Для проведення електрофорезу в гелях на предметних стеклах або скляних пластинках інших розмірів можна використовувати наявну в лабораторії камеру для електрофорезу на папері, розраховану на горизонтальне розташування смужок паперу. При цьому доведеться лише трохи продовжити гноти з фільтрувального паперу, що здійснюють контакт гелю з електродними судинами.
При проведенні електрофорезу в гелях випаровування з них значно нижче, ніж з паперу. У деяких випадках при проведенні експрес-визначень можна взагалі обійтися без спеціальних електрофоретичних камер. Скляну пластинку просто кладуть на краю електродних судин для зменшення випаровування гелем вниз.
Дуже важливим якісним етапом вдосконалення методів електрофорезу стала розробка на основі поліакріламідного гелю нового методу електрофорезу, що отримав назву «диск-електрофорез» (disc-electrophoresis, скорочення від англійського «discontinuous» - переривчастий) і володіє більш високою, у порівнянні зі звичайним електрофорезом в гелі , роздільною здатністю за рахунок автоматичного концентрування та звуження стартовою зони. Теорія методу і методичні вказівки по підбору відповідних буферних систем викладені в спеціальних інструкціях [32, 58, 77].
Найбільш широке поширення диск-електрофорез придбав як аналітичний метод. Найчастіше його проводять у вузьких скляних трубках діаметром 5-6 мм і довжиною 60-80лш. Важливою умовою отримання відтворюваних результатів є підбір трубок абсолютно однакового розміру. В напів-мікро- і мікроваріант поділ проводять у капілярних трубках O 0,5-2 мм. При наявності дуже великого числа досліджуваних проб іноді виявляється менш трудомістким проведення диск-електрофорезу в вертикальних широких прямокутних блоках - суцільних або розділених на поздовжні смуги.
Для проведення аналітичного диск-електрофорезу в поліакриламідному гелі вітчизняною промисловістю випускається прилад ПЕФА-1 (завод «Фізпрібор», м Фрунзе), розрахований на одночасне використання 2-10 скляних трубок діаметром 5 і довжиною 75 мм. Прилад складається з блоку живлення БПЕ, вже описаного вище при характеристиці апарату ПЕФ-3, круглої електрофоретичної камери 0130 і висотою 200 мм, камери для знебарвлення гелів (128X110X102 мм) та підставки для їх полімеризації. Електрофоретична камера (рис. 106) складається з розміщених один на іншому двох електродних судин з платиновими електродами. Для охолодження гелів у верхньому електродному посудині встановлений змійовик, через який може циркулювати водопровідна вода або охолоджуюча суміш. Нижній посудину встановлюється в спеціальний бачок, що заповнюється водою з льодом. Для прискореного електрофоретичного знебарвлення фону гелів після їх забарвлення є спеціальна камера, в яку вставляються закриті целофаном касети з гелями таким чином, щоб електричне поле було перпендикулярно стовпчиках гелю. Для живлення цієї камери на випрямлячі БПЕ передбачений вихід випрямленої нестабілізованої напруги до 100 В при силі струму до 250 мА [6].
Рис. 106. Прилад ПЕФА-1 для диск-електрофорезу. 1 - нижній електродний сосуд- 2 - верхній електродний сосуд- 3 - кришка верхнього електродного сосуда- 4 - трубка з гелем- 5 - трубка для підведення живильних проводів до електродам- 6 - направляючий диск- 7 - гумова прокладка- 8 - скляний змійовик для охолодження верхньої електродної камери.
З імпортних приладів у нас широко поширений апарат № 69 для диск-електрофорезу в поліакриламідному гелі Угорської фірми «Реана». Одним з недоліків цього приладу є відсутність системи охолодження гелів [36].
Апарат для проведення електрофорезу у вертикальних блоках поліакріламідного гелю виробляється фірмою «Фармація» (Швеція). Модель типу GE-4 вміщає одночасно 4 блоки, кожен з яких сформовано між двома скляними пластинками і дозволяє наносити 12 проб. Рівномірне охолодження гелів здійснюється буферним розчином, безперервно циркулює під дією насоса по змійовику, розташованому в охлаждаемой водою або іншим холодоагентом сорочці. Випрямляч розрахований на напругу до 500 В і струм до 400 мА зі стабілізацією або по струму, або по напрузі.
Серйозні труднощі представляє денсітометрірованіе круглих гелів.
Для отримання якісної картини поділу вдаються або до вирізання для денсітометрірованія з круглого гелю плоскої пластини, або до розрізання гелю на плоскі поперечні кружечки товщиною 0,5-1,0 мм з подальшою їх елюція і колориметрування. Остання процедура трудомістка, але дає більш точні результати. Для розрізання гелів на пластинки використовують спеціальні різаки.
Іншим методом отримання кількісних даних є фотографування гелів і наступне денсітометрірованіе отриманих фотокопій (негативів або позитивів). Важливо відзначити, що для отримання чітких, придатних для кількісної обробки фотографій, необхідно при зйомці користуватися відповідними світлофільтрами.
Висока роздільна здатність методу диск-електрофорезу дозволила використовувати його для препаративних цілей. При цьому вимагають технічного рішення дві проблеми - збір фракцій, що виходять з гелю, і ефективне і рівномірне охолодження гелю. Рішення першої проблеми зручніше здійснювати при вертикальному розташуванні гелю, тому найбільше поширення в апаратах для препаративного диск-електрофорезу отримали колонки.
Рішення проблеми охолодження колонки шляхом застосування звичайної охолоджуючої сорочки виявилося задовільним лише для невеликих колонок діаметром порядку 2 3 см. При подальшому збільшенні діаметра колонок для підвищення продуктивності методу довелося додатково поміщати охолоджуючий палець всередину колонки. Гель в таких апаратах має форму пустотілого циліндра. При зовнішньому діаметрі колонки до 10 см можна сконструювати апарат, придатний для розділення 500-600 мг білка. Оскільки подальше збільшення колонок навряд чи доцільно, можливості методу препаративного зонального електрофорезу досить обмежені і по своїй продуктивності не можуть конкурувати з методами хроматографії (див. Далі).
Сучасний розвиток методів розділення і аналізу сумішей речовин біологічного походження направлено в бік все більшого визнання методів електрофорезу в якості аналітичних, залишаючи перевагу в препаративних методах за різними видами хроматографії.
Незважаючи на величезну продуктивність і широку поширеність методів зонального електрофорезу в антіконвекціонних підтримують середовищах, слід пам'ятати про їх деякі недоліки. В першу чергу, це адсорбція та інші види взаємодії досліджуваного матеріалу з підтримуючою середовищем. Наявність електроендосмоса ускладнює точне вимірювання електрокінетичних параметрів, наприклад рухливості. Нарешті, в підтримуючої середовищі не можна розділяти такі великі частки, як мітохондрії або цілі бактеріальні клітини. У зв'язку з цим важливо відзначити існування методів проведення бесконвекціонного зонального електрофорезу в вільному середовищі. Найбільш поширеним з них є метод електрофорезу в градієнті щільності [28, 53]. Як правило, при цьому використовується лінійний градієнт концентрації сахарози.
Електрофорез в градієнті щільності проводиться у вертикальних колонках, здебільшого скляних. У зв'язку з відсутністю підтримуючої середовища небезпека теплової конвекції зростає, тому ретельне термостатирование колонок обов'язково.
Вітчизняної промисловістю випускався апарат для електрофорезу у вертикальній колонці типу АЕВ.