利用模拟微重力平台的微流控芯片生产大分子药物结晶的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用模拟微重力平台的微流控芯片生产大分子药物结晶的方法，是向至少有一部分材料是由聚二甲基硅氧烷所制的微流控芯片内注入大分子结晶的溶液，再将微流控芯片的入口及出口密封，接着将微流控芯片放入恒温恒湿环境内，调节温度及湿度，使用气相扩散法控制微流控芯片内溶液缓慢蒸发，生长晶体，待晶体生长完成，将聚二甲基硅氧烷切开，即可获得晶体。本发明专利技术构思合理、巧妙，采用微通道的方法来抑制浮力对流，模拟微重力环境，又可利用芯片材料透气性进行气相扩散法进行大分子结晶，生产晶体效率高质量好，性价比高，能够实现大批量生产。实现大批量生产。实现大批量生产。

【技术实现步骤摘要】
利用模拟微重力平台的微流控芯片生产大分子药物结晶的方法


[0001]本专利技术涉及大分子药物结晶领域，具体涉及一种利用模拟微重力平台的微流控芯片生产大分子药物结晶的方法。

技术介绍

[0002]生物大分子药物是21世纪药物研发中最有前景的药物之一，广泛应用于肿瘤、艾滋病及心脑血管等重大疾病的治疗。生物大分子结晶是提炼纯化的重要步骤，而且生物大分子的晶体结构研究与其他分子生物学，生物信息学，药物化学等多个研究学科相互交叉，在新型药物的研发过程中发挥着不可替代的作用。研发生物大分子药物的结晶技术具有重大的意义。
[0003]由于在微重力环境下，蛋白质分子在溶液中的传输仅靠扩散过程，这样可以减少杂质对蛋白质晶体的干扰，因而空间微重力环境被认为是高质量蛋白质晶体生长的理想场所；但空间实验费用昂贵，可以进行实验的次数及时间有限，更无法进行大批量的生产。
[0004]研究显示大分子药物在太空中结晶，晶体质量会有明显的改善，但是在太空中进行生产受限于高昂的成本，最佳策略是在地面上开发一种可以模拟微重力的平台，进行大规模的生产。
[0005]近年来，微流控芯片的发展为高通量筛选大分子结晶条件提供了一个很好的平台，使用微流控系统进行结晶条件的筛选，所花费的时间更少、费用更低，目前研制的大多数微流控大分子结晶芯片，主要进行结晶条件的筛选，还没有用来抑制浮力对流，模拟微重力环境进行大分子结晶。

技术实现思路

[0006]针对上述
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提出了一种利用模拟微重力平台的微流控芯片生产大分子药物结晶的方法，其构思合理、巧妙，采用微通道的方法来抑制浮力对流，模拟微重力环境，又可利用芯片材料透气性进行气相扩散法进行大分子结晶，生产晶体效率高质量好，性价比高，能够在地面进行大批量生产。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供的一种利用模拟微重力平台的微流控芯片生产大分子药物结晶的方法，是向至少有一部分材料是由聚二甲基硅氧烷所制的微流控芯片内注入大分子结晶的溶液，再将微流控芯片的入口及出口密封，接着将微流控芯片放入恒温恒湿环境内，调节温度及湿度，使用气相扩散法控制微流控芯片内溶液缓慢蒸发，生长晶体，待晶体生长完成，将聚二甲基硅氧烷切开，即可获得晶体。
[0008]所述利用模拟微重力平台的微流控芯片生产大分子药物结晶的方法，其中：利用聚二甲基硅氧烷的微透气性，微流控芯片放入恒温恒湿环境后，通过控制环境湿度就可控制微流控芯片内溶液的蒸发。
[0009]所述利用模拟微重力平台的微流控芯片生产大分子药物结晶的方法，其中：所述
微流控芯片，对晶体生长过程中产生的浮力对流的抑制原理为，描述晶体生长过程中浮力对流的的无量纲数为扩散Grashof数公式为：
[0010][0011]上述公式中g为重力加速度，υ为动力学粘性系数，β
C
为膨胀系数，L为特征长度，从上述公式中可以发现，要改变扩散Grashof数，减小特征长度L为100微米以下，即可显著抑制浮力对流。
[0012]所述利用模拟微重力平台的微流控芯片生产大分子药物结晶的方法，其中：所述微流控芯片具体是放入恒温恒湿培养箱内进行结晶。
[0013]所述利用模拟微重力平台的微流控芯片生产大分子药物结晶的方法，其中：所述微流控芯片由微通道和微通道键合制成；所述微流控芯片沿重力方向高度小于100微米，以抑制浮力对流，模拟微重力环境，而垂直于所述微流控芯片的重力方向的尺寸大于毫米级，以大批量生长大分子药物晶体。
[0014]所述利用模拟微重力平台的微流控芯片生产大分子药物结晶的方法，其中：所述微流控芯片还可由微通道和基板键合制成。
[0015]所述利用模拟微重力平台的微流控芯片生产大分子药物结晶的方法，其中：所述微流控芯片至少有一部分材料选用聚二甲基硅氧烷，其余部分材料可选用玻璃、有机玻璃、硅片、非金属或金属板中任意一种材料。
[0016]所述利用模拟微重力平台的微流控芯片生产大分子药物结晶的方法，其中：所述微流控芯片的材料还可全部由聚二甲基硅氧烷所制。
[0017]所述利用模拟微重力平台的微流控芯片生产大分子药物结晶的方法，其中：所述微通道为可实现结晶的任意图形结构。
[0018]所述利用模拟微重力平台的微流控芯片生产大分子药物结晶的方法，其中：所述微流控芯片可放置于任意能够控制温度和湿度的环境内。
[0019]采用上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：
[0020]本专利技术利用模拟微重力平台的微流控芯片生产大分子药物结晶的方法，构思合理，由于微流控芯片有一个部分为聚二甲基硅氧烷材料，在调节环境的湿度条件下，微流控芯片内的溶液可以透过聚二甲基硅氧烷材料的微孔，缓慢蒸发，使微流控芯片内的溶液成为过饱和溶液，即气相扩散法生长晶体的方法。该气相扩散法生长晶体的方法是向微流控芯片内注入大分子药物溶液及沉淀剂，将微流控芯片放入可以调节恒温恒湿的环境内，使微流控芯片内的溶液缓慢蒸发，生长晶体，晶体生长完成后，将聚二甲基硅氧烷切开即可获取晶体，这种方法不仅生长晶体效率高，而且晶体质量好。
[0021]本专利技术采用微通道的方法，克服了其他模拟微重力方法的缺点，如溶液添加凝胶法
‑‑
凝胶对大分子结晶影响太大，以及磁悬浮法
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磁场力驱动大分子晶体趋向于磁场最强的一点，导致晶体碰撞造成孪晶等的缺点；使用本专利技术的方法在地面上可以只需要花费几十至几百元，就可以达到空间实验花费几百万的效果，具有性价比高，能够大批量生产等优点。
[0022]本专利技术用到的大分子结晶微流控芯片，即可以利用微通道来抑制浮力对流，模拟微重力环境，又可利用芯片材料透气性进行气相扩散法进行大分子结晶。本专利技术可以在地
面上模拟微重力环境，克服了在太空中进行直接的生产成本高昂的缺点，具有性价比高，可以大批量生产的优点。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术利用模拟微重力平台的微流控芯片生产大分子药物结晶的方法中的微流控芯片的结构示意图；
[0025]图2为本专利技术利用模拟微重力平台的微流控芯片生产大分子药物结晶的方法中用到的恒温恒湿培养箱的结构示意图；
[0026]图3为本专利技术利用模拟微重力平台的微流控芯片生产大分子药物结晶的方法中用到的干燥器的结构示意图。
[0027]图4为本专利技术利用模拟微重力平台的微流控芯片生产大分子药物结晶的方法的实验结果图。
具体实施方式
[0028]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用模拟微重力平台的微流控芯片生产大分子药物结晶的方法，其特征在于：向至少有一部分材料是由聚二甲基硅氧烷所制的微流控芯片内注入大分子结晶的溶液，再将微流控芯片的入口及出口密封，接着将微流控芯片放入恒温恒湿环境内，调节温度及湿度，使用气相扩散法控制微流控芯片内溶液缓慢蒸发，生长晶体，待晶体生长完成，将聚二甲基硅氧烷切开，即可获得晶体。2.如权利要求1所述的利用模拟微重力平台的微流控芯片生产大分子药物结晶的方法，其特征在于：利用聚二甲基硅氧烷的微透气性，微流控芯片放入恒温恒湿环境后，通过控制环境湿度就可控制微流控芯片内溶液的蒸发。3.如权利要求1所述的利用模拟微重力平台的微流控芯片生产大分子药物结晶的方法，其特征在于：所述微流控芯片，对晶体生长过程中产生的浮力对流的抑制原理为，描述晶体生长过程中浮力对流的的无量纲数为扩散Grashof数公式为：上述公式中g为重力加速度，υ为动力学粘性系数，β
C
为膨胀系数，L为特征长度，从上述公式中可以发现，要改变扩散Grashof数，减小特征长度L为100微米以下，即可显著抑制浮力对流。4.如权利要求1所述的利用模拟微重力平台的微流控芯片生产大分子药物结晶的方法，其特征在于：所述微流控芯片具体是放入...

【专利技术属性】
技术研发人员：于泳，李凯，林海，
申请(专利权)人：中国科学院力学研究所，
类型：发明
国别省市：