專(zhuān)利名稱(chēng)：外壓式中空纖維柱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及生物技術(shù)領(lǐng)域，具體屬于一種用于變性蛋白質(zhì)復(fù)性的外壓式中空纖維柱。
多種具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的蛋白質(zhì)在自然界中或者含量很低，或者提取成本很高，因而目前應(yīng)用基因工程技術(shù)獲取蛋白質(zhì)的研究進(jìn)展很快。其中尤以大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng)為重點(diǎn)研究對(duì)象，因?yàn)榇竽c桿菌遺傳背景較為清楚，且作為表達(dá)載體的質(zhì)粒較為豐富，細(xì)菌又容易生長(zhǎng)，因此，大腸桿菌系統(tǒng)是表達(dá)外源蛋白質(zhì)的一個(gè)有效體系。但以大腸桿菌為宿主的體系表達(dá)的外源蛋白質(zhì)絕大多數(shù)是以包涵體形式存在，雖然包涵體內(nèi)目的蛋白質(zhì)比較純，但此時(shí)一般以不可溶的無(wú)活性方式存在。為了得到有活性的目的蛋白質(zhì)，要把包涵體用變性劑溶解，然后在一定條件下除去變性劑，得到有活性的蛋白質(zhì)，也即變性蛋白質(zhì)的復(fù)性。以往，變性蛋白質(zhì)的復(fù)性是在透析袋內(nèi)進(jìn)行，或是大體積稀釋以獲得具生物活性的蛋白質(zhì)，這種方式操作煩瑣，時(shí)間長(zhǎng)，活性產(chǎn)物得率低，且影響后續(xù)分離純化，因而無(wú)法大規(guī)模生產(chǎn)。近年來(lái)出現(xiàn)的超濾方式，能適合從實(shí)驗(yàn)室到生產(chǎn)各個(gè)層次的不同需要，其中尤以采用中空纖維柱更為普遍。但如


圖1-3所示，現(xiàn)有技術(shù)的中空纖維柱均為內(nèi)壓式，即中空纖維柱中超濾膜的選擇功能層102設(shè)于中空纖維膜管10的內(nèi)側(cè)，由于絲狀中空纖維膜管10的內(nèi)徑一般在1mm以下，因膜管太細(xì)，在這種內(nèi)壓式中空纖維柱中，隨著復(fù)性蛋白溶液在膜管10內(nèi)流動(dòng)，變性劑濃度的降低較快，則不能正確復(fù)性的中間體在中空纖維膜管10內(nèi)容易發(fā)生聚集，進(jìn)而產(chǎn)生沉淀，從而堵塞中空纖維膜管，導(dǎo)致超濾效率下降，以及中空纖維柱的損壞。且現(xiàn)有中空纖維柱的環(huán)氧樹(shù)脂隔離層6與中空纖維柱周壁成90°夾角，因而在上下頂端形成了死角，不利于容室內(nèi)溶液的流動(dòng)、進(jìn)出。
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種在蛋白復(fù)性過(guò)程中能減少?gòu)?fù)性蛋白溶液在中空纖維膜管內(nèi)流動(dòng)時(shí)不能正確復(fù)性的各種中間體產(chǎn)生沉淀，而能使蛋白復(fù)性更充分完全的外壓式中空纖維柱。
本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
外壓式中空纖維柱，其主要包括一管柱，該管柱含圓柱形容室，其上下壁中心位置上各設(shè)有一溶液出入口，容室內(nèi)設(shè)有若干中空纖維膜管和二環(huán)氧樹(shù)脂隔離層，其特征在于所述環(huán)氧樹(shù)脂隔離層安裝在容室的兩端，容室分隔為上下廢液/清洗液室和中間復(fù)性蛋白液室，在管柱的上下壁和上下環(huán)氧樹(shù)脂隔離層之間的管柱周壁上各設(shè)有一廢液/清洗液出入口，所述中空纖維膜管裝設(shè)在二環(huán)氧樹(shù)脂隔離層之間，并與上下廢液/清洗液室連通；所述中空纖維膜管由一支持層及一功能選擇層組成，其中，支持層在膜管的內(nèi)側(cè)，功能選擇層在膜管的外側(cè)。
上述的外壓式中空纖維柱，其中所述上下環(huán)氧樹(shù)脂隔離層呈漏斗狀，其斗壁分別向容室內(nèi)傾斜，使其與管柱內(nèi)周壁形成一大于90°的傾角β；上述的外壓式中空纖維柱，其中所述傾角β以110-135°為佳。
上述的外壓式中空纖維柱，其中所述中空纖維膜管以與管柱中心軸平行的方式安裝，并與環(huán)氧樹(shù)脂隔離層交叉成鈍角。
上述的外壓式中空纖維柱，其中所述中空纖維膜管內(nèi)徑為0.3-0.5毫米，其分子截留值為MW 1000-50,000道爾頓(Dalton)。
上述的外壓式中空纖維柱，其中所述中空纖維膜管的材質(zhì)為聚砜材料。
本實(shí)用新型由于采取將中空纖維膜管中的支持層設(shè)于膜管的內(nèi)側(cè)，功能選擇層置于膜管的外側(cè)的設(shè)計(jì)，這樣，在一定的壓力作用下使復(fù)性蛋白溶液中的變性因素透濾流向膜管內(nèi)，另外由于復(fù)性蛋白溶液在膜管外的復(fù)性蛋白液室內(nèi)流動(dòng)，由于膜管間隙空間比膜管內(nèi)大得多，因此復(fù)性蛋白溶液內(nèi)不會(huì)形成明顯的變性劑等物質(zhì)的濃度梯度，有利于蛋白質(zhì)的充分復(fù)性，可大大減少在復(fù)性過(guò)程中形成的沉淀；同時(shí)，復(fù)性蛋白溶液從纖維膜管外流動(dòng)，可降低操作壓力，減少蛋白質(zhì)在膜管上的吸附；此外，也有利于復(fù)性操作完成后蛋白溶液的完全放出，以及清洗時(shí)膜管上的沉淀蛋白可充分被洗出，從而達(dá)到提高蛋白的復(fù)性收率及使中空纖維柱較好地再生的效果。
同時(shí)，由于本實(shí)用新型容室的上下環(huán)氧樹(shù)脂隔離層分別向容室內(nèi)傾斜，使其與管柱內(nèi)周壁形成一大于90°的鈍角，因而可減少容室的死角，便于復(fù)性操作完成后蛋白溶液的放出，以及清洗時(shí)沉淀蛋白的充分洗出。
以下結(jié)合附圖及附圖給出的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明
圖1為現(xiàn)有技術(shù)內(nèi)壓式中空纖維柱的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為
圖1的A-A剖視圖；圖3為
圖1中中空纖維膜管的局部放大示意圖；圖4為本實(shí)用新型外壓式中空纖維柱的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4的A-A剖視圖；圖6為圖4中中空纖維膜管的局部放大示意圖。
圖4-6為本實(shí)用新型外壓式中空纖維柱的結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖4所示為一有機(jī)玻璃材料制成的用于變性蛋白溶液復(fù)性的外壓式中空纖維柱，包括一管柱100，其包括一圓柱形容室1，在柱的上下端壁中心部位對(duì)應(yīng)處各開(kāi)設(shè)一復(fù)性蛋白溶液出入口2、3；圓柱形容室1內(nèi)上下端各設(shè)有一環(huán)氧樹(shù)脂隔離層6、6’，將容室分隔為上下廢液/清洗液室7、7’和中間的復(fù)性蛋白液室8。在上下廢液/清洗液室7、7’的管柱周壁上各設(shè)有一廢液/清洗液出入口4、5。所述2-5各出入口上均設(shè)有螺紋，可螺接各種輸液管，各輸液管上均設(shè)有相應(yīng)的調(diào)節(jié)夾(圖中未示出)。
該上下環(huán)氧樹(shù)脂隔離層6、6’呈漏斗狀，其斗壁分別向容室內(nèi)傾斜，而使環(huán)氧樹(shù)脂隔離層6、6’與柱壁形成的夾角為大于90°的鈍角β，(圖中所示為120°的夾角)從而可減少由于90°夾角形成死角所造成的不易清洗部位，或復(fù)性操作完成后復(fù)性蛋白溶液的完全放出。這樣，更利于復(fù)性操作時(shí)復(fù)性蛋白溶液在容室內(nèi)溶液通暢流動(dòng)，也可使復(fù)性操作完成后容室的清洗更充分。
在復(fù)性蛋白液室8內(nèi)，于二環(huán)氧樹(shù)脂隔離層6、6’之間安裝有極多根絲狀中空纖維膜管10，它們是以與管柱中心軸平行的方式安裝，其兩端分別穿透并固定于上下環(huán)氧樹(shù)脂隔離層6、6’上，并將上下廢液/清洗液室7、7’連通，這些中空纖維膜管10并與環(huán)氧樹(shù)脂隔離層6、6’交叉成鈍角。圖4-5所示，9為中空纖維膜管10之間的空隙。
如圖6所示，中空纖維膜管10是一種由聚砜材料制成的極細(xì)的中空纖維絲，它由一支持層101及一功能選擇層102組成，其中，支持層101在中空纖維膜管10的內(nèi)側(cè)，功能選擇層102在中空纖維膜管10的外側(cè)，即面向復(fù)性蛋白溶液的一側(cè)。該膜管的分子截流值可為MW1,000-50,000Dalton，具體選用由蛋白質(zhì)的分子量決定，膜材質(zhì)具低蛋白吸附特性，化學(xué)穩(wěn)定性較好。由于將中空纖維膜管10的支持層101設(shè)于其內(nèi)側(cè)，而將功能選擇層102設(shè)于中空纖維膜管10的外側(cè)，可造成復(fù)性蛋白溶液中的變性劑等小分子物質(zhì)從膜管外9透濾流向膜管10內(nèi)，而復(fù)性蛋白溶液中的蛋白質(zhì)分子由于分子量較大則在絲狀纖維膜管外的空隙9中流動(dòng)，(如圖3中箭頭所示為現(xiàn)有技術(shù)中內(nèi)壓式中空纖維柱，復(fù)性蛋白溶液C在膜管10中流動(dòng)；圖6中箭頭所示為本實(shí)用新型外壓式中空纖維柱，復(fù)性蛋白溶液是在膜管外的間隙中流動(dòng)，而廢液B則在膜管10中雙向流動(dòng)。)這樣，可使復(fù)性蛋白溶液中變性因素的除去通過(guò)調(diào)節(jié)夾得到較適當(dāng)?shù)目刂?，使?fù)性蛋白溶液內(nèi)不會(huì)形成明顯的變性劑等物質(zhì)的濃度梯度，有利于蛋白質(zhì)的充分復(fù)性，可大大減少在復(fù)性過(guò)程中形成的沉淀；同時(shí)，復(fù)性蛋白溶液從纖維膜管外流動(dòng)，可降低操作壓力，減少蛋白質(zhì)在膜管上的吸附；此外，也同樣有利于復(fù)性操作完成后蛋白溶液的完全放出，以及清洗時(shí)膜管上的沉淀蛋白的充分被洗出，從而達(dá)到提高蛋白的復(fù)性收率及使中空纖維柱較好地再生的效果。
復(fù)性操作時(shí)，蛋白溶液在重力或泵的作用下從復(fù)性蛋白溶液出入口2進(jìn)入復(fù)性蛋白液室8，充滿(mǎn)室8，調(diào)節(jié)復(fù)性蛋白溶液出入口3及廢液/清洗液出入口5和4處控制夾的松緊，可控制復(fù)性蛋白溶液中小分子變性劑透濾到中空纖維膜管10內(nèi)的速度，從而可對(duì)不同蛋白質(zhì)、不同復(fù)性階段去除變性劑的速度進(jìn)行有效控制。復(fù)性操作結(jié)束后，將復(fù)性蛋白溶液出入口3處的夾子擰緊，使復(fù)性蛋白溶液進(jìn)行濃縮，從而可大大方便后續(xù)處理。當(dāng)復(fù)性蛋白溶液濃縮到一定體積后，擰緊廢液/清洗液出入口5、4處的夾子，放松復(fù)性蛋白溶液出入口3處的夾子，從復(fù)性蛋白溶液出入口2放出，然后由復(fù)性蛋白溶液出入口3壓入一定體積的緩沖液對(duì)復(fù)性蛋白液室8進(jìn)行洗滌，洗滌液從復(fù)性蛋白溶液出入口2放出并回收。
對(duì)上述已放出復(fù)性蛋白溶液的中空纖維柱100，關(guān)閉廢液/清洗液出入口4，從廢液/清洗液出入口5壓入一定緩沖液，對(duì)粘附在中空纖維膜管10外側(cè)、即功能選擇層102上的蛋白沖洗后，由復(fù)性蛋白溶液出入口2放出回收。
對(duì)中空纖維柱容室1的清洗，可關(guān)閉廢液/清洗液出入口5，從廢液/清洗液出入口4泵入一定濃度的清洗液(如6N鹽酸胍溶液、8M尿素溶液、2％SDS，及酸堿如1N NaOH、1N HCl等。)進(jìn)行原位清洗或消毒；之后再用緩沖液清洗，清洗完畢后，通過(guò)擰緊各有關(guān)部位的調(diào)節(jié)夾，關(guān)閉2、3、5出入口，再由廢液/清洗液出入口4壓入一定量20％酒精溶液，在4-8℃條件下保存。
本實(shí)用新型外壓式中空纖維柱，除如上所述可應(yīng)用于包涵體蛋白質(zhì)的復(fù)性操作外，還可應(yīng)用于以下幾方面
1.用于無(wú)用蛋白的復(fù)性無(wú)用蛋白指的是在包涵體蛋白質(zhì)復(fù)性操作過(guò)程中產(chǎn)生的沒(méi)有復(fù)性的、變性的、以聚集沉淀形式存在的蛋白質(zhì)。
2.在蛋白質(zhì)的化學(xué)修飾改造、蛋白質(zhì)溶液體系的轉(zhuǎn)換及蛋白質(zhì)溶液的濃縮等方面也有巨大的應(yīng)用潛力蛋白質(zhì)的化學(xué)修飾改造是獲得新型功能蛋白質(zhì)的一種強(qiáng)有力的手段，比如膠原酶、IL-2、rhTPO等通過(guò)PEG修飾，既可以降低其免疫原性，又可以延長(zhǎng)其在人體內(nèi)的半衰期，從而大大增強(qiáng)了被修飾蛋白質(zhì)的使用價(jià)值及適用范圍。在蛋白質(zhì)的化學(xué)修飾改造過(guò)程中，修飾劑的加入及除去均應(yīng)得到一定的控制。
3.于酶反應(yīng)器中的應(yīng)用將本實(shí)用新型組合到水相或有機(jī)相的酶反應(yīng)裝置中，可取得酶與反應(yīng)物及產(chǎn)物容易分離；酶、反應(yīng)物與產(chǎn)物容易分離；酶反應(yīng)可連續(xù)進(jìn)行等效果。
權(quán)利要求1.外壓式中空纖維柱，其主要包括一管柱，該管柱含圓柱形容室，其上下壁中心位置上各設(shè)有一溶液出入口，容室內(nèi)裝置有若干中空纖維膜管和二環(huán)氧樹(shù)脂隔離層，其特征在于所述環(huán)氧樹(shù)脂隔離層安裝在容室的兩端，并將容室分隔為上下廢液/清洗液室和中間復(fù)性蛋白液室，在管柱的上下壁和上下環(huán)氧樹(shù)脂隔離層之間的管柱周壁上各設(shè)有一廢液/清洗液出入口，所述中空纖維膜管裝設(shè)在二環(huán)氧樹(shù)脂隔離層之間，并與上下廢液/清洗液室連通；所述中空纖維膜管由一支持層及一功能選擇層組成，其中，支持層在膜管的內(nèi)側(cè)，功能選擇層在膜管的外側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外壓式中空纖維柱，其特征在于所述上下環(huán)氧樹(shù)脂隔離層呈漏斗狀，其斗壁分別向容室內(nèi)傾斜，使其與管柱內(nèi)周壁形成一大于90°的傾角β；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外壓式中空纖維柱，其特征在于所述傾角β為110-135°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外壓式中空纖維柱，其特征在于所述中空纖維膜管以與管柱中心軸平行的方式安裝，并與環(huán)氧樹(shù)脂隔離層交叉成鈍角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外壓式中空纖維柱，其特征在于所述中空纖維膜管內(nèi)徑為0.3-0.5毫米，其分子截留值為1000-50,000道爾頓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外壓式中空纖維柱，其特征在于所述中空纖維膜管的材質(zhì)為聚砜材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外壓式中空纖維柱，其特征在于所述管柱是由有機(jī)玻璃制成的。
專(zhuān)利摘要一種外壓式中空纖維柱,包括設(shè)有溶液出入口和廢液/清洗液出入口的管柱,置于管柱容室兩頭的二環(huán)氧樹(shù)脂隔離層將容室分隔為上下廢液/清洗液室和中間復(fù)性蛋白液室,許多根中空纖維膜管置于二環(huán)氧樹(shù)脂隔離層之間并將上下廢液/清洗液室連通;中空纖維膜管由設(shè)于膜管內(nèi)側(cè)的支持層及設(shè)于膜管外側(cè)的功能選擇層組成;環(huán)氧樹(shù)脂隔離層呈漏斗狀,其斗壁分別向容室內(nèi)傾斜,使其與管柱壁形成大于90°的鈍角。
文檔編號(hào)B01D63/02GK2377250SQ9920275
公開(kāi)日2000年5月10日 申請(qǐng)日期1999年2月5日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月5日
發(fā)明者蘇勇, 易進(jìn)華 申請(qǐng)人:上海復(fù)旦張江生物醫(yī)藥有限公司