[发明专利]改良的层析装置及其用于连续流层析的方法

说明书

本发明公开一种改良的AKTApure层析装置，通过在原标准AKTApure的配置上，增加三个多功能阀，增加一个第二柱位阀或一个Loop环阀，使三根柱子形成两个流路同时运作，其中一个流路用于持续上样，另一个流路用于上样前处理和上样后处理操作，可实现灌流培养料液的连续纯化，可实现流加批次培养液的低成本、多循环、自动化纯化，避免导致样品的堆积和降解，有利于维持产品的稳定，且不需要额外的大体积缓冲容器，纯化效率高。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，尤其是涉及一种改良的层析装置用于灌流培养料液的连续纯化和流加批次培养料液的低成本、多循环、自动化纯化。

背景技术

AKTApure层析设备原本是用于普通的单柱层析，如图1所示，为标准AKTApure层析设备的管路连接示意图，包括系统泵(A泵、B泵)、混合池(Mixer)、样品泵(Sample Pump)、系统泵A泵进口阀(Inlet A)、注射阀(Injection Valve)、柱位阀(Column Valve)、UV检测器(UV)、电导检测器(Conductivity)、pH检测器和反压阀(pH&Restrictor)以及出口阀(Outlet)等，其中，注射阀的Col位连接至柱位阀的In位，柱位阀的Out位和UV检测器进口连接柱，它一次只能操作一条流路，在一根层析柱上进行纯化操作。该AKTApure层析设备除了上样步骤之外，其它步骤均无法上样至层析柱。它在应用于灌流培养料液时，由于料液是连续地从反应器中流出，不能及时上样至层析柱。长时间停止上样会导致样品的堆积和降解，不仅需要很大的缓冲容器，也不利于维持产品稳定。它在应用于普通的流加批次培养料液时，由于一个循环包括了三个步骤，每个循环的周期长，纯化效率低。

连续流层析有多种操作模式，从根本上来说，就是实现两个流路的同时运作，其中一个流路用于持续的上样，另一个流路用于上样前处理和上样后处理操作。两条流路连接两根层析柱是最简单的模式，该模式容易造成产品的流失；两条流路连接三根层析柱，其中两根用于上样，一根用于前、后处理，是比较理想的模式；相应的，对于不同的厂商，还有4柱位、多柱位的系统，但实际上仍只有两条(或三条，将前、后处理也进行分开)流路同时运作。现在世界上主流的连续流层析设备有以下三种：

AKTApcc是通用电气公司推出的连续流层析设备，它支持两条流路三根层析柱、或三条流路四根层析柱的操作模式。但它不能实现层析柱液相流向的切换，并且其价格是普通层析设备AKTApure的三倍以上。

BioSMB是Pall公司推出的连续流层析设备，它支持两条流路多根层析柱的操作模式。但它不能实现缓冲液的梯度，不具备收集器，不能对不同层析柱的洗脱产物进行分别收集，不具备按紫外吸收值进行产物收集的功能，只有7个缓冲液和样品的入口。

BioSC是Novasep公司推出的连续流层析设备，它支持两条流路三根层析柱的操作模式。但它不能实现缓冲液的梯度，不具备收集器，不能对不同层析柱的洗脱产物进行分别收集，不能实现层析柱液相流向的切换，它的电气线路和液相流路相邻，在使用时会因为电气设备的发热而使得液相的缓冲液或样品被加热。

中国专利申请201510568307.6公开了一种层析仪改装用于灌流培养纯化的方法，它公开了一种将AKTAexplorer改装成连续流层析设备的方案。由于AKTAexplorer自身软件的限制，最多只能同时支持4个七通阀，但是，这其中的两个七通阀作为扩展阀存在，并不能被软件有效地识别，不能正确地在软件中进行操作。因此其设计仅能停留在设计阶段，并不能付诸实用。此外，AKTAexplorer是一款停厂多年的设备，早已没有新品销售，在实践中发现现有的AKTAexplorer设备即使是按该专利方法改装，受设备性能及功能的局限性的影响，完全无法胜任当前研发和生产上连续流层析动辄数月连续运行的高强度要求。AKTAexplorer与本发明的AKTApure在系统设计和功能上存在显著差异，针对AKTAexplorer的改装方案在本发明的AKTApure无法实施。

发明内容