用于缓冲溶液交换的系统和方法技术方案

本申请公开了用于交换缓冲液的系统和方法。根据一些实施方式，所述用于缓冲液交换的方法和系统可以是自动化的，和/或所述方法和系统可包括在过滤操作期间混合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于缓冲溶液交换的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求享有2014年5月21日提交的美国临时专利申请号62/001,450的优先权，该美国临时专利申请通过引用的方式并入本申请。
本公开的领域涉及用于交换缓冲液的系统和方法，根据特定的实施方式，用于缓冲液交换的自动化方法和系统，和/或包括在过滤操作期间混合(例如涡流)的方法和系统。
技术介绍
各种生物组分例如蛋白质可被配制用于分析和/或进一步处理。这样的生物组分可在缓冲液中制备以保持相对窄的pH范围，在该pH范围中该组分具有生物学活性且保持生存力。交换缓冲液用于生物组分的进一步下游处理可能是被期望的。这种缓冲液的交换可能相对困难，因为生物组分必须从原来的缓冲液中被过滤并与第二缓冲液交换而不改变该生物组分的活性和生存力。存在可用于生物组分的平行处理来自动交换缓冲溶液的方法和系统的需求。
技术实现思路
本公开一方面涉及从包含缓冲液和生物组分的混合物中交换缓冲液的自动化方法，其中混合物包含缓冲液和生物组分。提供容纳混合物的多个单独的储存器，混合物包括生物成分和第一缓冲液。储存器包括半透膜。加压储存器以强制第一缓冲液通过半透膜来制备缓冲液除净的剩余物。检测从单独的储存器中除去的第一缓冲液的量。将第二缓冲液添加到储存器。添加到单个储存器的第二缓冲液的量由从储存器除去的第一缓冲液的检测量确定。本公开另一方面涉及从混合物中自动交换缓冲液的系统，其中混合物包含缓冲液和生物组分。该系统包括用于容纳具有半透膜的多个储存器，和用于在膜上产生压力差以强制第一缓冲液通过膜并在储存器中除去第一缓冲液制备剩余物的压力室。系统包括用于检测储存器中液体液位的传感器和用于向储存器添加第二缓冲液的分配系统。所述分配系统被配置为根据感测储存器中缓冲液除净的剩余物的液位向储存器添加一定量的第二缓冲液。本公开另一方面涉及一种从混合物中除去低分子量载剂的方法，其中混合物包括高分子量组分或微生物和低分子量载剂。提供包括混合物的多个储存器，其中混合物包含高分子量组分和低分子量载剂。储存器包含半透膜。加压储存器以强制低分子量载剂通过半透膜以产生载剂除去缓冲液的剩余物。混合混合物，同时对储存器加压，以除去在半透膜表面处剩余物的堆积。本公开另一方面涉及一种从混合物中除去低分子量载剂的系统，其中混合物包括高分子量组分或微生物和低分子量载剂。用于容纳具有半透膜的多个储存器，和用于在膜上产生压力差以强制第一缓冲液通过膜并在储存器中制备除去第一缓冲液的剩余物的压力室。系统还包括用于混合混合物同时从混合物中除去载剂的混合器。附图说明图1是压力组件的透视图；图2是室门打开的压力组件的透视图；图3是压力组件的侧视图；图4是压力组件的过滤单元的透视图；图5是未显示壁板的过滤单元的透视图；图6是过滤单元的另一透视图；图7是未显示接收板的过滤单元的透视图；图8是未显示下部外壳的过滤单元的透视图；图9是缓冲液交换系统的示意图；图10是API配制系统的示意图；图11是缓冲液交换系统的另一实施方式的示意图；图12是图11的过滤单元的透视图；图13是图11的过滤单元的横截面透视图；和图14是在不同涡流RPM下过滤体积对时间的图。整个附图对应的参考标记指示对应的部件。具体实施方式用于交换缓冲液的系统78的实施方式在图9中显示。该系统适合于例如从包含缓冲液和生物组分的混合物中自动交换缓冲液。该系统包括缓冲液交换储存器中作为平板92外壳的压力组件5。混合物的生物组分可选自蛋白质、肽、抗原、抗体、酶、微生物、DNA、RNA等等。如本文所述，初始混合物包括在混合物储存器中以第一缓冲液作为滤液从混合物中过滤后留下的剩余物或“除去第一缓冲液的剩余物”。基于滤液和/或剩余物的检测量第二缓冲液被加至储存器中。第二缓冲液与第一缓冲液相比可包括不同的组分、pH、浓度和/或纯度。初始混合物还可以也包括在过滤期间保留的其他组分(例如赋形剂等等)。第二缓冲液可以以与第一缓冲液相同的体积量添加以维持生物组分的浓度或者以不同比例添加以浓缩或稀释组分。在本公开的一些实施方式中，从每个储存器中除去的第一缓冲液与添加到储存器的第二缓冲液的体积比为约1:1。在其他实施方式中，从每个储存器中除去的第一缓冲液与添加到储存器的第二缓冲液的体积比小于1:1以稀释生物组分。在其他实施方式中，体积比大于1:1以浓缩生物组分。用于缓冲液交换的系统包括在图1中一般称为“5”的压力组件。应当注意，尽管可以参照缓冲溶液的交换描述压力组件，但是压力组件5也可以用于将高分子量组分与低分子量组分分离(术语“高”和“低”相对于彼此使用)。示例性方法包括过滤来自纸浆厂的废物，从牛奶中去除奶酪(例如，过滤牛奶)，病原体(例如细菌，酵母，真菌)，过程和废水处理，酶回收，果汁浓缩和澄清，透析和其他血液处理，生物溶液如裂解物和沉淀物的澄清，以及从用于造粒或进一步加工的微量级的培养物中收集酵母和细菌细胞。此类纯化方法可包括在过滤操作期间混合(例如涡流)以防止在如下所述的对半透膜表面的污染。压力组件5包括限定室19(图2)的上部外壳7和包括用于密封该室的室门11(图1)。组件5包括功能盖13可用来固定在缓冲液交换期间使用的另外的储存器(例如微量滴定板)，和/或包括清理储存器的吸水垫。功能盖13可以是可除去的，以允许接近室19内的系统部件。通过使用制动器45(图3，壁板未显示)和与门11相连的枢轴支架45，室门11可以升高以密封室或者降低。当降低室门11时，可操作制动器49将室门11撤回在轨道41上。一旦撤回室门11，过滤单元21可用来装载过滤孔(例如，微量滴定板)并添加缓冲液到混合物中。如图所示，制动器45、49是圆柱体。在其他实施方式中，使用其他适合的制动器系统。圆柱体可以是用通过空气口69(图8)供给的空气气动。压力组件5包括过滤单元21，用于固定和过滤过滤储存器或过滤“井”(未显示)内的混合物。参考图4，过滤孔(本文也称作基底)(未显示)被手动降低到过滤单元21的接收器板27的开口23中。如图4中所示出的，接收器板27包括96个开口23用于容纳诸如在微量滴定板中的96个过滤孔。在多个实施方式中，接收板27包括至少2个开口或至少约3个、5个、10个、12个、16个、48个或至少约96个开口或更多。在这点上，本文使用术语“微量滴定板”不应被认为是限制性的且可使用将单独的储存器传送到系统的任何适合的基底。在其他实施方式中，储存器与系统是一体的(即，本身成为系统的一部分)。过滤井可以通过降低井穿过室门开口或通过使用自动装载组件(未显示)手动地放置在接收器板27的开口23内。通常，每个过滤井包括半透膜，该半透膜形成井的底部以允许生物混合物的过滤。在对腔室19加压时，压力差穿过膜以促进缓冲溶液通过膜并在储存器中产生除去缓冲液的剩余物。过滤基底可具有2个孔或至少约3个、5个、10个、12个、16个、48个或至少约96个孔或更多。孔的体积可以为约75ml或更小，或在其他实施方式中约25ml或更小，约16ml或更小，约8ml或更小，约4ml或更小，约1ml或更小，约750μl或更小，约500μl或更小或约250μl或更小。半透膜一般具有小于被期望保留在储存器中的生物组分的孔径。例如，蛋白可具有20kDa或更大的尺寸且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从混合物中交换缓冲液的自动化方法，其中混合物包括缓冲液和生物成分，所述方法包括：提供容纳混合物的多个单独的储存器，混合物包括生物成分和第一缓冲液，储存器包括半透膜；加压储存器以强制第一缓冲液通过半透膜来制备缓冲液除净缓冲液除净的剩余物；检测从单独的储存器中所除去的第一缓冲液的量；和将第二缓冲液添加到储存器，添加到单个储存器的第二缓冲液的量由从储存器除去的第一缓冲液的检测量确定。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.21 US 62/001,4501.一种用于从混合物中交换缓冲液的自动化方法，其中混合物包括缓冲液和生物成分，所述方法包括：提供容纳混合物的多个单独的储存器，混合物包括生物成分和第一缓冲液，储存器包括半透膜；加压储存器以强制第一缓冲液通过半透膜来制备缓冲液除净缓冲液除净的剩余物；检测从单独的储存器中所除去的第一缓冲液的量；和将第二缓冲液添加到储存器，添加到单个储存器的第二缓冲液的量由从储存器除去的第一缓冲液的检测量确定。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括混合混合物以减少膜的污染。3.根据权利要求2所述的方法，实施的混合过程在完成对储存器进行加压强制第一缓冲液通过半透膜以制备缓冲液除净的剩余物的同时减少膜的污染。4.根据权利要求2或3所述的方法，所述混合包括涡流搅拌混合物。5.根据权利要求4所述的方法，所述涡流发生在垂直于流动方向的方向上以减少污染。6.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，所述方法包括在两个或更多个周期中添加第二缓冲液，直到实现第一缓冲液的目标交换。7.根据权利要求3所述的方法，所述涡流被控制以维持通过半透膜的恒定流速。8.根据权利要求3所述的方法，所述涡流被控制以维持通过半透膜的最小流速。9.根据权利要求1至8中任意一项所述的方法，所述从单个储存器中除去的第一缓冲液的量通过感测储存器中混合物的液位来检测。10.根据权利要求1至9中任意一项所述的方法，所述从单个储存器中除去的第一缓冲液的量通过声学感测、电容、光反射率、加压时间或重量测量来检测。11.根据权利要求1至10中任意一项所述的方法，所述从单个储存器中除去的第一缓冲液的检测量是检测到的体积。12.根据权利要求1至11中任意一项所述的方法，所述生物成分选自由蛋白质、肽、抗原、抗体、酶、微生物DNA和RNA构成的组。13.根据权利要求1至12中任意一项所述的方法，所述生物成分是蛋白质，并且具有的分子量大于约20kDa。14.根据权利要求1至13中任意一项所述的方法，所述方法进一步包括发送有关从单独储存器除去第一缓冲液检测量的信号到控制系统以便控制分散第二缓冲液进入该储存器的分散系统。15.根据权利要求14所述的方法，其中的第二缓冲液在第一缓冲液从储存器中除去的同时添加到该储存器。16.根据权利要求1至15中任意一项所述的方法，所述半透膜的特征在于除去分子量为约100kDa或更低的组分。17.根据权利要求1至15中任意一项所述的方法，所述半透膜的特征在于除去分子量为约10kDa或更低的组分。18.根据权利要求1至17中任意一项所述的方法，所述每个储存器的工作体积为约75ml或更小、约25ml或更小、约16ml或更小、约8ml或更小、约4ml或更小、约1ml或更小、约750μl或更小、约500μl或更小或约250μl或更小。19.根据权利要求1至18中任意一项所述的方法，所述系统包含至少3个，至少5个、至少10个、至少12个、至少16个、至少48个或至少96个储存器同时交换缓冲液。20.根据权利要求1至19中任意一项所述的方法，所述方法包括在缓冲液交换期间控制混合物的温度。21.根据权利要求1至20中任意一项所述的方法，所述缓冲液还包含赋形剂。22.根据权利要求1至21中任意一项所述的方法，所述储存器安装在单个基底上。23.根据权利要求1至22中任意一项所述的方法，所述从每个储存器除去的第一缓冲液和添加到储存器的第二缓冲液的体积比为约1:1。24.根据权利要求1至22中任意一项所述的方法，所述从每个储存器除去的第一缓冲液和添加至所述储存器的第二缓冲液的体积比小于1:1以稀释生物成分或大于1:1以浓缩生物成分。25.一种用于从混合物中交换缓冲液的自动化系统，其中混合物包括缓冲液和生物成分，所述系统包括：用于接收具有半透膜的多个储存器，和用于在膜上产生压力差以强制第一缓冲液通过膜并在储存器中除去第一缓冲液从而制备剩余物的压力室；用于检测储存器中液位的传感器；和用于向储存器添加第二缓冲液的分配系统，分配系统被配置为基于感测储存器中缓冲液除净的剩余物的液位向储存器添加一定量的第二缓冲液。26.根据权利要求25所述的系统，所述系统还包括混合该混合物，同时从混合物中除去第一缓冲液。27.根据权利要求26所述的系统，所述混合器是涡流混合器。28.根据权利要求25至27中任意一项所述的系统，所述系统还包括用于收集被强制通过半透膜的滤液的废物储存器。29.根据权利要求25至28中任意一项所述的系统，所述系统还包括用于控制混合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·瓦尔尼，斯蒂芬·兰伯特，罗伯特·布萨卡，拉塞尔·伯格，
申请(专利权)人：非链实验室，
类型：发明
国别省市：美国,US