CN214654579U - 一种制备多肽的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种制备多肽的装置，所述系统包括发酵模块、富集模块和纯化模块，其中，所述富集模块包括细胞裂解液过滤设备，所述的细胞裂解液过滤设备包括多重过滤流路。所述的装置能够在全封闭的环境下处理包含所述多肽的细胞裂解液，并对裂解液进行多层过滤处理，从而在保证环境的安全、操作人员的安全的情况下，极大地降低生产成本，促进多肽，尤其毒素多肽的大规模工业化生产。

Description

一种制备多肽的装置

技术领域

本实用新型属于生物技术和制药领域，具体涉及一种制备多肽的装置。

背景技术

多肽类药物是指通过化学合成、基因重组或动植物中提取的具有特定治疗作用的多肽，是多肽在医药领域的具体应用。虽然多肽作为药物的开发史较短，但发展却十分迅速，目前已成为市场开发的热点。多肽药物主要用于治疗癌症、代谢紊乱相关的重大疾病，这些疾病相关的药物拥有全球非常重要的市场。目前，有200～300种多肽药物在临床试验中，有500～600种正在临床前试验中，更多的多肽药物在实验室研究阶段。

随着生物重组技术的成熟，利用原核生物或真核生物作为宿主细胞大批量生产重组的多肽分子，尤其是长链多肽，是生产重组多肽的一种重要方式。重组多肽技术已经带来了酶制剂和多肽类药物生产的巨大飞跃，但是目前多肽类生物制品(尤其是多肽类药物)的价格仍居高不下。其中非常重要的原因是重组多肽的合成与分离纯化过程复杂，生产和纯化设备成本高。因此，提供一种制备多肽的设备，其能实现重组多肽的高效、大量表达，并简化分离流程、降低分离成本，是工业生物技术的重要研究课题。

尤其对于其中一些毒素多肽的制备，出于保护环境和操作人员的双重要求，需要在BL-3环境下或者在大型隔离器中进行某些大体积裂解液的处理，这无疑增加了生产成本，不利于大规模的工业化生产。

发明内容

为克服上述缺陷，本实用新型提供一种改进的制备多肽的装置，根据生产过程中的毒素多肽毒性可控的调节，设计了和每个阶段毒性水平相适应的分离保护装置，一方面做到了生产成本的大幅度下降，一方面也做到了对环境的严格保护，具体为：

本实用新型提供了一种制备多肽的装置，所述的装置依次包含发酵模块、富集模块和纯化模块，其中，所述的富集模块包含细胞裂解液分离设备，所述的细胞裂解液分离设备包括多重过滤流路。

优选的，所述的细胞裂解液分离设备还包含废弃物排放流路，所述的每一重过滤流路均与废弃物排放流路连接。

优选的，所述的细胞裂解液分离设备是全封闭的。

优选的，所述的多重过滤流路包含粗液过滤流路和料液过滤流路，所述的粗液过滤流路和料液过滤流路通过管路连接。

优选的，所述的粗液过滤流路是一个粗液过滤器。

优选的，连接粗液过滤流路和料液过滤流路的管路上设置有管路阀门。

优选的，所述的细胞裂解液经粗液过滤流路过滤，能够通过粗液过滤流路的物质作为料液进入料液过滤流路。优选的，所述的废弃物排放流路包含废渣排放流路和废弃料液排放流路。

优选的，所述的废渣排放流路和废弃料液排放流路连接相同的或不同的废弃物接收容器。

优选的，所述的废渣排放流路设置在粗液过滤流路上，不能通过所述的粗液过滤流路的物质作为废渣进入废渣排放管路。

优选的，所述的废弃料液排放流路设置在料液过滤流路上。

优选的，所述的设备还包含裂解液进入流路和补液进入流路，所述的裂解液进入流路和补液进入流路连接与粗液过滤流路前端连接。

优选的，所述的裂解液进入流路和补液进入流路是使用不同的管路或使用相同的管路。

优选的，所述的裂解液进入流路和补液进入流路上还设置了泵。

优选的，所述的补液为缓冲液。

优选的，当粗液过滤流路的通过速度下降到一个设定值时，所述的裂解液暂停进入粗液过滤流路，所述的补液进入粗液过滤流路，所述的补液使粗液过滤流路中沉积的废渣脱离粗液过滤流路，进入废渣排放流路。

优选的，所述的料液过滤流路包含一个或多个料液过滤流路。

优选的，所述的料液过滤流路可以循环使用。

优选的，所述的料液过滤流路包含料液循环存储器和料液循环过滤器，所述的料液循环存储器和料液循环过滤器通过管路首尾相连组成料液循环流路。优选的，所述的料液循环存储器末端和料液循环过滤器前端之间的管路上还设置了泵。

优选的，所述的废弃料液排放流路设置在料液循环过滤流路上。

优选的，所述的废弃料液排放流路与料液循环过滤流路之间设置有管路阀门。

优选的，所述的废弃料液排放流路设置在料液循环存储器上。

优选的，所述的废弃料液排放流路设置在料液循环存储器末端。

优选的，所述的料液循环在经过一定次数的循环过滤后依然不能达到成品液收集标准的料液作为废弃料液进入废弃料液排放流路。

优选的，所述的成品液收集标准为料液的浊度或清澈度。

优选的，所述的分离设备还包含成品液收集流路。

优选的，所述的成品液收集流路设置在料液过滤流路上。

优选的，所述的成品液收集流路设置在料液循环过滤器上。

优选的，所述的成品液收集流路包含成品液接收容器和实时浊度检测器。

优选的，所述的成品液收集流路还包含一个管路阀门。

优选的，所述的实时浊度监测器控制所述的成品液收集流路上的管路阀门。

优选的，在料液循环过滤中达到了实时浊度监测器设置的阈值的料液进入成品液收集流路。

优选的，所述的粗液过滤流路的过滤材料的孔径适用于细胞裂解液中固体和液体的分离。

优选的，所述的粗液过滤流路的过滤材料的孔径为0.1-0.65μm。

优选的，所述的料液循环过滤器中的过滤材料的孔径为0.2μm以下。

优选是，所述的过滤材料为滤膜。

优选的，所述的裂解液进入管路连接粗液过滤器。

优选的，所述的发酵模块包含培养设备、发酵设备、裂解设备，所述的设备依次通过管路连接，优选的，所述的发酵模块还包含均质设备。

优选的，所述的设备之间设置有泵。

优选的，所述的发酵设备上还设置有缓冲液供给设备。

优选的，所述的裂解设备上还设置有废气进退设备。

优选的，所述的均质设备与富集模块通过管路连接，管路还设置有补液供给设备。

优选的，所述的补液是一种缓冲液。

优选的，所述的纯化模块位于富集模块的下游。

优选的，所述纯化模块包括至少1套层析设备。

优选的，所述层析设备包括2或3套层析设备。

优选的，所述多套层析装置相同或者不同。更优选的，所述层析装置为亲和层析装置，凝胶过滤层析装置和/或离子层析装置。

优选的，所述的层析设备位于隔离器中。

优选的，所述的纯化模块还包含蛋白酶液供给设备。

优选的，所述的蛋白酶供给设备可以有一个或多个。

优选的，所述的蛋白酶供给设备设置在层析设备的前端。

优选的，所述的蛋白酶液供给装置连接在第一个层析设备前端。

优选的，所述的纯化模块包括成品液接收容器，所述的成品液接收容器设置在层析设备末端。

优选的，每一个层析设备的上游还设置有一个或多个的清洗液供给设备，所述的清洗液相同或不同。

优选的，所述的纯化模块还包含平衡液供给设备，设置在第二个和第三个层析设备的上游

优选的，所述的纯化模块还包含废液收集装置，分别设置在每一个层析设备下方。

优选的，所述的多肽是毒素多肽。

本申请所涉及的术语“全封闭”有两个方面的含义，一方面，设备管道自带的封闭功能，比如胶皮垫片，螺栓，不锈钢接口等使得所述的细胞裂解液处理设备在运行中不会产生泄露；另一方面，所述的细胞裂解液分离设备的设计原理使得在工作过程中不需要断开设备中的部件进行人工换液等操作。

所述的“隔离器”是指本领域常规的设备。

而本实用新型的装置与传统的制备多肽的装置比较，可以在富集步骤大幅度降低微小的液体颗粒进入周围环境的污染。所述的细胞裂解液分离设备在第一次过滤处理时可以选用多种不同滤过孔径的过滤处理，当第一次过滤处理结束后细胞裂解液进入料液循环存储装置，利用压力进入第二步的循环过滤处理。对于大体积的细胞裂解液处理中常见的滤膜堵塞，需要换液、冲洗等问题，在本申请的装置中：一方面，当粗液过滤器出现可见沉积，通过率有明显下降时，将进液管路中的液体由细胞裂解液切换为补液，补液使得粗液过滤器上的沉积物脱离，进入与粗液过滤器连接的滤渣排放管路；另一方面，当料液的浊度达到某个设定数值时或当料液循环次数达到设定数值时，打开料液循环存储器末端通往废液排放管路的管路分支上的管路阀门，让料液作为废液排出。这种设计不仅可以从蛋白的粗纯开始就防止毒性蛋白的泄露，而且使得对宿主细胞裂解原液的处理只需要在全封闭管道中生产即可，不需要使用隔离器。这一结合了多肽低毒性的多重过滤、纯化设备可以避免使用隔离器对大量的毒性蛋白溶液进行安全处理和初步纯化，从而在保证安全的情况下大幅度降低生产的成本，同时，多步层析步骤使得多肽的纯度进一步提高，可达90％以上，本实用新型的上述改进，使得通过重组蛋白生产有毒多肽的大规模商业生产成为可能。

附图说明

图1：本实用新型的制备多肽的装置的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示的制备多肽的装置，依次包含：

(1)发酵模块:依次包含恒温摇床110、发酵设备120、密封储蓄罐130、裂解设备140、均质设备150，以上设置通过主管路100连接，其中，密封储蓄罐130上还设置了缓冲液供给设备160，裂解设备140上还设置了废气进退设备170，管路上设置有泵400，泵400分别设置在恒温摇床110和发酵装置120之间、发酵装置120和密封储蓄罐130之间、密封储蓄罐130与裂解设备140之间、裂解设备140与均质设备150之间、密封储蓄罐130与缓冲液I供给设备160之间；

(2)富集模块:所述的富集模块是指细胞裂解液处理设备，包括粗液过滤器210、缓冲液供给装置180、料液循环存储器221、料液循环过滤器222、废渣排出管路231、废弃料液排出管路232、废弃物接收容器233、成品液接收容器241、浊度实时监测和阀门设备242；所有设备通过管路连接，其中粗液过滤器210前端连接上游发酵模块，在连接粗液过滤器210前端连接上游发酵模块的管路上还设置了缓冲液供给装置180，粗液过滤器210连接废渣排出管路231；料液循环存储器221和料液循环过滤器222通过料液循环管路200首尾连接组成料液过滤流路，粗液过滤器210末端连接在料液过滤流路上，粗液过滤器210末端与料液过滤流路之间的管路上设置有管路阀门500，废液排出管路232也连接在料液过滤流路上，废液排出管路232与料液过滤流路之间的管路上设置有管路阀门500，料液循环过滤器222还连接着成品液收集流路，成品液收集流路由浊度实时监测器+阀门242和成品液接收容器241构成；粗液过滤器210前端的管路上以及料液循环存储器221末端和料液循环过滤器222前端之间的管路上设置有泵400；所有部件通过管路连接；成品液接收容器241与纯化模块连接；粗液过滤器的孔径为0.1-0.65μm，料液循环过滤器中的过滤材料的孔径为0.2μm以下；

(3)纯化模块:依次包含层析设备311、层析设备312、层析设备313，层析设备通过主管路100连接；层析设备311前端依次设置有清洗液供给设备341和342，(二者位置并列)和活化酶供给设备320，清洗液供给设备与主管路100的连接处以及活化酶供给设备320与主管路100连接处均设置有管路阀门，主管路100与清洗液供给设备341和342(二者位置并列)的连接处的前后均设置了泵；层析设备311下游的主管路100上设置了废液收集设备361，主管路100上与废液收集设备361的连接处设置了管路阀门；层析设备312上游的主管路100上设置了清洗液供给设备343和平衡液供给设备351，清洗液供给设备343和平衡液供给设备351与主管路100的连接处设置有管路阀门，层析设备312连接废液收集设备362；层析设备313的上游主管路100上设置了清洗液供给设备344和平衡液供给设备352，清洗液供给设备344和平衡液供给设备352与主管路100的连接处设置有管路阀门，层析设备313连接废液收集设备363；层析设备313末端设置有成品收集设备330；每个层析设备外面设置了隔离器370；活化酶液供给装置也可以包括两个或以上，所述的清洗液供给设备内含相同或不同的清洗液，所述的平衡液供给设备内含相同或不同的平衡液，管路阀门不限于图示的位置和数量；

所述的(1)、(2)、(3)通过管路连接。

用本实用新型所请求保护的制备多肽的装置制备多肽的流程如下：

用恒温摇床110培养表达多肽的宿主，将含有达到设定的生长指标细胞的培养液在泵的压力下送入发酵设备120进行发酵，再将含有达到一定生长指标细胞的发酵液在泵的压力下送入密封储蓄罐130，从密封储蓄罐130中将需要的裂解液的量在泵的压力下送入裂解设备140，随后将裂解液在泵的压力下送入均质设备150均质；

均质化了的细胞裂解液在泵的压力下进入细胞裂解液分离设备中的粗液过滤器210，可以通过粗液过滤器210的物质作为料液进入由料液循环存储器210和料液循环过滤器222首尾通过管路连接而成的料液循环过滤流路，不能通过粗液过滤器210的物质在缓冲液供给设备180供给的缓冲液的作用下从粗液过滤器210上脱离，通过废渣排放流路231进入废弃物收集容器233；在料液循环过滤过程中，能够达到成品液收集流路上的实时浊度检测器242的料液作为成品液进入成品液收集容器241，其他的料液继续循环，或者在达到一定的循环次数或达到一定的浊度指标后，通过废弃料液排放流路232进入废弃物收集容器233，细胞裂解液分离设备在使用时是全封闭的，无需再配置隔离设施；

成品液在泵的压力下进入层析装置311，多肽前体结合在层析装置上，其他的物质在清洗液的作用下被洗脱下来进入废液收集容器361，接下来，多肽前体在活化酶的作用下成为多肽，并在清洗液的作用下从层析装置311上被洗脱下来，依次进入层析装置312和层析装置313进行进一步提纯，最终产品进入成品收集容器330，层析均在隔离器370中进行。

通过本实用新型的实施例，详细描述了利用本申请所请求保护的制备多肽的装置的结构及制备多肽的过程。所述的制备多肽的装置尤其适用于毒性多肽的制备，所述的多肽在宿主细胞和细胞裂解液中是以低毒性的形式存在，只有经过特定的蛋白酶水解才被激活或活化为具有天然毒性的毒素分子。在这种情况下，无论是细胞发酵、裂解还是裂解液的分离，都可以在本申请的封闭系统里进行，而不必在这些步骤中施以隔离器，一方面提高了低毒性多肽生产的安全性，另一方面也降低了生产的成本，因而使得此类多肽的大规模化工业生产成为可能。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (10)

1.一种制备多肽的装置，其特征在于，所述的装置依次包含发酵模块、富集模块和纯化模块，其中，所述的富集模块包含细胞裂解液分离设备，所述的细胞裂解液分离设备包括多重过滤流路。

2.如权利要求1所述的制备多肽的装置，其特征在于，所述的细胞裂解液分离设备还包含废弃物排放流路，所述的每一重过滤流路均设置了废弃物排放流路，所述的细胞裂解液分离设备是全封闭的。

3.如权利要求1-2任一所述的制备多肽的装置，其特征在于，所述的多重过滤流路包含粗液过滤流路和料液过滤流路，所述的粗液过滤流路和料液过滤流路通过管路连接，所述的细胞裂解液经粗液过滤流路过滤，能够通过粗液过滤流路的物质作为料液进入料液过滤流路。

4.如权利要求3所述的制备多肽的装置，其特征在于，所述的粗液过滤流路中过滤材料的孔径0.1-0.65μm。

5.如权利要求3所述的制备多肽的装置，其特征在于，所述的料液过滤流路包含一个或多个料液过滤器。

6.如权利要求3所述的制备多肽的装置，其特征在于，所述的料液过滤流路包含料液循环存储器和料液循环过滤器，所述的料液循环存储器和料液循环过滤器通过管路首尾相连组成料液循环过滤流路。

7.如权利要求6所述的制备多肽的装置，其特征在于，所述的料液循环过滤器中的过滤材料的孔径为0.2μm以下。

8.如权利要求1所述的制备多肽的装置，其特征在于，所述的发酵模块包含培养设备、发酵设备、裂解设备，所述的设备依次通过管路连接。

9.如权利要求1所述的制备多肽的装置，其特征在于，所述的纯化模块包括至少1套层析设备。

10.如权利要求9所述的制备多肽的装置，其特征在于，所述的纯化模块还包含蛋白酶液供给设备。

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