CN209361909U - 一种连续层析分离系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种连续层析分离系统，包括依次串联设置的输液装置、多个流路选择阀以及出料口，还包括与流路选择阀一一对应的层析柱，每个层析柱的两端均与同一个流路选择阀连通，每个流路选择阀均可在状态一和状态二来回切换，状态一：流路不经过层析柱，流路选择阀的出口端与其入口端直接连接，状态二：流路经过层析柱，流路选择阀的出口端与其入口端通过层析柱的上下两端连接。本申请通过采用流路选择阀切换流路，因此能够连续的进行多种分离技术，缩短了分离时间，提高了目标蛋白的分离效率。

Description

一种连续层析分离系统

技术领域

本实用新型涉及层析分离领域，特别涉及一种连续层析分离系统。

背景技术

在生物制药工艺流程中，生物样品的下游分离工艺中需要采用多种色谱分离技术顺序工作，比如对一种目标蛋白物先用亲和色谱法进行第一次分离，把收集到产物后重新进入层析系统，再用离子色谱法进行第二次分离，收集第二次分离的产物再次进入层析系统，采用分子筛进行第三次分离后才能收集到目标产物，离线式色谱分离，不但生产成本高，而且效率低。

现有技术中，每次层析结束后都需要重新收集目标蛋白物，开始分离式又需要重新添加产物，因此往往分离耗时较长，因此如何能够实现连续的层析分离以缩短分离时间是本领域亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够有效缩短层多次层析分离时间的一种连续层析分离系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案是：一种连续层析分离系统，包括依次串联设置的输液装置、多个流路选择阀以及出料口，还包括与所述流路选择阀一一对应的层析柱，所述每个流路选择阀控制相应层析柱的连通状态，所述每个流路选择阀均可在状态一和状态二来回切换，输液装置、流路选择阀、至少一层析柱及出料口形成一流路；

所述状态一：流路选择阀的出口端与其入口端直接连接，流路选择阀控制层析柱与所述流路断开，

所述状态二：流路选择阀的出口端与其入口端通过层析柱的两端连接，流路选择阀控制层析柱连通至所述流路中。

具体的：

所述状态一：流路选择阀的进口端和出口端连通，与其对应的层析柱的上下两端连通，

所述状态二：流路选择阀的进口端与层析柱的上端连通，所述层析柱的下端与所述流路选择阀的出口端连通。

进一步的是：所述出料口上还设置有检测器。

进一步的是：所述输液装置由至少一个输液泵组成，所述输液泵为柱塞泵或隔膜泵。

进一步的是：所述输液装置还与多个流动相入口连接，所述流动相入口的数目至少比所述层析柱的数量多一个。

进一步的是：所述流动相入口包括四个，所述流路选择阀包括三个，所述层析柱包括三个。

进一步的是：包括与所述输液装置连通的第一流动相入口、第二流动相入口和第三流动相入口、第四流动相入口以及样品入口，所述输液装置与第一流路选择阀的进口端连通，所述第一流路选择阀还与所述第一层析柱的上下两端连通，所述第一流路选择阀的出口端与第二流路选择阀的进口端连通，所述第二流路选择阀还与第二层析柱的上下两端连通，所述第二流路选择阀的出口端与第三流路选择阀的进口端连通，所述第三流路选择阀还与第三层析柱的上下两端连通，所述第三流路选择阀的的出口端出料口连通。

进一步的是：所述流路选择阀包括进口端、出口端、层析柱进口以及层析柱出口，所述层析柱进口和所述层析柱出口分别用于与同一层析柱的上下两端连接，所述流路选择阀内设置有转子，通过旋转转子可以使流路选择阀在状态一和状态二进行切换。

本申请进一步的提供了一种连续层析方法，所采用的技术方案是：包括以下步骤：

S1、将与输液装置连接的第一个流路选择阀设置为状态二，其他的流路选择阀设置为状态一，将样品注入系统，与第一个流路选择阀对应的第一个层析柱捕获目标组分，而后洗脱目标组分中的杂质；

S2、将第n+1个流路选择阀设置为状态二，将目标组分从第n个层系柱中洗脱下来，并由第n+1个层析柱捕获目标组分，而后，将第n个流路选择阀切换至状态一，洗脱目标组分中的杂质，其中，n表示上一步骤中流路选择阀的顺序编号；

S3、重复步骤S2直至最后一个层析柱捕获目标组分后，将目标组分从最后一个层析柱上洗脱下来，对目标组分进行检测并收集。

进一步的是：S1、将第一流路选择阀设置为状态二，第二流路选择阀和第三流路选择阀设置为状态一，将样品注入系统，第一层析柱对目标组分进行捕获，而后洗脱目标组分中的杂质；

S2、将第二流路选择阀设置为状态二，将目标组分从第一层析柱上洗脱下来，第二层析柱对目标组分进行捕获，而后，将第一流路选择阀设置为状态一，洗脱目标组分中的杂质；

S3、将第三流路选择阀设置为状态二，将目标组分从第二层析柱上洗脱下来，第三层析柱对目标组分进行捕获，而后将第二流路选择阀设置为状态二，洗脱目标组分中的杂质，

S4、对第三层析柱上的目标组分进行洗脱，对洗脱后的目标组分进行检测和收集。

本实用新型的有益效果是：本申请通过采用流路选择阀切换流路，从而实现在线连续的多种分离技术，缩短了分离时间，提高了目标蛋白的分离效率，且流路选择阀通过电机驱动，从而可以实现自动化切换。

附图说明

图1是流路选择阀处于状态一时的示意图。

图2是流路选择阀处于状态二时的示意图。

图3是第一流路选择阀处于状态二的示意图。

图4是第一流路选择阀和第二流路选择阀处于状态二的示意图。

图5是第二流路选择阀处于状态二的示意图。

图6是第二流路选择阀和第三流路选择阀处于状态二的示意图。

图7是第三流路选择阀处于状态二的示意图。

图中标记是：第一流动相入口11、第二流动相入口12、第三流动相入口13、第四流动相入口14、样品入口2、输液装置3、流路选择阀4、进口端a、出口端b、层析柱进口d、层析柱出口c、第一流路选择阀41、第二流路选择阀42、第三流路选择阀43、层析柱5、第一层析柱51、第二层析柱52、第三层析柱53、检测器6。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

如图1至图7所示，一种连续层析分离系统，包括多个流动相入口、一个样品入口2，流动相入口和样品均与输液装置3连通，输液装置3、多个流路选择阀4以及出料口依次通过管道串联，其中出料口上还可以安装用于检测目标组分的检测器6，在本申请中，所述流路选择阀4与层析柱5数目相同，流动相入口的数目壁层析柱5的数目至少多出一个，层析柱5与流路选择阀4一一对应，即每一个层析柱5的两端仅与一个流路选择阀4连通，所述每个流路选择阀4均可在状态一和状态二来回切换。

如图1所示，所述状态一：流路不经过层析柱5，流路选择阀4的出口端a与其入口端b直接连接，具体的，流路选择阀4的进口端a和出口端b连通，与其对应的层析柱5的上下两端连通，

如图2所示，所述状态二：流路经过层析柱5，流路选择阀4的出口端a与其入口端b通过层析柱的上下两端连接，具体的，流路选择阀4的进口端a与层析柱5的上端连通，所述层析柱5的下端与所述流路选择阀4的出口端b连通。

其中，流路即流动相经由输液装置流动之出料口形成的通路。

具体的，所述流路选择阀4至少包括四个位置，分别是进口端a、出口端b、层析柱进口d以及层析柱出口c，所述层析柱进口d和所述层析柱出口c分别用于与同一层析柱5的上下两端连接，进口端a用于进液，出口端b用于排液，所述流路选择阀4内设置有转子，转子与电机连接，通过电机驱动转子旋转，从而可以使流路选择阀4在状态一和状态二进行切换，所应理解的是，在其他实施例当中，流路选择阀4还可以采用五位置或七位置的选择阀，其只要能通过切换流路够实现将层析柱5接入到系统流动当中，以及将层析柱5隔离在系统流路外即可。

当切换为状态一时，进口端a与出口端b连通，层系柱进口和层系柱出口连通，此状态下，层析柱5处于系统的旁路，此时注入液相，液相不会流入到层析柱5当中。

当切换为状态二时，进口端a与层析柱进口d连通，层析柱出口c与出口端b连通，此时注入液相，液相会通过进口端a进入到层析柱5当中。

在本申请中，所述输液装置3中至少包括一个输液泵组成，优选的包括一个或两个输液泵组成输液装置3，其中，所述输液泵为柱塞泵或隔膜泵，柱塞泵用于实验室工艺优化或工艺放大阶段，隔膜泵用于规模生产阶段。

一种基于连续层析分离系统的连续层析分离方法，包括以下步骤：

S1、将与输液装置3连接的第一个流路选择阀4设置为状态二，其他的流路选择阀4设置为状态一，第一层析柱51处于样品的流路当中，而其它层析柱5处于旁路，将样品通过样品入口2注入输液装置3，输液装置3将样品注入系统，此时，样品通过第一流路选择阀41进入到第一层析柱51当中，第一个层析柱5将样品中的目标组分捕获，而后通过流动相入口将用于洗脱目标组分中杂质的流动相注入到系统当中，从而洗脱目标组分中的杂质。

S2、将第n+1个流路选择阀4设置为状态二，此时第n个和第n+1个层析柱5均处于系统流路当中，通过流动相入口将用于将目标组分从第n个层析柱5洗脱下来的流动相注入系统，该流动相将目标组分从第n个层系柱中洗脱下来，被洗脱下力的目标组分进入到第n+1个层析柱5当中，并由第n+1个层析柱5捕获目标组分，而后，将第n个流路选择阀4切换至状态一，此时仅有第n+1个层析柱5处于系统流路当中，通过流动相入口将用于洗脱目标组分中杂质的流动相注入到系统当中，洗脱目标组分中的杂质，其中，n表示上一步骤中流路选择阀4的顺序编号；

S3、重复步骤S2直至最后一个层析柱5完成上述步骤，此时仅有最后一个流路选择阀4处于状态二，因此仅有最后一个层析柱5处于系统流路当中，而后通过流动相入口注入用于将目标组分从最后一个层析柱5洗脱下来的流动相，该流动相将目标组分从最后一个层析柱5上洗脱下来，目标组分流向出料口，并经过检测器6，检测器6对目标组分进行检测，当目标组分为所需组分时，对目标组分进行收集。

为了便于理解，本申请提供一种优选的实施例：

在本实施例当中，所述流动相入口包括四个，分别为第一流动相入口11、第二流动相入口12、第三流动相入口13和第四流动相入口14；所述流路选择阀4包括三个，分别为第一流路选择阀41、第二流路选择阀42以及第三流路选择阀43；所述层析柱5包括三个，分别为第一层析柱51、第二层析柱52以及第三层析柱53，其中,层析柱5可以分别采用亲和色谱、离子色谱以及分子筛。

第一流动相入口11、第二流动相入口12、第三流动相入口13和第四流动相入口14以及样品入口2均与输液装置3连通，所述输液装置3与第一流路选择阀41的进口端a连通，所述第一流路选择阀41中的层析柱进口d和层析柱出口c分别与所述第一层析柱51的上下两端连通，所述第一流路选择阀41的出口端b与第二流路选择阀42的进口端a连通，所述第二流路选择阀42中的层析柱进口d和层析柱出口c与第二层析柱52的上下两端连通，所述第二流路选择阀42的出口端b与第三流路选择阀43的进口端a连通，所述第三流路选择阀43中的层析柱进口d和层析柱出口c与第三层析柱53的上下两端连通，所述第三流路选择阀43的的出口端b与检测器6连接。

此外，还具体的提供一种基于上述连续层析系统的层析步骤：

S1、将第一流路选择阀41设置为状态二，第二流路选择阀42和第三流路选择阀43设置为状态一，此时，第一层析柱51处于系统流路当中，第二层析柱52和第三层析柱53处于旁路，将样品通过样品入口2注入输液装置3，输液装置3将样品注入第一流路选择阀41，样品进入到第一层析柱51当中，第一层析柱51对目标组分进行捕获，通过第一流动相入口注入一号流动相，一号流动相用于洗脱目标组分中的杂质；

S2、将第二流路选择阀42设置为状态二，此时第一流路选择阀41和第二流路选择阀42均处于状态二，此时通过第二流动相入口12注入二号流动相，二号流动相用于将目标组分从第一层析柱51上洗脱下来，二号流动相将目标组分全部带入到第二层析柱52当中，第二层析柱52对目标组分进行捕获，而后，将第一流路选择阀41设置为状态一，此时，仅有第二层析柱52处于系统流路当中，通过第一流动相入口11注入一号流动相，洗脱目标组分中的杂质。

S3、将第三流路选择阀43设置为状态二，此时第二流路选择阀42和第三流路选择阀43均处于状态二，通过第三流动相入口13注入三号流动相，三号流动相用于将目标组分从第二层析柱52上洗脱下来，三号流动相带动目标组分进入到第三层析柱53，第三层析柱53对目标组分进行捕获，而后将第二流路选择阀42设置为状态二，此时，仅有第三层析柱53处于系统流路当中，通过第一流动相入口11注入一号流动相，洗脱目标组分中的杂质。

S4、在通过四号流动相入口注入四号流动相，四号流动相用于对第三层析柱53上的目标组分进行洗脱，洗脱后的目标组分进入排料口，并通过检测器6，检测器6对目标组分进行检测，当检测目标组分满足要求后，对洗脱后的目标组分进行收集。

通过采用流路选择阀4切换流路，因此能够在线连续的种分离技术，从而对对目标蛋白进行层析分离，通过电机驱动可以使得本申请在分离过程中完全自动化，通过本申请进行多种分离技术，分离效率效率提高了三至四倍。

以上所述实施例仅是为充分说明实用新型而所举的较佳的实施例，实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在实用新型的保护范围之内。实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (7)

1.一种连续层析分离系统，其特征在于，包括依次串联设置的输液装置、多个流路选择阀以及出料口，还包括与所述流路选择阀一一对应的层析柱，所述每个流路选择阀控制相应层析柱的连通状态，所述每个流路选择阀均可在状态一和状态二来回切换，输液装置、流路选择阀、至少一层析柱及出料口形成一流路；

所述状态一：流路选择阀的出口端与其入口端直接连接，流路选择阀控制层析柱与所述流路断开，

所述状态二：流路选择阀的出口端与其入口端通过层析柱的两端连接，流路选择阀控制层析柱连通至所述流路中。

2.如权利要求1所述的一种连续层析分离系统，其特征在于，所述出料口上还设置有检测器。

3.如权利要求1所述的一种连续层析分离系统，其特征在于，所述输液装置由至少一个输液泵组成，所述输液泵为柱塞泵或隔膜泵。

4.如权利要求3所述的一种连续层析分离系统，其特征在于，所述输液装置还与多个流动相入口连接，所述流动相入口的数目至少比所述层析柱的数量多一个。

5.如权利要求4所述的一种连续层析分离系统，其特征在于，所述流动相入口包括四个，所述流路选择阀包括三个，所述层析柱包括三个。

6.如权利要求5所述的一种连续层析分离系统，其特征在于，包括与所述输液装置连通的第一流动相入口、第二流动相入口、第三流动相入口、第四流动相入口以及样品入口，所述输液装置与第一流路选择阀的进口端连通，所述第一流路选择阀还与第一层析柱的上下两端连通，所述第一流路选择阀的出口端与第二流路选择阀的进口端连通，所述第二流路选择阀还与第二层析柱的上下两端连通，所述第二流路选择阀的出口端与第三流路选择阀的进口端连通，所述第三流路选择阀还与第三层析柱的上下两端连通，所述第三流路选择阀的出口端与出料口连通。

7.如权利要求1所述的一种连续层析分离系统，其特征在于，所述流路选择阀包括进口端、出口端、层析柱进口以及层析柱出口，所述层析柱进口和所述层析柱出口分别用于与同一层析柱的上下两端连接，所述流路选择阀内设置有转子，通过旋转转子可以使流路选择阀在状态一和状态二进行切换。