Трубка для диализа

Трубка для диализа, также известная как Visking трубка представляет собой искусственную полупроницаемую мембрану трубку, используемую в методах разделения, которая облегчает поток крошечных молекул в растворе на основе дифференциальной диффузии. В контексте исследований в области наук о жизни диализные трубки обычно используются при очистке образцов и обработке образцов белков и ДНК или сложных биологических образцов, таких как кровь или сыворотки. Трубки для диализа также часто используются в качестве обучающих материалов для демонстрации принципов диффузии, осмоса, броуновского движения и движения молекул через ограничительную мембрану. Для получения информации о принципах и использовании диализа в условиях исследования см. Диализ (биохимия).

Диализ встречается в природе, и принципы диализа использовались людьми в течение тысяч лет, используя натуральные мембраны животного или растительного происхождения. 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 на основе материалов, используемых в индустрии упаковки пищевых продуктов, таких как целлофан. В 1940-х годах Виллем Колфф сконструировал первый диализатор (искусственная почка) и успешно лечил пациентов с почечной недостаточностью, используя диализ 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 разным пороговым значением молекулярной массы (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 10 кД обычно удерживает>90% белка, имеющего молекулярную массу не менее 10 кДа. Размер пор обычно составляет от ~ 10 до 100 ангстрем для мембран MWCO от 1 до 50 тысяч.

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 обычно должна быть по крайней мере в 20–50 раз меньше, чем рейтинг MWCO мембран. Таким образом, 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. Однако; диализные мембраны, изготовленные из полисульфона, полиэфирсульфона (PES), протравленного поликарбоната или коллагена, также широко используются для конкретных медицинских применений, пищевых продуктов или очистки воды.

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 разные свойства и размеры 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 мембран на основе целлюлозы, производимых в настоящее время, не обязательно пригодны для диализа. Мембраны на основе целлюлозы также широко используются для различных применений, начиная от упаковки пищевых продуктов, пленочной пленки или «пластиковой» упаковки.

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 сушки 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 белков и молекулярной биологии. Мембраны на основе сложных эфиров целлюлозы обычно поставляются влажными и имеют больший диапазон MWCO. Размеры пор обычно более постоянны для мембран из ацетата целлюлозы.