多通道蛋白纯化仪的制作方法

本发明涉及有机化学中的分离纯化技术领域，尤其涉及一种多通道蛋白纯化仪。

背景技术：

目前，蛋白纯化系统一般只适用于实验室的工艺研究操作，自动化程度低，往往不能连续进行上样、洗涤、解吸和柱再生的操作，在纯化过程中，人为因素影响大，可重复性差。

同时，尽管在现有技术中已经开发有蛋白纯化控制设备，但其大多是单通道单独控制，不能进行大批量大容量的蛋白质纯化，并且采购成本高、维护费用高、操作成本高。

例如，在抗体蛋白纯化过程中，主要包括层析、浓度检测、凝胶电泳、缓冲液置换等步骤，其中层析部分是耗费人力与时间最多的步骤，包括工艺的开发和高通量的制备纯化。目前通常采用人工手动层析，或者采用单通道自动化系统，处理速度慢。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的发明人针对现有技术的上述情况，开发了多通道集成化蛋白纯化系统，能并行处理1至8个样品，处理速度提升可达8倍，且具有浓度检测(例如，通过uv传感器)功能，最大限度提高了纯化效率。

根据本发明的实施例，提供了一种多通道蛋白纯化仪，其包括多个通道，每个通道形成独立液路，按液路的流向，每个通道依次包括溶剂/样品选择阀、输液泵、气泡/液位传感器、层析柱、浓度检测器，其中，所述多通道蛋白纯化仪还具有多个通道共用的收集模块和控制模块，所述控制模块连接到、并控制所述溶剂/样品选择阀、输液泵、气泡/液位传感器、浓度检测器的工作，其中，所述溶剂/样品选择阀具有溶剂入口和样品入口、以及溶液出口，所述输液泵用于将所述溶剂/样品选择阀输出的溶液输入所述层析柱，所述浓度检测器用于检测经过所述层析柱纯化后的溶液中的目标蛋白的浓度，所述收集模块用于收集所述目标蛋白。

因此，本发明的有益效果主要在于：

1、改进了多通道同时运行方式，结构简单、费用低、维护方便、易于操作，特别适用于大批量大容量的蛋白纯化；

2、沿管路添加了液位/泡传感器(光电传感器)，感应样品是否完全上样，事先无需精确量取样品量，同时，避免溶液中出现的气泡进入层析分离柱而导致分离效果下降甚至实验失败；

3、操作系统提供远程无线控制；

4、改进了泵系统，不需要使用排气泡就能运行。

附图说明

图1为根据本发明的实施例的多通道蛋白纯化仪的整体外观示意图；

图2为根据本发明的实施例的多通道蛋白纯化仪的单通道的液路结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。

本领域的技术人员能够理解，尽管以下的说明涉及到有关本发明的实施例的很多技术细节，但这仅为用来说明本发明的原理的示例、而不意味着任何限制。本发明能够适用于不同于以下例举的技术细节之外的场合，只要它们不背离本发明的原理和精神即可。

另外，为了避免使本说明书的描述限于冗繁，在本说明书中的描述中，可能对可在现有技术资料中获得的部分技术细节进行了省略、简化、变通等处理，这对于本领域的技术人员来说是可以理解的，并且这不会影响本说明书的公开充分性。

如图1所示，根据本发明的实施例的蛋白纯化仪是多通道并行纯化操作系统，其最大支持12个通道，优选为8个通道(如图所示)。能同时处理8个样品，连续运行48个样品，运行不同的方法。最大样品处理量可达5000ml。

该系统能够自动实现纯化柱平衡、淋洗、洗脱、再生、以及样品的添加。

具体地，如图2所示，该系统的每个通道为独立的液路设置，各个液路均具有溶剂/样品选择阀、输液泵、压力传感器、气泡/液位传感器、浓度检测器、层析柱等部件。

所述气泡/液位传感器用于感应溶剂瓶中的样品是否被耗尽，其中，溶剂瓶中的液体样品通过输液泵吸入分离柱内，传感器安装在泵后和分离柱之前的管路中，当溶剂瓶中还存有样品时、管路中也充满样品，传感器通过光透过管路检测折射率是一定值，当溶剂瓶中的样品被吸干，管路中会产生气泡，传感器发出的检测光在气泡存在下会发生散射，通过散射的程度(从发射端到达接收端的光的比例)来判断样品是否被吸干，也就是说是否被上样完成。

该系统还具有多个通道所共用的柱支架、收集器、控制模块，所述收集器例如为用于收集馏分的试管架。

该系统还安装有用于控制各个通道运行的控制软件。

其中，所述溶剂/样品选择阀、输液泵、压力传感器、气泡/液位传感器组成输液模块，所述层析柱和所述浓度检测器分别构成纯化模块和检测模块，所述收集器构成收集模块。

下面说明所述输液模块的结构和工作原理。

所述溶剂/样品选择阀的类型可以是旋转切换阀、电磁阀等，优选的是旋转切换阀，入口可以是4位、6位、8位、10位、12位、14位，优选的是12位，其中6个是溶剂入口，6个是样品入口。出口为一路，用于流出溶液。所述控制模块控制所述溶剂/样品选择阀选择一路溶剂和一路样品。

所述输液泵位于所述溶剂/样品选择阀的后级，可以是蠕动泵、注射泵、无阀计量陶瓷泵等，流速范围是0.05～30ml/min，最大压力是60psi。

优选地，所述输液泵是无阀计量陶瓷泵，其耐受溶剂范围广，可以耐受甲醇、乙醇、丙酮等有机溶剂以及酸碱溶剂。无阀计量陶瓷泵通过2个陶瓷面密封以及偏角的腔体来吸取样品，相比传统的柱塞泵采用单向阀的方式，有很大的优势，不需要进行排气和罐泵也可以吸取样品。由于传统的柱塞泵存在单向阀，一旦进入气泡，单向阀不能回位，便会造成不能吸液。

所述压力传感器可位于所述输液泵的后级，与溶液接触的材质是ptfe膜片。所述压力传感器连接到所述控制模块，当压力传感器输出的压力值超过设定值时，所述控制模块控制整个系统暂停运行。

所述气泡/液位传感器以环绕方式被安装于透明输液管路外部，其通过光电传感器来实现，所述光电传感器具有发射端和接收端，发射端和接收端将透明输液管路夹在其间，其原理是通过进入输液管路的光的折射率来判断管路内是否有气泡/是否充满液体；类似地，所述气泡/液位传感器也连接到所述控制模块，一旦检测到管路内存在气泡，则所述控制模块控制整个系统暂停运行。

此外，当液位到达预设值时，表征完全上样，此时所述控制模块控制所述输液泵停止输液。

可选地，在所述输液模块的后级、层析柱之前，还可安装有用于在输液管路和预充管路之间切换的切换阀，其可为电磁阀，其用于在系统正式运行之前切换到预充管路并预充液体，使层析柱之前的管路充满液体/排净空气，并将预充液体不经过层析柱而从所述预充管路排出，例如，如图所示，所述预充管路的出口为废液口。在系统正式运行时，所述电磁阀将输出管路切换到输液管路，即，连接到层析柱的入口，以进行纯化操作。

下面说明所述检测模块的结构和工作原理。

所述浓度检测器可为单波长检测器(uv检测器)，其工作原理是：经过层析柱纯化的样品，通过流通池后，样品吸收所述uv检测器光源的能量，通过信号转换形成谱图，其中，所述光源是led灯，输出280nm波长的紫外光。

此外所述浓度检测器可以开启或者不开启，在不开启的情况下，通过设定时间窗口来自动收集，或者手动收集。

下面说明所述收集模块的结构和工作原理。

收集器包括2个试管架，在实验过程中，可以随时更换2个架子中的1个或全部2个，运行结束后可以更换新的架子。例如，所述试管架可以放15ml离心管、50ml离心管、1.5ml离心管、96孔收集板、2ml玻璃样品瓶等各种规格的试管，也可以支持自定义规格试管的放置。

收集器支持如下三种收集模式：

1、手动收集模式，可通过软件选择手动收集模式，并在软件界面上按软“手动收集”按钮进行收集；

2、时间收集模式，通过软件选择时间收集模式时，在界面上设置收集时间区间，如设置收集的起始时间和结束时间，系统到达起始时间时开始收集，到达结束时间时结束收集，其余时间不收集而进行排废；

3、峰收集模式，通过软件选择选择峰收集模式时，在界面上设置峰高，例如，峰高的设置范围是10-5000mau，当浓度检测器的输出浓度值到达设置值的范围时，收集器开始收集，同时在线检测浓度，当浓度值不在峰高的设置范围时，停止收集。

此外，当多个通道(例如8个通道)对同样样品并行运行时，可通过软件选择1个通道作为基准，即，以某1个通道的浓度检测结果作为基准，同时启动/停止8个通道的收集。同时，其余通道的谱图记录在软件中，也可以随时打开数据查看每个通道的运行情况从，而调整各个通道的收集时间。

所述控制模块可以是台式电脑、平板电脑、手持终端的形式，可通过有线/无线网络连接到仪器(各个传感器模块)。例如，所述平板电脑具有触摸屏，所述软件具有方法编辑、方法运行、权限管理等功能，为了简明起见，在此不再赘述。

由上，将理解，为了说明的目的，这里已描述了本发明的具体实施例，其中可作出各种修改，而不会背离本发明的范围。本领域的技术人员将理解，在结构图中绘出的各个部件、或者在流程图中所绘出或这里描述的操作和例程，可以多种方式进行变化。因而，本发明的范围仅由所附权利要求限制。