Диализ трубки , также известный как Visking насосно - компрессорных труб , представляет собой искусственный полупроницаемую мембрану трубки [1] используют в методах разделения, что облегчает поток крошечных молекул в растворе на основе дифференциальной диффузии. В контексте исследований в области наук о жизни диализные трубки обычно используются для очистки и обработки образцов белков и ДНК или сложных биологических образцов, таких как кровь или сыворотки. Трубки для диализа также часто используются в качестве учебного пособия для демонстрации принципов диффузии , осмоса и броуновского движения.и движение молекул через ограничительную мембрану. Для получения информации о принципах и использовании диализа в условиях исследования см. Диализ (биохимия) .
История, свойства и состав [ править ]
Диализ происходит повсюду в природе, и принципы диализа использовались людьми на протяжении тысячелетий с использованием природных мембран животного или растительного происхождения. [2] [3] [4] Термин «диализ» впервые стал использоваться в научных или медицинских целях в конце 1800-х - начале 1900-х годов благодаря работам Томаса Грэма . Первые произведенные серийно искусственные мембраны, подходящие для диализа, не были доступны до 1930-х годов, поскольку они основывались на материалах, используемых в индустрии упаковки пищевых продуктов, таких как целлофан . В 1940-х годах Виллем Колфф сконструировал первый диализатор (искусственную почку) и успешно лечил пациентов с почечной недостаточностью.с помощью диализа через полупроницаемые мембраны. Сегодня диализные трубки для лабораторных применений бывают разных размеров и предельных значений молекулярной массы (MWCO) . Помимо трубок, диализные мембраны также используются в большом количестве различных предварительно отформатированных устройств, что значительно повышает эффективность и упрощает использование диализа.
Производятся различные диализные трубки или плоские мембраны, которые характеризуются разной пороговой молекулярной массой (MWCO) в диапазоне от 1 до 1000000 кДа. Определение MWCO является результатом количества и среднего размера пор, созданных во время изготовления диализной мембраны. MWCO обычно относится к наименьшей средней молекулярной массе стандартной молекулы, которая не будет эффективно диффундировать через мембрану при длительном диализе. Таким образом, диализная мембрана с MWCO 10K обычно удерживает> 90% белка, имеющего молекулярную массу не менее 10 кДа. Размер пор обычно составляет от ~ 10 до 100 ангстрем для мембран MWCO от 1K до 50K.
Важно отметить, что MWCO мембраны не является четко определенной величиной. Молекулы с массой, близкой к MWCO мембраны, будут диффундировать через мембрану медленнее, чем молекулы, значительно меньшие, чем MWCO. Чтобы молекула могла быстро диффундировать через мембрану, она, как правило, должна быть по крайней мере в 20–50 раз меньше, чем рейтинг MWCO мембран. Следовательно, нецелесообразно пытаться отделить белок 30 кДа от белка 10 кДа с помощью диализа через диализную мембрану, рассчитанную на 20 кДа. Трубки для диализа для лабораторного использования обычно изготавливаются из пленки регенерированной целлюлозы или сложного эфира целлюлозы. Тем не мение; диализные мембраны из полисульфона, полиэфирсульфон (PES), протравленный поликарбонат или коллаген также широко используются для конкретных медицинских применений, пищевых продуктов или очистки воды.
Производство [ править ]
Мембраны, состоящие из регенерированной целлюлозы или сложных эфиров целлюлозы, производятся с помощью различных процессов модификации и сшивания целлюлозных волокон (полученных из древесной пульпы или хлопковых волокон) с образованием пленок с различными свойствами и размерами пор. Изменения в производственном процессе значительно изменяют свойства и размер пор пленок; в зависимости от поперечных связей, введенных в целлюлозу, размер пор можно регулировать. Несмотря на схожий состав, большинство производимых в настоящее время мембран на основе целлюлозы не обязательно пригодны для диализа. Мембраны на основе целлюлозы также широко используются для различных применений, например, для упаковки пищевых продуктов, пленки или «пластиковой» упаковки. [5]
Для диализа мембраны на основе регенерированной целлюлозы экструдируются в виде трубок или листов, а затем сушатся. Глицерин часто добавляют в качестве увлажнителя.чтобы предотвратить растрескивание во время высыхания и помочь сохранить желаемую структуру пор. Мембраны из регенерированной целлюлозы очень гидрофильны и быстро гидратируются при попадании в воду. Благодаря дополнительному сшиванию мембраны из регенерированной целлюлозы обладают лучшей химической совместимостью и термостойкостью, чем мембраны, изготовленные из сложных эфиров целлюлозы. Мембраны из регенерированной целлюлозы более устойчивы к органическим растворителям, а также к слабым или разбавленным кислотам и основаниям, которые обычно используются в приложениях для белковой и молекулярной биологии. Мембраны на основе сложных эфиров целлюлозы обычно поставляются влажными и имеют более широкий диапазон MWCO. Размеры пор обычно более постоянны для мембран из ацетата целлюлозы.
Ссылки [ править ]
- ^ Диализные трубки , Йоркская средняя школа
- ^ «Разделительные характеристики диализных мембран» .
- ^ «Основы мембранного диализа» .
- ^ Инг, Тодд С. (2012). Диализ: история, развитие и перспективы . ISBN World Scientific Publishing Co Pte Ltd. 978-9814289757.
- ^ Клемм, Дитер; Брижит Хойблен; Ханс-Петер Финк; Андреас Бон (2005). «Целлюлоза: увлекательный биополимер и экологически чистое сырье». Angewandte Chemie International Edition . 44 (22): 3358–3393. DOI : 10.1002 / anie.200460587 . PMID 15861454 .
