專利名稱：疊加式固定床變相聚焦層析柱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種疊加式固定床變相聚焦層析柱，屬于生化分離介質(zhì)及生化制藥領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代生化技術(shù)規(guī)?；崛∩镏破窌r，普遍遵從唯一靶物質(zhì)原則，即專一的分離單一物質(zhì)。比如蚯蚓體是個豐富的天然藥物資源寶庫，蚓激酶EK，超氧化物歧化酶S0D，復(fù)合氨基酸AA是蚯蚓體中有益人體的三種藥效成份，為實現(xiàn)它們大規(guī)模生產(chǎn)要求，通常需要分頭設(shè)計三條工藝過程，建設(shè)三條生產(chǎn)線，三套人馬來完成。對每條工藝而言，收獲各自的有效成份之后，其它組分不管有用無用一概作為廢棄物處理。究其原因是當(dāng)代生化分離技術(shù)的局限性造就了這種無奈局面，而本質(zhì)問題是現(xiàn)代生化工業(yè)生產(chǎn)過程最精細(xì)手段往往涉及色譜分離技術(shù)，其有效核心工作部多是一個由同類介質(zhì)組成的連續(xù)相，它只能營造一個最適宜條件，以滿足某一種生物制品的提純要求。兩組純化環(huán)境在同一工況區(qū)內(nèi)的不可兼容性早已約定成俗，所以維持這種唯一靶物質(zhì)原則就在情理之中了。目前，在工業(yè)化色譜技術(shù)生產(chǎn)生物制品過程中，無論離子交換、分子篩、親和層析、 分配層析，反相層析等分離技術(shù)，無一例外均不可能實現(xiàn)在同一床體內(nèi)存在多樣的柱環(huán)境， 難以實現(xiàn)雙組或多組分大規(guī)模同時分離。這種對獲取有效成份唯一性限制，帶來后果是浪費(fèi)資源，效率低下，成本居高。誠然，在生化試驗室里，同一柱環(huán)境下，階段洗脫和梯度洗脫措施是可以收獲副產(chǎn)品的情況也是常見現(xiàn)象，但工業(yè)生產(chǎn)講究的是“有限工作面，最大荷載量”，因此對層析柱的過飽和上樣是慣常做法。在工藝設(shè)計之初副產(chǎn)物產(chǎn)率不是優(yōu)先考慮重點(diǎn)，為利潤最大化要求，甚至犧牲少量主產(chǎn)品收率在所不惜。常規(guī)柱層析技術(shù)不可能為次級產(chǎn)品預(yù)留或放大截流空間，面對多組份樣品更多情況是用于實驗室研究，工業(yè)用途局限性大。為更有效地從復(fù)雜的生物漿料中獲取藥效成份，以分離材料為核心的各類技術(shù)創(chuàng)新研究是制藥行業(yè)最熱門課題之一。色譜分離過程，一柱多用，進(jìn)軍生產(chǎn)規(guī)模化的嘗試已成為發(fā)展趨勢。但時下鮮有普適、高效的研究成果能用于生物漿料的多元產(chǎn)品工業(yè)化同步分離提純。例如中國專利CN200380103597. 2公開了一種連續(xù)模擬移動床聚焦層析方法，其有效工作部包含按一定順序連接在一起的數(shù)個區(qū)，核心裝置是每個區(qū)內(nèi)均裝有一個可拆卸的層析柱，將這些層析柱周期性的向上游重置一個區(qū)，通過連續(xù)的上樣和層析柱反復(fù)的重置方法，從一個復(fù)雜化合物中分離和濃縮多種成分。然而其存在明顯的疑惑，例如該技術(shù)所用的層析柱反復(fù)的重置措施，由于所有柱芯始終由同一種介質(zhì)裝填。這意味著其核心分離部是單一的、連續(xù)的固定相，則本質(zhì)上是一個周期性延長柱體的變通辦法。并且由于其寬泛的荷載對象，大量的柱節(jié)空間被非靶物質(zhì)擠占，效率必然降低，這違背工業(yè)工藝設(shè)計的基本原則一最大限度使用工作面上的有效解析空間，且將笨重的工業(yè)用層析柱反復(fù)的重置難以在生產(chǎn)場地實現(xiàn)?？磥?，聚焦技術(shù)在工業(yè)柱層析上應(yīng)用需要從兩方面入手放棄形成聚焦環(huán)境試劑的應(yīng)用，以及不受限制的擴(kuò)展可聚焦樣品的有效空間。
發(fā)明內(nèi)容為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種疊加式固定床變相聚焦層析柱，變革現(xiàn)行生物漿料生產(chǎn)線單一產(chǎn)成品現(xiàn)狀，在保持原生化制品的質(zhì)量、產(chǎn)量、能耗、工時等經(jīng)濟(jì)核算指標(biāo)原有的水準(zhǔn)前題下，實現(xiàn)同一柱床內(nèi)對多種藥效成份集約化連續(xù)分離。為了達(dá)到上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案本實用新型提供一種疊加式固定床變相聚焦層析柱，其至少具有一個工作單元， 包括依次連接的進(jìn)料管7、用以進(jìn)行層析的柱體10、出料管及儲料罐6，其特征在于，所述工作單元由若干柱段由下至上順次排列，每一柱段連接有一個變相器，所述變相器是由在所述柱體外的半透膜隔斷構(gòu)成的容器2和橫向切入柱芯內(nèi)的柱芯隔斷板1兩部分組成，還包括貫穿其中起連接作用的漿料輸液管線3，其中，所述半透膜隔斷構(gòu)成的容器2是由半透膜構(gòu)成分離的腔室，分別供待分離漿料和由輸液泵4或輸液泵5泵入的操作液短時間滯留和交換溶質(zhì)，依賴半透膜兩側(cè)溶質(zhì)的交換作用達(dá)到操作液物化參數(shù)的置換目的，所述柱芯隔斷板與柱體之間采取可拆卸的卡箍密封連接方式，所述漿料輸液管線3的終端是柱芯隔斷板1，該柱芯隔斷板的上下兩側(cè)分別設(shè)有互不導(dǎo)通的三通輸液通道及電磁閥門組9，使得在變相器內(nèi)經(jīng)過調(diào)制后的料液經(jīng)此分流到下一柱段。其中，根據(jù)分離漿料的性質(zhì)，多組共性的柱段共用一個變相器。其中，柱體還包括篩板。其中，所述的柱體是由若干模包組件層疊緊固而成，所述的模包組件包括封套以及位于所述封套內(nèi)部的柱芯，所述柱芯沿軸向是由數(shù)十，上百乃至千層毫米級厚度的薄片疊加而成。進(jìn)一步，多工作單元是將所述至少一個工作單元有序疊加，構(gòu)成多單元疊加裝置。 并且柱芯工作部針對不同的靶物質(zhì)有相應(yīng)分離柱段，每個柱段具備對應(yīng)于各自靶物質(zhì)的柱芯環(huán)境，這些不同的柱芯區(qū)段彼此疊加以實現(xiàn)工作任務(wù)集約化，按照靶物質(zhì)獲取的順序設(shè)計操作液的流徑，以實現(xiàn)多種靶物質(zhì)大規(guī)模連續(xù)分離。本實用新型提供的疊加式固定床變相聚焦層析柱的有益效果包括1)從原理上本聚焦技術(shù)是自辟蹊徑的。是在任意人為預(yù)設(shè)的柱環(huán)境中實現(xiàn)所謂聚焦作用，完全不需要任何梯度類的物化環(huán)境，更無須專用化學(xué)合成試劑的介入。2)所謂聚焦只是指靶物質(zhì)在特定的柱段中呈飽和狀態(tài)聚集，柱段的容積可根據(jù)荷載對象濃度大小，進(jìn)行人為調(diào)整，能做到最大限度的利用柱床空間，提高工效。整個工時不會因產(chǎn)品品種增加延長，蚓激酶分離工時反而可以縮短30-50%。3)能夠被柱床荷載的有效物質(zhì)僅限于那些“志在必得”特定的少數(shù)種類，未被選定的漿料組分將隨流動相流出柱外，最大程度抑制非特異性吸附現(xiàn)象發(fā)生。4)完成了對蚯蚓制藥“一柱三分”的工藝整合目標(biāo)，EK質(zhì)量符合藥典指標(biāo)效價 18000-20000u/mg，蛋白吸收峰278πι 士 2 ；SOD活力回收率80-90% ；AA 18種氨基酸品種齊全。5)在改造已經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)的生物制品流水線時，該技術(shù)可派用場。它可以完全保留原流水線工藝過程前題下，額外增加一種或多種新增靶物質(zhì)的同步分離。這一點(diǎn)，前述任何門類工業(yè)生產(chǎn)型聚焦技術(shù)均無法勝任。

圖1為蚓激酶分離過程中總蛋白，EK，SOD分布圖；圖2為蚯蚓漿上柱液中氨基酸的薄層層析圖譜；圖3為各柱段酶活測定曲線；圖4A和4B為本實用新型裝置變相器與柱體的工作示意圖；圖5為離子交換柱裝置各柱段截留相應(yīng)酶活統(tǒng)計圖；圖6為連續(xù)分離EK，SOD, AA離子交換柱的一個工作單元示意圖；圖7為疊層柱各模包純化SOD活力回收率。附圖標(biāo)記說明1-柱芯隔斷板；2-半透膜隔斷構(gòu)成的容器；3-漿料輸液管線； 4-輸液泵a ；5-輸液泵b ；6-出料管及儲料罐；7-進(jìn)料管；8-篩板；9-電磁閥門組；10-柱體；31-分子篩；32-弱陰離子交換劑；33-強(qiáng)陰離子交換劑。
具體實施方式
相關(guān)專業(yè)用語“變相”的雙重含義，一個是指多種靶物質(zhì)在柱床上依次分類聚集現(xiàn)象類似等電點(diǎn)聚焦，但本技術(shù)完全不依賴梯度介質(zhì)的參與，無梯度概念的這種“依次分類聚集”只能稱冠以“變相”二字以示區(qū)別。另外是指漿料在分離過程中需要通過不同的分離區(qū)，每到一處預(yù)先設(shè)定的區(qū)域，就需留下相應(yīng)的靶物質(zhì)，然后攜帶其它待分離溶質(zhì)進(jìn)入到下一個預(yù)先設(shè)定區(qū)域，這就需要在進(jìn)入下一柱段之前對流動相的理化參數(shù)進(jìn)行必要的調(diào)整，目的為適應(yīng)下一個靶物質(zhì)最適分離條件的需求，此調(diào)整過程也稱之為“變相”。“變相聚焦”，是指靶物質(zhì)對分離介質(zhì)預(yù)設(shè)部位積聚并依序排列的現(xiàn)象，擬似“等電聚焦”，但此聚焦非彼聚焦，故稱“變相聚焦”。疊加式固定床變相聚焦柱層析是一種的新技術(shù)模式。它最重要的特點(diǎn)是允許不更改原有生化制備工藝流程的前題下，在同一柱床內(nèi)部兼容第二，甚至第三套完全不同的工藝流程，所要解決的關(guān)鍵問題是新引進(jìn)的工藝參數(shù)與原工藝之間轉(zhuǎn)換，也就是所謂“變相” 問題。變相內(nèi)容主要在于溶劑PH，離子強(qiáng)度，離子種類，解離常數(shù)，電導(dǎo)值等。關(guān)鍵問題是工藝設(shè)計，對變相速率的控制。需要專設(shè)“變相”功能構(gòu)件達(dá)此目的。本實用新型提供的疊加式固定床變相聚焦層析柱，在分離有效成份時，強(qiáng)調(diào)所有待分離組份一概在各自的被荷載區(qū)段達(dá)到飽和狀態(tài)，而且這種區(qū)段的容積是根據(jù)樣品濃度與介質(zhì)的交換容量之間關(guān)系預(yù)先設(shè)定，為次級產(chǎn)品預(yù)設(shè)的截留容積可以根據(jù)需要任意增減。而且這些柱段都有各自相應(yīng)的專一吸附對象。這是它可以實現(xiàn)規(guī)?；嘟M份分離的基石出。在柱芯截面積確定之后，相關(guān)柱段的交換劑用量及柱段高度由料液濃度，分離介質(zhì)特性，環(huán)境溫度等一系列物化參數(shù)綜合運(yùn)算，并考慮保險系數(shù)后進(jìn)行工程設(shè)計。柱段高度的計算公式如下
權(quán)利要求1.一種疊加式固定床變相聚焦層析柱，其至少具有一個工作單元，包括依次連接的進(jìn)料管、用以進(jìn)行層析的柱體、出料管及儲料罐，其特征在于，所述工作單元由若干柱段由下至上順次排列，每一柱段連接有一個變相器，所述變相器是由在所述柱體外的半透膜隔斷構(gòu)成的容器和橫向切入柱芯內(nèi)的柱芯隔斷板兩部分組成，還包括貫穿其中起連接作用的漿料輸液管線，其中，所述半透膜隔斷構(gòu)成的容器是由半透膜構(gòu)成分離的腔室，分別供待分離漿料和由輸液泵或輸液泵泵入的操作液短時間滯留和交換溶質(zhì)，依賴半透膜兩側(cè)溶質(zhì)的交換作用達(dá)到操作液物化參數(shù)的置換目的，所述柱芯隔斷板與柱體之間采取可拆卸的卡箍密封連接方式，所述漿料輸液管線的終端是柱芯隔斷板，該柱芯隔斷板的上下兩側(cè)分別設(shè)有互不導(dǎo)通的三通輸液通道及電磁閥門組，使得在變相器內(nèi)經(jīng)過調(diào)制后的料液經(jīng)此分流到下一柱段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊加式固定床變相聚焦層析柱，其特征在于，根據(jù)分離漿料的性質(zhì)，多組共性的柱段共用一個變相器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊加式固定床變相聚焦層析柱，其特征在于，所述柱體還包括篩板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊加式固定床變相聚焦層析柱，其特征在于，所述的柱體是由若干模包組件層疊緊固而成，所述的模包組件包括封套以及位于所述封套內(nèi)部的柱芯， 所述柱芯沿軸向是由數(shù)十乃至百，千層毫米級厚度的薄片疊加而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊加式固定床變相聚焦層析柱，其特征在于多工作單元是將所述至少一個工作單元有序疊加，構(gòu)成多單元疊加裝置。
專利摘要本實用新型提供一種疊加式固定床變相聚焦層析柱，并且采用該層析柱同時分離了蚓激酶、超氧化物歧化酶和復(fù)合氨基酸，變革現(xiàn)行生物漿料生產(chǎn)線單一產(chǎn)成品現(xiàn)狀，在保持原生化制品的質(zhì)量、產(chǎn)量、能耗、工時等經(jīng)濟(jì)核算指標(biāo)原有的水準(zhǔn)前題下，實現(xiàn)同一柱床內(nèi)對多種藥效成份集約化連續(xù)分離。
文檔編號B01D15/08GK202173808SQ20112024093
公開日2012年3月28日 申請日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月8日
發(fā)明者倪寶謙, 倪成 申請人:倪寶謙