连续分离纯化的可切换集成系统技术方案

本实用新型专利技术涉及生物大分子的分离纯化，具体是一种可用于多糖、蛋白、肽、核酸等生物大分子连续分离纯化的可切换集成系统。本实用新型专利技术所提供的可切换集成系统，由膜滤和柱层析两个不同分离原理的操作单元相互连接而成，通过模块和阀门切换，可实现膜微滤→柱层析、膜超滤/纳滤→柱层析、膜微滤→膜超滤/纳滤→柱层析、膜微滤→膜超滤/纳滤→柱层析→膜超滤/纳滤等多种分离纯化模式。本实用新型专利技术所提供的可切换集成系统中，膜滤单元可实现膜微滤和膜超滤/纳滤两大功能，柱层析单元可实现离子交换、亲合层析和凝胶过滤等功能，具有分离纯化效率高和连续性强、封闭性好等优点，可有效解决生物大分子纯化单元分离以及样品转移过程中的污染风险。

Switchable integrated system for continuous separation and purification

【技术实现步骤摘要】
连续分离纯化的可切换集成系统
本技术涉及医药工程装备领域，具体涉及连续分离纯化的可切换集成系统。
技术介绍
膜过滤、膜超滤/纳滤以及柱层析技术是生物大分子分离纯化工艺中常用的单元操作，在生物化工、生物制药等领域有着广泛的应用。采用传统的单元化操作，对于分离成分复杂的多糖、蛋白、核酸等生物大分子，存在工艺复杂、耗时长、效率低等不足。传统的单元化分离纯化方法，在样液的预处理、膜超滤/纳滤、柱层析等过程，均需要人工操作切换，料液常常要在敞口环境下进行转移，造成分离速度慢，操作繁琐复杂。特别是对于洁净级别要求较高的注射用样品，在样液转移过程中大大增加了微生物污染的风险，针对这一问题国内外普遍采用在GMP或准GMP洁净环境下进行分离纯化，但这也不仅大大增加了纯化成本，也限制了其在常规实验室研究或者中试生产中的应用。在生物大分子分离过程中，将不同分离纯化原理的技术手段进行耦合，可有效解决上述问题和不足。如有学者为降低蛋白纯化过程中污染的风险，公开了一种蛋白质的纯化系统（201310048754.X），但该系统仅是将原有的微滤和超滤等单元化操作模块通过管路进行连接，只能实现单一分离原理的组合，没有实现不同分离原理操作系统的有效对接和相互切换，缺乏灵活性、高效性和普适性。再如有学者公开了一种柱层析与膜过滤集成系统（201610041722.0），但该系统没有将超滤/纳滤功能集成进去。
技术实现思路
本技术的目的是提供连续分离纯化的可切换集成系统，用于多糖类、蛋白类和核酸等生物大分子的连续化、封闭化分离纯化。为实现上述目的，本技术采用下述技术方案予以实现：连续分离纯化的可切换集成系统，所述系统包括膜滤单元和柱层析单元，所述膜滤单元包括第一储液罐、并联连接的膜滤组件和单向变频高压泵；所述柱层析单元包括第二储液罐、层析柱组件和单向变频中压泵；所述膜滤单元和柱层析单元分别与双向输液泵相连接。进一步的，所述膜滤组件包括微滤膜组件、第一超滤/纳滤膜组件和第二超滤/纳滤膜组件。进一步的，所述微滤膜组件、第一超滤/纳滤膜组件和第二超滤/纳滤膜组件共用一个膜前料液出口。进一步的，第一储液罐和第二储液罐共用一个料液出口，通过三通阀相连接。进一步的，所述第一储液罐通过三通阀与单项变频高压泵相连，所述单项变频高压泵与膜前参数检测模块相连，第一储液罐通过二通阀与膜后参数检测模块相连接，所述膜滤组件分别通过三通阀与膜前参数检测模块和膜后参数检测模块相连接。进一步的，所述微滤膜组件、第一超滤/纳滤膜组件和第二超滤/纳滤膜组件通过三通阀与第二储液罐相连接。进一步的，所述第二储液罐通过三通阀与单向变频中压泵相连接，所述单向变频中压泵与层析柱前参数检测模块相连接，所述层析柱组件分别通过二通阀与所述层析柱前参数检测模块和柱后检测器连接，所述柱后检测器连接层析柱柱后料液出口。进一步的，所述第一储液罐和第二储液罐上均设有补液入口。进一步的，所述第一储液罐和第二储液罐的罐壁均设有夹层，所述第一储液罐和第二储液罐的夹层均设有进液口和出液口。进一步的，所述二通阀和三通阀为手动阀门或电磁阀门。进一步的，所述层析柱组件为一级层析柱。与现有技术相比，本技术的优点和积极效果是：（1）本技术提供的连续分离纯化的可切换集成系统，可以通过模块选择和阀门切换，实现样液膜微滤→柱层析、膜超滤/纳滤→柱层析、膜微滤→膜超滤/纳滤→柱层析、柱层析→膜超滤/纳滤等多种操作模式，可用于多糖类、蛋白类等生物大分子的连续化、封闭化分离纯化，实现生物大分子的连续性、封闭化、低成本和高效纯化。（2）本技术将传统的膜滤、柱层析单元化操作进行了有效耦合，可以实现膜微滤、膜超滤/纳滤、柱层析的无缝衔接，极大缩短了工艺时间，提高了纯化效率，节约了成本；也可以保障样品溶液在封闭的体系内，避免样液与空气接触造成产品的污染。（3）本技术的膜滤单元可实现膜微滤和膜超滤/纳滤两大功能，柱层析单元可实现离子交换、亲合层析和凝胶过滤等功能，具有高效灵活、工艺简单和操作便捷等特点。附图说明图1为连续分离纯化的可切换集成系统；图2为样液按照膜微滤→柱层析流程进行分离纯化的流程示意图；图3为样液按照膜超滤→膜纳滤→柱层析流程进行分离纯化的流程示意图；其中，b1为第一储液罐，b2为第二储液罐；p1为单向变频高压泵、p2为双向输液泵、p3为单向变频中压泵；c1为微滤膜组件、c2为第一超滤/纳滤膜组件、c3为第二超滤/纳滤膜组件、c4为层析柱组件；a1为柱后检测器；g1为膜前参数检测模块、g2为膜后参数检测模块、g3为层析柱前参数检测模块；t1为第一储液罐出口第一三通阀、t2为第一储液罐出口第二三通阀、t3为微滤膜前三通阀、t4为第一超滤/纳滤膜前三通阀、t5为第二超滤/纳滤膜前三通阀、t6为微滤膜后循环液三通阀、t7为第一超滤/纳滤膜后循环液三通阀、t8为第一超滤/纳滤膜后滤出液三通阀、t9为第二超滤/纳滤膜后滤出液三通阀、t10为第二储液罐出口三通阀；v1为膜后可调二通阀、v2为层析柱柱前二通阀、v3为层析柱柱后二通阀；e1为第一储液罐料液出口，e2为膜前料液出口，e3为层析柱柱后料液出口；e4为第二储液罐补液入口、e5为第一储液罐补液入口、e6为第一储液罐夹层进液口、e7为第一储液罐夹层出液口、e8为第二储液罐夹层进液口、e9为第二储液罐夹层出液口。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。请参阅图1~图3，本技术提供了连续分离纯化的可切换集成系统，见图1。该系统包括膜滤单元和柱层析单元两大模块。膜滤单元和柱层析单元通过管路双向连接，通过阀门切换可以实现多种分离模式。所述膜滤单元包括第一储液罐b1、三级并联连接的膜滤组件、单向变频高压泵p1以及其它组件。所述三级并联连接的膜滤组件包括微滤膜组件c1、第一超滤/纳滤膜组件c2和第二超滤/纳滤膜组件c3。所述微滤膜组件c1和第一超滤/纳滤膜组件c2和第二超滤/纳滤膜组件c3通过微滤膜前三通阀t3、第一超滤/纳滤膜前三通阀t4、第二超滤/纳滤膜前三通阀t5、微滤膜后循环液三通阀t6、第一超滤/纳滤膜后循环液三通阀t7并联连接。所述膜滤单元具有膜微滤和膜超滤/纳滤两大功能，其中，微滤和超滤/纳滤膜组件可以是卷式膜或平板膜的一种，所述微滤膜的材质为纤维素酯类、聚酰胺类、聚砜类、聚碳酸酯类、聚烯烃类、无机材料类等材质的一种或多种；所述超滤-纳滤膜为聚丙烯腈、聚砜、聚醚砜、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯等材质的一种或多种。所述膜滤单元中第一储液罐b1通过底部三通阀t1与单项变频高压泵p1相连，所述单项变频高压泵p1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.连续分离纯化的可切换集成系统，其特征在于：所述系统包括膜滤单元和柱层析单元，所述膜滤单元包括第一储液罐、并联连接的膜滤组件和单向变频高压泵；所述柱层析单元包括第二储液罐、层析柱组件和单向变频中压泵；所述膜滤单元和柱层析单元分别与双向输液泵相连接。/n

【技术特征摘要】
1.连续分离纯化的可切换集成系统，其特征在于：所述系统包括膜滤单元和柱层析单元，所述膜滤单元包括第一储液罐、并联连接的膜滤组件和单向变频高压泵；所述柱层析单元包括第二储液罐、层析柱组件和单向变频中压泵；所述膜滤单元和柱层析单元分别与双向输液泵相连接。


2.根据权利要求1所述的连续分离纯化的可切换集成系统，其特征在于：所述膜滤组件包括微滤膜组件、第一超滤/纳滤膜组件和第二超滤/纳滤膜组件。


3.根据权利要求2所述的连续分离纯化的可切换集成系统，其特征在于：所述微滤膜组件、第一超滤/纳滤膜组件和第二超滤/纳滤膜组件共用一个膜前料液出口。


4.根据权利要求1所述的连续分离纯化的可切换集成系统，其特征在于：第一储液罐和第二储液罐共用一个料液出口，通过三通阀相连接。


5.根据权利要求1所述的连续分离纯化的可切换集成系统，其特征在于：所述第一储液罐通过三通阀与单向变频高压泵相连，所述单向变频高压泵与膜前参数检测模块相连，第一储液罐通过二通阀与膜后参数检测模块相连接，所述膜滤组件分别通过三通阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：李全才，赵峡，于广利，胡婷，吕友晶，李建杰，杨萌琳，
申请(专利权)人：青岛海洋生物医药研究院股份有限公司，青岛海洋科学与技术国家实验室发展中心，
类型：新型
国别省市：山东;37