一種柱層析與膜過(guò)濾集成系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物工程產(chǎn)物分離純化設(shè)備，具體涉及一種柱層析與膜過(guò)濾集成系統(tǒng)，以達(dá)到高效分離純化的目的。
【背景技術(shù)】
[0002]柱層析技術(shù)是現(xiàn)代化學(xué)工程和生物化工分離工藝中經(jīng)常用到的單元操作。對(duì)于成分復(fù)雜的蛋白混合物(如血漿、酶)，分離其中有效成分難度大，工藝復(fù)雜，耗時(shí)多，分辨率差，效率低。在分離過(guò)程中通常要用到層析柱和膜過(guò)濾互補(bǔ)的分離純化模式。
[0003]傳統(tǒng)的分離純化方法，在樣品的預(yù)處理、柱層析純化、膜過(guò)濾等階段，需要人工操作切換，不得不在敞口環(huán)境下操作，不僅造成分離速度慢，操作繁瑣復(fù)雜，更容易使樣品直接暴露于空氣中，從而大大增加了染菌和混入其他污染物的幾率。
[0004]國(guó)內(nèi)外普遍采用在GMP或準(zhǔn)GMP潔凈環(huán)境下進(jìn)行分離純化，潔凈室要求門窗、墻壁、地面及其他各項(xiàng)物品均應(yīng)保持潔凈無(wú)浮沉，來(lái)排除空氣中懸浮顆粒及菌落帶來(lái)的污染，但是，昂貴的潔凈室建造費(fèi)用大大限制了分離純化技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室研究中的應(yīng)用及發(fā)展。
[0005]目前，如中國(guó)專利201310048754.X所公開(kāi)的一種全封閉管路化的蛋白純化系統(tǒng)，按照蛋白質(zhì)的純化工藝路線，用管路依次串聯(lián)微濾、蛋白質(zhì)柱層析、超濾三類全封閉模塊，組裝為全封閉管路化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全過(guò)程封閉操作，大大降低了染菌和混入其他污染物的幾率。這類系統(tǒng)僅僅通過(guò)管路將幾種不同模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單整合，只能實(shí)現(xiàn)所有模塊按管路連接順序依次工作，且成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種柱層析-膜過(guò)濾集成系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)低成本、全自動(dòng)、封閉式純化。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種柱層析-膜過(guò)濾系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括柱層析單元和膜過(guò)濾單元，兩個(gè)單元共用一套栗和檢測(cè)器，通過(guò)閥切換實(shí)現(xiàn)先膜過(guò)濾后柱層析、先柱層析后膜過(guò)濾兩種操作模式。
[0008]本發(fā)明的柱層析與膜過(guò)濾集成系統(tǒng)，包括并聯(lián)設(shè)置的層析柱CCl和膜組件MMl，所述層析柱CCl和膜組件MMl共用一套栗和檢測(cè)器，通過(guò)閥切換實(shí)現(xiàn)先膜過(guò)濾后柱層析或者先柱層析后膜過(guò)濾兩種操作模式；
[0009]所述層析柱CCl的料液入口與膜組件MMl的料液入口分別通過(guò)膜組件選擇閥CVl與層析柱選擇閥CV2與栗Pl的出料口相連，所述層析柱CCl的料液出口與膜組件MMl的料液出口與一檢測(cè)器Dl相連。所述檢測(cè)器Dl可以根據(jù)實(shí)際檢測(cè)的需要選擇某一類檢測(cè)儀器或者由若干類相并聯(lián)的檢測(cè)儀器組成的檢測(cè)儀器組，包括但不限于PH儀、溫度儀、電導(dǎo)率儀和紫外可見(jiàn)分光光度儀等等。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的柱層析與膜過(guò)濾集成系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述柱層析與膜過(guò)濾集成系統(tǒng)還包括一旁路管路BI，與層析柱CCl和膜組件MMl并聯(lián)連接于栗Pl與檢測(cè)器Dl之間，該旁路管路BI上設(shè)置有旁路選擇閥CV3。通過(guò)設(shè)置旁路管路BI，流動(dòng)相可以不經(jīng)過(guò)層析柱層析柱及膜過(guò)濾系統(tǒng)組件，實(shí)現(xiàn)管路的清洗。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的柱層析與膜過(guò)濾集成系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述柱層析與膜過(guò)濾集成系統(tǒng)中的層析柱處和膜組件處，所述層析柱CCl可以為由若干層析柱并聯(lián)而成的層析柱組;所述膜組件MMl可以為由若干膜組件并聯(lián)而成的膜組件組。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的柱層析與膜過(guò)濾集成系統(tǒng)，其中，
[0013]所述栗Pl與儲(chǔ)液罐FRl通過(guò)儲(chǔ)液罐入口閥IVl相連；
[0014]所述檢測(cè)器Dl通過(guò)第一回路出口閥0V4與第一集液罐BTl相連，所述第一集液罐BTl的出料管通過(guò)第一集液罐入口閥IV6連至栗Pl;
[0015]所述膜組件MMl的透過(guò)液出口通過(guò)第二回路出口閥0V9連接到第二集液罐BT2，所述第二集液罐BT2的出料管通過(guò)第二集液罐入口閥IV7連至栗Pl;
[0016]所述檢測(cè)器Dl還分別通過(guò)收集罐出口閥OVl、廢液罐出口閥0V3與收集罐GTl與廢液罐WLTI相連接。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的柱層析與膜過(guò)濾集成系統(tǒng)，其中，所述檢測(cè)器Dl還可以與多個(gè)相互并聯(lián)的收集罐GTl相連接;所述栗Pl與多個(gè)相互并聯(lián)的儲(chǔ)液罐FRl相連接，每個(gè)儲(chǔ)液罐分別通過(guò)一儲(chǔ)液罐入口閥與栗PI相連。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的柱層析與膜過(guò)濾集成系統(tǒng)，其中，所述第一集液罐BTl還設(shè)有第一氣體排空管，所述第一氣體排空管通過(guò)第一排氣出口閥0V6連接至第一空氣過(guò)濾器AFl;所述第一集液罐BTl內(nèi)設(shè)有第一液位傳感器FLSl;所述第二集液罐BT2還設(shè)有第二氣體排空管，所述第二氣體排空管通過(guò)第二排氣出口閥0V8連接至第二空氣過(guò)濾器AF2;所述第二集液罐BT2內(nèi)設(shè)有第二液位傳感器FLS2。
[0019]集液罐中設(shè)置液位傳感器，可以控制集液罐中液體的高度。安裝空氣過(guò)濾器，可以避免集液罐中大分子與空氣中污染物接觸，避免大分子失活和污染問(wèn)題。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的柱層析與膜過(guò)濾集成系統(tǒng)，其中，所述的膜組件MMl可以但不限于包括平板膜、卷式膜和中空纖維膜中的一種或多種。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的柱層析與膜過(guò)濾集成系統(tǒng)，其中，所述的層析柱CCl可以但不限于包括離子交換層析柱、疏水層析柱、親和層析柱、凝膠過(guò)濾層析柱和反相層析柱中的一種或多種。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的柱層析與膜過(guò)濾集成系統(tǒng)，其中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，可以由若干的栗Pl并聯(lián)形成一套栗組，每個(gè)栗分別接一個(gè)儲(chǔ)液罐，根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行梯度洗脫。
[0023]作為上述技術(shù)方案的又一種改進(jìn)，所述的各個(gè)切換閥(各個(gè)選擇閥、各個(gè)出口閥和各個(gè)入口閥)均可以優(yōu)選使用電動(dòng)切換閥，并且均可以由計(jì)算機(jī)工作站控制，實(shí)現(xiàn)層析柱與膜組件之間的自動(dòng)切換。
[0024]作為優(yōu)選，本申請(qǐng)的柱層析與膜過(guò)濾集成系統(tǒng)，通過(guò)一套計(jì)算機(jī)工作站控制，將多個(gè)層析柱及膜組件集成在一臺(tái)設(shè)備上，所有的層析柱及膜組件并聯(lián)連接，實(shí)現(xiàn)層析柱與膜組件之間的自動(dòng)切換，其中任意一根層析柱分離的組分可以閥切換注入任何其他一根層析柱或膜組件，進(jìn)行進(jìn)一步分離。另一方面，僅利用一套栗和檢測(cè)器，利用閥切換，實(shí)現(xiàn)了柱層析系統(tǒng)與膜過(guò)濾系統(tǒng)的集成，形成一套組合的多系統(tǒng)，避免樣品暴露在空氣中造成的污染及活性損失。
[0025]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，該柱層析-膜過(guò)濾集成系統(tǒng)將柱層析單元和膜過(guò)濾單元集成，兩個(gè)單元共用一套栗和檢測(cè)器，通過(guò)閥切換實(shí)現(xiàn)先膜過(guò)濾后柱層析、先柱層析后膜過(guò)濾2種操作模式，既形成了全封閉系統(tǒng)，避免了大分子與空氣接觸造成的污染和失活，又節(jié)約了成本，縮短了工藝時(shí)間，增加了設(shè)備的處理量和速度。并且，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)工作站控制設(shè)備，軟件編輯方法，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。另外，旁路的設(shè)計(jì)，使得流動(dòng)相不經(jīng)過(guò)層析柱及膜過(guò)濾系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)管路的清洗。該系統(tǒng)通過(guò)層析柱與膜過(guò)濾切換能進(jìn)行并聯(lián)、串聯(lián)和混聯(lián)操作，可以快速進(jìn)行蛋白質(zhì)以及各種生物大分子的分離純化，從動(dòng)植物、微生物和基因工程發(fā)酵產(chǎn)物中獲得酶、抗體、疫苗等產(chǎn)品。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本發(fā)明的柱層析與膜過(guò)濾集成系統(tǒng)的示意圖。
[0027]圖2為本發(fā)明的柱層析與膜過(guò)濾系統(tǒng)的柱層析流路連接示意圖。
[0028]圖3為本發(fā)明的柱層析與膜過(guò)濾系統(tǒng)的膜過(guò)濾流路連接示意圖。
[0029]附圖標(biāo)記
[0030]MMl、膜組件CCl、層析柱CVl、膜組件選擇閥CV2、層析柱選擇閥
[0031]CV3、旁路選擇閥Pl、栗Dl、檢測(cè)器B1、旁路管路
[0032]BTl、第一集液罐BT2、第二集液罐AFl、第一空氣過(guò)濾器
[0033]AF2、第二空氣過(guò)濾器FLSl、第一液位傳感器FLS2、第二液位傳感器
[0034]FRl、儲(chǔ)液罐FRl-1、第一儲(chǔ)液罐FR1-2、第二儲(chǔ)液罐FR1-3、第三儲(chǔ)液罐
[0035]FR1-4、第四儲(chǔ)液罐FR1-5、第五儲(chǔ)液罐IV1、儲(chǔ)液罐入口閥
[0036]IVl-1、第一儲(chǔ)液罐入口閥IV1-2、第二儲(chǔ)液罐入口閥
[0037]IV1-3、第三儲(chǔ)液罐入口閥IV1-4、第四儲(chǔ)液罐入口閥
[0038]IV1-5、第五儲(chǔ)液罐入口閥IV6、第一集液罐入口閥IV7、第二集液罐入口閥
[0039]WLTl、廢液罐GTl、收集罐GT1-1、第一收集罐GT1-2、第二收集罐
[0040]OVl、收集罐出口閥0V1-1、第一收集罐出口閥0V1-2、第二收集罐出口閥[0041 ]0V3、廢液罐出口閥0V4、第一回路出口閥0V5、第一集液罐液體出口閥
[0042]0V6、第一排氣出口閥0V7、第二集液罐液體出口閥0V8、第二排氣出口閥
[0043]0V9、第二回路出口閥
【具體實(shí)施方式】
[0044]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0045]圖1是本發(fā)明的柱層析與膜過(guò)濾集成系統(tǒng)的示意圖。在圖1中顯示了I根層析柱、I個(gè)膜組件和I個(gè)旁路并聯(lián)連接，層析柱可以裝填離子交換、疏水、親和、凝膠過(guò)濾或反相柱層析等的任意一種柱層析介質(zhì)，從而進(jìn)行離子交換、疏水、親和、凝膠過(guò)濾或反相柱層析等多種蛋白柱層析操作模式。膜組件可以包括平板膜、卷式膜、中空纖維膜。
[0046]本發(fā)明的柱層析與膜過(guò)濾集成系統(tǒng)，包括
[0047]并聯(lián)設(shè)置的層析柱CCl和膜組件MM1，所述層析柱CCl和膜組件MMl共用一套栗和檢測(cè)器，通過(guò)閥切換實(shí)