Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Диализ түтігі, сондай-ақ Вискинг түтігі деп те аталады, дифференциалдық диффузияға негізделген ерітіндідегі кішкентай молекулалардың өтуіне мүмкіндік беретін, бөлу техникаларында қолданылатын жасанды жарым өткізгіш мембраналы түтік. Өмір ғылымдары зерттеулерінде диализ түтігі әдетте ақуыздар мен ДНК үлгілерін, сондай-ақ қан немесе сарысу сияқты күрделі биологиялық үлгілерді тазалау және өңдеу үшін қолданылады. Диализ түтігі сонымен қатар диффузия, осмоз, Браун қозғалысы және молекулалардың шектеулі мембрана арқылы қозғалысы принциптерін көрсетуге арналған оқу құралы ретінде жиі пайдаланылады. Диализдің зерттеу ортасындағы принциптері мен қолданылуы туралы толық ақпаратты Диализ (биохимия) бетінен қараңыз.
Dialysis tubing, also known as Visking tubing, is an artificial semi permeable membrane tubing used in separation techniques, that facilitates the flow of tiny molecules in solution based on differential diffusion. In the context of life science research, dialysis tubing is typically used in the sample clean up and processing of proteins and DNA samples or complex biological samples such as blood or serums. Dialysis tubing is also frequently used as a teaching aid to demonstrate the principles of diffusion, osmosis, Brownian motion and the movement of molecules across a restrictive membrane. For the principles and usage of dialysis in a research setting, see Dialysis (biochemistry).
Тарих, қасиеттері мен құрамы
Диализ табиғатта кең таралған және оның принциптерін адамдар мыңдаған жылдар бойы жануарлар немесе өсімдіктер негізіндегі табиғи мембраналарды пайдаланып келген. «Диализ» термині алғаш рет 1800 жылдардың соңы мен 1900 жылдардың басында ғылыми және медициналық мақсаттарда қолданыла бастады, бұл Томас Грэмнің жұмыстарының арқасында мүмкін болды. Диализ үшін жарамды алғашқы жаппай өндірілген мембраналар 1930 жылдары пайда болды, олар азық-түлік қаптамасы саласында қолданылатын целлофан сияқты материалдарға негізделген. 1940 жылдары Виллем Колф алғашқы диализерді (жасанды бүйрек) құрастырып, жартылай өткізгіш мембраналар арқылы диализ жасау арқылы бүйрек жеткіліксіздігімен ауыратын науқастарды сәтті емдеді. Бүгінде зертханалық қолданысқа арналған диализ түтікшелері әртүрлі өлшемдерде және молекулалық салмақ шегімен (МСС) шығарылады. Түтікшелерден басқа, диализ мембраналары әртүрлі алдын ала қалыптастырылған құрылғыларда да кездеседі, бұл диализдің тиімділігін және қолданудың ыңғайлылығын арттырады. Әртүрлі диализ түтікшелері немесе жазық мембраналар 1-ден 1 000 000 кДа-ға дейінгі әртүрлі молекулалық салмақ шегімен (МСС) өндіріліп, сипатталады. МСС анықтамасы диализ мембранасын өндіру кезінде пайда болатын тесіктердің саны мен орташа мөлшеріне байланысты. МСС әдетте, ұзақ диализ кезінде мембрана арқылы тиімді диффузияланбайтын стандартты молекуланың ең кішкентай орташа молекулалық массасын көрсетеді. Демек, 10К МСС диализ мембранасы кемінде 10 кДа молекулалық массасы бар ақуыздың >90% -ын сақтайды. Тесік мөлшері әдетте 1К-дан 50К МСС мембраналары үшін ~10-100 Ангстремді құрайды. Мембрананың МСС нақты белгіленген мән емес екенін ескеру маңызды. Мембрананың МСС-қа жақын массасы бар молекулалар МСС-тан әлдеқайда кішкентай молекулаларға қарағанда мембрана арқылы баяу диффузияланады. Молекула мембрана арқылы жылдам диффузиялануы үшін, оның МСС мөлшерінен кемінде 20-50 есе кіші болуы керек. Сондықтан, 20К МСС-ға ие диализ мембранасы арқылы диализ жасау арқылы 30 кДа протеинді 10 кДа протеинінен бөлуге тырысудың қажеті жоқ. Зертханалық қолданысқа арналған диализ түтікшелері әдетте қайта өңделген целлюлоза немесе целлюлоза эфирінен жасалған қабықшадан тұрады. Алайда, полисульфоннан, полиэтерсульфоннан (PES), тегістелген поликарбонаттан немесе коллагеннен жасалған диализ мембраналары медициналық, тамақ өнімдерін өңдеу немесе су тазалау сияқты арнайы мақсаттарда да кеңінен қолданылады.
Dialysis occurs throughout nature and the principles of dialysis have been exploited by humans for thousands of years using natural animal or plant based membranes. The term dialysis was first routinely used for scientific or medical purposes in the late 1800s and early 1900s, pioneered by the work of Thomas Graham. The first mass produced man made membranes suitable for dialysis were not available until the 1930s, based on materials used in the food packaging industry such as cellophane. In the 1940s, Willem Kolff constructed the first dialyzer (artificial kidney), and successfully treated patients with kidney failure using dialysis across semi permeable membranes. Today, dialysis tubing for laboratory applications comes in a variety of dimensions and molecular weight cutoffs (MWCO). In addition to tubing, dialysis membranes are also found in a wide range of different preformatted devices, significantly improving the performance and ease of use of dialysis. Different dialysis tubing or flat membranes are produced and characterized as differing molecular weight cutoffs (MWCO) ranging from 1–1,000,000 kDa. The MWCO determination is the result of the number and average size of the pores created during the production of the dialysis membrane. The MWCO typically refers to the smallest average molecular mass of a standard molecule that will not effectively diffuse across the membrane upon extended dialysis. Thus, a dialysis membrane with a 10K MWCO will generally retain >90% of a protein having a molecular mass of at least 10 kDa. Pore sizes typically range from ~10–100 Angstroms for 1K to 50K MWCO membranes. It is important to note that the MWCO of a membrane is not a sharply defined value. Molecules with mass near the MWCO of the membrane will diffuse across the membrane slower than molecules significantly smaller than the MWCO. In order for a molecule to rapidly diffuse across a membrane, it typically needs to be at least 20–50 times smaller than the membranes MWCO rating. Therefore, it is not practical to try separating a 30kDa protein from a 10kDa protein using dialysis across a 20K rated dialysis membrane. Dialysis tubing for laboratory use is typically made of a film of regenerated cellulose or cellulose ester. However; dialysis membranes made of polysulfone, polyethersulfone (PES), etched polycarbonate, or collagen are also extensively used for specific medical, food, or water treatment applications.
Өңдеу
Регенерацияланған целлюлозадан немесе целлюлоза эфирлерінен тұратын мембраналар, ағаш целлюлозасынан немесе мақта талшықтарынан алынған целлюлоза талшықтарын өзгерту және байланыстыру арқылы, әртүрлі қасиеттері мен тесік өлшемдері бар пленкалар жасау үшін қолданылады. Өндіріс процесіндегі өзгерістер пленкалардың қасиеттері мен тесік өлшемдерін айтарлықтай өзгертеді; целлюлозадағы байланыстарға байланысты тесік өлшемін реттеуге болады. Құрамы ұқсас болғанымен, қазіргі уақытта өндірілетін целлюлозалық мембраналардың көпшілігі диализ үшін міндетті түрде қолданылмайды. Целлюлозаға негізделген мембраналар тағамды қаптау, пленка немесе «пластик» қаптама сияқты кең ауқымда қолданылады. Диализ үшін регенерацияланған целлюлоза негізіндегі мембраналар түтіктер немесе парақтар түрінде сығылып шығарылады, содан кейін кептіріледі. Кептіру кезінде жарылудың алдын алу және қажетті тесік құрылымын сақтау үшін глицерол көбінесе ылғал сақтағыш ретінде қосылады. Регенерацияланған целлюлоза мембраналары өте гидрофильді және сумен байланысқанда тез суланады. Қосымша байланыстардың болуына байланысты, регенерацияланған целлюлоза мембраналары целлюлоза эфирлерінен жасалған мембраналарға қарағанда жақсы химиялық үйлесімділікке және жылу тұрақтылығына ие. Регенерацияланған целлюлоза мембраналары органикалық еріткіштерге, сондай-ақ протеин және молекулалық биологияда жиі қолданылатын әлсіз немесе сұйылтылған қышқылдар мен сілтілерге төзімді. Целлюлоза эфирлеріне негізделген мембраналар көбінесе ылғалды күйде жеткізіледі және MWCO-ның кең диапазонында болады. Тесік өлшемдері әдетте целлюлоза ацетаты мембраналарында біркелкі болады.
Membranes, composed of either regenerated cellulose or cellulose esters, are manufactured through distinct processes of modifying and cross linking cellulose fibers (derived from wood pulp or cotton fibers) to form films with differing properties and pore sizes. Variations in the manufacturing process significantly change the properties and pore sizes of the films; depending on the cross linkages introduced in cellulose, the size of pores can be modulated. While similar in composition, most of the cellulose based membranes currently manufactured are not necessarily useful for dialysis. Cellulose based membranes are also widely used for applications ranging from food wrapping, film stock, or “plastic” wrap. For dialysis applications, regenerated cellulose based membranes are extruded as tubing or sheets and then dried. Glycerol is frequently added as a humectant to prevent cracking during drying and to help maintain the desired pore structure. Regenerated cellulose membranes are very hydrophilic and hydrate rapidly when introduced to water. Due to their additional crosslinking, regenerated cellulose membranes have better chemical compatibility and heat stability than membranes made from cellulose esters. Regenerated cellulose membranes are more resistant to organic solvents and to the weak or dilute acids and bases that are commonly used in protein and molecular biology applications. Membranes based on cellulose esters are typically supplied wet and come in a greater range of MWCOs. Pore sizes are typically more consistent across cellulose acetate membranes.