[发明专利]制备型差速逆流高压电泳分离装置

说明书

本发明属于可供工业规模生产的生物物质分离纯化设备。

随着生物工程的迅速发展，针对某些重要的生物物质例如各种特效蛋白质药物、激素、干扰素等进行批量较大的制备性分离纯化，是人们迫切期待解决的新课题，也是形成新兴的高技术、高利润工业的迫切需要。

电泳作为生物技术领域中分析和表征蛋白质复杂混合物的基本分离技术，无疑是一种有效的分析测试工具。其基本原理是：带有静电荷的阳离子(+)或阴离子(-)在外加电场作用下按照其“荷质比”的差异，以不同的运动速度进行迁移的“差动效应”把溶液中不同的离子组份彼此分开。在蛋白质的生化研究中，同其它分析性分离手段相比较，电泳分离技术具有条件温和、分辨率高、操作方便、样品用量少等优点，因此，在临床医学和实验室研究中得到了广泛的应用。然而，遗憾的是，迄今为止将电泳分离技术应用于大量蛋白质样品的生产制备时，无论是其分离精度还是其实用程度，都远远未能达到用于蛋白质分析那样的水平。即使有的电泳方法也能用于少量蛋白质样品的制备，但是，由于这些电泳方法难于实现大批量连续化生产，因而，目前只限于实验室规模应用和小量制备，且成本高昂。适当的高电压是提高电泳速率、增大处理能力的有效措施，但施加高电压以及增大电泳柱尺寸会带来散热困难、对流与放大效应加重等问题。解决上述问题，并采取措施实现连续化操作和过程的在线监测，则利用新型的电泳分离技术代替传统技术实现生物与生化物质的分离纯化和大批量生产，不仅成为可能而且可大幅度降低生产成本。

本发明的目的在于提供一种可用于工业规模的差速逆流电泳分离装置，使之用于生物物质特别是蛋白质的分离纯化。

本发明同现有的制备型电泳分离装置比较，主要特征在于：

(1)本装置可进行连续生产制备，也可间歇操作。电泳柱尺寸可比普通电泳柱大得多，因此生产能力可提高若干倍。本装置电泳柱的I、II两区域内，分别以特殊方式装以不同粒度和不同孔度的珠状聚合物凝胶，中部为由多孔板构成的目标产品的纯化浓缩室。这不仅解决了样品组份的对流问题，提高了过程的分辨率；而且可以在保证目标产品纯度的同时，进行连续化分离操作。此外，间歇分离操作时，目标产品亦可在纯化腔室内得到浓缩。

(2)整个电泳柱具有特殊的换热结构(见附图2、3)。图2为A型，适用于一般制备量或放大倍数不高的情况，柱子的外部套管与内部径向换热支管连通，冷却介质同时在其中进行循环冷却；图3为B型，适用于处理量更大的制备要求，柱子做成列管式，管内按要求装填珠状聚合物凝胶，壳方通以冷却介质，这一方面可实现良好换热，另一方面可大大减轻甚至消除了对流的影响。此外，再加上连续进出料，从而彻底解决了电泳热的排除问题，可靠地保证了工业规模电泳分离柱内的恒低温条件。

(3)电泳柱两端电极室内的缓冲液分别作循环流动的独特设计，及时带走了电极生成的气体，解决了自由溶液电泳中因产生气泡而对分离过程的影响；同时，通过多孔膜提供的缓冲液扩散作用还可以保证整个电泳分离柱内PH环境的稳定。

(4)目标产品在纯化浓缩室的浓缩过程及浓度可通过本装置专配的光纤测试系统进行在线监测。

附图1是本发明的分离原理示意图。

其中，P代表目标蛋白质，α、β分别代表两种具有不同物理性质的分离介质(如不同粒径或不同孔度的凝胶)。此两种介质将导致溶液在I、II区域内的流动速度有所不同。电泳分离柱中，各种离子组份均有两种运动方式：电泳运动和物料流流动。在I区，具有目标蛋白质P的载液流动速度V_r，超过了该区域的电泳迁移速度V_e，从而目标蛋白质将被物流冲走，两种速度净差值(VI)的方向是由I→II；反之，在II区，具有较高电泳速度的目标蛋白质P将不屈从于具有相对较低的载液流速的移动而“逆水行舟”，两种速度净差值(VII)的方向是由II→I。必然的结果是：在适当的操作条件下，目标蛋白质P在I、II两区域的交界处速度相互抵消而得到“富集”，完成与其它杂质的分离纯化。该分离过程是依据生物物质分子的大小和带电性质两个物理因素建立的，因此，较单纯的电泳以及单纯的色谱分离技术具有更高的分辨率。

附图2、3是本发明的装置结构示意图。