一种卧式自搅拌体外蛋白合成反应器及体外蛋白合成方法技术

本发明专利技术公开了一种卧式自搅拌体外蛋白合成反应器及体外蛋白合成方法，所述反应器包括机架、卧式罐体、罐盖组件和驱动装置；所述卧式罐体可转动地安装在所述机架上，所述罐盖组件可拆卸地密封于所述卧式罐体的至少一个端部，所述驱动装置用于驱动所述卧式罐体旋转；所述卧式罐体的内壁上布设有自搅拌桨叶组件，所述自搅拌桨叶组件适于在所述卧式罐体的旋转过程中对其内的蛋白合成反应液进行搅拌。本发明专利技术能使反应液充分混合，提高反应效率，保持制品活性，可进行工业化放大。可进行工业化放大。可进行工业化放大。

【技术实现步骤摘要】
一种卧式自搅拌体外蛋白合成反应器及体外蛋白合成方法


[0001]本专利技术属于生物反应设备
，具体涉及一种卧式自搅拌体外蛋白合成反应器及体外蛋白合成方法。

技术介绍

[0002]目前蛋白质的合成方法可以分为两类：一是传统的细胞培养法合成蛋白质，二是体外无细胞法合成蛋白质。传统的细胞培养法是指通过模式生物细菌、真菌、植物细胞或动物细胞等表达外源基因的一种分子生物学技术。而体外无细胞法合成蛋白质主要依赖于无细胞表达体系，是以外源目的DNA为蛋白质合成模板，通过人工控制补加蛋白质合成所需的底物和转录、翻译相关蛋白的辅助因子等物质，能实现目的蛋白质的合成。体外翻译系统中表达蛋白质无需进行质粒构建、转化、细胞培养、细胞收集和破碎步骤，是一种相对快速、省时、便捷的蛋白质表达方式。
[0003]然而，由于体外蛋白质合成体系的制备繁琐，添加辅助因子复杂，使得目前市场上所有的体外蛋白质合成产品的活性都较低，且极其昂贵(成本100
‑
1000倍于传统细胞培养法)，目前仅有极个别实验室能以少量IVTT(In vitro transcription and translation，体外转录和翻译)反应液制备得到活性较高的蛋白。实验室制备时采用的反应器为24孔板，其中加入的IVTT反应液为uL级。
[0004]以24孔板uL级反应为对照，当将反应器换成容积更大的容器，如直径16cm的培养皿、20
×
26cm的塑料盆、30
×
40cm的塑料盆、1L烧杯、L级微管、L级立式反应罐等，加入mL级或L级的IVTT反应液进行放大反应时，最终得到的制品的活性均大幅降低，没有工业实用价值。由此可见，仅从反应器的容积角度进行尺寸放大是不可行的，亟待研制一种既能大幅放大容积，又能使最终制品活性得到最大限度保持的工业化放大设备。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是解决目前体外蛋白合成仅能在实验室少量完成，不能进行工业级规模放大的技术问题。
[0006]为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供一种卧式自搅拌体外蛋白合成反应器，包括机架、卧式罐体、罐盖组件和驱动装置；所述卧式罐体可转动地安装在所述机架上，所述罐盖组件可拆卸地密封于所述卧式罐体的至少一个端部，所述驱动装置用于驱动所述卧式罐体旋转；所述卧式罐体的内壁上布设有自搅拌桨叶组件，所述自搅拌桨叶组件适于在所述卧式罐体的旋转过程中对其内的蛋白合成反应液进行搅拌。
[0007]进一步地，还包括气源装置，所述罐盖组件上具有进气通道和排气通道，其中所述进气通道与所述气源装置的出风口连通；所述罐盖组件包括运动部，所述运动部适于随所述卧式罐体的转动而转动。
[0008]进一步地，所述自搅拌桨叶组件突出罐体内壁的高度占所述卧式罐体的内圆半径的比例不超过60％。
[0009]进一步地，所述自搅拌桨叶组件包括多片桨叶，各所述桨叶沿所述卧式罐体的轴向延伸，各所述桨叶沿所述卧式罐体的内圆周向间隔布设。
[0010]进一步地，各所述桨叶等间距布设。
[0011]进一步地，各所述桨叶一体成型，通过焊接固定在所述卧式罐体的内壁，焊缝处抛光。
[0012]进一步地，各所述桨叶远离所述卧式罐体内壁的一侧为凹弧形结构。
[0013]进一步地，各所述桨叶的长度方向与所述卧式罐体的轴向之间具有夹角a。
[0014]进一步地，所述夹角a≤20
°
。
[0015]进一步地，各所述桨叶的轮廓面与过所述桨叶内边的卧式罐体的切平面之间具有夹角b，b<90
°
。
[0016]进一步地，其特征在于，各所述桨叶的轮廓面上布设有多个通孔。
[0017]进一步地，各所述桨叶上多个通孔的总面积占桨叶面积的30％
‑
50％，各相邻通孔之间间距相等。
[0018]进一步地，各所述桨叶的边沿以及各所述通孔的孔口边沿均具有圆角结构。
[0019]进一步地，所述卧式罐体的容积为10L
‑
10000L。
[0020]进一步地，所述进气通道上设有温度可调的加热装置，以调节进入所述卧式罐体内空气的温度。
[0021]进一步地，所述气源装置为空压机或风机。
[0022]进一步地，所述运动部为旋转接头，所述进气通道通过进气旋转接头与所述卧式罐体连通，所述排气通道通过排气旋转接头与所述卧式罐体连通。
[0023]进一步地，所述罐盖组件为一体式结构，安装在所述卧式罐体的进料口。
[0024]进一步地，所述罐盖组件包括盖体、穿过所述盖体中心的布气装置，所述布气装置包括进气管和排气管，所述进气管伸入所述卧式罐体内部，所述排气管通过所述盖体上开设的排气孔与所述卧式罐体连通。
[0025]进一步地，所述排气孔具有多个并环绕所述进气管。
[0026]进一步地，所述进气管上伸入所述卧式罐体内部的一端封闭，其管壁上开设有多个出气孔。
[0027]进一步地，所述出气孔沿所述进气管的周向均匀布设，并沿所述进气管的轴向延伸。
[0028]进一步地，所述进气管伸入所述卧式罐体内部的长度与所述卧式罐体的长度相当。
[0029]进一步地，所述罐盖组件为分体式结构，所述罐盖组件包括进气部和排气部，所述进气部安装在所述卧式罐体的左端，所述排气部安装于所述卧式罐体的右端。
[0030]进一步地，所述进气部包括进气管，所述进气管伸入所述卧式罐体内部；所述排气部包括盖体和排气管，所述排气管通过所述盖体上开设的排气孔与所述卧式罐体连通。
[0031]进一步地，所述罐盖组件上设有密封圈、罐盖锁扣和锁紧手柄，所述卧式罐体上设有罐体锁扣，所述锁紧手柄适于将所述罐盖锁扣锁合在所述罐体锁扣上。
[0032]进一步地，所述卧式罐体的一端通过安装于所述机架上的轴承座支撑，另一端通过安装于所述机架上的一对旋转轮支撑。
[0033]进一步地，所述驱动装置为电机，所述电机通过带轮传动机构或齿轮传动机构驱动所述卧式罐体。
[0034]进一步地，所述卧式罐体的轴向平行于水平面。
[0035]第二方面，本专利技术提供一种体外蛋白合成方法，采用如第一方面任一技术方案所述的卧式自搅拌体外蛋白合成反应器，包括如下步骤：(1)将占卧式罐体容积5％
‑
30％的蛋白合成反应液导入所述卧式罐体内，并密封；(2)启动驱动装置，使卧式罐体按预设的转速r旋转，持续预设时间T。
[0036]进一步地，所述步骤(2)中，在启动所述驱动装置的同时，启动气源装置，向所述卧式罐体内持续输入预设气压p的空气，并排出反应过程中产生的废气。
[0037]进一步地，所述步骤(2)中，r＝20rpm
‑
200rpm，T＝1h
‑
10h，p＝10kPa
‑
300kPa。
[0038]与现有技术相比，本专利技术的有益效果至少有：
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卧式自搅拌体外蛋白合成反应器，其特征在于，包括机架、卧式罐体、罐盖组件和驱动装置；所述卧式罐体可转动地安装在所述机架上，所述罐盖组件可拆卸地密封于所述卧式罐体的至少一个端部，所述驱动装置用于驱动所述卧式罐体旋转；所述卧式罐体的内壁上布设有自搅拌桨叶组件，所述自搅拌桨叶组件适于在所述卧式罐体的旋转过程中对其内的蛋白合成反应液进行搅拌。2.根据权利要求1所述的卧式自搅拌体外蛋白合成反应器，其特征在于，还包括气源装置，所述罐盖组件上具有进气通道和排气通道，其中所述进气通道与所述气源装置的出风口连通；所述罐盖组件包括运动部，所述运动部适于随所述卧式罐体的转动而转动。3.根据权利要求1所述的卧式自搅拌体外蛋白合成反应器，其特征在于，所述自搅拌桨叶组件突出罐体内壁的高度占所述卧式罐体的内圆半径的比例不超过60％。4.根据权利要求1所述的卧式自搅拌体外蛋白合成反应器，其特征在于，所述自搅拌桨叶组件包括多片桨叶，各所述桨叶沿所述卧式罐体的轴向延伸，各所述桨叶沿所述卧式罐体的内圆周向间隔布设。5.根据权利要求4所述的卧式自搅拌体外蛋白合成反应器，其特征在于，各所述桨叶等间距布设。6.根据权利要求4所述的卧式自搅拌体外蛋白合成反应器，其特征在于，各所述桨叶一体成型，通过焊接固定在所述卧式罐体的内壁，焊缝处抛光。7.根据权利要求4所述的卧式自搅拌体外蛋白合成反应器，其特征在于，各所述桨叶远离所述卧式罐体内壁的一侧为凹弧形结构。8.根据权利要求4所述的卧式自搅拌体外蛋白合成反应器，其特征在于，各所述桨叶的长度方向与所述卧式罐体的轴向之间具有夹角a。9.根据权利要求8所述的卧式自搅拌体外蛋白合成反应器，其特征在于，所述夹角a≤20
°
。10.根据权利要求4所述的卧式自搅拌体外蛋白合成反应器，其特征在于，各所述桨叶的轮廓面与过所述桨叶内边的卧式罐体的切平面之间具有夹角b，b<90
°
。11.根据权利要求4
‑
10任一项所述的卧式自搅拌体外蛋白合成反应器，其特征在于，各所述桨叶的轮廓面上布设有多个通孔。12.根据权利要求11所述的卧式自搅拌体外蛋白合成反应器，其特征在于，各所述桨叶上多个通孔的总面积占桨叶面积的30％
‑
50％，各相邻通孔之间间距相等。13.根据权利要求11所述的卧式自搅拌体外蛋白合成反应器，其特征在于，各所述桨叶的边沿以及各所述通孔的孔口边沿均具有圆角结构。14.根据权利要求1所述的卧式自搅拌体外蛋白合成反应器，其特征在于，所述卧式罐体的容积为10L
‑
10000L。15.根据权利要求2所述的卧式自搅拌体外蛋白合成反应器，其特征在于，所述进气通道上设有温度可调的加热装置，以调节进入所述卧式罐体内空气的温度。16.根据权利要求2所述的卧式自搅拌体外蛋白合成反应器，其特征在于，所述气源装置为空压机或风机。17.根据权利要求2所述的卧式自搅拌体外蛋白合成反应器，其特征在于，所述运动部为旋转接头，所述进气通道通过进气旋转接头与所述卧式罐体连通，所述排气通道通过排
气旋转接头与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭敏，李克绪，徐丽琼，于雪，
申请(专利权)人：康码上海生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：