[实用新型]一种蛋白纯化、浓缩装置

说明书

本实用新型是一种生物工程中蛋白分离、纯化、浓缩装置。

目前已有的蛋白纯化、浓缩较多用的等电聚焦装置、透析装置和蛋白浓缩装置都存在时间长、效率低的不足之处，如用于分离不同等电点蛋白质的等电聚焦装置，它是利用电场的作用力将两性电介质排列成连续的PH梯度，当蛋白质分子泳动到它等电点PH处时蛋白质不带电荷，也不再继续泳动，反之蛋白质就会不断的迁移。因此不同等电点的蛋白质分子聚集于不同的位置，达到分离的目的。这种方法为了提高分辨率就要使PH梯度间距扩大，形成平衡时间延长，短则4～6小时，长则24小时，这样长的时间蛋白质分子处于两性电介质中易使蛋白质分子变性；又如传统的透析装置是在无电场存在下进行的，透析是将透析袋浸在烧杯中进行，袋内外离子的平衡仅靠扩散力的作用，因此完成一次透析时间较长，蛋白质分子长期处于这种透析状态下容易发生变性；透析除去两性电解质后的分离蛋白浓度较低，需经多步浓缩后方能使用。一般的浓缩处理也是在透析袋中进行，同样道理由于透析袋的表面积小，需长时间的平衡，而且浓缩是在非流动状态下进行，透析袋内部水分子难以扩散。这些不足均存在于传统的蛋白质分离、纯化、浓缩过程中。对现有装置进行改进，可以提高纯化，制备蛋白质的效率。

本实用新型的目的是改进现有的等电聚焦装置结构，制作成一种能高效、快速分离、纯化、浓缩蛋白质的装置。

本实用新型的蛋白质分离、纯化、浓缩装置主要是电解槽，渗透膜和适当溶液组成，其主要特点是电解槽可制作成长方体或园柱体，电解槽内电极、离子交换膜和电解液组成电解槽，两片渗透膜以一定的膜间距置于电解槽正中，渗透膜之间分别有待收集蛋白的入口和分离、纯化、浓缩后蛋白的出口，渗透膜两侧分别有溶液电介质的出口和入口，渗透膜间流动着样品与溶液介质混合物，渗透膜两侧流动着溶液介质，它们的流动方向向反。根据分离、纯化或浓缩的不同要求更换不同的渗透膜，并在渗透膜两侧注入不同的溶液介质。

电解槽内的渗透膜置于阳离子交换膜和阴离子交换膜中间，如果将渗透膜置换成能通过大分子的渗透膜，膜间距范围0.2cm～2.0cm，大分子的渗透膜是能使蛋白质大分子通过而不会使两性电介质溶液通过的渗透膜，在膜的两侧分别注入略高于或略低于待收集蛋白等电点的两性电解质，渗透膜中间腔内是与待收集蛋白质等电点相同的两性电解质和欲分离蛋白的混合物，开始分离时使蛋白质、两性电解质混合物流过有电场作用的中间腔，高于或低于待收集蛋白等电点的两侧两性电解质通过迎头对流而流向渗透膜两侧，两渗透膜中间腔内的杂蛋白根据各自不同的等电点向两侧中的一侧泳动，最后中间腔内剩下即是所需分离的蛋白质。该装置的电动泵不断将待收集蛋白泵入渗透膜间通道，将溶液介质与蛋白入口反方向泵入渗透膜两侧通道，使溶液介质与待收集蛋白对流泳动，这样可大量纯化制备已知等电点的蛋白质。

电解槽内渗透膜换成半透性薄膜，用透析液置换电解液，接上电源即成为该装置的第二种使用形式－电透析装置，该过程使离子的平衡在扩散的同时又加上电场力的作用，因此大大缩短了平衡时间。本实用新型设计中两半透膜之间距离与膜面积相比是膜间距窄而表面积大，且是隔着透析膜迎头对流，加快了平衡时间。半透膜选择恰当，经过短时间的平衡后，两性电解质可基本分离，得到单一等电点无杂质的蛋白质。

电解槽内装置不变，仅将透析膜两侧的液体置换成一定浓度的聚乙二醇溶液，不通电源，即为蛋白浓缩装置，经过透析除去两性电解质后的蛋白浓度很低，需多步浓缩。传统的浓缩处理也能在透析袋中进行，但是透析袋表面积较小，难于快速平衡，且非流动状态下使用会造成透析袋内表面的蛋白很快被吸干并粘附于袋表面，此时内部水分子更难扩散出来。本设计采用流动脱水，即待浓缩蛋白液用泵从膜间一侧进入，聚乙二醇从反方向泵入透析膜两侧，两者对流使蛋白脱水，这样可使分离蛋白液体均匀脱水而不至于发生表面蛋白过浓中间难于脱水的情况，这样的脱水过程既安全又高效。

本实用新型的电解槽可以是长方体或园柱体，长方体尺寸或园柱体尺寸可参照传统等电聚焦装置，或者比之小些。由于本装置是预置梯度，即欲收集的是已知等电点PH值的蛋白，大于或小于该PH值的蛋白均泳向渗透膜两侧，这样就比传统装置距离缩短许多，不必象传统装置那样有完整的PH梯度展开。

本实用新型渗透膜间距不可太大，太大了要增大平衡时间，一般在0.2～2cm范围内较为合适。电极面积可根据膜间距调节，以既不使电流过大而又使分辨率提高为准。电介槽材料可用玻璃或其它不导电材料制作。

本设计可按分离、纯化、浓缩要求分别制成三个装置，然后串联起来，集分离、纯化、浓缩于一体，有效地达到三者合一的目的。