CN114606121A - 核酸预变性系统以及对核酸进行预变性处理的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种核酸预变性系统以及对核酸进行预变性处理的方法。核酸预变性系统包括：供料器，用于提供带有核酸的液体原料；第一换热器，用于对来自所述供料器的液体进行加热；与所述第一换热器分开的孵育器，用于对来自所述第一换热器的液体进行孵育；以及与所述孵育器分开的第二换热器，用于对来自所述孵育器的液体进行冷却。根据本发明的核酸预变性系统能够提高核酸预变性的效率。
Description
技术领域
本发明涉及医药领域，具体而言，涉及一种核酸预变性系统以及对核酸进行预变性处理的方法。
背景技术
在实验室小规模研究中，对核酸，例如DNA或RNA进行PCR或者逆转录反应时，比如使用1.5ml离心管，升温使用金属浴或者水浴都可以快速升温（如在5min内），降温可以通过将离心管放入冰或低温环境中，可达到快速降温（如在5min内）。但是随着预变性反应体积的增大，还是按照1.5ml离心管的方式进行处理则是个巨大的挑战。目前市场上的变温反应器，通常来说使用TCU-夹套/加热毯的方式进行控温，升降温通常需要30min左右，而且体积通常是固定的，如赛多利斯的玻璃反应器Univessel® Glass，是在反应器外部加入玻璃夹套，夹套和反应器之间的空间加入水、乙二醇，水、乙二醇通过其他控温单元进行升温或者降温，反应器中的溶液的温度因此得到控制，但是通常升温和降温的速度随着体积增加逐渐降低，如降温时间过久，DNA或者RNA可能会重新形成二级结构，影响反应效率，同时DNA或者RNA的稳定性也可能会降低，如体积太小则无法满足单一批次的生产需求。
所以，很有必要针对包括上述这些情况在内的现有问题或弊端进行充分研究，以便加以改进。
发明内容
本发明提出一种核酸预变性系统，其能够提高核酸预变性的效率。
根据本发明一个方面提出的核酸预变性系统，包括：
供料器，用于提供带有核酸的液体原料；
第一换热器，用于对来自所述供料器的液体进行加热；
与所述第一换热器分开的孵育器，用于对来自所述第一换热器的液体进行孵育；以及
与所述孵育器分开的第二换热器，用于对来自所述孵育器的液体进行冷却。
根据本发明一个方面提出的核酸预变性系统，所述核酸预变性系统包括温控单元，用于控制所述第一换热器和/或所述第二换热器的温度。
根据本发明一个方面提出的核酸预变性系统，所述核酸预变性系统包括：
第一温控单元，用于控制所述第一换热器的温度；以及
第二温控单元，用于控制所述第二换热器的温度。
根据本发明一个方面提出的核酸预变性系统，所述孵育器包括多个互相并联的子孵育器，每个子孵育器能够独立地接收以及排出液体。
根据本发明一个方面提出的核酸预变性系统，所述核酸预变性系统配置成使得液体原料以第一速度连续地流经第一换热器，所述多个子孵育器交替地接收及排出来自所述第一换热器的液体原料，以使液体原料连续地以第二速度流经第二换热器。
根据本发明一个方面提出的核酸预变性系统，所述第一速度等于第二速度。
根据本发明一个方面提出的核酸预变性系统，所述核酸预变性系统包括：
管路，用于连接所述供料器、所述第一换热器、所述孵育器以及所述第二换热器；
阀，用于控制所述管路的通断；
位于所述孵育器的上游的第一泵，用于驱动液体从所述供料器流经所述第一换热器；
位于所述孵育器的下游的第二泵，用于驱动液体从所述孵育器流经所述第二换热器；以及
位于所述第二换热器下游的收集器，用于收集来自所述第二换热器的液体。
此外，本发明提出一种对核酸进行预变性处理的方法，其使用前述的核酸预变性系统对核酸进行预变性处理，因此能够具有如上面所述的优点。
根据本发明一个方面提出的对核酸进行预变性处理的方法，所述孵育器包括多个互相并联的子孵育器，控制各个子孵育器的生产节拍使得所述孵育器作为一个整体连续地接收液体并且/或者连续地排出液体。
根据本发明一个方面提出的对核酸进行预变性处理的方法，所述液体原料连续地流经第一换热器及第二换热器。
本发明的有益效果包括：通过与孵育器分开的第一换热器能够快速地并且精确地将核酸加热到预设的温度，通过与孵育器分开的第二换热器能够快速并且精确地将核酸冷却到预设的温度，从而在核酸生产过程中实现快速并且精确的温度控制，提高核酸预变性的效率。
附图说明
参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。其中：
图1示意性显示了根据本发明一个实施方式提出的核酸预变性系统。
具体实施方式
容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
根据本发明的一实施方式结合图1示出，其中可看出：核酸预变性系统包括：供料器H，用于提供带有核酸的液体原料，核酸例如是mRNA，供料器H除了图中所示的袋状还可以构造为供料管路或者供料托盘；第一换热器EH1，用于对来自所述供料器的液体进行加热；与所述第一换热器分开的孵育器C1、C2，用于对来自所述第一换热器的液体进行孵育，孵育器例如构造为罐状；以及与所述孵育器分开的第二换热器EH2，用于对来自所述孵育器的液体进行冷却。
所述第一换热器可以采用分级加热，例如所述第一换热器由多个加热模块构成，各个加热模块可以集成在一起也可以分开地构造。类似地，所述第二换热器可以采用分级冷却，例如所述第二换热器由多个冷却模块构成，各个冷却模块可以集成在一起也可以分开地构造。
在根据该实施方式的核酸预变性系统中，通过与孵育器分开的第一换热器能够快速地并且精确地将核酸加热到预设的温度（例如孵育温度），通过与孵育器分开的第二换热器能够快速并且精确地将核酸冷却到预设的温度，从而在核酸生产过程中实现快速并且精确的温度控制，提高核酸预变性的效率。此外，根据该实施方式的核酸预变性系统有效地克服了过去夹套式加热/冷却方法中存在的加热速度慢、温度控制不精确以及待预变性的液体体积有限的缺点，特别适用于对大体积的待预变性的液体进行连续地处理。
所述核酸预变性系统还包括温控单元（TCU），用于控制所述第一换热器和/或所述第二换热器的温度。所述第一换热器可以为管式换热器，例如为升温毛细管换热器，温控单元对作为热量传递介质的液体加热并且控制其流经第一换热器的毛细管，并且因此通过毛细管的管壁与来自所述供料器的液体的接触对其加热。所述第二换热器也可以为管式换热器，例如为降温毛细管换热器，温控单元对作为热量传递介质的液体冷却并且控制其流经第二换热器的毛细管，并且因此通过毛细管的管壁与来自所述孵育器的液体的接触对其冷却。
在图中所示的实施方式中，所述核酸预变性系统包括：第一温控单元TCU1，用于控制所述第一换热器EH1的温度；以及第二温控单元TCU2，用于控制所述第二换热器EH2的温度。通过这样的方式，能够分别对所述第一换热器EH1和所述第二换热器EH2进行快速并且精确地温度控制。第一温控单元和第二温控单元可以连续地加热/冷却；此外，第一温控单元和第二温控单元也可以间歇性加热/冷却。
所述孵育器可以包括多个（即两个以上）互相并联的子孵育器，每个子孵育器能够独立地接收以及排出液体，也即各个子孵育器能够互相独立地从所述第一换热器接收液体以及向所述第二换热器排出液体。各个子孵育器的容积、接收液体速度以及排出液体速度等参数可以根据需要调整，它们可以相同或者不同。通过设置多个互相并联的子孵育器的方式，一方面，可以在单个孵育器容积有限的情况下通过并联多个子孵育器来增加总体的孵育器的容积从而对更多的带有核酸的液体进行处理；另一方面，可以通过控制各个子孵育器的生产节拍、例如接收液体、孵育液体以及排出液体的节拍，使得所有的子孵育器作为一个整体连续地从所述第一换热器接收液体并且/或者连续地向所述第二换热器排出液体，从而保证生产的连续性和稳定性。
在图中所示的实施方式中，孵育器包括两个互相并联的子孵育器C1、C2，每个子孵育器能够独立地接收以及排出液体。每个子孵育器的容积例如为1.5L。这两个子孵育器的参数相同。根据之前描述的方式，这两个子孵育器的一个示例性的工作过程是：在第一子孵育器C1对其中的包含核酸的液体进行孵育期间，第二子孵育器C2排出其中完成孵育的包含核酸的液体并且被冲洗；之后第二子孵育器从所述第一换热器接收液体，在此期间第一子孵育器向所述第二换热器排出液体；然后第二子孵育器对其中的包含核酸的液体进行孵育，在此期间第一子孵育器被冲洗以及从第一换热器接收液体；接着循环前面的过程。
根据本发明的一个实施方式，核酸预变性系统配置成使得液体原料以第一速度连续地流经第一换热器，所述多个子孵育器交替地接收及排出来自所述第一换热器的液体原料，以使液体原料连续地以第二速度流经第二换热器。所述第一速度可以等于第二速度。
具体过程示例为：第一子孵育器开始孵育的时候，同时向第二子孵育器进料，第一子孵育器完成孵育，开始向第二换热器排出液体原料时，第二子孵育器接收完来自第一换热器的液体原料并开始进行孵育，直至第一子孵育器排尽液体原料，此时第二子孵育器完成孵育，并开始向第二换热器排出液体原料，同时第一子孵育器停止排料，开始又一轮接收来自第一换热器的液体原料并进行孵育。以此类推，当有二个以上的子孵育器时，各个子孵育器轮流接收、孵育及排出。
通过这样的方式，在根据该实施方式的核酸预变性系统中实现连续进料、孵育及连续收集产品，精确控制温度变化的时间，保证大通量下的核酸反应效率。
通过第一换热器-孵育器-第二换热器的串联设置，实现核酸预变性的连续流处置，子孵育器交替地接收并排出核酸液体，以使反应液及时降温。
在图中所示的实施方式中，在所述孵育器处设有围绕所述孵育器的加热器，用于加热所述孵育器，加热器例如为围绕所述孵育器的加热毯。通过加热器可以对孵育器提前加热，使得加热器在包含核酸的液体到达之前或者到达之时已经达到预设的孵育温度，此外加热器还可以使孵育器在孵育期间保持在预设的孵育温度，最终提高对核酸的孵育的效率。在所述孵育器处还设有：温度计，用于测量所述孵育器中的液体的温度；以及称重器，用于测量所述孵育器中的液体的重量。通过温度计和称重器能够对孵育器以及在其中的液体的温度和重量进行监控。此外，在所述孵育器处还设有废液筒，用于存储来自所述孵育器的废液。
在此需要说明的是，本领域技术人员可以根据需要在所述孵育器处设置上述器件中的一个或多个，这不会脱离本发明的范围。
如图所示，所述核酸预变性系统包括：处于最上游的供料袋H；阀，用于控制所述管路的通断，阀可以直接地设置在各个器件的下游，也可以根据需要设置在其他位置；位于所述孵育器的上游的第一泵M1，用于驱动液体从所述供料器流经所述第一换热器EH1例如直至所述孵育器；位于所述孵育器的下游的第二泵M2，用于驱动液体从所述孵育器流经所述第二换热器EH2；位于所述第二换热器下游的收集器E、例如收集罐或出料袋，用于收集来自所述第二换热器的液体；以及管路，用于连接所述供料器、所述第一换热器、所述孵育器以及所述第二换热器，所述管路例如由硅胶制成；此外，其他各个器件可以通过管路连接。第一泵和第二泵例如构造为蠕动泵。
在此需要说明的是，本领域技术人员可以根据需要在核酸预变性系统中设置上述器件中的一个或多个，这不会脱离本发明的范围。
此外，所述核酸预变性系统包括冲洗器，用于冲洗所述第一换热器、所述第二换热器和/或所述孵育器中的液体。例如，所述冲洗器带有多个冲洗枪，各个冲洗枪分别用于冲洗所述第一换热器、所述第二换热器和/或所述孵育器中的液体。如图所示，所述冲洗器带有三个冲洗枪PA1、PA2和PA3，冲洗枪PA1用于冲洗第一换热器EH1，冲洗枪PA2用于冲洗第一子孵育器C1，并且冲洗枪PA3用于冲洗第二子孵育器C2。又例如，所述冲洗器包括多个独立的子冲洗器，各个子冲洗器别用于冲洗所述第一换热器、所述第二换热器和所述孵育器中的液体。示例性地，在冲洗器中存储有压缩气体（例如惰性气体），在需要时将压缩气体释放到管路中并且将残留在其中的液体冲洗到下游。例如，在第一换热器完成对位于其中的液体加热之后利用冲洗器进行冲洗；又例如，在孵育器中对包含核酸的液体完成孵育之后利用冲洗器对所述孵育器进行冲洗。
本发明还涉及一种对核酸进行预变性处理的方法，其使用根据前述任一项或多项实施方式所述的核酸预变性系统对核酸进行预变性处理。示例性地，采用之前所述的核酸预变性系统，首先利用第一换热器将带有mRNA的液体快速加热至至少65℃，接着将完成加热液体通过管路传递至孵育器，再在孵育器中孵育约5min，接着将完成孵育的液体通过管路传递至第二换热器，再在第二换热器中使液体快速降温至2-8℃，最后排出以及收集完成预变性处理的液体。
根据本发明的一个实施方式，所述孵育器包括多个互相并联的子孵育器，控制各个子孵育器的生产节拍使得所述孵育器作为一个整体连续地从所述第一换热器接收液体并且/或者连续地向所述第二换热器排出液体，从而保证生产的连续性和稳定性。各个子孵育器的生产节拍的控制方式可参考之前的描述，在此不再赘述。
优选地，所述液体原料连续地顺序流经第一换热器、孵育器及第二换热器，从而在核酸预变性系统中产生连续的液体流。
本申请的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本申请技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本申请的保护范围内。
Claims (10)
1.一种核酸预变性系统，其特征在于，所述核酸预变性系统包括：
供料器，用于提供带有核酸的液体原料；
第一换热器，用于对来自所述供料器的液体进行加热；
与所述第一换热器分开的孵育器，用于对来自所述第一换热器的液体进行孵育；以及
与所述孵育器分开的第二换热器，用于对来自所述孵育器的液体进行冷却。
2.根据权利要求1所述的核酸预变性系统，其特征在于，所述核酸预变性系统包括温控单元，用于控制所述第一换热器和/或所述第二换热器的温度。
3. 根据权利要求2所述的核酸预变性系统，其特征在于，所述核酸预变性系统包括：
第一温控单元，用于控制所述第一换热器的温度；以及
第二温控单元，用于控制所述第二换热器的温度。
4.根据权利要求1所述的核酸预变性系统，其特征在于，所述孵育器包括多个互相并联的子孵育器，每个子孵育器能够独立地接收以及排出液体。
5.根据权利要求4所述的核酸预变性系统，其特征在于，所述核酸预变性系统配置成使得液体原料以第一速度连续地流经第一换热器，所述多个子孵育器交替地接收及排出来自所述第一换热器的液体原料，以使液体原料连续地以第二速度流经第二换热器。
6.根据权利要求1所述的核酸预变性系统，其特征在于，所述第一速度等于第二速度。
7.根据权利要求1所述的核酸预变性系统，其特征在于，所述核酸预变性系统包括：
管路，用于连接所述供料器、所述第一换热器、所述孵育器以及所述第二换热器；
阀，用于控制所述管路的通断；
位于所述孵育器的上游的第一泵，用于驱动液体从所述供料器流经所述第一换热器；
位于所述孵育器的下游的第二泵，用于驱动液体从所述孵育器流经所述第二换热器；以及
位于所述第二换热器下游的收集器，用于收集来自所述第二换热器的液体。
8.一种对核酸进行预变性处理的方法，其特征在于，使用根据权利要求1至7中任一项所述的核酸预变性系统对核酸进行预变性处理。
9.根据权利要求8所述的对核酸进行预变性处理的方法，其特征在于，所述孵育器包括多个互相并联的子孵育器，控制各个子孵育器的生产节拍使得所述孵育器作为一个整体连续地接收液体并且/或者连续地排出液体。
10.根据权利要求8所述的对核酸进行预变性处理的方法，其特征在于，所述液体原料连续地流经第一换热器及第二换热器。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20220610 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |