利用滤膜实现外泌体富集的装置和外泌体富集方法与流程

本技术涉及外泌体制备，尤其涉及一种利用滤膜实现外泌体富集的装置和外泌体富集方法。

背景技术：

1、外泌体，是指包含了复杂rna和蛋白质的小膜泡(30-150nm)，现今，其特指直径在40-100nm的盘状囊泡。1983年，外泌体首次于绵羊网织红细胞中被发现；人体内多种细胞在正常及病理状态下均可分泌外泌体，包括干细胞、免疫细胞、内皮细胞、血小板及平滑肌细胞等。干细胞外泌体具有减少细胞凋亡、减轻炎症反应、促进血管生成、抑制纤维化、提高组织修复潜力等重要生物学功能，在调控组织再生方面存在良好的临床应用前景。

2、目前外泌体的提取方法主要可归纳为以下几种：超速离心法、多聚物沉淀法、磁珠法和超滤法。由于外泌体的直径范围在40～150nm，大于一般蛋白质，用孔径小于150nm的超滤膜进行截滤便能将干细胞样本中的外泌体分离出来，使样品中的外泌体逐渐富集，使用方便且富集效率高。

3、然而，干细胞组织液中的外泌体经过超滤膜时容易附着堵塞于膜孔，影响外泌体的富集效率，在进行大规模的外泌体富集作业时，需要频繁对超滤膜进行更换，导致外泌体的富集效率降低，有待改进。

技术实现思路

1、基于此，本技术提供了一种利用滤膜实现外泌体富集的装置和外泌体富集方法，能够减少超滤膜的更换频次，提高外泌体的富集效率。

2、第一方面，本技术提供的一种利用滤膜实现外泌体富集的装置采用如下技术方案：

3、一种利用滤膜实现外泌体富集的装置，包括用于储存干细胞组织液的容器单元、用于截滤大分子颗粒的粗滤单元、用于截滤外泌体的超滤单元以及用于收集废液的收集单元；

4、其中，超滤单元包括截滤管、抽滤管和滤膜管，截滤管与粗滤单元相连接，抽滤管与收集单元相连接；滤膜管可拆卸安装于截滤管与抽滤管之间；

5、滤膜管安装有多组超滤组件，各组超滤组件沿滤膜管的轴线方向间隔设置；其中，每一超滤组件均包括两个插接座，滤膜管的外周面设有与内部相连通的安装槽，插接座活动插设于安装槽；

6、每一插接座均安装有可拆卸的超滤膜，两个插接座之间设有插拔结构，当插接座完全进入安装槽时，两个插接座之间通过插拔结构保持固定。

7、通过采用上述的技术方案，通过将干细胞组织液储存于容器单元，干细胞组织液由泵体压力输送至粗滤单元，以去除内部所含的大分子颗粒；而后再由泵体压力输送至超滤单元、进入超滤单元的截滤管中，此时干细胞组织液通过超滤组件中的超滤膜膜孔、进入抽滤管后，直径较大的外泌体被截滤在截滤管与滤膜管中，进而能够实现外泌体的富集。

8、本技术通过设置多组超滤组件，在具体作业时，将位于最上方的超滤组件中的两个插接座通过插拔结构相连接，该组超滤组件的超滤膜能够顺利对外泌体进行截滤、富集。经过一定时间的富集作业、预计超滤膜可能发生部分膜孔堵塞的情况后，将下方相邻超滤组件的两个插接座相连接，并将上一组超滤组件的两个插接座相分离，此时可以使另一组超滤组件对外泌体进行截滤、富集，无需立马进行超滤膜的更换。依次对各组超滤组件进行使用后，最后再一次性更换整个滤膜管，能够极大减少超滤膜的更换频次，进而提高外泌体的富集效率，能够适用于大规模的外泌体富集作业。

9、可选的，插接座包括两个盖板，两个盖板之间单侧铰接，且两个盖板之间通过连接结构可拆卸连接；盖板设有两侧贯通的滤腔，每一盖板朝向相邻盖板的侧面均设有连通于滤腔的放置槽，放置槽内设置有弹性组件，当两个盖板相互连接后，两组弹性组件共同夹持固定超滤膜。

10、通过采用上述的技术方案，通过将超滤膜安装于两个相邻的盖板之间，且使两个盖板通过连接结构可拆卸连接，能够便于超滤膜的拆卸及更换；另外，超滤膜通过两侧的两组弹性组件夹持固定，当后端的泵体泵送干细胞组织液时，能够迫使超滤膜沿滤膜管的轴线方向无规则移动，有利于将堵塞于超滤膜膜孔的外泌体抖出膜孔，降低膜孔的堵塞的可能，进而延长单个超滤膜的使用寿命。

11、可选的，弹性组件包括第一弹簧和抵接框板，抵接框板活动安装于放置槽，抵接框板的外侧壁抵贴于放置槽的内侧壁；第一弹簧设置于抵接框板与放置槽内底壁之间，用于迫使抵接框板向远离放置槽内底壁的方向移动。

12、通过采用上述的技术方案，两个盖板相互盖合且稳固连接后，通过设置的两个抵接框板能够共同夹持固定超滤膜；第一弹簧的设置能够使超滤膜在放置槽内无规则移动，以降低超滤膜的膜孔被堵塞的可能。

13、可选的，连接结构包括弧形块和与之适配的弧形卡槽，弧形块和弧形卡槽分别设置于两个盖板相对侧面，且弧形块的弧形轴心与两个盖板的铰接处轴心相重合；弧形块远离相连接的盖板的一端设有第一形变部，当两个盖板相固定时，第一形变部外露于弧形卡槽，并与弧形卡槽所在的盖板的侧面相互抵接限位。

14、通过采用上述的技术方案，将两个盖板相向转动、相互盖合时，弧形块匹配插设于弧形卡槽，弧形块端部的第一形变部于弧形卡槽内发生形变；当两个盖板相互抵紧后，第一形变部能够穿过弧形卡槽、匹配抵接于弧形卡槽所在的盖板的侧面，从而使两个盖板之间保持固定，具有快速安装的优点。另外，当需要更换超滤膜时，通过对外露的第一形变部施加作用力，可以方便地使弧形块脱离弧形卡槽，进而实现两个盖板之间的快速拆卸，极大提高超滤膜安装及更换的便利性。

15、可选的，盖板由聚醚砜树脂制成，两个盖板的相背侧分别设有粗糙纹路。

16、通过采用上述的技术方案，聚醚砜树脂是一种综合性能优异的热塑性高分子材料，由聚醚砜树脂制成的盖板能够满足外泌体的制备条件及储存条件；另外，当更换超滤组件、将上方的插接座向外拉动后，通过设置的粗糙纹路能够提高插接座与安装槽内壁之间的摩擦应力，有利于使插接座保持稳定。

17、可选的，插拔结构包括插接件和与之适配的插接孔，插接件与插接孔分别设置于两个插接座的相对侧；插接件的外周面设有第二形变部，第二形变部常态下向外形变膨胀。

18、通过采用上述的技术方案，当两个插接座的侧面相互抵接后，插接件能够匹配插设于插接孔内，并且插接件外周面的第二形变部自然向外膨胀，可以使插接件保持稳固插设于插接孔内，使得两个插接座之间保持稳固连接，以便于干细胞组织液顺利通过超滤膜、实现外泌体的富集。

19、可选的，插接座呈倾斜设置，两个插接座的抵接侧位于超滤组件的最低处。

20、通过采用上述的技术方案，通过使两个插接座的抵接侧位于超滤组件的最低处，干细胞组织液能够沿着插接座的倾斜方向向下流动、汇聚至超滤组件的最低侧，能够进一步提高干细胞组织液通过超滤膜膜孔的效率，进而提高外泌体的富集效率。

21、可选的，滤膜管的端面设有连接杆，连接杆远离滤膜管的一端转动连接有限位杆；限位杆的转动轴线与滤膜管的径线相垂直；

22、抽滤管的端面设有供连接杆插接的连接槽，抽滤管的外周面设有与连接槽相连通的定位槽，定位槽包括沿抽滤管的圆周方向延伸设置的第一槽段和第二槽段，第一槽段与第二槽段之间相互连接；

23、当连接杆插设于连接槽时，限位杆向外转动局部穿出第一槽段；通过迫使滤膜管转动，限位杆进入第二槽段远离第一槽段的一端，此时滤膜管与抽滤管紧密连接；

24、抽滤管外周面还设有用于限制限位杆回退的定位组件。

25、通过采用上述的技术方案，通过将滤膜管端面的连接杆匹配插设于抽滤管端面的连接槽，连接杆进入连接槽后，限位杆能够向外转动、穿过定位槽并局部外露于定位槽；然后转动滤膜管使滤膜管与抽滤管之间发生相对转动，限位杆能够由第一槽段的首端进入第二槽段的末端，并且通过定位组件保持定位，限制限位杆的回退，能够实现滤膜管与抽滤管之间的快速安装，反之，也能够使滤膜管与抽滤管之间具有快速拆卸的效果，进而提高滤膜管的更换效率。

26、可选的，定位组件包括滑动套设于抽滤管外周侧的滑移板以及设于滑移板侧面的定位柱，滑移板与抽滤管之间设有第二弹簧，用于迫使滑移板向靠近定位槽的方向移动；当限位杆位于第二槽段远离第一槽段的一端时，定位柱与限位杆抵接限位。

27、通过采用上述的技术方案，通过使滑移板滑动套设于抽滤管，在连接杆插设于连接槽、且限位杆转动至局部外露于定位槽后，迫使滑移板向远离定位槽的方向移动，可以使定位柱避让开限位杆的移动路径；带限位杆进入第二槽段远离第一槽段的一端后，定位柱能够抵于限位杆的侧面，进而限制限位杆的回退，以实现滤膜管与抽滤管之间的紧密连接。反之，可以快速地使限位杆重新脱离定位槽，连接杆重新脱离连接槽，实现滤膜管与抽滤管之间的快速拆卸。

28、第二方面，本技术提供的一种外泌体富集方法采用如下技术方案：

29、一种外泌体富集方法，包括以下步骤：

30、步骤s1，将干细胞组织液储存于容器单元中，通过第一蠕动泵泵送，使干细胞组织液通过粗滤单元，去除内部的大分子颗粒；

31、步骤s2，迫使最上方的超滤组件中的两个插接座相互连接，通过第二蠕动泵泵送，使干细胞组织液通过超滤单元的超滤膜，外泌体被超滤膜截滤在滤膜管与截滤管内，而剩余的组织废液经由抽滤管收集于收集单元内；

32、步骤s3，经过一段时间的作业后，将下方相邻的一组超滤组件的两个插接座相互连接，并使上一组超滤组件的两个超滤组件相互分离，利用另一个超滤膜对外泌体进行截滤；

33、步骤s4，各组超滤组件均使用过后，停止第一蠕动泵和第二蠕动泵，对整个滤膜管进行拆卸及更换；

34、步骤s5，重复步骤s2-s4。

35、通过采用上述的技术方案，可以在各组超滤组件依次使用后，再一次性更换整个滤膜管；该方式能够极大减少超滤膜的更换频次，提高外泌体的富集效率，进而适用于大规模的外泌体富集作业。

36、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

37、1.通过设置多组超滤组件，其中一组超滤组件使用一定时间后，无需立马进行超滤膜的更换；依次对各组超滤组件进行使用后，最后在一次性更换整个滤膜管，能够极大减少超滤膜的更换频次，进而提高外泌体的富集效率，能够适用于大规模的外泌体富集作业；

38、2.通过设置两组弹性组件对超滤膜进行夹持固定，当后端的泵体抽送干细胞组织液时，能够迫使超滤膜沿滤膜管的轴线方向无规则移动，有利于将堵塞于超滤膜膜孔的外泌体抖出膜孔，延长单个超滤膜的使用寿命；

39、3.通过设置弧形块和与之适配的弧形卡槽，可以实现两个盖板之间的快速连接及快速拆卸，进而提高超滤膜安装及更换的便利性。