一种RNA体外转录生物反应装置的制作方法

本发明涉及一种rna体外转录生物反应装置，属于机械。

背景技术：

1、rna是由dna的一条链作为模板转录而来的、携带遗传信息能指导蛋白质合成的一类单链核糖核酸。以细胞中基因为模板，依据碱基互补配对原则转录生成rna后，rna就含有与dna分子中某些功能片段相对应的碱基序列，作为蛋白质生物合成的直接模板。rna虽然只占细胞总rna的2％～5％，但种类最多，并且代谢十分活跃，是半衰期最短的一种rna，合成后数分钟至数小时即被分解。

2、rna体外转录是在含有rna聚合酶、核苷三磷酸等条件的体外无细胞系统中，以dna为模板生成rna的技术。目前，rna体外转录主要用于基于rna的疗法，在免疫治疗、基因治疗和疫苗接种等领域有重要应用。

3、rna体外转录生物反应装置是一个包含了rna聚合酶、核苷三磷酸、dna模板等无细胞体系的密闭反应系统，主要通过包含了温度控制、速度控制、物料顺序控制的自动化系统来实现rna的高效体外转录。

4、现有的rna体外转录生物反应装置使用的dna模板会和转录产物rna形成一个液相混合物，这使得一方面，dna模板只能用于单个rna体外转反应，这增加了rna体外转录的成本，另一方面，下游纯化过程中需要通过dna酶消化dna模板，进一步增加了rna体外转录的成本，同时，增加了rna体外转录的工艺难度。因此，亟需找到一种可以重复利用dna模板，且可以省略下游dna酶消化步骤的rna体外转录生物反应装置以解决现有rna体外转录生物反应装置存在的缺陷。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种rna体外转录生物反应装置，所述rna体外转录生物反应装置包括永磁体、永磁体驱动装置、磁瓦阵列、磁瓦驱动装置以及rna体外转录反应器；

2、所述永磁体驱动装置用于驱动永磁体；在永磁体驱动装置的驱动下，所述永磁体在rna体外转录反应器内同时做轴向旋转运动和轴向往复运动；

3、所述磁瓦驱动装置用于驱动磁瓦阵列中的磁瓦；在磁瓦驱动装置的驱动下，所述磁瓦阵列中的磁瓦在rna体外转录反应器下方或外侧朝其轴向做向心或离心运动。所述永磁体驱动装置的运动范围下限能够保证永磁体的下端面低于反应液的液面，运动范围上限能够保证永磁体的下端面高于反应液的液面。

4、在本发明的一种实施方式中，所述磁瓦驱动装置包括旋转驱动装置、主动轮、从动轮、若干连接轴以及若干磁瓦固定片；所述旋转驱动装置的输出端与主动轮相连；所述主动轮的齿轮与从动轮的齿轮啮合；所述从动轮上开设有若干导向槽；所述连接轴的一端与磁瓦固定片相连，另一端卡接在导向槽内；所述磁瓦固定片不与连接轴相连的一端与磁瓦阵列中的磁瓦相连；在旋转驱动装置的驱动下，所述主动轮做轴向旋转运动，进而带动从动轮做轴向旋转运动；随着从动轮做轴向旋转运动，所述连接轴在导向槽内朝主动轮的轴向做正向或反向滑动，进而带动磁瓦固定片不与连接轴相连的一端朝主动轮的轴向发生聚拢或离散；随着磁瓦固定片不与连接轴相连的一端朝主动轮的轴向发生聚拢或离散，所述磁瓦阵列中的磁瓦在rna体外转录反应器下方或外侧朝其轴向做向心或离心运动。

5、在本发明的一种实施方式中，所述rna体外转录生物反应装置还包括试剂供应模块和移液装置；所述试剂供应模块用于放置装有rna体外转录所需试剂的原料管；所述移液装置用于将原料管中的rna体外转录所需试剂转移至rna体外转录反应器中。

6、在本发明的一种实施方式中，所述rna体外转录反应器包括反应容器；所述反应容器上设有若干进样口和若干出样口；所述移液装置包括多通路切换阀；所述多通路切换阀上设有若干进液口和若干出液口；所述多通路切换阀的进液口与试剂供应模块的原料管通过管路相连通；所述多通路切换阀的出液口与反应容器的进样口通过管路相连通。

7、在本发明的一种实施方式中，所述反应容器的上部一周均匀分布有六个进样口，每个进样口通过管路分别和多通路切换阀的六个出液口密封连接；所述反应容器的下部设有三通或多通的出样口。

8、在本发明的一种实施方式中，所述反应容器为由内管和外套组成的夹套结构；所述进样口和出样口设于内管；所述外套用于收集从内管的出样口流出的液体。

9、在本发明的一种实施方式中，所述rna体外转录生物反应装置还包括恒温保温罩和加热模块；所述恒温保温罩用于rna体外转录反应器内温度的恒定控制；所述加热模块用于给恒温保温罩提供热能。

10、在本发明的一种实施方式中，所述永磁体、永磁体驱动装置、磁瓦阵列、磁瓦驱动装置、rna体外转录反应器、试剂供应模块和移液装置内置于恒温保温罩；所述恒温保温罩内设有若干温度传感器。

11、在本发明的一种实施方式中，所述永磁体、磁瓦阵列、磁瓦驱动装置和rna体外转录反应器内置于恒温保温罩。

12、在本发明的一种实施方式中，所述外套的内腔呈倒u型或倒v型。

13、在本发明的一种实施方式中，所述rna体外转录生物反应装置还包括集成控制系统；所述集成控制系统用于控制永磁体驱动装置、磁瓦驱动装置、试剂供应模块、移液装置和加热模块。通过集成控制系统，永磁体驱动装置在旋转的同时实现上下运动，实现速度和频率可调节的周期性的往复运动，永磁体驱动装置可以控制永磁体在收集洗脱阶段实现定位在反应容器的特定位置，实现dna模板磁珠的吸附功能，永磁体驱动装置的运动速度和频率可根据工艺随时调节参数，优化工艺。

14、在本发明的一种实施方式中，所述旋转驱动装置为旋转电机。

15、本发明还提供了一种rna体外转录方法，所述方法为使用上述rna体外转录生物反应装置对rna进行体外转录。

16、本发明还提供了上述rna体外转录生物反应装置或上述方法在rna体外转录中的应用。

17、本发明技术方案，具有如下优点：

18、本发明提供了一种rna体外转录生物反应装置，所述rna体外转录生物反应装置包括永磁体、永磁体驱动装置、磁瓦阵列、磁瓦驱动装置以及rna体外转录反应器；所述永磁体驱动装置用于驱动永磁体；在永磁体驱动装置的驱动下，所述永磁体在rna体外转录反应器内同时做轴向旋转运动和轴向往复运动；所述磁瓦驱动装置用于驱动磁瓦阵列中的磁瓦；在磁瓦驱动装置的驱动下，所述磁瓦阵列中的磁瓦在rna体外转录反应器下方或外侧朝其轴向做向心或离心运动。所述rna体外转录生物反应装置使用磁瓦实现磁珠的磁力吸附或释放，在液相反应液中更快的实现模板和ntp的混合，提高体外转录的效率。在粗品收集阶段，通过对磁珠的吸附功能，实现模板的回收再利用，降低成本，提高模板使用的次数和效率。使用永磁体实现磁珠吸附和释放功能，相比电磁线圈励磁，具有结构简单、磁力作用强大、消除电磁发热导致的温度扰动系统温控恒定的优势。

19、进一步地，所述磁瓦驱动装置包括旋转驱动装置、主动轮、从动轮、若干连接轴以及若干磁瓦固定片；所述旋转驱动装置的输出端与主动轮相连；所述主动轮的齿轮与从动轮的齿轮啮合；所述从动轮上开设有若干导向槽；所述连接轴的一端与磁瓦固定片相连，另一端卡接在导向槽内；所述磁瓦固定片不与连接轴相连的一端与磁瓦阵列中的磁瓦相连；在旋转驱动装置的驱动下，所述主动轮做轴向旋转运动，进而带动从动轮做轴向旋转运动；随着从动轮做轴向旋转运动，所述连接轴在导向槽内朝主动轮的轴向做正向或反向滑动，进而带动磁瓦固定片不与连接轴相连的一端朝主动轮的轴向发生聚拢或离散；随着磁瓦固定片不与连接轴相连的一端朝主动轮的轴向发生聚拢或离散，所述磁瓦阵列中的磁瓦在rna体外转录反应器下方或外侧朝其轴向做向心或离心运动。此设置具有双重功能作用，在转录反应阶段可以通过磁力吸附和释放给液相中的磁珠提供运动外力，在粗品收集阶段可以吸附模板，实现模板的重复使用，提高模板使用次数和使用效率，降低成本。

20、进一步地，所述rna体外转录反应器包括反应容器；所述反应容器上设有若干进样口和若干出样口；所述移液装置包括多通路切换阀；所述多通路切换阀上设有若干进液口和若干出液口；所述多通路切换阀的进液口与试剂供应模块的原料管通过管路相连通；所述多通路切换阀的出液口与反应容器的进样口通过管路相连通。此设置可以通过多通路切换阀自由切换不同的试剂流路，满足rna体外转录不同时间段按序进样的需求。

21、进一步地，所述反应容器的上部一周均匀分布有六个进样口，每个进样口通过管路分别和多通路切换阀的六个出液口密封连接；所述反应容器的下部设有三通或多通的出样口。此设置通过三通或多通的出样口同时实现了体外转录后rna成品和反应器清洗液的收集，以及，磁珠悬浊液进样时无菌清洁气体的通入，实现样品的更均匀的混合。

22、进一步地，所述永磁体、永磁体驱动装置、磁瓦阵列、磁瓦驱动装置、rna体外转录反应器、试剂供应模块和移液装置内置于恒温保温罩；所述恒温保温罩内设有若干温度传感器。此设置采用温度传感器实时采集恒温保温罩内各角落的温度，保证温度加热的均一性，保证热能的散失和加热模块热能的补偿及时，维持rna体外转录反应器内温度持续稳定性。

23、进一步地，所述永磁体、磁瓦阵列、磁瓦驱动装置和rna体外转录反应器内置于恒温保温罩。此设置将加热的空间减小，更利于rna体外转录反应器内温度的恒定控制。

24、进一步地，所述外套的内腔呈倒u型或倒v型。此设置作为薄壁的夹层，更利于磁珠在旋转永磁体和磁瓦阵列的磁力作用下更有效的运动，提高转录的效率，倒置的内表面光滑结构，更利于反应物粗品的收集以及不同批次间反应器的高效、彻底的清洗。

25、进一步地，所述rna体外转录生物反应装置还包括集成控制系统；所述集成控制系统用于控制永磁体驱动装置、磁瓦驱动装置、试剂供应模块、移液装置和加热模块。通过集成控制系统，永磁体驱动装置在旋转的同时实现上下运动，实现速度和频率可调节的周期性的往复运动，永磁体驱动装置可以控制永磁体在收集洗脱阶段实现定位在反应容器的特定位置，实现dna模板磁珠的吸附功能，永磁体驱动装置的运动速度和频率可根据工艺随时调节参数，优化工艺。