微型自由流电泳中的浓度极化效应及其应用初步探究

摘要

蛋白质作为后基因组时代生命科学的重要研究内容，其研究重点已经从蛋白组内的所有蛋白转向部分目标蛋白，蛋白质分离纯化技术的创新具有重要意义。自由流电泳作为生物样品预处理手段，具有连续进样连续分离的特点，在保持生物活性方面有明显优势。微纳界面上的浓度极化在带电组分的浓集中展示出了很高的浓集效率。本论文在自建的微型自由流电泳系统中将离子交换膜用于电极与分离室的隔离，将离子交换膜表面的浓度极化效应引入自由流电泳系统的分离室内，以期实现蛋白质等生物样品分离与浓集目的。
　　在自建的自由流电泳装置中，研究了两种不同离子交换膜（阴离子交换膜隔离与阳离子交换膜隔离）配置下的浓度极化行为。使用荧光成像的方法在离子交换膜隔离的分离室内表现出显著的浓度极化，通过对收集溶液的电导率考察，进一步证实浓度极化效应使膜表面的离子浓度降低，而收集溶液的pH变化则表明分离室内还伴有水解离效应。使用不同离子交换膜配置的收集溶液pH数据说明，阴离子交换膜表面的水解离效应要高于阳离子交换膜表面的水解离效应。整个离子交换膜隔离的自由流电泳系统的Ⅰ-Ⅴ曲线由于膜表面的浓度极化分为三个电流区域。
　　利用浓度极化效应及水解离造成的pH分布变化，在阴离子交换膜FFE装置内分离牛血清白蛋白(pI6.9 Mw66.4 KDa)与细胞色素C(pI10.7 Mw12.7 KDa)混合样品，通过三个出口收集溶液的SDS-PAGE表征初步展示了对混合样品的预分离及浓集效果。利用阳离子交换膜FFE装置分离室内的离子耗尽区，在其边沿成功完成对细胞色素C的浓集，对浓集后三个出口收集溶液进行了SDS-PAGE表征。
　　初步研究结果表明，FFE系统通过离子交换膜的引入，实现对蛋白质混合样品的预分离及浓集处理，预计在荷电组分以及生物大分子在线样品预处理过程中有较好的应用前景。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 自由流电泳

1．2．1 分离原理及发展简介

1．2．2 分离模式原理

1．2．3 微型化自由流电泳

1．3 微纳流控

1．3．1 微流控与纳流控

1．3．2 浓度极化理论及应用

1．4 离子交换膜及应用

1．4．1 离子交换膜

1．4．2 离子交换膜的应用

1．5 本课题的研究意义和思路

第2章 离子交换膜自由流电泳装置的建立及浓度极化效应

2．1 引言

2．2 仪器与试剂

2．2．1 实验仪器

2．2．2 实验材料及试剂

2．2．3 溶液的配置

2．3 实验操作

2．3．1 芯片制作

2．3．2 简易荧光成像装置

2．3．3 离子交换膜表面浓度极化效应的观察

2．3．4 离子交换膜FFE芯片收集口pH及电导率的测定

2．4 结果与讨论

2．4．1 离子交换膜FFE装置的浓度极化效应

2．4．2 离子交换膜FFE浓度极化效应的影响因素

2．4．3 离子交换膜表面的水解离效应

2．5 本章小结

第3章 FFE中的浓度极化在分析样品处理中的应用初步探究

3．1 引言

3．2 仪器与试剂

3．2．1 实验仪器

3．2．2 实验材料及试剂

3．2．3 溶液的配置

3．3 实验操作

3．3．1 离子交换膜FFE装置蛋白分离操作

3．3．2 离子交换膜FFE装置蛋白浓集操作

3．3．3 SDS-PAGE凝胶电泳操作

3．4 结果与讨论

3．4．1 离子交换膜FFE装置样品分离

3．4．2 离子交换膜FFE装置样品浓集

3．5 本章小结

第4章 结论与展望

参考文献

致谢