DE3717211A1 - DEVICE AND METHOD FOR SEPARATING AND CLEANING MOLECULES - Google Patents
DEVICE AND METHOD FOR SEPARATING AND CLEANING MOLECULESInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfah ren zur Trennung und Reinigung von Molekülen aus einer Lösung durch Adsorption der Moleküle an eine in der Vorrichtung angeordneten Matrix.The invention relates to a device and a method ren for the separation and purification of molecules from one Solution by adsorbing the molecules onto one in the Device arranged matrix.
Zur Probenaufbereitung in chemisch, biochemisch und molekularbiologisch orientierten Laboratorien werden Chromatographiematerialen unterschiedlichster Art seit langem in bewährter Weise verwendet. Häufig fallen da bei die Proben in Mikromaßstab an, insbesondere im bio chemischen und molekularbiologischen, aber auch im ana lytisch-chemischen Laboratorium. Die chromatographi schen Materialien werden auch zur Extraktion von be stimmten Bestandteilen aus den Proben eingesetzt. Die als Festphasenextraktion zu bezeichnende Verfahrenswei se kann man sich auch zur Reinigung und Trennung von Substanzgemischen in Lösung zunutze machen. Bislang wurden neben den Chromatographiesäulen, insbesondere in der Hochdruckflüssigkeitschromatographie, auch Kartu schen, Einwegspritzen oder kleine Plastikchromatogra phiesäulen, die jeweils mit dem gewünschten Chromato graphiematerial gefüllt sind, verwendet.For sample preparation in chemical, biochemical and molecular biology-oriented laboratories Chromatography materials of all kinds long used in a proven manner. Often fall there for the samples on a micro scale, especially in the bio chemical and molecular biological, but also in ana lytic-chemical laboratory. The chromatographi materials are also used for the extraction of be agreed components from the samples. The Procedure to be referred to as solid phase extraction You can also use it to clean and separate Use substance mixtures in solution. So far were used in addition to the chromatography columns, especially in high pressure liquid chromatography, also Kartu disposable syringes or small plastic chromatographs phy pillars, each with the desired chromato graphic material are used.
Diese Hilfsmittel, die im Niederdruckbereich Verwendung finden, zeichnen sich unvorteilhaft dadurch aus, daß sie nicht mit etablierten Laboratoriumsgerätschaften kompatibel sind. Ein weiterer Nachteil dieser Hilfsmit tel besteht darin, daß sie nur eine Flußrichtung der die zu trennenden und reinigenden Moleküle enthaltenden Lösung zulassen. Man muß also bei der Verfahrensweise gemäß dem Stand der Technik die Probe zunächst in ein Vorratsgefäß, beispielsweise eine Einwegspritze, brin gen, um sie dann durch das Flußmittel, insbesondere Kartuschen oder Extraktionssäulen, zu drücken. These aids that are used in the low pressure range find, are disadvantageously characterized in that not with established laboratory equipment are compatible. Another disadvantage of this aid tel is that it is only one direction of flow of the the molecules to be separated and cleaned Allow solution. So you have to go with the procedure according to the prior art, the sample is first placed in a Storage vessel, for example a disposable syringe, brin conditions to them by the flux, in particular Cartridges or extraction columns.
Daher bedient man sich in der Praxis dieser Hilfsmittel überwiegend dann, wenn man die unerwünschten Produkte adsorbieren will. Ansonsten muß man das Vorratsgefäß, beispielsweise die Einwegspritze, entfernen, mit einem die adsorbierte Substanz eluierenden Lösung erneut be schicken und anschließend durch das Hilfsmittel drücken, um die gewünschten Produkte zu erhalten. Durch das Ab nehmen und Aufsetzen eines Vorratsgefäßes besteht je doch eine Kontaminationsgefahr für den Mitarbeiter, die Umwelt und die Probe selbst. Die Gefahr besteht gerade im medizinisch-technischen Bereich, wenn insbesondere mit infektiösem Material gearbeitet wird, oder auch in biochemisch-molekularbiologischen Laboratorien, wenn insbesondere mit radioaktiven Substanzen hantiert wird.This is why these tools are used in practice mostly when you get the unwanted products wants to adsorb. Otherwise you have to use the storage container, for example, remove the disposable syringe with a the adsorbed substance eluting solution again send and then push through the tool, to get the products you want. By the Ab take and put on a storage vessel each but a risk of contamination for the employee who Environment and the sample itself. The danger is just now in the medical-technical field, if in particular working with infectious material, or in biochemical-molecular biological laboratories, if especially handling radioactive substances.
In der Praxis besteht ein erheblicher Bedarf an einer Vorrichtung, die es in einfacher Weise ermöglicht, ein Verfahren zur Reinigung und Trennung von Molekülen aus einer Lösung durchzuführen.In practice there is a considerable need for one Device that allows a simple Process for the purification and separation of molecules to carry out a solution.
Aufgabe der Erfindung ist es also, eine Vorrichtung bereitzustellen, die es ermöglicht,The object of the invention is therefore a device to provide, which enables
- - Moleküle aus einer Lösung zu extrahieren,- extract molecules from a solution,
- - keine bevorzugte Extraktions- oder Elutionsrichtung zu verlangen,- No preferred extraction or elution direction to demand,
- - eine Abtrennung und Wiederhinzufügung eines Vorrats gefäßes zu vermeiden,- a separation and re-addition of a supply to avoid vessel
- - die Trennungs- und Reinigungsoperationen in einem geschlossenen System durchzuführen,- the separation and cleaning operations in one closed system,
- - die Kontaminationsgefahr für Personal, Umwelt und Probe zu vermeiden, und- the risk of contamination for personnel, the environment and Avoid sample and
- - gleichzeitig die Arbeitsweise insgesamt zu erleich tern.- At the same time to facilitate the overall working method tern.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vor richtung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Ma trix 2 in einem an beiden Enden 4 a, 4 b offenen, kegel stumpfförmigen Hohlkörper 1, an den gegebenenfalls an der weiteren Öffnung 4 a ein zylindrischer Hohlkörper anschließt, zwischen zwei für die Lösung durchlässigen Einrichtungen 3 a, 3 b angeordnet ist, wobei die Matrix 2 und die Einrichtungen 3 a, 3 b zusammen 5 bis 50% des Hohlkörpervolumens ausfüllen und die weitere Öffnung 4 a des kegelstumpfförmigen Hohlkörpers 1 an eine Pipette anschließbar ist.The object is achieved by an on device, which is characterized in that the Ma trix 2 in a at both ends 4 a , 4 b open, frustoconical hollow body 1 , to which a cylindrical hollow body connects to the further opening 4 a, if necessary , is arranged between two devices 3 a , 3 b which are permeable to the solution, the matrix 2 and the devices 3 a , 3 b together filling up 5 to 50% of the hollow body volume and the further opening 4 a of the frustoconical hollow body 1 being connectable to a pipette is.
Die Fig. 1 und 2 zeigen schematisch den Aufbau einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vor richtung. Die Matrix 2 wird von zwei Einrichtungen 3 a, 3 b begrenzt, die gleichzeitig dafür sorgen, daß die Matrix 2 in der gewählten Position fixiert ist. Die Einrichtungen 3 a, 3 b werden vorzugsweise an der Wandung des Hohlkörpers 1 festgeklemmt. Es kann jedoch neben der Befestigung durch Spannung auch eine Befestigung durch Festkleben der Einrichtungen erreicht werden. Beide Methoden führen zu einem Abdichtungseffekt zwi schen den Einrichtungen 3 a, 3 b und der Wand des Hohl körpers 1. Vorzugsweise findet sich zwischen der unte ren Einrichtung 3 b und der engeren öffnung 4 b ein frei er Raum, wobei dieser freie Raum klein sein soll gegen über dem Gesamtvolumen des Hohlkörpers. Die weitere Öffnung 4 a der beiden Öffnungen 4 a und 4 b ist so ausge staltet, daß sie auf eine handelsübliche Pipette pas sen. Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsge mäßen Vorrichtung besteht darin, daß der Hohlkörper 1 in Form einer kommerziell im Fachhandel erhältlichen Pipettenspitze (Firma Brand, Gilson, Eppendorf) ausge staltet ist. Die Matrix 2 der erfindungsgemäßen Vorrich tung besteht vorzugsweise aus einem porösen Chromato graphiematerial, insbesondere auf der Basis von Silica gel, Aluminiumoxid, Titandioxid, Hydroxylapatit, Dex tran, Agarose, Acrylamid, Polystyrol, Polyvinylalkohol oder anderen organischen Polymeren, Derivaten oder aus Copolymeren der oben genannten Trägermaterialien. Das die Matrix 2 bildende Material kann auch ein oberfläch lich modifiziertes, poröses Chromatographiematerial auf der Basis von Silicagel, Aluminiumoxid, Titandioxid, Hydroxylapatit, Dextran, Agarose, Acrylamid, Polysty rol, Polyvinylalkohol oder anderen organischen Polyme ren, Derivaten oder aus Copolymeren der oben genannten Trägermaterialien sein. Figs. 1 and 2 schematically show the construction of a preferred embodiment of the device according to the invention before. The matrix 2 is delimited by two devices 3 a , 3 b , which simultaneously ensure that the matrix 2 is fixed in the selected position. The devices 3 a , 3 b are preferably clamped to the wall of the hollow body 1 . However, in addition to fastening by tension, fastening by gluing the devices can also be achieved. Both methods lead to a sealing effect between the devices 3 a , 3 b and the wall of the hollow body 1 . There is preferably a free space between the lower device 3 b and the narrower opening 4 b , this free space should be small compared to the total volume of the hollow body. The further opening 4 a of the two openings 4 a and 4 b is designed so that they pass on a standard pipette. A preferred embodiment of the device according to the invention is that the hollow body 1 is designed in the form of a pipette tip commercially available from specialist dealers (Brand, Gilson, Eppendorf). The matrix 2 of the device according to the invention preferably consists of a porous chromatography material, in particular based on silica gel, aluminum oxide, titanium dioxide, hydroxyapatite, dextran, agarose, acrylamide, polystyrene, polyvinyl alcohol or other organic polymers, derivatives or copolymers of the above mentioned carrier materials. The material forming the matrix 2 can also be a surface-modified, porous chromatography material based on silica gel, aluminum oxide, titanium dioxide, hydroxyapatite, dextran, agarose, acrylamide, polystyrene, polyvinyl alcohol or other organic polymers, derivatives or from copolymers of the above Be carrier materials.
Die Wahl des entsprechenden Chromatographiematerials ist abhängig von den jeweiligen zu trennenden und rei nigenden Molekülen und ist dem Fachmann aufgrund der Regeln in der Chromatographie bekannt. So wird bei spielsweise ein polares Molekül, wenn es an der Matrix 2 adsorbiert werden soll, nur dann an der Oberfläche der Matrix 2 adsorbiert, wenn entsprechende Wechselwir kungen vorliegen, die beispielsweise ebenfalls durch polare Gruppen an der Oberfläche der Matrix 2, jedoch mit entgegengesetzter Polarität, vermittelt werden. So können beispielsweise Ionenaustauschermaterialien als Matrix 2 der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Trennung und Reinigung von polaren Molekülen eingesetzt werden. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemä ßen Vorrichtung können als Matrix 2 ein Reversed-Phase- und/oder oder ein Affinitätschromatographiematerial beinhalten. Die Porengröße der porösen Chromatographie materialien beträgt vorzugsweise 20 bis 1000 nm, und die Korngröße der Materialien insbesondere 10 bis 2000 µm, vorzugsweise 75 µm bis 125 µm.The choice of the appropriate chromatography material depends on the particular molecules to be separated and purified and is known to the person skilled in the art on the basis of the rules in chromatography. For example, a polar molecule, if it is to be adsorbed on the matrix 2 , is only adsorbed on the surface of the matrix 2 if corresponding interactions are present, for example also by polar groups on the surface of the matrix 2 , but with opposite Polarity. For example, ion exchange materials can be used as matrix 2 of the device according to the invention for the separation and purification of polar molecules. Further preferred refinements of the device according to the invention can contain a reversed-phase and / or an affinity chromatography material as matrix 2 . The pore size of the porous chromatography materials is preferably 20 to 1000 nm, and the grain size of the materials in particular 10 to 2000 microns, preferably 75 microns to 125 microns.
Die die Matrix 2 fixierenden Einrichtungen 3 a, 3 b sind vorzugsweise poröse Fritten mit Porengrößen von 10 µm bis 1 mm, vorzugsweise 70 µm bis 2000 µm. The devices 3 a , 3 b fixing the matrix 2 are preferably porous frits with pore sizes of 10 μm to 1 mm, preferably 70 μm to 2000 μm.
Die porösen Fritten können aus Kunststoffen, insbeson dere aus Teflon (PTFE), Polyethylen, Polypropylen, Po lystyrol, Polyurethan etc. bestehen. Aber auch anorga nische Werkstoffe, wie Glas und/oder gesintertes Metall sind geeignete Materialien zur Herstellung der porösen Fritten.The porous frits can be made of plastics, in particular made of Teflon (PTFE), polyethylene, polypropylene, Po lystyrene, polyurethane, etc. exist. But also anorga African materials, such as glass and / or sintered metal are suitable materials for the production of porous Fries.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt in der praktischen Handhabung und der Art der Packung der Matrix 2, die einen Fluß der die Moleküle enthaltenden Lösung in Hin- und Rückrichtung zuläßt. Ist der kegel stumpfförmige Hohlkörper 1 beispielsweise als Pipet tenspitze ausgebildet, so wird die Pikettenspitze in die Probe eingetaucht, die Probe in der Pipettenspitze durch die Matrix 2 hindurch hochgesaugt und anschlie ßend herausgedrückt. Dadurch wird eine höhere Effizienz der Adsorption erzielt, da die Probe das Chromatogra phiematerial zweimal passiert. Da man mit einem ge schlossenen System arbeiten kann, wird eine Kontaminie rung der Probe oder eine Gefährdung der Umwelt vermie den. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erleichtert die Arbeitsweise insgesamt, die bei der Trennung und Reini gung von Molekülen anzuwenden ist. Insbesondere können mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch Biopo lymere, insbesondere Nucleinsäuren und Proteine, schnell, einfach und sicher fraktioniert werden.The advantage of the device according to the invention lies in the practical handling and the type of packing of the matrix 2 , which allows the solution containing the molecules to flow in the back and forth direction. If the frustoconical hollow body 1 is formed, for example, as a pipette tip, the piquette tip is immersed in the sample, the sample is sucked up through the matrix 2 in the pipette tip and then pressed out. This achieves a higher efficiency of adsorption, since the sample passes through the chromatography material twice. Since you can work with a closed system, contamination of the sample or danger to the environment is avoided. The device according to the invention facilitates the overall method of operation which is to be used in the separation and purification of molecules. In particular, with the aid of the device according to the invention, biopolymers, in particular nucleic acids and proteins, can also be fractionated quickly, easily and safely.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in einer besonderen Ausführungsform durchgeführt mit einem als Pipettenspit ze ausgestalteten Hohlkörper 1. Die die Moleküle ent haltenden, zu trennenden und reinigenden Moleküle kön nen dann mittels einer Pipette durch die Matrix 2 be fördert werden. Soll die Pipettenspitze als Säulener satz in herkömmlichen Verfahren eingesetzt werden, so kann mittels eines Silikonschlauches die Pipettenspitze auch mit einer Einwegspritze verbunden werden. In a particular embodiment, the method according to the invention is carried out with a hollow body 1 configured as a pipette tip. The molecules containing, to be separated and purified molecules can then be conveyed through the matrix 2 by means of a pipette. If the pipette tip is to be used as a column replacement in conventional processes, the pipette tip can also be connected to a disposable syringe using a silicone hose.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist geeignet, insbeson dere Biopolymere wie Nukleinsäuren und Proteine zu tren nen und zu reinigen, indem als Matrix 2 Ionenaustau scherchromatographiematerialien, wie sie in der deut schen Patentanmeldung P 36 39 949.3 vorgeschlagen wer den, verwendet werden. Es handelt sich dabei um mit Anionenaustauschergruppen oberflächlich modifiziertes Chromatographiematerial auf Silicagelbasis. Befindet sich beispielsweise die Matrix 2 in einer Pipettenspit ze, so saugt man die Nukleinsäure mit der Pipette durch die Matrix 2. Dabei werden unter Verwendung von Puffern niedriger Ionenstärke die langkettigen Nukleinsäuren adsorbiert. Will man die kurzkettigen Nukleinsäuren anschließend verwerten, drückt man die Lösung wieder durch die Matrix 2 hindurch und fängt sie auf. Dann können weitere Verfahrensschritte folgen. Ist man je doch an der Analyse der langkettigen Nukleinsäuren in teressiert, kann man nach einigen Waschschritten die langkettigen Nukleinsäuren durch Elution mit Puffern hoher Salzkonzentration (hohe Ionenstärke) wieder eluie ren und entsprechend weiterverarbeiten.The inventive method is suitable to NEN tren in particular biopolymers such as nucleic acids and proteins and purify by 2 Ionenaustau scherchromatographiematerialien as a matrix, as proposed in the interpreting rule Patent Application P 36 39 949.3 who are to be used. It is silica gel-based chromatography material modified on the surface with anion exchange groups. If, for example, the matrix 2 is in a pipette tip, the nucleic acid is sucked through the matrix 2 with the pipette. The long-chain nucleic acids are adsorbed using buffers of low ionic strength. If you then want to utilize the short-chain nucleic acids, you push the solution back through the matrix 2 and catch it. Then further procedural steps can follow. However, if you are interested in the analysis of the long-chain nucleic acids, after a few washing steps you can elute the long-chain nucleic acids again by elution with buffers with a high salt concentration (high ionic strength) and process them accordingly.
Die Fig. 3 zeigt ein Elutionsprofil, das bei Verwen dung von Anionenaustauschermaterialien bei der Verwen dung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhalten werden kann. Es zeigt sich, daß bei Verwendung des in der deut schen Patentanmeldung P 36 39 949.3 vorgeschlagenen Materials zur Trennung von Nukleinsäuren ein Elutions profil erhalten wird, durch das mit steigender Ionen stärke Nukleinsäuren mit steigender Kettenlänge eluier bar werden. So wird doppelsträngige DNS mit Basenpaaren < 500 erst bei einer Ionenstärke von 1,3 M Natriumchlo rid erhalten, während einzelsträngige DNS des Phagen M 13 schon bei 1,1 M Natriumchlorid eluiert wird. Die Elutionspeaks sind so scharf, daß sogar "baseline"- Trennungen möglich sind. Fig. 3 shows an elution profile dung at USAGE of anion exchange materials for the USAGE dung of the device according to the invention can be obtained. It can be seen that when using the material proposed for the separation of nucleic acids in German patent application P 36 39 949.3, an elution profile is obtained by which nucleic acids with increasing chain length become eluent with increasing ions. Double-stranded DNA with base pairs <500 is only obtained with an ionic strength of 1.3 M sodium chloride, while single-stranded DNA of phage M 13 is eluted with 1.1 M sodium chloride. The elution peaks are so sharp that even "baseline" separations are possible.
Bei einer mittleren Ionenstärke zwischen 0,5 und 1 M Natriumchlorid eluieren Nukleinsäuren wie tRNS, 5S RNS und mRNS. Bei niedrigen Ionenstärken von 0,1 bis 0,5 werden bereits Polysaccharide, Proteine, Metaboliten, Farbstoffe, einzelne Nukleotide, Proteine wie BSA (bo vine serum albumin) und kleinere Nukleotide wie bei spielsweise ein Nukleotid Decamer, das als "linker" verwendet wird, eluiert.With an average ionic strength between 0.5 and 1 M Sodium chloride elute nucleic acids such as tRNA, 5S RNA and mRNS. At low ionic strengths from 0.1 to 0.5 polysaccharides, proteins, metabolites, Dyes, individual nucleotides, proteins such as BSA (bo vine serum albumin) and smaller nucleotides as in for example a nucleotide decamer that acts as a "left" is used, elutes.
Eine Verfahrensvariante besteht darin, als Matrix 2 ein Affinitätsadsorbens, wie es beispielsweise in der deut schen Patentanmeldung P 36 27 063 vorgeschlagen wird, zu verwenden. Die Durchführung des Verfahrens erfolgt analog zur oben beschriebenen Verfahrensweise.One method variant is to use an affinity adsorbent as matrix 2 , as is proposed, for example, in German patent application P 36 27 063. The procedure is carried out analogously to the procedure described above.
Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet die fol genden Vorteile, insbesondere bei molekularbiologischen Operationen:The method according to the invention ensures the fol advantages, especially in molecular biological Operations:
- - Durchführung von DNS-Präparationen in sogenannten "minikreps",- Implementation of DNA preparations in so-called "mini creps",
- - Reinigung von mRNS, rRNS, viraler RNS und RNS-Tran skripten,- Purification of mRNA, rRNA, viral RNA and RNA train scripts,
- - Reinigung von Proben, die nach Nicktranslation, End markierung oder Oligonukleotid-induzierter Markie rung (Oligolabeling) erhalten werden,- Cleaning samples after nick translation, end label or oligonucleotide-induced label tion (oligolabeling) can be obtained,
- - Entfernung der DNS-linker in Klonierungsexperimen ten,- Removal of the DNA linker in cloning experiments ten,
- - Reinigung von Nukleinsäuren nach Gelextraktion sowie- Purification of nucleic acids after gel extraction as well
- - schnelle Reinigung von Nukleinsäuren nach Abdauung mit Restriktionsenzymen, Phosphatasebehandlungen, Polymerasereaktionen usw. anstelle einer zeitaufwen digen Phenolbehandlung.- Fast cleaning of nucleic acids after digestion with restriction enzymes, phosphatase treatments, Polymerase reactions etc. instead of a time consuming one phenol treatment.
Die bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhältliche Reinheit in Routinepräparationen ist zumin dest mit durch Caesiumchlorid-Dichtegradienten-Zentri fugation erhaltenen Proben vergleichbar. Die isolierten Nukleinsäuren sind befreit von Proteinen, Polysacchari den und anderen Zellmetaboliten und zeigen keinerlei Inhibierung von Enzymen bei enzymatischen Reaktionen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zur Isolierung und Reinigung von Nukleinsäuren aus Oligonukleotiden bis hin zu Plasmiden verwendet werden, wobei der Zeit aufwand auf Bruchteile im Vergleich zu anderen Verfah ren eingeschränkt wird.When using the device according to the invention available purity in routine preparations is at least least with cesium chloride density gradient centri fugation obtained samples comparable. The isolated Nucleic acids are free of proteins, polysacchari the and other cell metabolites and show none Inhibition of enzymes in enzymatic reactions. The device according to the invention can be used for insulation and purification of nucleic acids from oligonucleotides down to plasmids are used, the time expenditure on fractions compared to other processes is restricted.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist geeignet zur Ver wendung in einem Trennungs- und Reinigungsverfahren für Moleküle, vorzugsweise Biopolymere wie Proteine und/ oder Nukleinsäuren, insbesondere von anderen Zellbe standteilen.The device according to the invention is suitable for ver in a separation and purification process for Molecules, preferably biopolymers such as proteins and / or nucleic acids, especially from other cells share.
Die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in verschiedenen Verfahren wird in den folgenden Beispie len näher erläutert. Dabei wird die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform, der Pipettenspitze, eingesetzt.The use of the device according to the invention in Different procedures are shown in the following examples len explained in more detail. The inventive Device in a preferred embodiment, the Pipette tip used.
In eine 1 ml Pipettenspitze, passend für Gilson Pipet man, wird eine 70 µm Polyethylen-Fritte mit 4 mm Durch messer, Dicke 1,6 mm, eingeführt und durch Drücken festgeklemmt. Danach werden ca. 70 mg des Chromatogra phiematerials, vorgeschlagen in der deutschen Patentan meldung P 36 39 949, trocken eingefüllt. Das Chromato graphiematerial wird mit einer wie oben beschriebenen Fritte mit 5,7 mm Durchmesser verschlossen und die Frit te durch Festdrücken an ihrem Platz fixiert. In a 1 ml pipette tip, suitable for Gilson Pipet one becomes a 70 µm polyethylene frit with a 4 mm diameter knife, thickness 1.6 mm, inserted and pressed clamped. Then approx. 70 mg of the Chromatogra phiematerials, proposed in the German patent message P 36 39 949, filled in dry. The Chromato graphic material is made with a as described above Frit with 5.7 mm diameter closed and the frit fixed in place by pressing.
Analog verfährt man bei 200 µl fassenden Pipettenspit zen bzw. 5000 µl fassenden Pipettenspitzen.The same procedure is followed for a 200 µl pipette tip zen or 5000 µl pipette tips.
Die allgemeine Handhabung der in Beispiel 1 hergestell ten Pipettenspitze geschieht wie folgt:General handling of those prepared in Example 1 The pipette tip happens as follows:
Zunächst wird die Pipettenspitze einmal mit 100 µl ei nes geeigneten Adsorptionspuffers äquilibriert. Bei einem zu verarbeitenden Probenvolumen von 100 bis 200 µl reicht es aus, die Probe etwa fünfmal durch das Chro matographiematerial zu drücken. Soll jedoch eine größe re Flüssigkeitsmenge verarbeitet werden, wie sie bei spielsweise nach Gelelution anfällt, kann die Probe mittels eines Silikonschlauches, der die Pipettenspitze und eine Einwegspritze verbindet, durch die Matrix hin durchgezogen werden. Es ist dann ausreichend, daß die Probe nur zweimal das Chromatographiematerial passiert.First the pipette tip is filled with 100 µl egg equilibrated nes suitable adsorption buffer. At a sample volume to be processed from 100 to 200 µl is sufficient, the sample through the chro about five times to press matography material. But should be a size re amount of liquid to be processed, as in for example after gel elution, the sample can by means of a silicone tube that holds the pipette tip and connects a disposable syringe through the matrix be pulled through. It is then sufficient that the Sample only passes the chromatography material twice.
Dabei sollte die Fließgeschwindigkeit der Lösung nicht höher als 1 ml pro Minute sein.The flow rate of the solution should not be be higher than 1 ml per minute.
Als Äquilibrierungs- und Adsorptionspuffer kann der Puffer A verwendet werden.As an equilibration and adsorption buffer, the Buffer A can be used.
Puffer A:
400 mM Natriumchlorid
15% Ethanol
50 mM MOPS (3-N-Morpholinopropansulfonsäure)
1 mM EDTA (Ethylendiamintetraacetat)
pH 7,0Buffer A:
400 mM sodium chloride
15% ethanol
50 mM MOPS (3-N-morpholinopropanesulfonic acid)
1 mM EDTA (ethylenediaminetetraacetate)
pH 7.0
Analog zum oben beschriebenen Adsorptionsvorgang werden die Waschschritte durchgeführt. Als Waschpuffer dienen bei Nukleinsäurepräparationen typischerweise die Puffer B, C und D. Analogous to the adsorption process described above performed the washing steps. Serve as a wash buffer in the case of nucleic acid preparations, typically the buffers B, C and D.
Puffer B:
750 mM Natriumchlorid
15% Ethanol
50 mM MOPS
1 mM EDTA
pH 7,0Buffer B:
750 mM sodium chloride
15% ethanol
50 mM MOPS
1mM EDTA
pH 7.0
Puffer C:
1000 mM Natriumchlorid
15% Ethanol
50 mM MOPS
1 mM EDTA
pH 7,0Buffer C:
1000 mM sodium chloride
15% ethanol
50 mM MOPS
1mM EDTA
pH 7.0
Puffer D:
1000 mM Natriumchlorid
50 mM MOPS
pH 7,0Buffer D:
1000 mM sodium chloride
50 mM MOPS
pH 7.0
Man füllt ein Eppendorf-Gefäß mit 1 ml Waschpuffer und spült dreimal 150 µl durch das Chromatographiematerial, um Verunreinigungen zu entfernen. Dieser Schritt wird wiederholt.An Eppendorf vessel is filled with 1 ml of washing buffer and rinses 150 µl three times through the chromatography material, to remove contaminants. This step will repeated.
Die Elution der adsorbierten Nukleinsäuren erfolgt wie in beiden vorangegangenen Schritten entweder mit einer Eppendorf- oder Gilson-Pipette oder mit einer Einweg spritze, wobei darauf zu achten ist, daß die Pipetten spitze mittels eines Silikonschlauches mit der Einweg spritze verbunden ist. Es wird einfach der Elutionspuf fer E oder FThe adsorbed nucleic acids are eluted as in both previous steps either with a Eppendorf or Gilson pipette or with a disposable syringe, taking care that the pipettes tip with a silicone tube with the disposable syringe is connected. It just becomes the elution puff fer E or F
Puffer E:
1100 mM Natriumchlorid
15% Ethanol
4 M Urea
50 mM MOPS
1 mM EDTA
pH 7.0Buffer E:
1100 mM sodium chloride
15% ethanol
4 M urea
50 mM MOPS
1mM EDTA
pH 7.0
Puffer F:
1500 mM Natriumchlorid
15% Ethanol
50 mM MOPS
1 mM EDTA
pH 7.50Buffer F:
1500 mM sodium chloride
15% ethanol
50 mM MOPS
1mM EDTA
pH 7.50
durch die Pipettenspitze gesaugt bzw. gedrückt. Dieser Schritt wird einmal wiederholt. Die Eluate werden ver einigt und die Nukleinsäure daraus gefällt. sucked or pressed through the pipette tip. This Step is repeated once. The eluates are ver agreed and the nucleic acid precipitated from it.
Eine Pipettenspitze, hergestellt nach Beispiel 1, wird mit 50 mM Natriumphosphatpuffer hydratisiert und äqui libriert, indem man 750 µl Puffer mehrmals durch die Pipette saugt. Eine Probe, die 20 µg Plasmid pBR322 DNS in 500 µl 0,5 M Natriumchlorid und 50 mM Natriumphos phat, pH 7, enthält, wird an das Chromatographiemate rial durch fünfmaliges Hochsaugen und Ausdrücken adsor biert. Nicht gebundene Bestandteile und Verunreinigun gen werden durch fünfmaliges Hochsaugen und Ausdrücken von jeweils 1 ml frischem 0,5 M Natriumchlorid und 50 mM Natriumphosphat, pH 7, ausgewaschen. Die Plasmid-DNS wird anschließend mit 1,5 M Natriumchlorid und 50 mM Natriumphosphat, pH 7, eluiert, indem man 1 ml des Elu tionspuffers dreimal hochsaugt und ausdrückt.A pipette tip, manufactured according to Example 1, is hydrated with 50 mM sodium phosphate buffer and equilibrated by sucking 750 μl buffer several times through the pipette. A sample containing 20 μg plasmid pBR322 DNA in 500 μl 0.5 M sodium chloride and 50 mM sodium phosphate, pH 7 , is adsorbed onto the chromatography material by sucking it up five times and squeezing it out. Unbound constituents and impurities are washed out five times by sucking up and squeezing out 1 ml of fresh 0.5 M sodium chloride and 50 mM sodium phosphate, pH 7. The plasmid DNA is then eluted with 1.5 M sodium chloride and 50 mM sodium phosphate, pH 7, by sucking up and expressing 1 ml of the elution buffer three times.
Eine Plasmid-DNS-Probe wird in einer sogenannten Mini präparation typischerweise durch folgende Schritte ge wonnen:A plasmid DNA sample is in a so-called mini preparation typically by following the steps won:
Die Bakterienzellen werden über Nacht inkubiert und am nächsten Tag durch Zentrifugation geerntet. Das Pellet wird in 85 µl einer eiskalten Lösung von 50 mM Tris- HCl, pH 7.4, mit 2 mg/ml Lysozym (frisch zubereitet) aufgeschlossen und 10 Minuten auf Eis inkubiert. Danach werden 20 µl einer 0.5 M EDTA-Lösung hinzugefügt und weitere 10 Minuten inkubiert. Nach Zugabe von 4 µl 2% igem Triton X′ 100 inkubiert man auf Eis für eine wei tere Stunde. Die Probe wird in einer Laborzentrifuge 30 Minuten bei maximaler Drehzahl zentrifugiert, und 100 µl des von Zelltrümmern befreiten Zell-Lysates werden in ein anderes Eppendorf-Gefäß überführt, wonach 1 Vo lumen 2 M Natriumchlorid, 100 mM MOPS, pH 7, und 5 µl Isoamylalkohol zugegeben werden. Eine erfindungsgemäße Pipettenspitze der Firma Gilson, Brand, Eppendorf, her gestellt nach Beispiel 1, wird mit 100 µl Puffer C äqui libriert. Danach adsorbiert man 100 µl einer E. coli- Plasmid-DNS-Probe an dem Chromatographiematerial, indem man die Probe fünfmal auf- und abpipettiert. Nach der Adsorption wird mit insgesamt 2 bis 5 ml des Puffers C gewaschen, woraufhin die Plasmid-DNS mittels 300 µl des Puffers F eluiert wird. Anschließend fällt man die DNS mit 300 µl Isopropanol, läßt 15 Minuten stehen und zen trifugiert dann die Probe dann in einer Eppendorf-Labor zentrifuge 30 Minuten lang.The bacterial cells are incubated overnight and harvested the next day by centrifugation. The pellet is disrupted in 85 ul of an ice-cold solution of 50 mM Tris-HCl, pH 7.4 with 2 mg / ml lysozyme (freshly prepared) and incubated on ice for 10 minutes. Then 20 µl of a 0.5 M EDTA solution are added and incubated for a further 10 minutes. After adding 4 µl of 2% Triton X '100, incubate on ice for a further hour. The sample is centrifuged in a laboratory centrifuge for 30 minutes at maximum speed and 100 μl of the cell lysate freed from cell debris are transferred to another Eppendorf tube, after which 1 volume of 2 M sodium chloride, 100 mM MOPS, pH 7 and 5 μl Isoamyl alcohol can be added. A pipette tip according to the invention from Gilson, Brand, Eppendorf, manufactured according to Example 1, is equi-librated with 100 μl buffer C. Then 100 .mu.l of an E. coli plasmid DNA sample is adsorbed on the chromatography material by pipetting the sample up and down five times. After adsorption, washing is carried out with a total of 2 to 5 ml of buffer C, whereupon the plasmid DNA is eluted using 300 μl of buffer F. The DNA is then precipitated with 300 μl of isopropanol, left to stand for 15 minutes and the sample is then centrifuged in an Eppendorf laboratory centrifuge for 30 minutes.
Die Isolierung von mRNS, rRNS und viraler RNS von Roh extrakten geschieht wie folgt:Isolation of mRNA, rRNA and viral RNA from Roh extracts happens as follows:
Der RNS-Extrakt wird mit Ethanol gefällt und das erhal tene Pellet in TE-Puffer (10 mM Tris/l mM EDTA, pH 7.5) resuspendiert. Man stellt die Adsorptionsbedingungen durch Zugabe von 0.1 Volumenteil (bezogen auf die re suspendierte Lösung) 5 M Natriumchlorid und 0,2 Volu menteile 250 mM MOPS, pH 7.0 ein. Die Pipettenspitze wird mit 1 µl Puffer A äquilibriert. Danach wird die Probe durch fünfmaliges Auf- und Abpipettieren an das Chromatographiematerial adsorbiert. Man spült mit Puf fer A, um Verunreinigungen zu eliminieren. Die Elution erfolgt mit 300 µl des Puffers C. Die RNS wird durch Zugabe von 2,5 Volumenteilen Ethanol gefällt. Nach Ste henlassen bei -20°C, 30 Minuten, wird in einer Eppen dorf-Zentrifuge insgesamt 30 Minuten bei höchster Dreh zahl zentrifugiert. Das Pellet wird vor der Weiterver arbeitung sorgfältig mit Ethanol gewaschen. Die Probe soll einen Nukleinsäuregehalt von höchstens 15 µg ha ben. The RNA extract is precipitated with ethanol and this is obtained tene pellet in TE buffer (10 mM Tris / 1 mM EDTA, pH 7.5) resuspended. One sets the adsorption conditions by adding 0.1 part by volume (based on the right suspended solution) 5 M sodium chloride and 0.2 vol portions of 250 mM MOPS, pH 7.0. The pipette tip is equilibrated with 1 µl buffer A. After that the Sample by pipetting up and down five times on the Chromatography material adsorbed. You wash with puf fer A to eliminate contaminants. The elution is done with 300 µl of buffer C. The RNS is through Add 2.5 parts by volume of ethanol. According to Ste Leave at -20 ° C, 30 minutes, in one step village centrifuge for a total of 30 minutes at maximum speed centrifuged number. The pellet is pre-processed work carefully washed with ethanol. The sample should have a nucleic acid content of at most 15 µg ha ben.
Reinigung von mRNS zur Synthese der entsprechenden cDNS wird wie in Beispiel 5 beschrieben durchgeführt.Purification of mRNA to synthesize the corresponding cDNA is carried out as described in Example 5.
Nicht verbrauchte Triphosphate in Markierungsreaktionen wie Nicktranslationen, Endmarkierungen und Oligonukleo tid-abhängigen Markierungen (Oligolabeling) von DNS werden wie folgt entfernt:Triphosphates not used in labeling reactions such as nick translations, end marks and oligonucleo tid-dependent labeling (oligolabeling) of DNA are removed as follows:
Die Markierungsreaktion der DNS wird durch Zugabe von 2 µl 0,5 M EDTA pro 20 µl Probenvolumen beendet, und man stellt die Adsorptionsbedingungen durch Zugabe von 1 Volumenteil des Puffers C ein. Die Gesamtsalz-Endkon zentration soll in etwa 500 mM betragen. Die Pipetten spitze gemäß der Erfindung wird mit 100 µl Puffer B äquilibriert. Die Probe wird durch fünfmaliges Hochsau gen und Ausdrücken an das Chromatographiematerial adsor biert und insgesamt mit 10 ml des Puffers B gewaschen, um die nicht reagierten Nukleotide abzutrennen. Die Fließgeschwindigkeit des Waschpuffers soll vorzugsweise ca. 5 ml pro Minute betragen. Die markierte DNS wird anschließend mit insgesamt 300 µl des Puffers F elu iert. Die Probe kann direkt weiterverwendet werden, wenn sie mit dem zur Hybridisierung vorgesehenen Puffer mindestens 1 : 20 verdünnt wird. Anderenfalls wird die Probe ausgefällt und in TE-Puffer gelöst.The labeling reaction of the DNA is carried out by adding 2 µl 0.5 M EDTA per 20 µl sample volume ended, and man sets the adsorption conditions by adding 1 Volume part of the buffer C. The total salt end con concentration should be about 500 mM. The pipettes tip according to the invention is with 100 ul buffer B equilibrated. The sample is raised five times conditions and expressions on the chromatographic material adsor beer and washed with a total of 10 ml of buffer B, to separate the unreacted nucleotides. The Flow rate of the wash buffer should preferably about 5 ml per minute. The highlighted DNS is then with a total of 300 µl of the buffer F elu iert. The sample can be used directly, if with the buffer intended for hybridization is diluted at least 1:20. Otherwise the Sample precipitated and dissolved in TE buffer.
Die Entfernung eines DNS-linkers von einer DNS mit mehr als ca. 400 Basenpaaren in einem Klonierungsexperiment wird wie folgt durchgeführt: Removing a DNS linker from a DNS with more as about 400 base pairs in a cloning experiment is carried out as follows:
Die zu reinigende Probe wird mit 1 Volumenteil des Puf fers C verdünnt, damit die Endkonzentration an Salz ungefähr 500 mM beträgt. Die erfindungsgemäße Pipetten spitze wird mit 100 µl des Puffers A äquilibriert. Die Probe wird wie in den vorhergehenden Beispielen adsor biert. Die erfindungsgemäße Pipettenspitze wird mit Puffer B gespült, um die Verunreinigungen zu entfernen. Die DNS wird desorbiert und eluiert mit insgesamt 300 µl des Puffers F. Anschließend isoliert man die DNS durch Isopropanolfällung (Zugabe von 1 Volumenteil) und läßt 15 Minuten auf Eis stehen, wonach sich eine Zen trifugation der Probe in einer Eppendorf-Zentrifuge für die Dauer von 30 Minuten anschließt. Danach wäscht man sorgfältig mit 70%igem Ethanol.The sample to be cleaned is mixed with 1 volume of the puf fers C diluted so that the final concentration of salt is about 500 mM. The pipettes according to the invention tip is equilibrated with 100 µl of buffer A. The Sample is adsorbed as in the previous examples beer. The pipette tip according to the invention is included Buffer B flushed to remove contaminants. The DNA is desorbed and eluted with a total of 300 µl of buffer F. The DNA is then isolated by isopropanol precipitation (addition of 1 part by volume) and leaves on ice for 15 minutes, after which there is a zen centrifugation of the sample in an Eppendorf centrifuge for followed by the duration of 30 minutes. Then you wash carefully with 70% ethanol.
Die Schnellreinigung einer DNS-Probe nach enzymatischer Modifizierung (zum Beispiel durch Phosphatase, Restrik tionsendonuklease, Polymerasen usw. sowie Cofaktoren) erreicht man gemäß folgender Verfahrensweise:The quick cleaning of a DNA sample after enzymatic Modification (for example by phosphatase, restriction endonuclease, polymerases etc. as well as cofactors) can be achieved according to the following procedure:
Das zugrunde liegende Reaktionsvolumen beträgt 50 µl und enthält nicht mehr als 100 mM Natriumchlorid. 5 µl 0,5 M EDTA, pH 8.0, werden zum Reaktionsvolumen hinzu gefügt, um die Modifizierungsreaktion abzubrechen. Ein Volumenteil des Puffers C wird zugegeben, um die Adsorp tionsbedingungen einzustellen mit einer Salzkonzentra tion von etwa 500 mM. Die erfindungsgemäße Pipetten spitze wird äquilibriert, die Probe wird adsorbiert und anschließend eluiert wie in Beispiel 8 beschrieben. Auch die weitere Behandlung der Probe geschieht wie in Beispiel 8 beschrieben. The underlying reaction volume is 50 µl and contains no more than 100 mM sodium chloride. 5 µl 0.5 M EDTA, pH 8.0, are added to the reaction volume added to cancel the modification reaction. A Volume part of buffer C is added to the adsorp conditions with a salt concentration tion of about 500 mM. The pipettes according to the invention tip is equilibrated, the sample is adsorbed and then eluted as described in Example 8. The further treatment of the sample is done as in Example 8 described.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch dazu benutzt werden, um Agarose- und Acrylamid-Verunreinigungen ef fizient abzutrennen. Dies ist insbesondere dann erfor derlich, wenn Gelelutionen der Probe stattgefunden ha ben. Bei Anwendung der im folgenden beschriebenen Ver fahrensweise wird die DNS gleichzeitig konzentriert, selbst wenn das Startvolumen einige ml beträgt. Die DNS hat eine Größe von < 400 Basenpaaren und kann in einer Menge von 5 ng bis 15 µg vorliegen. Die Probenvorberei tung und die Äquilibrierung der erfindungsgemäßen Pi pettenspitze wird wie in Beispiel 8 beschrieben durch geführt. Dann überführt man die Probe in eine Einweg spritze und drückt sie zweimal durch die erfindungsge mäße Pipettenspitze. Dabei soll die Fließgeschwindig keit bei etwa 250 µl/min liegen. Die erfindungsgemäße Pipettenspitze wird anschließend mit 5 ml des Puffers B gewaschen bei einer Durchflußgeschwindigkeit von 5 ml/min. Die Weiterbehandlung der DNS-Probe geschieht wie in Beispiel 8 beschrieben.The device according to the invention can also be used for this to agarose and acrylamide impurities efficient separation. This is especially necessary This is the case if gel elution of the sample has taken place ben. When using the Ver the DNA is concentrated at the same time, even if the starting volume is a few ml. The DNS has a size of <400 base pairs and can be combined in one Amounts of 5 ng to 15 µg are available. The sample preparation device and the equilibration of the Pi according to the invention pette tip is as described in Example 8 by guided. Then you transfer the sample to a disposable syringe and pushes it twice through the fiction moderate pipette tip. The flow speed should be speed are around 250 µl / min. The invention Pipette tip is then covered with 5 ml of buffer B washed at a flow rate of 5 ml / min. The further treatment of the DNA sample happens as described in Example 8.
Claims (14)
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