一种自动化置换缓冲液的超滤浓缩仪的制作方法

1.本实用新型属于生物药物制备领域，具体涉及一种自动化置换缓冲液的超滤浓缩仪。


背景技术：

2.重组蛋白在重组蛋白药物以及靶向药物的开发中具有重要的意义，重组蛋白根据其亚细胞定位在细胞中的表达方式主要包括胞内表达和分泌表达等形式。其中胞内表达的蛋白一般是通过收集表达后的细胞沉淀，使用不同的方法裂解细胞沉淀将相应的目标蛋白粗提液提取出来。对于分泌的重组蛋白或者抗体，会通过信号肽将目标蛋白分泌到细胞上清中，收集细胞上清液即可获得蛋白粗提液。这些蛋白粗提液通常需要通过进一步的纯化才能够被应用。其中上清中的蛋白粗提液因为在表达的过程中表达体积较大，通常需要通过将体积浓缩后才能方便进一步纯化。目前浓缩上清的方法主要包含透析、真空冷冻干燥、变性沉淀、超滤等方法。此外，一些细胞上清中因为培养基中含有一些如edta等螯合剂成分，其粗提液不能直接进行镍柱纯化，再者如哺乳细胞表达的抗体，一般会表达96-120小时，此时细胞培养基的ph往往会偏酸性，而纯化抗体的亲和柱如果缓冲液偏酸也会导致粗提液不能挂柱等情况。因此，上清表达的蛋白不仅需要考虑体积的问题，缓冲液的平衡和置换也非常重要，基于这两个要求，目前在生产应用中主要是通过超滤浓缩装置解决这些问题。
3.超滤的方法是以压力推动力的膜分离技术。在压力的推动下，流经膜表面的溶剂及小分子溶质透过膜成为净化液，分子量大于膜孔径的分子会被截留成为浓缩液，在浓缩液中加入适合的缓冲液后再通过相同的方法就可以起到浓缩和更换缓冲液的作用。
4.现有的超滤浓缩装置基本为手动或半自动操作；其中，
5.手动装置需要人为干预：首先，浓缩装置中的样品抽空后会导致装置进气，损伤发酵液中的蛋白活性，因此该过程需要认为看守。其次。在缓冲液置换步骤中需要人为进行补充置换液进行置换；
6.半自动装置也需要在缓冲液浓缩置换步骤中进行人为干预，且目前市面上的半自动浓缩设备价格普遍偏高。大部分超滤设备使用的为蠕动泵，蠕动泵需要使用软管，在高速长时间使用下会造成软管损伤，看守不及时会导致样品很快流失掉。
7.由此可知，现有的超滤浓缩装置整个操作过程时间较长且不能同时实现体积浓缩和缓冲液置换过程。
8.基于此，本发明提供了一种自动化的超滤浓缩仪器，该仪器可以实现蛋白上清液或者发酵液从细胞原液到理想缓冲液的自动浓缩置换过程，此外还节省了操作时间，提高了样品的质量。


技术实现要素：

9.本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种自动化置换缓冲液的超
滤浓缩仪。
10.本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：
11.一种自动化置换缓冲液的超滤浓缩仪，包括超滤装置、进样管、缓冲液管、气泡检测器、流路切换阀、三口密封瓶、oem齿轮泵和控制单元；
12.所述进样管和缓冲液管通过依次连接的流路切换阀和进液管连接至三口密封瓶的进口一内，所述三口密封瓶的出口通过出液管依次与oem齿轮泵和超滤装置的入口连接，所述超滤装置的出口通过排液管与三口密封瓶的进口二连接；
13.所述气泡检测器设置于进样管和缓冲液管上，用于检测进样管内的样品和缓冲液管内的缓冲液中的气泡，并发送检测信号至控制单元，所述控制单元用于接收检测信号并控制流路切换阀，以开启、关闭进样管或缓冲液管。
14.作为本实用新型的进一步优化方案，所述超滤装置包括箱体、设置于箱体内的超滤罐、以及设置于超滤罐内的超滤膜，所述流路切换阀、oem齿轮泵和控制单元均安装于箱体外壁。
15.作为本实用新型的进一步优化方案，所述控制单元包括触摸显示屏和单片机，所述气泡检测器的输出端与单片机连接，所述单片机通过继电器控制流路切换阀。
16.作为本实用新型的进一步优化方案，所述oem齿轮泵与超滤装置连接的出液管上还连接有隔膜阀和压力表。
17.本实用新型的有益效果在于：
18.1)本实用新型提供的自动超滤浓缩装置不仅实现发酵液、上清样品的自动化浓缩置换过程，还能够实现小时循环使用，大大地节省了人为干预的时间；
19.2)本实用新型将气泡检测器和流路切换阀连用，可以防止看守不及时造成进气对蛋白的损伤，实现了超滤浓缩的全自动化，降低了蛋白在纯化过程中性质变化，提高了蛋白质量；
20.3)本实用新型采用oem齿轮泵替代了原有浓缩技术中的蠕动泵，避免了软管磨损造成的蛋白损失。
附图说明
21.图1是本实用新型的整体结构示意图。
22.图2是本实用新型的操作流程图。
23.图中：1、超滤装置；2、进样管；3、缓冲液管；4、气泡检测器；5、流路切换阀；6、三口密封瓶；7、oem齿轮泵；8、控制单元；9、进液管；10、出液管；11、排液管。
具体实施方式
24.下面结合附图对本技术作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本技术进行进一步的说明，不能理解为对本技术保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本技术作出一些非本质的改进和调整。
25.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指
的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制；在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。
26.如图1-2所示，一种自动化置换缓冲液的超滤浓缩仪，包括超滤装置1、进样管2、缓冲液管3、气泡检测器4、流路切换阀5、三口密封瓶6、oem齿轮泵7和控制单元8；其中，气泡检测器4采用松下be-a气泡检测传感器，流路切换阀5采用三力信slf-2电磁阀；
27.所述进样管2和缓冲液管3通过流路切换阀5和进液管9连接至三口密封瓶6的进口一内，所述三口密封瓶6的出口通过出液管10依次与oem齿轮泵7和超滤装置1的入口连接，所述超滤装置1的出口通过排液管11与三口密封瓶6的进口二连接；
28.所述气泡检测器4设置于进样管2和缓冲液管3上，用于检测进样管2内的样品和缓冲液管3内的缓冲液中的气泡，并发送检测信号至控制单元8，所述控制单元8用于接收检测信号并控制流路切换阀5，以开启、关闭进样管2或缓冲液管3。
29.所述超滤装置1包括箱体、设置于箱体内的超滤罐、以及设置于超滤罐内的超滤膜，所述流路切换阀5、oem齿轮泵7和控制单元8均安装于箱体外壁。
30.所述控制单元8包括触摸显示屏和单片机，所述气泡检测器4的输出端与单片机连接，所述单片机通过继电器控制流路切换阀5，其中单片机型号为stm32。
31.所述oem齿轮泵7与超滤装置1连接的出液管10上还连接有隔膜阀和压力表。
32.需要说明的是：整个仪器通过气泡检测器4、流路切换阀5、oem齿轮泵7、三口密封瓶6、超滤装置1以及控制单元8的高度集成实现超滤浓缩自动化；
33.具体的浓缩流程如下：
34.上清样品以此经过进样管2、流路切换阀5和进液管9进入三口密封瓶6的进口一内；
35.单片机启动oem齿轮泵7，通过触摸显示屏可以调整其流速，将三口密封瓶6内的上清样品从出口处经出液管10抽取，进入超滤罐内由超滤膜过滤，在压力的推动下，流经超滤膜表面的溶剂及小分子溶质透过膜成为净化液，分子量大于膜孔径的分子会被截留成为浓缩液；
36.同时，随着三口密封瓶6中的上清样品减少，形成负压，剩余上清样品会自动补入三口密封瓶6中，随着上清样品体积经浓缩不断减少，浓缩完后，气泡检测器4检测到气泡，就会通过单片机控制流路切换阀5，将进样管2与三口密封瓶6断开，缓冲液管3与三口密封瓶6连通，避免进样管2进气影响样品活性；
37.此时在oem齿轮泵7的作用下，缓冲液经缓冲液管3、流路切换阀5和进液管9进入三口密封瓶6的进口一内，与浓缩液混合，接着同样在oem齿轮泵7的作用下进入超滤装置1内浓缩；
38.当气泡检测器4检测到缓冲液中含有气泡后，停止浓缩，程序结束，完成缓冲液的置换。
39.这上述流程之前，先进入冲洗流程：可以通过进样管2和缓冲液管3连接水路，通过单片机控制流路切换阀5，切换进样管2和缓冲液管3，通过触摸显示屏输入oem齿轮泵7流速，利用清水对超滤装置及整个系统进行清洗，清洗污水可以从排液管11排出。
40.通过上述流程可知，本实用新型采用气泡检测器4，能够对进样管2和缓冲液管3中
的气泡进行检测，配合流路切换阀5使用，能够避免气泡进入系统中损失样品的活性，能够实现从上清样品转换成缓冲液的自动置换过程。
41.下面结合具体实施例对本发明用于纯化蛋白的效果进行说明：
42.1)目标蛋白a上清分泌表达
43.将蛋白a转染至培养基的hek293细胞中，培养后离心收集上清液。
44.2)上清液的浓缩置换
45.将自动化设备按冲洗流程对设备进行清洗，将上清液通过进样管2输送至三口密封瓶6中，启用运行模式，设定oem齿轮泵7流速，开始运行，观察压力表，通过隔膜阀进行加压至设定压力，样品开始浓缩，随着三口密封瓶6中的液体减少，形成负压，剩余样品会自动补入三口密封瓶6中，样品体积经浓缩不断较少，浓缩完后，气泡检测器4检测到气泡，浓缩停止，流路切换至缓冲液管3进行置换，buffer缓冲液置换完成后气泡检测器4检测到气泡，浓缩停止，此外蛋白a的上清液已经成功置换成buffer a:1
×
pbs。
46.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。