一种蛋白质溶液浓缩装置

本发明涉及结构生物学蛋白质纯化领域，尤其涉及一种蛋白质溶液浓缩装置。

背景技术：

1、结构生物学蛋白质实验中，蛋白质表达和纯化成本比较高，需浓缩的蛋白质溶液的初始体积通常只有几毫升至几十毫升，而浓缩倍数为几倍至几十倍，且只浓缩溶液中的目标蛋白的浓度，浓缩方法需要快速、高效，以保证蛋白质的活性和结构不被破坏，以便开展后续蛋白质结构研究。

2、超滤管离心浓缩是目前结构生物学蛋白质纯化领域使用的最广泛的蛋白质浓缩方法。超滤作为一种膜分离技术，广泛应用于生物样品的浓缩、脱盐和缓冲液置换，其原理是溶液在力的作用下，通过超滤膜孔径的筛滤，大分子量的颗粒被截留下来，而水、溶剂和低分子量溶质则允许透过膜，从而达到浓缩、脱盐和缓冲液置换的目的，这种方法最大的特点是操作简便、快速、高效，可同时浓缩和纯化分子。超滤离心管是一种可用于蛋白质样本浓缩和蛋白质缓冲液交换的一次性超滤离心式过滤装置，与层析、透析等方法相比，超滤对被处理的分子更加温和，不需要有机萃取，不会导致蛋白变性，且简单高效。然而常规的超滤离心浓缩存在残留体积，会导致蛋白损失，由于蛋白样品获得成本极高，残留体积导致的蛋白损失难以接受。同时，离心会导致超滤管内的蛋白浓度呈梯度分布，靠近超滤膜处会存在局部蛋白浓度过高，容易堵塞超滤膜，对于某些高浓度不稳定的蛋白，更是会造成蛋白质沉淀和变性的问题，导致蛋白质损失，浓缩失败。

3、公开号为cn212504858u的中国专利文献公开了一种蛋白酶提取超滤装置，通过在方形筒内设置折叠状的超滤带，过滤掉溶解液内的杂质，实现蛋白酶与杂质分离。并通过设置加压管和第二超滤组件进行二次超滤操作，来进一步提高蛋白酶的提取纯度和提取效率。这种结构的超滤带在长期使用过程中，杂质会附着在超滤带上，导致蛋白酶的提取效率和提取纯度降低。

4、公开号为cn216303809u的中国专利文献公开了一种蛋白酶提取超滤装置，包括提取箱，提取箱的内壁之间固定连接有过滤膜，过滤膜将提取箱的内部分为原液腔和提取液腔，原液腔内设有扰流机构，提取液腔内设有防堵机构，所述提取箱的一侧设有驱动机构。在过滤过程中，防堵机构的第二转轴带动偏心轮转动，偏心轮带动推板及滑杆滑动，多个滑杆配合动作，使过滤膜处于动态，防止杂质在过滤膜上附着，且通过扰流机构的设置，使过滤膜上表面的液体及杂质缓慢流动，防止杂质在过滤膜上表面沉淀堆积。这种结构的过滤膜在其内部拉压应力的作用下更易于损坏，此外过滤膜的可截留分子量也处于动态变化中，提取液中含有较多的杂质，同时这种结构较为复杂，占用空间大。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种蛋白质损失量少的蛋白质溶液浓缩装置。

2、一种蛋白质溶液浓缩装置，包括：

3、浓缩机构，用于浓缩蛋白质溶液；

4、压力机构，用于提供蛋白质溶液的浓缩压力；

5、流体管路，用于引导蛋白质溶液进入蛋白质溶液浓缩装置，并用于连通浓缩机构和压力机构；

6、其中，浓缩机构包括：

7、盖合的第一壳体和第二壳体，第一壳体设置有蛋白质溶液进入浓缩机构的进液口与浓缩液流出浓缩机构的第一出液口，第二壳体上设置有废液流出浓缩机构的第二出液口；

8、设置在第一壳体和第二壳体中的超滤膜组件；

9、超滤膜组件的一侧设置有将进液口连通至出液口的第一流通通道，超滤膜组件的另一侧设置有连通第二出液口且流通路径覆盖第一流通通道流通路径的第二流通通道。

10、优选地，浓缩机构包括搅拌组件，搅拌组件至少部分位于第一流通通道中并用于搅拌第一流通通道中的蛋白质溶液，从而促使浓缩过程中的蛋白质溶液的浓度更为均一，同时还能防止因超滤膜组件附近的蛋白质浓度过高所导致的蛋白质附着、沉淀或堵塞超滤膜组件等问题。

11、进一步地，浓缩组件包括基板、超滤膜组件和位于基板与超滤膜组件之间的第一流通板，第一流通板沿高度方向设置有贯穿自身的第一镂空部，基板、超滤膜组件和第一镂空部的侧面构成第一流通通道，第一流通通道分体设置便于搅拌组件在第一流通通道中布置。

12、进一步地，搅拌组件包括可在磁场变化下动作以实现搅拌的磁性软微柱，磁性软微柱的结构简单且占用空间小，从而便于放置在第一流通通道中搅拌蛋白质溶液。

13、进一步地，磁性软微柱由磁性材料与柔性基质混合后在基板上浇铸成型，磁性材料为：四氧化三铁、锰锌铁氧体、镍锌铁氧体、锶铁氧体、钡铁氧体等；柔性基质为：聚二甲基硅氧烷、eva树脂、丙烯酸树脂、聚丙烯酰胺凝胶、海藻酸钠凝胶等；柔性基质与磁性材料的质量比为4～19：1。该设置方式的磁性软微柱和基板的连接结构简单且占用空间较小，对蛋白质溶液的流动和浓缩以及超滤膜组件不会产生负面影响；此外，磁性软微柱具有较强的附着性，能够牢靠地附着于基板上；同时，磁性软微柱具有较强的柔韧性，能够在磁力搅拌器的作用下高效地搅动蛋白质溶液。

14、进一步地，第一流通通道为蛇形通道，蛇形通道的宽度为0.01～1mm，高度为0.01～1mm，磁性软微柱的高度为蛇形通道高度的50％～80％，磁性软微柱的直径为蛇形通道宽度的10％～50％，该设置方式的蛋白质溶液浓缩装置能够应用于微量样品的浓缩，且磁性软微柱和蛇形通道的尺寸适配，磁性软微柱能高效搅动蛋白质溶液的同时，也避免了磁性软微柱在搅拌时和蛇形通道发生干涉。

15、优选地，蛋白质溶液浓缩装置还包括：测量通过进液口进入浓缩机构的蛋白质溶液流量的第一流量传感器；和/或测量通过第一出液口流出浓缩机构的浓缩液流量的第二流量传感器；和/或测量通过第二出液口流出浓缩机构的废液流量的第三流量传感器。根据第一流量传感器、第二流量传感器、第三流量传感器的检测数据共同计算蛋白质溶液的浓缩倍数，以提高浓缩倍数计算的准确性。

16、优选地，蛋白质溶液浓缩装置还包括用于收集浓缩液的收集机构，收集机构包括用于检测目标蛋白的紫外检测器、控制器和收集器，收集器包括第一类收集管和第二类收集管，当紫外检测器检测到浓缩液中含有目标蛋白时，紫外检测器输出第一信号，此时控制器处于第一状态，控制器控制浓缩液流入第一类收集管中；当紫外检测器检测到浓缩液中不含有目标蛋白时，紫外检测器输出第二信号，此时控制器处于第二状态，控制器控制浓缩液流入第二类收集管中。通过上述设置，收集机构能够区分浓缩液是否含有目标蛋白，并能够精确收集到含有目标蛋白的浓缩液，提高了蛋白质溶液浓缩装置的可靠性。

17、进一步地，控制器包括支撑臂和注液口，支撑臂相对收集器转动和/或移动实现第一状态和第二状态的转换，该设置方式使控制器的结构简单实用，并便于控制器将浓缩液根据是否浓缩到预设浓度收集入第一类收集管或第二类收集管。

18、进一步地，当紫外检测器输出的信号类型变化时，控制器的状态转换存在滞后时间，滞后时间为紫外检测器到注液口的流体管路体积和流体管路中浓缩液流速之比，以使流体管路中的浓缩液完全流入其对应的收集管中，再切换收集管，从而避免了浓缩液浪费。

19、本发明的有益效果：

20、本发明提供了一种蛋白质溶液浓缩装置；浓缩后的蛋白溶液浓度准确、可控；且本发明提供的蛋白质溶液浓缩装置适用于固定体积和浓度的蛋白溶液的浓缩，也适用于连续注入的、不固定体积和蛋白浓度的溶液的浓缩。本发明中的浓缩机构结构简单实用，能够快速、高效地浓缩蛋白质，以保证蛋白质的活性和结构不被破坏，同时本发明的超滤膜组件蛋白附着性低且具有较高的通量，避免了浓缩蛋白质附着浪费。同时，使用本技术蛋白质溶液浓缩装置时，能够在很大程度上改善局部蛋白质浓度过高引起的堵塞超滤膜和高浓度下引起有些蛋白质发生沉淀和变性的问题，减少蛋白质损失。