[发明专利]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

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于生物反应设备技术领域，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。

背景技术

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。

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。

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。

发明内容

本发明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。

为实现上述目的，第一方面，本发明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。

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。

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％。

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。

进一步地，各所述桨叶等间距布设。

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。

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。

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。

进一步地，所述夹角a≤20°。

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，b90°。