一种柱层析与膜过滤集成系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及生物工程产物分离纯化设备，具体涉及一种柱层析与膜过滤集成系统，以达到高效分离纯化的目的。
【背景技术】
[0002]柱层析技术是现代化学工程和生物化工分离工艺中经常用到的单元操作。对于成分复杂的蛋白混合物(如血浆、酶)，分离其中有效成分难度大，工艺复杂，耗时多，分辨率差，效率低。在分离过程中通常要用到层析柱和膜过滤互补的分离纯化模式。
[0003]传统的分离纯化方法，在样品的预处理、柱层析纯化、膜过滤等阶段，需要人工操作切换，不得不在敞口环境下操作，不仅造成分离速度慢，操作繁琐复杂，更容易使样品直接暴露于空气中，从而大大增加了染菌和混入其他污染物的几率。
[0004]国内外普遍采用在GMP或准GMP洁净环境下进行分离纯化，洁净室要求门窗、墙壁、地面及其他各项物品均应保持洁净无浮沉，来排除空气中悬浮颗粒及菌落带来的污染，但是，昂贵的洁净室建造费用大大限制了分离纯化技术在实验室研究中的应用及发展。
[0005]目前，如中国专利201310048754.X所公开的一种全封闭管路化的蛋白纯化系统，按照蛋白质的纯化工艺路线，用管路依次串联微滤、蛋白质柱层析、超滤三类全封闭模块，组装为全封闭管路化系统，实现了全过程封闭操作，大大降低了染菌和混入其他污染物的几率。这类系统仅仅通过管路将几种不同模块进行简单整合，只能实现所有模块按管路连接顺序依次工作，且成本较高。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种柱层析-膜过滤集成系统，实现低成本、全自动、封闭式纯化。
[0007]为实现上述目的，本发明提供了一种柱层析-膜过滤系统，该系统包括柱层析单元和膜过滤单元，两个单元共用一套栗和检测器，通过阀切换实现先膜过滤后柱层析、先柱层析后膜过滤两种操作模式。
[0008]本发明的柱层析与膜过滤集成系统，包括并联设置的层析柱CCl和膜组件MMl，所述层析柱CCl和膜组件MMl共用一套栗和检测器，通过阀切换实现先膜过滤后柱层析或者先柱层析后膜过滤两种操作模式；
[0009]所述层析柱CCl的料液入口与膜组件MMl的料液入口分别通过膜组件选择阀CVl与层析柱选择阀CV2与栗Pl的出料口相连，所述层析柱CCl的料液出口与膜组件MMl的料液出口与一检测器Dl相连。所述检测器Dl可以根据实际检测的需要选择某一类检测仪器或者由若干类相并联的检测仪器组成的检测仪器组，包括但不限于PH仪、温度仪、电导率仪和紫外可见分光光度仪等等。
[0010]根据本发明的柱层析与膜过滤集成系统，优选地，所述柱层析与膜过滤集成系统还包括一旁路管路BI，与层析柱CCl和膜组件MMl并联连接于栗Pl与检测器Dl之间，该旁路管路BI上设置有旁路选择阀CV3。通过设置旁路管路BI，流动相可以不经过层析柱层析柱及膜过滤系统组件，实现管路的清洗。
[0011]根据本发明的柱层析与膜过滤集成系统，优选地，所述柱层析与膜过滤集成系统中的层析柱处和膜组件处，所述层析柱CCl可以为由若干层析柱并联而成的层析柱组;所述膜组件MMl可以为由若干膜组件并联而成的膜组件组。
[0012]根据本发明的柱层析与膜过滤集成系统，其中，
[0013]所述栗Pl与储液罐FRl通过储液罐入口阀IVl相连；
[0014]所述检测器Dl通过第一回路出口阀0V4与第一集液罐BTl相连，所述第一集液罐BTl的出料管通过第一集液罐入口阀IV6连至栗Pl;
[0015]所述膜组件MMl的透过液出口通过第二回路出口阀0V9连接到第二集液罐BT2，所述第二集液罐BT2的出料管通过第二集液罐入口阀IV7连至栗Pl;
[0016]所述检测器Dl还分别通过收集罐出口阀OVl、废液罐出口阀0V3与收集罐GTl与废液罐WLTI相连接。
[0017]根据本发明的柱层析与膜过滤集成系统，其中，所述检测器Dl还可以与多个相互并联的收集罐GTl相连接;所述栗Pl与多个相互并联的储液罐FRl相连接，每个储液罐分别通过一储液罐入口阀与栗PI相连。
[0018]根据本发明的柱层析与膜过滤集成系统，其中，所述第一集液罐BTl还设有第一气体排空管，所述第一气体排空管通过第一排气出口阀0V6连接至第一空气过滤器AFl;所述第一集液罐BTl内设有第一液位传感器FLSl;所述第二集液罐BT2还设有第二气体排空管，所述第二气体排空管通过第二排气出口阀0V8连接至第二空气过滤器AF2;所述第二集液罐BT2内设有第二液位传感器FLS2。
[0019]集液罐中设置液位传感器，可以控制集液罐中液体的高度。安装空气过滤器，可以避免集液罐中大分子与空气中污染物接触，避免大分子失活和污染问题。
[0020]根据本发明的柱层析与膜过滤集成系统，其中，所述的膜组件MMl可以但不限于包括平板膜、卷式膜和中空纤维膜中的一种或多种。
[0021]根据本发明的柱层析与膜过滤集成系统，其中，所述的层析柱CCl可以但不限于包括离子交换层析柱、疏水层析柱、亲和层析柱、凝胶过滤层析柱和反相层析柱中的一种或多种。
[0022]根据本发明的柱层析与膜过滤集成系统，其中，根据实验要求，可以由若干的栗Pl并联形成一套栗组，每个栗分别接一个储液罐，根据具体实验情况进行梯度洗脱。
[0023]作为上述技术方案的又一种改进，所述的各个切换阀(各个选择阀、各个出口阀和各个入口阀)均可以优选使用电动切换阀，并且均可以由计算机工作站控制，实现层析柱与膜组件之间的自动切换。
[0024]作为优选，本申请的柱层析与膜过滤集成系统，通过一套计算机工作站控制，将多个层析柱及膜组件集成在一台设备上，所有的层析柱及膜组件并联连接，实现层析柱与膜组件之间的自动切换，其中任意一根层析柱分离的组分可以阀切换注入任何其他一根层析柱或膜组件，进行进一步分离。另一方面，仅利用一套栗和检测器，利用阀切换，实现了柱层析系统与膜过滤系统的集成，形成一套组合的多系统，避免样品暴露在空气中造成的污染及活性损失。
[0025]本发明的优点在于，该柱层析-膜过滤集成系统将柱层析单元和膜过滤单元集成，两个单元共用一套栗和检测器，通过阀切换实现先膜过滤后柱层析、先柱层析后膜过滤2种操作模式，既形成了全封闭系统，避免了大分子与空气接触造成的污染和失活，又节约了成本，缩短了工艺时间，增加了设备的处理量和速度。并且，可以通过计算机工作站控制设备，软件编辑方法，实现自动化操作。另外，旁路的设计，使得流动相不经过层析柱及膜过滤系统，实现管路的清洗。该系统通过层析柱与膜过滤切换能进行并联、串联和混联操作，可以快速进行蛋白质以及各种生物大分子的分离纯化，从动植物、微生物和基因工程发酵产物中获得酶、抗体、疫苗等产品。
【附图说明】
[0026]图1为本发明的柱层析与膜过滤集成系统的示意图。
[0027]图2为本发明的柱层析与膜过滤系统的柱层析流路连接示意图。
[0028]图3为本发明的柱层析与膜过滤系统的膜过滤流路连接示意图。
[0029]附图标记
[0030]MMl、膜组件CCl、层析柱CVl、膜组件选择阀CV2、层析柱选择阀
[0031]CV3、旁路选择阀Pl、栗Dl、检测器B1、旁路管路
[0032]BTl、第一集液罐BT2、第二集液罐AFl、第一空气过滤器
[0033]AF2、第二空气过滤器FLSl、第一液位传感器FLS2、第二液位传感器
[0034]FRl、储液罐FRl-1、第一储液罐FR1-2、第二储液罐FR1-3、第三储液罐
[0035]FR1-4、第四储液罐FR1-5、第五储液罐IV1、储液罐入口阀
[0036]IVl-1、第一储液罐入口阀IV1-2、第二储液罐入口阀
[0037]IV1-3、第三储液罐入口阀IV1-4、第四储液罐入口阀
[0038]IV1-5、第五储液罐入口阀IV6、第一集液罐入口阀IV7、第二集液罐入口阀
[0039]WLTl、废液罐GTl、收集罐GT1-1、第一收集罐GT1-2、第二收集罐
[0040]OVl、收集罐出口阀0V1-1、第一收集罐出口阀0V1-2、第二收集罐出口阀[0041 ]0V3、废液罐出口阀0V4、第一回路出口阀0V5、第一集液罐液体出口阀
[0042]0V6、第一排气出口阀0V7、第二集液罐液体出口阀0V8、第二排气出口阀
[0043]0V9、第二回路出口阀
【具体实施方式】
[0044]下面结合附图和【具体实施方式】，对本发明做进一步详细的说明。
[0045]图1是本发明的柱层析与膜过滤集成系统的示意图。在图1中显示了I根层析柱、I个膜组件和I个旁路并联连接，层析柱可以装填离子交换、疏水、亲和、凝胶过滤或反相柱层析等的任意一种柱层析介质，从而进行离子交换、疏水、亲和、凝胶过滤或反相柱层析等多种蛋白柱层析操作模式。膜组件可以包括平板膜、卷式膜、中空纤维膜。
[0046]本发明的柱层析与膜过滤集成系统，包括
[0047]并联设置的层析柱CCl和膜组件MM1，所述层析柱CCl和膜组件MMl共用一套栗和检测器，通过阀切换实