Трубка диализа - Dialysis tubing

Эта статья об использовании диализа в лабораторных, исследовательских, производственных или образовательных учреждениях. Для получения информации об использовании диализа для лечения почечной или печеночной недостаточности см. диализ или же диализ печени. Для получения информации об использовании диализа или обратного осмоса при очистке воды см. обратный осмос. Для получения дополнительной информации о лабораторном диализе см. Диализ (биохимия).

Трубка диализа

Трубка диализа, также известный как Вискинговая трубка, это искусственный полупроницаемая мембрана трубка^[1] используется в методах разделения, что облегчает поток крошечных молекул в растворе на основе дифференциальной диффузии. В контексте медико-биологических исследований диализные трубки обычно используются для очистки и обработки проб. белки и ДНК образцы или сложные биологические образцы, такие как кровь или сыворотки. Трубки для диализа также часто используются в качестве учебного пособия для демонстрации принципов распространение, осмос, Броуновское движение и движение молекул через ограничительную мембрану. О принципах и использовании диализа в условиях исследования см. Диализ (биохимия).

История, свойства и состав

Диализ происходит повсюду в природе, и принципы диализа использовались людьми на протяжении тысяч лет 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, впервые благодаря работам Томас Грэм. Первые производимые 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 почечная недостаточность с помощью диализа через полупроницаемые мембраны. Сегодня диализные трубки для лабораторных применений бывают самых разных размеров и предельные значения 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 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 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. Тем не мение; диализные мембраны из полисульфон, полиэфирсульфон (PES), протравленный поликарбонат или коллаген также широко используются для конкретных медицинских, пищевых продуктов или обработки воды.

Производство

Мембраны, состоящие либо из регенерированной целлюлозы, либо из сложных эфиров целлюлозы, производятся посредством 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 увлажнитель 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 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.

Рекомендации

1. Трубки для диализа, Йоркская средняя школа
2. «Разделительные характеристики диализных мембран».
3. «Основы мембранного диализа».
4. Инг, Тодд С. (2012). Диализ: история, развитие и перспективы. World Scientific Publishing Co Pte Ltd. ISBN  978-9814289757.
5. Клемм, Дитер; Бриджит Хойблен; Ханс-Петер Финк; Андреас Бон (2005). «Целлюлоза: очаровательный биополимер и экологически чистое сырье». Angewandte Chemie International Edition. 44 (22): 3358–3393. Дои:10.1002 / anie.200460587. PMID  15861454.