CN113092642B - 一种用于细胞外囊泡的快速提取装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于细胞外囊泡的快速提取装置，包括：沉淀组件、用于连接沉淀组件的环吊装置，以及与沉淀组件套接或螺纹连接的色谱组件；沉淀组件中设置有待滤部和若干过滤器，待滤部中设置有含有细胞外囊泡的待过滤溶液；环吊装置包括支架、旋转发生器，以及与对应旋转发生器配合的夹紧环，夹紧环用于夹紧沉淀组件；相邻夹紧环的旋转方向和旋转速度保持一致或不一致，每个旋转发生器能够使得夹紧环带动沉淀组件旋转；色谱组件中设置有混合部、与混合部底部连接的若干第一层析柱以及若干第二层析柱；至少存在两个第一层析柱串联第二层析柱。本发明结合聚合物沉淀法和色谱法，不仅解决了细胞外囊泡提取效率不高、纯度不够且不够便捷快速的问题。

Description

一种用于细胞外囊泡的快速提取装置
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种用于细胞外囊泡的快速提取装置。
背景技术
细胞外囊泡是指从细胞膜上脱落或者由细胞分泌的双层膜结构的囊泡状小体，直径从40nm到1000nm不等。胞外囊泡主要由微囊泡和外泌体组成，微囊泡是细胞激活、损伤或凋亡后从细胞膜脱落的小囊泡，直径约为100nm- 1000nm。细胞外囊泡广泛存在于细胞培养上清以及各种体液（血液、淋巴液、唾液、尿液、精液、乳汁）中，携带有细胞来源相关的多种蛋白质、脂类、DNA、mRNA、miRNA等，参与细胞间通讯、细胞迁移、血管新生和免疫调节等过程。在糖尿病、心血管疾病、艾滋病、慢性炎症疾病以及癌症中都发现细胞外囊泡水平的升高，它们很有可能成为这类疾病的诊断标志物，因此，对细胞外囊泡进行准确的定性和定量研究显得尤为重要。
细胞外囊泡的分离及提纯通常使用超速离心、免疫磁珠、超滤、沉淀或试剂盒等方法实现。但上述方法或过于复杂或分离纯化效果一般，所以现在人们都在研究通过过滤膜过滤的方法。例如，CN108865971A中公开了一种使用多孔阳极氧化铝薄膜分离外泌体的方法和装置。通过过滤的方案的确可以获取得到想要的外囊泡，然而，很多时候孔径较大的生物材料才是需要的材料（外囊泡），而孔径较小的物质为杂质，导致采用上述装置时，需要的生物材料由于孔径过大会残留在过滤膜中，使得用户需要拆装过滤装置进行反冲后才能获取该生物材料。首先拆装时可能会对外囊泡造成污染。且单独实用过滤沉淀的方法并不能够使得外囊泡的提取纯度提高。
为了解决现有技术中细胞外囊泡的提取方法的缺陷，有必要提出一种细胞外囊泡的快速提取装置。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种用于细胞外囊泡的快速提取装置，旨在解决现有细胞外囊泡提取方法中提取效率不高、纯度不够且不够便捷快速的问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种用于细胞外囊泡的快速提取装置，其特征在于，包括：沉淀组件、用于连接所述沉淀组件的环吊装置，以及与所述沉淀组件套接或螺纹连接的色谱组件；
所述沉淀组件中设置有待滤部和若干过滤器，所述待滤部中设置有含有细胞外囊泡的待过滤溶液，所述过滤器等间距设置于所述沉淀组件的内腔；所述过滤器中的滤膜的孔径大小不一致；所述沉淀组件的底部还设置有细胞外囊泡收集器；
所述环吊装置包括支架，以及若干旋转发生器，以及与对应所述旋转发生器配合的夹紧环，所述夹紧环用于夹紧所述沉淀组件；相邻所述夹紧环的旋转方向和旋转速度保持一致或不一致，每个所述旋转发生器能够使得所述夹紧环带动所述沉淀组件旋转；
所述色谱组件中设置有混合部、与所述混合部底部连接的若干第一层析柱以及若干第二层析柱，所述混合部用于混合所述沉淀组件中沉淀的所述细胞外囊泡和外接排阻溶液；至少存在两个所述第一层析柱串联所述第二层析柱。
本发明一个较佳实施例中，所述夹紧环包括旋转环、若干与所述旋转环连接的夹紧部，每个所述夹紧部靠旋转环中心位置的两个夹紧绳朝所述旋转环外缘位置汇合形成一条。
本发明一个较佳实施例中，所述夹紧绳的夹紧大小通过收缩环控制。
本发明一个较佳实施例中，所述夹紧绳靠近所述旋转环中心位置的内侧设置有橡胶垫片，所述橡胶垫片的表面至少设置有花纹。
本发明一个较佳实施例中，所述环吊装置的外侧至少外加有磁场发生器，所述磁场发生器环绕所述环吊装置。
本发明一个较佳实施例中，每个所述旋转发生器能够使得所述夹紧环带动所述沉淀组件按照顺时针、逆时针、间歇顺时针、逆时针交替旋转。
本发明一个较佳实施例中，所述排阻溶液为葡聚糖溶液，所述葡聚糖溶液为0.1mM的PBS配制形成。
本发明一个较佳实施例中，所述排阻溶液与所述沉淀组件中沉淀的所述细胞外囊泡的混合体积比为1.5-2：1。
本发明一个较佳实施例中，所述含有细胞外囊泡的待过滤溶液为无菌条件培养基培养下的细胞上清液。
本发明一个较佳实施例中，所述过滤器中所述滤膜的纵向截面为V或W型；
本发明一个较佳实施例中，所述过滤器以及细胞外囊泡收集器的外形均与所述沉淀组件的内壁大小一致。
本发明一个较佳实施例中，所述过滤器等间距设置于所述沉淀组件的内腔。
本发明一个较佳实施例中，所述过滤器中的滤膜的孔径大小不一致。
本发明一个较佳实施例中，所述沉淀组件与所述色谱组件均为透明材质制成的管状结构。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：
（1）本发明提供了一种用于细胞外囊泡的快速提取装置，该装置利用过滤沉淀法结合色谱法，解决了现有技术中细胞外囊泡提取效率不高、纯度不够且不够便捷快速的问题。
（2）本发明中摆脱了对昂贵仪器，如超高速离心机、荧光定量PCR仪等和精密操作要求的依赖，简化了细胞外囊泡的提取手段，提高了灵敏度。
（3）本发明中采用固定旋转和外加磁场的方法，加快了细胞外囊泡的沉淀速度，提高了细胞外囊泡的提取速度。
（4）本发明通过色谱法中第一层析柱和第二层析柱的配合使用，不仅增加了外囊泡提取的提取数量，还提高了提取的效率。
（5）本发明对于恶性血液疾病的早期诊断具有重大意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，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；
图1是本发明的优选实施例的环吊装置的立体结构图；
图2是本发明的优选实施例的夹紧环的立体结构图；
图3是本发明的优选实施例的沉淀组件和色谱组件的结构示意图；
图中：1、沉淀组件；11、过滤器；
2、环吊装置；21、支架；22、旋转发生器；23、夹紧环；231、旋转环；232、夹紧部；2321、夹紧绳；2322、收缩环；2323、橡胶垫片；
3、色谱组件；31、混合部；32、第一层析柱；33、第二层析柱；4、外接排阻溶液。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
一种用于细胞外囊泡的快速提取装置，包括：沉淀组件1、用于连接沉淀组件1的环吊装置2，以及与沉淀组件1套接或螺纹连接的色谱组件3。沉淀组件1与色谱组件3均为透明材质制成的管状结构。优选的，沉淀组件1与色谱组件3均为圆柱体。沉淀组件1与色谱组件3可以拆卸连接。
如图1所示，环吊装置2用于沉淀组件1的固定，并带动沉淀组件1的旋转。环吊装置2包括支架21，以及若干旋转发生器22，以及与对应旋转发生器22配合的夹紧环23，本发明中旋转发生器22等间距间隔排布，旋转发生器22能够使得夹紧环23的旋转。本发明中采用固定旋转和外加磁场的方法，加快了细胞外囊泡的沉淀速度，提高了细胞外囊泡的提取速度。
如图2所示，夹紧环23包括旋转环231、若干与旋转环231连接的夹紧部232，每个夹紧部232靠旋转环231中心位置的两个夹紧绳2321朝旋转环231外缘位置汇合形成一条。夹紧绳2321的夹紧大小通过收缩环2322控制。这种结构，竖直方向上的夹紧部232对沉淀组件1的夹紧。
夹紧环23用于夹紧沉淀组件1；相邻夹紧环23的旋转方向和旋转速度保持一致或不一致，每个旋转发生器22能够使得夹紧环23带动沉淀组件1旋转。每个旋转发生器22能够使得夹紧环23带动沉淀组件1按照顺时针、逆时针、间歇顺时针、逆时针交替旋转。本发明有选择不同方式的旋转，若竖直方向上旋转的方向不同，则会在旋转中对沉淀组件1实现扭转；若竖直方向上旋转速度依次增加或减小，则会在旋转时在竖直方向上形成抖动，实现加快沉淀的速度。
本发明中夹紧绳2321靠近旋转环231中心位置的内侧设置有橡胶垫片2323，橡胶垫片2323的表面至少设置有花纹，用于在旋转过程中增大橡胶垫片2323与沉淀组件1的摩擦，防止脱落。
如图3所示，本发明中沉淀组件1中设置有待滤部和若干过滤器11，待滤部中设置有含有细胞外囊泡的待过滤溶液，过滤器11等间距设置于沉淀组件1的内腔；过滤器11中的滤膜的孔径大小不一致；沉淀组件1的底部还设置有细胞外囊泡收集器。
本发明中过滤器11中滤膜的纵向截面为V或W型；过滤器11等间距设置于沉淀组件1的内腔。过滤器11中的滤膜的孔径大小依次减小，过滤器11中的滤膜孔径可以分别选择为10μm、5μm、1μm和200nm。过滤器11以及细胞外囊泡收集器的外形均与沉淀组件1的内壁大小一致。
本发明在环吊装置2的外侧至少外加有磁场发生器，磁场发生器环绕环吊装置2。该磁场发生器产生磁场，磁场能够改变物质的理化性质，并对物质的分离起到促进的作用，从而减小沉淀过程中的提取时间。
本发明中色谱组件3中设置有混合部31、与混合部31底部连接的若干第一层析柱32以及若干第二层析柱33，混合部31用于混合沉淀组件1中沉淀的细胞外囊泡和外接排阻溶液4；至少存在两个第一层析柱32串联第二层析柱33。混合部31中的溶液依次经过两个串联的第一层析柱32和第二析柱层后，其中的杂质部分或全部保留在层析柱内填料的捕获表面，流穿液即为提取到的纯化后的细胞外囊泡。在传统的色谱法中，设置多个第一层析柱32，以及多个与第一层析柱32串联的第二层析柱33，第一层析柱32做初步纯化，第二层析柱33做中效/精细纯化，目的是得到可以足够纯的细胞外囊泡。本发明通过色谱法中第一层析柱32和第二层析柱33的配合使用，不仅增加了外囊泡提取的提取数量，还提高了提取的效率。
本发明中排阻溶液为葡聚糖溶液，葡聚糖溶液为0.1mM的PBS配制形成。排阻溶液与沉淀组件1中沉淀的细胞外囊泡的混合体积比为1.5-2：1。
本发明中含有细胞外囊泡的待过滤溶液为无菌条件培养基培养下的细胞上清液。
现有技术中胶原结合和免疫印迹、酶联免疫吸附(ELISA)存在操作复杂、耗时费力、灵敏度低和完全依赖进口，产品价格昂贵的问题，而本发明中自主研发新型ADM13酶特异激活荧光的原创性制剂，在前期原发性血小板减少性紫癜（TTP）血液病诊断能够取得突破性作用，且这种全新的设计和优化合成工艺，降低了产品的成本。
本发明中自主研发新型ADM13酶特异激活荧光的原创性制剂目前在临床上的诊断主要在血小板减少性些出血、微血管病性溶血性贫血、神经精神症状、肾脏损害以及发热等方案。
传统单一的聚合物沉淀法在提取细胞外囊泡后，其表面会大量附着脂蛋白的杂质，导致提取的纯度不够。传统单一的色谱法在提取细胞外囊泡时，使用单一的析柱层不仅单次提取数量不多，且提取的时间较长。本发明结合聚合物沉淀法和色谱法，不仅解决了细胞外囊泡提取效率不高、纯度不够且不够便捷快速的问题。本发明中摆脱了对昂贵仪器，如超高速离心机、荧光定量PCR仪等和精密操作要求的依赖，简化了细胞外囊泡的提取手段，提高了灵敏度。
综上所述，本发明的细胞外囊泡过滤提取装置使得外囊泡进行两次过滤，从而在细胞外囊泡过滤提取装置中一次性即可获得指定规格的细胞外囊泡，摒弃了传统的超滤法中采用多种器械来进行过滤提取等操作步骤，保证了无菌的环境，提高了细胞外囊泡过滤提取的质量。同时操作步骤以及使用器材的减少，也降低了细胞外囊泡提取的操作难度，整套流程简单易操作，容易掌握，不需要专业人员去进行操作，降低了人员配置的难度，便于在临床使用及推广。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims (8)

1.一种用于细胞外囊泡的快速提取装置，其特征在于，包括：沉淀组件、用于连接所述沉淀组件的环吊装置，以及与所述沉淀组件套接或螺纹连接的色谱组件；
所述沉淀组件中设置有待滤部和若干过滤器，所述待滤部中设置有含有细胞外囊泡的待过滤溶液，所述沉淀组件的底部还设置有细胞外囊泡收集器；
所述环吊装置包括支架，以及若干旋转发生器，以及与对应所述旋转发生器配合的夹紧环，所述夹紧环用于夹紧所述沉淀组件；相邻所述夹紧环的旋转方向和旋转速度保持一致或不一致，每个所述旋转发生器能够使得所述夹紧环带动所述沉淀组件旋转；
所述夹紧环包括旋转环、若干与所述旋转环连接的夹紧部，每个所述夹紧部靠旋转环中心位置的两个夹紧绳朝所述旋转环外缘位置汇合形成一条；所述环吊装置的外侧至少外加有磁场发生器，所述磁场发生器环绕所述环吊装置；
所述色谱组件中设置有混合部、与所述混合部底部连接的若干第一层析柱以及若干第二层析柱，所述混合部用于混合所述沉淀组件中沉淀的所述细胞外囊泡和外接排阻溶液；至少存在两个所述第一层析柱串联所述第二层析柱。
2.根据权利要求1所述的一种用于细胞外囊泡的快速提取装置，其特征在于：所述夹紧绳的夹紧大小通过收缩环控制。
3.根据权利要求2所述的一种用于细胞外囊泡的快速提取装置，其特征在于：所述夹紧绳靠近所述旋转环中心位置的内侧设置有橡胶垫片，所述橡胶垫片的表面至少设置有花纹。
4.根据权利要求1所述的一种用于细胞外囊泡的快速提取装置，其特征在于：每个所述旋转发生器能够使得所述夹紧环带动所述沉淀组件按照顺时针、逆时针、间歇顺时针、逆时针交替旋转。
5.根据权利要求1所述的一种用于细胞外囊泡的快速提取装置，其特征在于：所述排阻溶液为葡聚糖溶液，所述葡聚糖溶液为0.1mM的PBS配制形成。
6.根据权利要求5所述的一种用于细胞外囊泡的快速提取装置，其特征在于：所述排阻溶液与所述沉淀组件中沉淀的所述细胞外囊泡的混合体积比为1.5-2：1。
7.根据权利要求1所述的一种用于细胞外囊泡的快速提取装置，其特征在于：所述含有细胞外囊泡的待过滤溶液为无菌条件培养基培养下的细胞上清液。
8.根据权利要求1所述的一种用于细胞外囊泡的快速提取装置，其特征在于：所述过滤器中滤膜的纵向截面为V或W型；
所述过滤器以及细胞外囊泡收集器的外形均与所述沉淀组件的内壁大小一致。
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