一种大上样量的凝胶电泳装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种凝胶电泳装置。具体的说，本发明涉及一种改进的用于生物大分子分离的凝胶电泳装置；该装置可容纳大上样量，并改善凝胶分辨率。
【背景技术】
[0002]凝胶电泳是一种常用于蛋白和核酸(DNA和RNA)等生物分子分离的技术。通常，该方法需要在含有生物样品的多孔聚合凝胶介质上施加一个电流。样品组分通常因其电荷和/或尺寸的不同，而在凝胶介质中的迀移速度不同。分子通过聚合凝胶介质的迀移会形成一系列的条带，不同的条带对应不同的分子。
[0003]丙烯酰胺或琼脂糖凝胶介质可通常用于生物分子的分离。凝胶介质是由单体和交联试剂共聚产生的允许分子通过的孔结构组成的。其他凝胶也可用于电泳，例如淀粉凝胶。凝胶介质材料的选择通常取决于要进行分离的生物分子类型。由于聚丙烯酰胺凝胶具有透明性，并且其孔径范围适合蛋白，所以聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)被普遍用于蛋白分离。不同荷质比的蛋白通过聚丙烯酰胺介质的速率不同。通过一系列已知分子量的蛋白作为标准品，可以估算出特定蛋白的尺寸和/或分子量。
[0004]聚丙稀酰胺凝胶是Raymond和Weintraub在1959年首先用作凝胶电泳的支持介质的(Raymond, S.andffeintraub, L.Acrylamide gel as a supporting medium forzone electrophoresis.Science, 1959，130:711-711)，而后由 Ornstein(Ornstein, L.Disc Electrophoresis, !,Background and Theory.Ann.New York Acad.Sc1.，1964，121:321-349)和 Davis (Davis, B.J.Disc Electrophoresis.2, Method andapplicat1n to human serum proteins.Ann.New York Acad.Sc1.，1964，121:404-427)石开宄完善。通常，含有丙烯酰胺单体和作为交联剂的甲叉双丙烯酰胺的溶液会在特定的缓冲液和引发剂存在的情况下室温发生聚合。所需的凝胶分辨率可以通过调节凝胶溶液中不同组分的浓度来实现。制备不同用途的支持介质所需凝胶溶液的组分和浓度对于本领域技术人员是显而易见的。
[0005]用于凝胶电泳的基本装置包括:(I)支持凝胶介质的两片平板组成的凝胶制具，和(2)用于固定凝胶制具并连接电源为分子在凝胶介质中的迀移提供所需电流的电泳装置。电泳装置还包括缓冲液槽，用来使凝胶的顶部和底部分别与缓冲液接触，缓冲液为可以在凝胶介质中传导电流的离子溶液。玻璃或者塑料平板通常可用于制造用来灌制聚丙烯酰胺凝胶的凝胶制具。相比于塑料平板灌制的聚丙烯酰胺凝胶，玻璃平板灌制的凝胶在凝胶电泳时表现出更好的分辨率。然而，由于玻璃易碎，并且需要经过繁琐的过程来制备凝胶，所以它并不适合用于大通量生产。由于其简便和更经济，塑料模具现在更常用于制备预制胶。塑料平板经过特殊的表面涂覆可以用于提高大分子条带分离的分辨率。
[0006]标准的凝胶制具由两片固定在一起的玻璃或者塑料平板组成，且其底部由胶带暂时封住。沿着每片平板竖直边缘的隔片可在平板之间形成一个空间，或者称为“腔体”，用于填充凝胶介质。凝胶介质溶液注入封闭的凝胶制具中，并通过聚合反应固化。为了形成放置样品的间隔，称为“上样孔”，可以在凝胶聚合过程完成前，将梳子插于两片平板顶部，梳齿向下伸入凝胶介质中。另外，一片平板通常会截短顶部除了两侧竖直边缘外的部分；这样，当制具置于电泳装置中时，可以形成一个让缓冲液接触凝胶介质顶端的缺口。这个缺口也有助于样品上样。
[0007]平板间距决定了凝胶的厚度。例如，较大的平板间距会形成较厚的胶。在标准的凝胶制具中，平板间距在平板的宽度和高度方向上都保持不变。更具体的说，用于蛋白分离的标准凝胶制具的平板间距是I毫米。所以，凝胶和上样孔的厚度也是I毫米。
[0008]加入凝胶的样品体积受上样孔尺寸的限制，并且大部分情况只能容纳很小的体积。然而，有需求增加凝胶的上样量，特别是当待分析的样品中目标分子的浓度很低时。通常可以采用两种方法来增大上样孔的尺寸，从而增加上样量。第一种方法是制备更厚的凝胶。上样量的增加和凝胶的厚度成正比。然而，电泳时较厚的凝胶需要更大的电流来提供所需的电场强度。使用较大的电流会增加凝胶中的热量产生，从而降低凝胶分辨率和性能。较厚的凝胶还会降低蛋白转膜效率，而这是常用的下游分析方法所必需的，例如Westernblotting。第二种增加可上样量的方法是通过使用较长梳齿的梳子来增加上样孔的深度。然而，增大上样孔中的样品高度会降低凝胶分辨率，并有时会导致相近大小的蛋白或其他生物分子无法有效分离。
[0009]凝胶分辨率和性能也会受上述情况之外的因素影响。为了获得最佳分辨率，需要将样品尽量置于上样孔的底部。具体操作中，由于标准I毫米凝胶制具的平板间距太窄，标准的移液枪头无法插入平板间并伸入到上样孔底部，所以难以将样品注入上样孔。并且，为了使样品沿泳道迀移，需要将样品加入并留在上样孔中。
然而，一旦聚合后将梳子移除，上样孔的胶体间隔将无法固定在原处，可自由移动。这会导致样品泳道变形，难以上样，和电泳后大分子条带弯曲。
发明概述
[0010]因此，一种可以不通过改变凝胶厚度和上样孔高度来实现增大可上样量的凝胶制具是有必要的，而这样增大可上样量不能牺牲凝胶分辨率，也不需要改变固定凝胶制具的电泳装置。并且，有必要设计一种上样孔的胶体间隔可以在拔出梳子后固定在原位的凝胶制具，用以方便上样和进一步改善凝胶分辨率。
[0011]本发明提供一种改进的用于制备凝胶电泳特别是PAGE的预制胶的装置。这个装置由凝胶制具、梳子、和凝胶介质组成，由其组成的样品上样孔比由标准的凝胶制具和梳子所形成的上样孔所能容纳的样品量大。按本发明所述的方法，凝胶上样孔可容纳更大的样品量，并且相比其他用于增加上样量的方法，电泳时具有更好的分辨率。
[0012]本发明一方面提供一种凝胶制具，包括前板和后板，其中至少一片面板的内表面有斜面设计。具有斜面设计的面板分为上部和下部，上部面板至少比下部面板薄0.05毫米。因此，当前板和后板的内表面相对放置并固定后，在凝胶制具的上部由两片面板形成的间隔(即腔体)会大于其下部的。
[0013]本发明另一方面提供一种可插在凝胶制具上部开口处的梳子，梳子至少有一个梳齿向下伸到凝胶介质中。梳齿的厚度正好和前后板上部形成的间隔相等。进一步说，梳齿的长度和面板较薄的上部分得高度相同。按本发明所述的方法，当梳子插入凝胶制具时所形成的上样孔的容量，大于使用面板间距和上样孔厚度都保持不变的标准凝胶制具和梳子所形成的上样孔容量。
[0014]本发明的另一方面提供一种凝胶制具，其后板上部有一条凹槽设计，可以让聚合的凝胶介质的上样孔的胶体柱子连为一体。这个凹槽至少0.05毫米宽，0.05毫米深。当梳子插入凝胶制具后，凝胶介质会填充梳齿之间的空隙并流入凹槽。这提供了一种精确固定上样孔柱子，并防止其在上样和电泳时移动的方法。
[0015]在本发明所选具体方法中，电泳装置包含凝胶制具和梳子；凝胶制具由前板和后板组成，至少其中一片面板有带斜度的内表面，使前后板的下部间隔是I毫米，上部间隔至少为1.05毫米；而梳子的梳齿厚度大于I毫米，并和凝胶制具上部的面板间距正好相同。按本方法描述地装置灌制的凝胶上样孔的容量至少比在标准的I毫米凝胶制具和梳子灌制的I毫米厚凝胶的上样孔的容量大出10%。
不同视角附图的简要描述
[0016]为了可以更好的了解本发明的内容，各种实例会在后面的发明详述中进一步描述，并且可参照不同组件相对应的编号。附图及其详细描述会为本发明提供不同实例。但是本发明的范围不局限于对这些实例的讨论和附图。
[0017]在附图中:
[0018]图1A和IB分别是已组装的本发明所述的两片塑料平板组成的凝胶制具的侧面透视图和截面图；
[0019]图2A和2B分别是本发明所述的前板的内表面透视图和截面厚度图；
[0020]图3A和3B分别是本发明所述的后板的内表面透视图和截面厚度图；
[0021]图4是