一种实时分离蛋白的发酵设备，涉及一种生物工程的发酵设备，用以解决重组蛋白表达过程中蛋白分离与培养液更新的问题。所述的设备包括发酵罐、管道、管道切换器、滤膜、泵以及自动化控制体统等组成部分。所述的设备能够在发酵过程中实时分离蛋白并且同步回收或者补充更新培养液，从而提高活性蛋白的产量、降低发酵成本、提高资源的利用率，尤其对改善易降解易失活蛋白的发酵效果有重要的意义。失活蛋白的发酵效果有重要的意义。失活蛋白的发酵效果有重要的意义。
【技术实现步骤摘要】
一种实时分离蛋白的发酵设备
[0001]本技术涉及一种生物工程的发酵设备，更具体的，涉及一种蛋白实时分离的发酵分离设备。
技术介绍
[0002]生物制药是二十一世纪兴起并蓬勃发展的一个医药工业领域，主要的品类包括重组蛋白药物、单克隆抗体药物等，在恶性肿瘤、自身免疫疾病、遗传病、传染病等多种重大疾病的治疗中发挥着不可替代的作用，目前已经发展成年产值达千亿美元级的产业。
[0003]重组蛋白药物、单克隆抗体药物目前主要通过生物工程发酵生产，表达宿主细胞包括原核细胞(如大肠杆菌)、真核细胞(如酵母、中国仓鼠卵巢细胞CHO 等)。表达宿主细胞中，大肠杆菌和CHO细胞分别在低分子量蛋白和复杂带修饰的高分子量蛋白中得到了最广泛的应用。尤其是CHO细胞，因为具有接近人类的真核细胞翻译后修饰，在结构复杂尤其是带糖基化等翻译后修饰的蛋白表达中具有很大的优势。发酵的过程就是将构建筛选的表达宿主细胞在适宜的培养基和培养条件下进行培养并促使其表达目的蛋白的过程。工业化的大规模发酵中的细胞培养模式可分为分批式、流加式、半连续式、灌流式、细胞工厂等多种技术形式，其中流加式和灌流式是应用最多的培养模式。
[0004]有的重组蛋白不稳定、在培养液中容易分解或失活，还有的重组蛋白对宿主细胞有害，这些重组蛋白需要在表达出来后尽快从培养液中分离，保存到适宜蛋白储存或纯化的缓冲液中。现有的普通发酵罐的培养模式存在的问题是，不能很好的均衡蛋白分离和培养液补充更新的问题，在分离蛋白的同时培养液也被废弃，从而造成了浪费。
[0005]如果能够实现实时分离蛋白并且回收更新培养液，对提高活性蛋白的产量、降低发酵成本、提高资源的利用率都有很大的好处。
技术实现思路
[0006]本技术提供一种一种蛋白实时分离的发酵设备，能够在发酵的同时实时分离表达的重组蛋白，并且将细胞培养液回收使用，并且能够实现自动化补液。
[0007]本技术的技术方案如下：
[0008]一种实时分离蛋白的发酵设备(图1)，包括发酵罐(1)、滤膜一(2)、滤膜二(3)、培养液流出管道(4)、培养液回流管道(5)、新鲜培养液供给管道(6)、培养液外排管道(7)、缓冲液洗脱管道(8)、蛋白收集管道(9)、管道切换器(10)、传感器(11)、蠕动泵一(12)、蠕动泵二(13)、蠕动泵三(14)。
[0009]所述的发酵罐(1)有出口(15)、入口(16)，所述的滤膜一(2)位于发酵罐(1)底部靠近出口的位置，膜孔径能够截留细胞。所述的传感器(11)位于发酵罐(1)的内壁，能检测细胞培养体系的pH值、渗透压、培养基关键成分的浓度等参数。所述的滤膜二(3)位于管道切换器(10)内，膜孔径能够截留目标蛋白。
[0010]所述的培养液流出管道(4)、培养液回流管道(5)、培养液外排管道(7)、缓冲液洗
脱管道(8)、蛋白收集管道(9)的一端均与管道切换器(10)相连，另一端分别与发酵罐出口(15)、发酵罐入口(16)、废液桶(17)、缓冲液储存罐(18)、蛋白储存罐(19)相连；所述的新鲜培养液供给管道(6)一端与发酵罐入口(16)相连，另一端与新鲜培养液储存罐(20)相连。
[0011]所述的蠕动泵一(12)用于控制培养液流出管道(4)的液体流速，所述的蠕动泵二(13)用于控制缓冲液洗脱管道(8)的液体流速，所述的蠕动泵三(14) 用于控制新鲜培养液供给管道(6)的液体流速。
[0012]所述的管道切换器(10)的结构(图2)包括外壳(21)、内部管道(22)、隔板(23)。外壳(21)上有一定数量的开孔，如3个至10个开孔；内部管道(22) 由一定数量的分支管道及其汇总形成的腔室(24)构成，分支管道的数量可为3 至10个。内部管道(22)位于外壳(21)内并可旋转；分支管道的端口通过旋转可与外壳上的开孔对齐。隔板(23)位于腔室(24)内并且亦可旋转，通过隔板(23)的旋转可将内部管道(22)的不同分支管道接通或者隔断。所述的滤膜二(3)位于管道切换器(10)的内部管道(22)的一个分支管道内。
[0013]优选的，所述的实时分离蛋白的发酵设备还具有自动化控制系统，包括计算机(25)、控制器(26)和信号传输线路(27)。所述的控制器(26)与计算机(25) 之间，控制器(26)与蠕动泵一(12)、蠕动泵二(13)、蠕动泵三(14)、传感器(11)、管道切换器(10)之间，均有信号传输线路(27)相连。
[0014]本技术的工作原理和使用方法是：
[0015]工作模式一：将管道切换器(10)的内部管道(22)和隔板(23)旋转至位置一(图2)时，培养液流出管道(4)与培养液回流管道(5)接通，通过蠕动泵一(12)将发酵罐(1)内含有表达蛋白的培养液以一定速度泵出并通过培养液流出管道(4)流至管道切换器(10)，其中表达蛋白被滤膜一(2)截留，剩余的培养液通过培养液回流管道(5)流回发酵罐(1)。
[0016]工作模式二：将管道切换器(10)的内部管道(22)和隔板(23)旋转至位置二(图3)时，培养液流出管道(4)与培养液外排管道(7)接通，通过蠕动泵一(12)将发酵罐(1)内含有表达蛋白的培养液以一定速度泵出并通过培养液流出管道(4)流至管道切换器(10)，其中表达蛋白被滤膜一(2)截留，剩余的培养液通过培养液外排管道(7)流至废液桶(17)。
[0017]工作模式三：将管道切换器(10)的内部管道(22)和隔板(23)分别旋转至位置三(图4)时，缓冲液洗脱管道(8)与蛋白收集管道(9)接通，通过蠕动泵二(13)将缓冲液储存罐(18)内的缓冲液以一定速度泵出并通过缓冲液洗脱管道(8)流至管道切换器(10)，将被滤膜一(2)截留的表达蛋白洗脱，含有表达蛋白的缓冲液通过蛋白收集管道(9)流至蛋白储存罐(19)。
[0018]工作模式四：启动蠕动泵三(14)，将新鲜培养液储存罐(20)内的新鲜培养液以一定速度泵出并通过新鲜培养液供给管道(6)输送至发酵罐(1)内。
[0019]通过自动化控制系统可根据传感器(11)的信号反馈控制发酵设备在工作模式一、二、三、四之间转换，从而实现在发酵过程中表达蛋白自动分离的同时进行培养液的补充更新。
[0020]本技术的有益效果是，能够在发酵过程中实时分离蛋白并且同步回收更新培养液，从而提高活性蛋白的产量、降低发酵成本、提高资源的利用率，尤其对改善易降解易失活蛋白的发酵效果有重要的意义。
附图说明
[0021]图1：一种实时分离蛋白的发酵设备的结构图；
[0022]图2：管道切换器的结构图和工作模式一下的内部管道和隔板的位置；
[0023]图3：管道切换器在工作模式二下的内部管道和隔板的位置图
[0024]图4：管道切换器在工作模式三下的内部管道和隔板的位置图
[0025]附图标记：
[0026]发酵罐(1)、滤膜一(2)、滤膜二(3)、培养液流出管道(4)、培养液回流管道(5)本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种实时分离蛋白的发酵设备，其特征是，包括发酵罐(1)、滤膜一(2)、滤膜二(3)、培养液流出管道(4)、培养液回流管道(5)、新鲜培养液供给管道(6)、培养液外排管道(7)、缓冲液洗脱管道(8)、蛋白收集管道(9)、管道切换器(10)、传感器(11)、蠕动泵一(12)、蠕动泵二(13)、蠕动泵三(14)；所述的发酵罐(1)有出口(15)、入口(16)，所述的滤膜一(2)位于发酵罐(1)底部靠近出口的位置；所述的传感器(11)位于发酵罐(1)的内壁；所述的滤膜二(3)位于管道切换器(10)内；所述的培养液流出管道(4)、培养液回流管道(5)、培养液外排管道(7)、缓冲液洗脱管道(8)、蛋白收集管道(9)的一端均与管道切换器(10)相连；所述的培养液流出管道(4)、培养液回流管道(5)的另一端分别与发酵罐出口(15)、发酵罐入口(16)相连；所述的新鲜培养液供给管道(6)的一端与发酵罐入口(16)相连；所述的蠕动泵一(12)用于控制培养液流出管道(4)的液体流速，所述的蠕动泵二(13)用于控制缓...
【专利技术属性】
技术研发人员：戴建新，寇庚，黄卫红，杨立敏，
申请(专利权)人：上海百迈博制药有限公司，
类型：新型
国别省市：
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