洗脫管導(dǎo)出洗脫裝置，并在蠕動(dòng)泵的流速控制下引入電感耦合等離子體質(zhì)譜儀。

其中，所述洗脫裝置在使用時(shí)將前后兩個(gè)部分拼裝在一起，并用封口膜纏緊接口處。

作為本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明還提供了一種柱狀凝膠電泳裝置，所述柱狀凝膠電泳裝置采用如上所述的洗脫裝置。

其中，所述柱狀凝膠電泳裝置為水平柱狀凝膠電泳裝置，其中的柱狀凝膠管水平放置。

基于上述方案可知，本發(fā)明的洗脫裝置具有如下有益效果：(1)與柱狀凝膠管和電泳槽組成的凝膠電泳裝置可以結(jié)合ICP-MS等分析儀器，實(shí)現(xiàn)蛋白樣品快速準(zhǔn)確的在線分離和檢測(cè)，提高了蛋白的分離效率和分析的靈敏度；(2)主體結(jié)構(gòu)使用3D打印制造，所用材料少，造價(jià)低，整個(gè)制造過程相對(duì)較短，質(zhì)量輕，成本低廉，制造過程快捷簡(jiǎn)便；(3)死體積小，價(jià)格低廉，可實(shí)現(xiàn)一次性或重復(fù)使用；(4)組成的柱狀凝膠電泳裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作；(5)組成的凝膠電泳裝置具有較高的蛋白分離效率，且具有成本低廉、制造過程簡(jiǎn)單、死體積小、快速準(zhǔn)確等特點(diǎn)，并且具有繼續(xù)優(yōu)化的可能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的柱狀凝膠管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的電泳槽的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3A和圖3B分別是本發(fā)明的洗脫裝置左半部分的剖面圖和洗脫裝置的結(jié)構(gòu)分解示意圖；

圖4A和圖4B分別是使用本發(fā)明的柱狀凝膠電泳蛋白分離裝置(柱狀凝膠管和電泳槽)對(duì)Bio-Rad公司所生產(chǎn)的Precision Plus Protein Dual Color蛋白標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行分離的結(jié)果與Bio-Rad公司所提供的SDS-PAGE的分離效果圖；

圖5是使用本發(fā)明的凝膠電泳蛋白分離裝置結(jié)合ICP-MS對(duì)兩種用I¹²⁷標(biāo)記的標(biāo)準(zhǔn)蛋白進(jìn)行在線分離和檢測(cè)的電泳結(jié)果圖，其中峰1為RA蛋白，峰2為CA蛋白。

圖6A是使用本發(fā)明的凝膠電泳蛋白分離裝置結(jié)合ICP-MS對(duì)三種用I¹²⁷標(biāo)記的標(biāo)準(zhǔn)蛋白進(jìn)行在線分離和檢測(cè)的電泳結(jié)果圖，圖6B是使用經(jīng)過優(yōu)化的商業(yè)化電泳裝置在同樣條件下對(duì)同樣的三種標(biāo)準(zhǔn)蛋白進(jìn)行檢測(cè)的結(jié)果圖，其中峰1為RA蛋白，峰2為CA蛋白，峰3為BSA蛋白。

在上圖中，附圖標(biāo)記含義如下：

1.--緩沖溶液槽；2.--洗脫溶液槽；3.--冷卻水槽；4.--負(fù)電極；5.--正電極；6.--電極絲槽；7.--凝膠管安放孔；8.--洗脫管插孔；9.--冷卻水入口；10.--冷卻水出口；11.--活動(dòng)卡板；12.--擰緊螺絲孔；

21.--凝膠管插孔；22.--小SPE篩板放置孔；23.--洗脫管；24.--接口；25.--20μm SPE篩板(小SPE篩板)；26.--3kD透析膜；27.--3mm SPE篩板(大SPE篩板)；28.--大SPE篩板放置孔；29.--緩沖溶液連通孔。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本發(fā)明涉及一種用于蛋白分離的水平柱狀凝膠電泳裝置，以及其中的柱狀凝膠管、電泳槽和洗脫裝置等三個(gè)主要部件。其中，電泳槽主體和洗脫裝置主體采用3D打印制造，材質(zhì)為高分子材料，例如PLA塑料和合成樹脂，其具有如下優(yōu)點(diǎn)：根據(jù)實(shí)際樣品的情況，使用該水平柱狀凝膠電泳裝置及其所包含的柱狀凝膠管和電泳槽，可用于蛋白的離線分離；使用該水平柱狀凝膠電泳裝置和其所包含的柱狀凝膠管、電泳槽以及洗脫裝置，結(jié)合ICP-MS等分析儀器，可用于蛋白的在線分離和檢測(cè)。

具體使用時(shí)，當(dāng)需要離線檢測(cè)時(shí)，在柱狀凝膠管中填充不同的聚丙烯酰胺凝膠，向柱狀凝膠管中加入待分離的蛋白樣品，并安放于電泳槽中，然后向凝膠電泳槽的不同槽中分別加入緩沖溶液和冷卻循環(huán)水，扣緊活動(dòng)卡板，并將電泳槽的電極接通電源，之后蛋白樣品會(huì)在電流的作用下在凝膠管中進(jìn)行離線分離，整個(gè)過程操作簡(jiǎn)便，并且分離效率高。

當(dāng)需要在線檢測(cè)時(shí)，在柱狀凝膠管中填充不同的聚丙烯酰胺凝膠，將柱狀凝膠管安放到電泳槽中，并與洗脫裝置連接，洗脫裝置的其中一側(cè)洗脫管通過蠕動(dòng)泵與電感耦合等離子體質(zhì)譜儀進(jìn)樣口連接，向柱狀凝膠管中加入待分離的蛋白樣品，并安放于電泳槽中，然后向凝膠電泳槽的不同槽中分別加入緩沖溶液、洗脫溶液和冷卻循環(huán)水，扣緊活動(dòng)卡板，并將電泳槽的電極接通電源，之后蛋白樣品會(huì)在電流的作用下在凝膠管中進(jìn)行分離，并隨洗脫液在蠕動(dòng)泵的作用下進(jìn)入ICP-MS進(jìn)行分析和檢測(cè)。這樣可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)蛋白樣品快速準(zhǔn)確的在線分離和檢測(cè)，并且整個(gè)裝置操作簡(jiǎn)便，死體積小，分離和檢測(cè)效率高。

具體地，本發(fā)明的水平柱狀凝膠電泳裝置包括柱狀凝膠管、電泳槽及可選擇的洗脫裝置。

其中，該水平柱狀凝膠電泳裝置采用水平結(jié)構(gòu)，即柱狀凝膠管水平放置。柱狀凝膠管內(nèi)可以填充不同種類的聚丙烯酰胺凝膠，根據(jù)檢測(cè)需要來選擇對(duì)應(yīng)凝膠。例如，若需要分離高分子量蛋白，則填充低濃度的凝膠；若需要分離低分子量蛋白，則填充高濃度凝膠；若需要分離寬分子量蛋白，則可填充梯度凝膠。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證和核算，柱狀凝膠管的長(zhǎng)度可根據(jù)填充凝膠的多少設(shè)置，例如為8-12cm，外徑則優(yōu)選為4-6mm，進(jìn)一步優(yōu)選為4mm，內(nèi)徑優(yōu)選為2-2.2mm，進(jìn)一步優(yōu)選為2.2mm，從而極大地改善對(duì)于蛋白的分離效率。

其中，電泳槽包括正、負(fù)極側(cè)的緩沖溶液槽、位于中間的冷卻水槽以及位于正極側(cè)的洗脫溶液槽。正極側(cè)的緩沖溶液槽與洗脫溶液槽相鄰的壁上設(shè)有洗脫管插孔，在兩個(gè)緩沖溶液槽一側(cè)的外部分別有正負(fù)電極的電極座，并裝有電極，與電極連接的導(dǎo)電鉑絲通過槽上的小孔沿著電極絲卡槽延伸到兩個(gè)緩沖溶液槽底部，在兩個(gè)緩沖溶液槽與冷卻水槽相接的壁上分別有凝膠管安放孔，冷卻水槽的兩側(cè)分別設(shè)有冷卻水入口和冷卻水出口，冷卻水槽一側(cè)外部頂端有活動(dòng)卡板，用于固定凝膠管和封閉冷卻水槽，活動(dòng)卡板一端和冷卻水槽另一側(cè)分別有兩個(gè)擰緊螺絲孔，使用時(shí)用于插入螺絲擰緊活動(dòng)卡板。

作為優(yōu)選，電泳槽采用高分子聚合物材料，例如PLA塑料制成。進(jìn)一步優(yōu)選地，電泳槽通過3D打印技術(shù)制造。電泳槽的深度例如為3.5-5cm，寬度例如為8-12cm，總長(zhǎng)度例如為18-22cm。

其中，電泳槽中冷卻水槽的長(zhǎng)度例如為6-9cm，正極側(cè)緩沖溶液槽和洗脫溶液槽的長(zhǎng)度例如為5-6cm，負(fù)極側(cè)緩沖溶液槽的長(zhǎng)度例如為5-6cm。

作為優(yōu)選，電泳槽中的緩沖溶液槽壁上的凝膠管安放孔的直徑例如為4mm。

其中，電泳槽中的冷卻水槽一側(cè)外部頂端的活動(dòng)卡板與對(duì)應(yīng)的電泳槽壁之間用生料帶纏繞以避免漏水，使用時(shí)用螺絲分別插入活動(dòng)卡板一端和冷卻水槽另一側(cè)的兩個(gè)擰緊螺絲孔中以擰緊活動(dòng)卡板。

洗脫裝置包括可拼裝的前后兩個(gè)部分，前半部分的前端設(shè)置有長(zhǎng)6-8mm、直徑為5.5-7.5mm的柱狀凝膠管的插孔，中間加有橡膠軟管以保證氣密性，前半部分的中間為長(zhǎng)1.3mm、直徑為4mm的圓孔，用于放置安捷倫公司所生產(chǎn)的20μm SPE篩板(小SPE篩板)，在圓孔的兩側(cè)分別通過一根洗脫管連接，在前半部分的后端設(shè)置有長(zhǎng)4.1mm、直徑11.2mm的接口與后半部分相接。后半部分的前端設(shè)置有長(zhǎng)1.6mm、直徑為9.2mm的圓孔，用于放置艾杰爾公司所生產(chǎn)的3mm SPE篩板(大SPE篩板)，在大SPE篩板前端放置有MYM生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)的3kD透析膜，在后半部分的后端設(shè)置有與緩沖溶液儲(chǔ)存容器相通的連接孔。

作為優(yōu)選，洗脫裝置的主體部分例如采用高分子聚合物材料，如合成樹脂制成。進(jìn)一步優(yōu)選地，洗脫裝置主體部分通過3D打印技術(shù)制造。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，洗脫裝置在使用時(shí)，將本發(fā)明的凝膠管插入到洗脫裝置前半部分并接觸小SPE篩板。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，洗脫裝置在使用時(shí)將前后兩個(gè)部分拼裝在一起，并用封口膜纏緊接口處。

作為優(yōu)選，洗脫裝置使用前需要對(duì)大、小SPE篩板和透析膜充分潤(rùn)濕，并排除空氣以保證效果。

作為優(yōu)選，洗脫裝置在使用時(shí)兩根洗脫管分別位于上下兩端，上端的洗脫管通過電泳槽上的洗脫管插孔插入到洗脫溶液槽中，下端的洗脫管與蠕動(dòng)泵側(cè)的套管連接，并在蠕動(dòng)泵的流速控制下引入電感耦合等離子體質(zhì)譜儀。

當(dāng)該水平柱狀凝膠電泳裝置用于蛋白的離線分離時(shí)，需同時(shí)使用柱狀凝膠管以及電泳槽兩個(gè)部件；當(dāng)該水平柱狀凝膠電泳裝置用于蛋白的在線分離時(shí)，需同時(shí)使用柱狀凝膠管、電泳槽以及洗脫裝置三個(gè)部件。

本發(fā)明還公開了一種采用如上所述的水平柱狀凝膠電泳裝置的凝膠電泳蛋白分離檢測(cè)系統(tǒng)。

作為一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明公開了一種用于蛋白分離的水平柱狀凝膠電泳裝置，該裝置包含柱狀凝膠管、電泳槽和洗脫裝置三個(gè)部件，其中柱狀凝膠管使用石英玻璃加工制成，電泳槽主體和洗脫裝置主體使用商業(yè)化3D打印機(jī)打印。電泳槽主體使用3D Systems公司所生產(chǎn)的CubePro3D桌面級(jí)打印機(jī)打印，打印材料為PLA塑料，耗材約300g，耗時(shí)約18個(gè)小時(shí)。洗脫裝置主體使用Formlabs公司所生產(chǎn)的Form2桌面級(jí)3D打印機(jī)打印，打印材料為合成樹脂，耗材約5g，耗時(shí)約1個(gè)小時(shí)。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，該用于蛋白分離的柱狀凝膠管長(zhǎng)度為8cm、外徑為4mm，內(nèi)徑為2.2mm。

該柱狀凝膠管在工作時(shí)，需要在里面填充不同體積和濃度的聚丙烯酰氨凝膠，之后放置到本發(fā)明的電泳槽上的凝膠管安放孔上，結(jié)合本發(fā)明的電泳槽以及洗脫裝置等使用，在加入蛋白樣品并通電以后，蛋白樣品會(huì)在電流的作用下從負(fù)極向正極移動(dòng)并進(jìn)行分離。

如圖2所示，該用于蛋白分離的柱狀凝膠電泳槽使用PLA塑料制造，全重約為300克，所述電泳槽深度為4cm，寬度為10cm，總長(zhǎng)度為20cm。該電泳槽包括：正、負(fù)極側(cè)的兩個(gè)緩沖溶液槽1、洗脫溶液槽2、冷卻水槽3、負(fù)電極4、正電極5、電極絲槽6、凝膠管安放孔7、洗脫管插孔8、冷卻水入口9、冷卻水出口10、活動(dòng)卡板11、擰緊螺絲孔12。電泳槽包括四個(gè)槽，分別是正、負(fù)極側(cè)的兩個(gè)緩沖溶液槽1、中間的冷卻水槽3以及正極側(cè)的洗脫溶液槽2，其中冷卻水槽3的長(zhǎng)度為5.5cm，正極側(cè)的緩沖溶液槽1和洗脫溶液槽2的長(zhǎng)度為6cm，負(fù)極側(cè)的緩沖溶液槽1的長(zhǎng)度為5cm。在兩個(gè)緩沖溶液槽一側(cè)的外部分別有正負(fù)電極4、5，正、負(fù)極側(cè)的緩沖溶液槽1與冷卻水槽3相鄰的一側(cè)分別有凝膠管安放孔7，其直徑為4mm，與負(fù)電極4和正電極5連接的導(dǎo)電鉑絲分別沿電極絲槽6鋪設(shè)在正負(fù)極側(cè)的緩沖溶液槽1的底部，正極側(cè)的緩沖溶液槽1與洗脫溶液槽2相鄰的壁上設(shè)有洗脫管插孔8。冷卻水槽3的兩側(cè)設(shè)有冷卻水入口9和冷卻水出口10，冷卻水槽一側(cè)有活動(dòng)卡板11，用于固定凝膠管和封閉冷卻水槽3，活動(dòng)卡板11一端和冷卻水槽3另一側(cè)分別有兩個(gè)擰緊螺絲孔12，用于擰緊活動(dòng)卡板11。

該電泳槽在工作時(shí)，在正、負(fù)極側(cè)的兩個(gè)緩沖溶液槽1中分別加入150ml左右的緩沖溶液，將長(zhǎng)8cm，外徑為4mm的柱狀凝膠管安放到凝膠管安放孔7中，然后將活動(dòng)卡板11扣上，用兩個(gè)螺絲通過擰緊螺絲孔12固定，其中活動(dòng)卡板和電泳槽之間纏上生料帶以避免漏液，將電導(dǎo)線分別將負(fù)電極4和正電極5接到電源上，在洗脫溶液槽2中加入適量洗脫溶液，配合使用的洗脫裝置一端。

如圖3A、3B所示，該用于蛋白分離的洗脫裝置包括可拼裝的前后兩個(gè)部分，前半部分的前端設(shè)置有長(zhǎng)為8mm、直徑為5.6mm的柱狀凝膠管的插孔21，中間加有橡膠軟管以保證氣密性，前半部分的中間為長(zhǎng)1.3mm、直徑4mm的圓孔22，用于放置安捷倫公司所生產(chǎn)的20μm SPE篩板(小SPE篩板)25，在圓孔的兩側(cè)分別有一根洗脫管連接，在前半部分的后端設(shè)置有長(zhǎng)為4.1mm、直徑為11.2mm的接口24與后半部分相接。后半部分的前端設(shè)置有長(zhǎng)1.6mm、直徑為9.2mm的圓孔28，用于放置艾杰爾公司所生產(chǎn)的3mm SPE篩板(大SPE篩板)27，在大篩板前端放置有MYM生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)的3kD透析膜26，在后半部分的后端設(shè)置有與緩沖溶液儲(chǔ)存容器連通的連接孔29。

該洗脫裝置在工作時(shí)，首先在圓孔22中放入安捷倫公司所生產(chǎn)的20μm SPE篩板(小SPE篩板)25，在圓孔28中放入艾杰爾公司所生產(chǎn)的3mm SPE篩板(大SPE篩板)27，在大SPE篩板27前端放置MYM生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)的3kD透析膜26，將前半部分的接口24與后半部分拼接后，用封口膜纏緊拼接處，洗脫管23應(yīng)在上下兩端，上端洗脫管23通過本發(fā)明的電泳槽上的洗脫管插孔8插入到洗脫溶液槽2中，下端的洗脫管23與蠕動(dòng)泵側(cè)的套管連接，洗脫液從上端洗脫管23進(jìn)入，經(jīng)過小SPE篩板25后由下端洗脫管23導(dǎo)出洗脫裝置，并在蠕動(dòng)泵的流速控制下引入ICP-MS。

下面通過幾個(gè)具體檢測(cè)實(shí)施例來說明本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果。

實(shí)施例1

使用本發(fā)明的水平柱狀凝膠電泳裝置對(duì)蛋白標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行離線分離，并與商品化的參考結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。

柱狀凝膠管中的填充物為50μl濃度為4％的濃縮膠以及400μl濃度為10％的分離膠，所添加的蛋白標(biāo)準(zhǔn)品為Bio-Rad公司所生產(chǎn)的Precision Plus Protein Dual Color蛋白標(biāo)準(zhǔn)品。電泳槽中所使用的緩沖溶液為Tris-甘氨酸-SDS緩沖液，洗脫溶液為50mM的NH₄NO₃溶液，并在分段電壓下進(jìn)行分離。所用的電壓第一段為30分鐘60V以及第二段5小時(shí)200V，分離結(jié)果如圖4A和圖4B所示，圖4A為本發(fā)明柱狀凝膠電泳裝置對(duì)Bio-Rad公司所生產(chǎn)的Precision Plus Protein Dual Color蛋白標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行分離的結(jié)果；圖4B為Bio-Rad公司所提供的SDS-PAGE分離效果圖。從圖中可以看出，使用本發(fā)明柱狀凝膠電泳裝置對(duì)蛋白標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行分離形成的條帶與商業(yè)化SDS-PAGE分離的結(jié)果非常吻合，證明本發(fā)明具有很好的蛋白分離能力。

實(shí)施例2

使用本發(fā)明的水平柱狀凝膠電泳裝置對(duì)兩種用I¹²⁷標(biāo)記的標(biāo)準(zhǔn)蛋白進(jìn)行在線分離并與ICP-MS聯(lián)用進(jìn)行檢測(cè)。

所用的凝膠管中填充的聚丙烯酰胺凝膠為40μl濃度4％的濃縮膠以及180μl濃度10％的分離膠，所用I¹²⁷標(biāo)記的兩種標(biāo)準(zhǔn)蛋白均購(gòu)自美國(guó)Sigma公司，樣品上樣量為20μL，蛋白濃度為0.01μg/μL電泳電壓程序?yàn)?00V 10min，200V 20min，600V 2h。使用的電泳緩沖鹽溶液為：Tris-甘氨酸-SDS溶液。蛋白洗脫液為50mM的NH₄NO₃溶液。

外接蠕動(dòng)泵的轉(zhuǎn)速為140μL/min，所使用的ICP-MS為安捷倫公司所生產(chǎn)的8800型ICP-MS。入射功率為1500W，碰撞氣流速為15.0L/min，載氣流速為0.80L/min，輔助氣流速為0.80L/min，霧室溫度為2℃，質(zhì)量數(shù)(m/z)為1271，積分時(shí)間為0.1秒。

檢測(cè)結(jié)果如圖5所示，圖中峰1為RA蛋白，峰2為CA蛋白。從圖中可以看出，使用本發(fā)明柱狀凝膠電泳裝置能夠快速準(zhǔn)確的對(duì)兩種用I¹²⁷標(biāo)記的標(biāo)準(zhǔn)蛋白進(jìn)行在線分離和檢測(cè)，并且峰型較好，死體積較小。

所使用的GE-ICP-MS在線聯(lián)用系統(tǒng)如圖1所示，該GE-ICP-MS在線聯(lián)用系統(tǒng)對(duì)電泳儀凝膠管及洗脫裝置進(jìn)行了改造，將原有內(nèi)徑為6.5mm的玻璃凝膠管改為內(nèi)徑為2.5mm的石英管5，從而減少樣品上樣量，同時(shí)提高分離度和分辨率；利用3D打印的尼龍?zhí)坠茏鳛橄疵撘阂餮b置8將底部濾芯9尺寸改小為8.2mm，減小溶液死體積，從而提高分離度。蛋白樣品分離洗脫后通過PEEK液相管路三通11經(jīng)蠕動(dòng)泵12控制以140μL/min流速分別引入ICP-MS 13和組分收集器14。樣品經(jīng)霧室進(jìn)入ICP-MS對(duì)金屬元素和非金屬元素進(jìn)行檢測(cè)。組分收集器收集樣品進(jìn)行后續(xù)的蛋白鑒定及其他檢測(cè)。

實(shí)施例3

如圖6A、6B所示，使用本發(fā)明的水平柱狀凝膠電泳裝置對(duì)三種用I¹²⁷標(biāo)記的標(biāo)準(zhǔn)蛋白分別進(jìn)行在線分離并與ICP-MS聯(lián)用進(jìn)行檢測(cè)，并在同樣條件下使用經(jīng)過優(yōu)化的商業(yè)化柱狀凝膠電泳裝置對(duì)同樣的標(biāo)準(zhǔn)蛋白進(jìn)行檢測(cè)，其中由于蛋白中可能含有金屬元素，因此同時(shí)檢測(cè)了I¹²⁷以及Zn⁶⁵的信號(hào)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了比較。

所用的凝膠管中填充的聚丙烯酰胺凝膠均為50μl濃度4％的濃縮膠以及200μl濃度10％的分離膠，所用I¹²⁷標(biāo)記的三種標(biāo)準(zhǔn)蛋白均購(gòu)自美國(guó)Sigma公司，樣品上樣量為20μL，蛋白濃度為0.01μg/μL電泳電壓程序?yàn)?00V 10min，200V 20min，600V 2h。使用的電泳緩沖鹽溶液為：Tris-甘氨酸-SDS溶液。蛋白洗脫液為50mM的NH₄NO₃溶液。

外接蠕動(dòng)泵的轉(zhuǎn)速為140μL/min，所使用的ICP-MS為安捷倫公司所生產(chǎn)的8800型ICP-MS。入射功率為1500W，碰撞氣流速為15.0L/min，載氣流速為0.80L/min，輔助氣流速為0.80L/min，霧室溫度為2℃，質(zhì)量數(shù)(m/z)為127I，積分時(shí)間為0.1秒。

檢測(cè)結(jié)果如圖6A、圖6B所示，圖6A為本裝置對(duì)三種蛋白的分離和檢測(cè)結(jié)果，圖6B為優(yōu)化后的商業(yè)化電泳裝置對(duì)三種蛋白的分離和檢測(cè)結(jié)果，圖中峰1為RA蛋白，峰2為CA蛋白，峰3為BSA蛋白。從圖中可以看出，使用本發(fā)明柱狀凝膠電泳裝置能夠快速準(zhǔn)確的對(duì)三種用I¹²⁷標(biāo)記的標(biāo)準(zhǔn)蛋白進(jìn)行在線分離和檢測(cè)，并且峰型及響應(yīng)值皆好于優(yōu)化后的商業(yè)化電泳裝置，這表明本發(fā)明的電泳裝置及其部件具有更好的蛋白分離效率及分析靈敏度。

經(jīng)過多次試驗(yàn)驗(yàn)證表明，本發(fā)明的用于蛋白分離的水平柱狀凝膠電泳裝置將凝膠管內(nèi)徑改小，不僅能夠減少樣品上樣量，反復(fù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明更小的內(nèi)徑能夠提高蛋白的分離度和電泳分辨率，并且分離條件選擇范圍廣，但是太小的內(nèi)徑不利于凝膠的填充；利用3D打印的本發(fā)明的水平電泳槽結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，比現(xiàn)有商業(yè)化電泳槽易于操作；利用3D打印的本發(fā)明的洗脫裝置造價(jià)低廉，制造過程簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該洗脫裝置死體積大大減少，因此明顯提高了蛋白的檢測(cè)效率和靈敏度，并可以實(shí)現(xiàn)一次性使用或者循環(huán)使用。通過將本發(fā)明柱狀凝膠電泳裝置及其所包含的柱狀凝膠管、電泳槽和洗脫裝置配合使用，并與ICP-MS等儀器聯(lián)用，能夠?qū)崿F(xiàn)蛋白質(zhì)的快速、準(zhǔn)確的離線分離以及在線分離和檢測(cè)。

以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。