CN218710455U - 一种适用于工业化质粒纯化的大肠杆菌裂解的装置 - Google Patents

Abstract

一种适用于工业化质粒纯化的大肠杆菌裂解的装置，其特征在于，所述装置包括：第一泵送设备、第二泵送设备、第一三通连接器以及第一静态混合器，其中：所述第一三通连接器包括两个输入端和一个输出端，所述第一泵送设备通过第一导液管将第一溶液泵送至所述第一三通连接器的一个输入端，所述第二泵送设备通过第二导液管将大肠杆菌悬浮菌液泵送至所述第一三通连接器的另一个输入端，所述第一静态混合器用于接收并混合所述第一溶液和所述大肠杆菌悬浮菌液。本申请相比现有技术，通过设置静态混合器，保证了所有的大肠杆菌都裂解充分并且与碱液接触时间一致，并且在导液管中设置泵机，以通过调节泵机的泵速来获得使得质粒的收率及超螺旋比例达到最优。

Description

一种适用于工业化质粒纯化的大肠杆菌裂解的装置

技术领域

本申请涉及大肠杆菌裂解领域，特别涉及一种适用于工业化质粒纯化的大肠杆菌裂解的装置技术。

背景技术

目前基因治疗和细胞治疗正处于快速发展期，需要使用大量的超螺旋比例高的纯化后的质粒。目前的工业化质粒纯化方式一般采用碱式裂解法对大肠杆菌进行裂解，然后经过一系列的过滤、浓缩和层析步骤得到纯化的质粒。其中大肠杆菌裂解这一步，目前行业内一般采用的方式是将碱液(溶液二)直接一次性加入大肠杆菌的重悬液中，通过搅拌桨进行机械搅拌，使碱液和大肠杆菌重悬液进行混合，混合固定时间后加入醋酸-醋酸钾溶液(溶液三)进行中和，如图1所示。其中溶液二与大肠杆菌重悬液的接触时间及混合时溶液流动剪切力应严格控制，裂解时间过短会导致菌体裂解不充分，质粒产量降低，而裂解时间过长或裂解混合过程中溶液流动剪切力过高会导致质粒或大肠杆菌基因组断裂造成质粒产量降低或杂质增多。现如今的大肠杆菌裂解装置存在着以下缺陷：

1.直接将碱液(溶液二)一次性加入到菌体重悬液中，通过机械搅拌的方式进行混合。由于加入碱液(溶液二)后，尤其是溶液体积较大时，碱液与菌液的充分混匀需要一定的时间，造成容器中不同位置的菌液与碱液接触时间不同，裂解程度不均一；另一方面，由于先裂解的菌体释放出大量核酸、基因组及蛋白物质造成溶液粘稠，增加未裂解菌液与碱液接触的难度，导致菌液裂解不均匀不充分。加入醋酸-醋酸钾溶液(溶液三)进行中和的过程也存在相同的问题。最终造成菌液裂解及中和过程不充分或裂解液中杂质增多，从而降低质粒产量或增加下游质粒纯化难度，以及造成批次间质量不稳定。

2.传统的搅拌混匀方式难以在菌体裂解充分性和质粒纯度间获得平衡，由于菌体裂解时释放出大量基因组、核酸及蛋白物质使得裂解液高度粘稠，此时较低的搅拌转速难以使裂解液继续充分混匀，而提高搅拌速度又会使基因组破坏断裂，被引入到质粒回收液中，造成质粒污染。

3.由于小试、中试和GMP生产进行菌体裂解及中和工艺时用到裂解容器和搅拌桨尺寸不同，即使尺寸等比例放大，溶液产生的流动剪切力也并不相同，因此小试工艺开发得到的搅拌转速和裂解时间这两个关键工艺参数不能够直接应用到放大工艺设备中，工艺放大时需要重新进行工艺参数调整，浪费了时间和人力物力。

发明内容

本申请的目的在于提供一种适用于工业化质粒生产的大肠杆菌连续裂解的装置，从而使得菌体裂解过程更加温和、均匀和充分，提高质粒收率和超螺旋比例，以及保证批次间产品质量稳定性。并且此装置样品处理量可以无限放大，适用于工业化菌液裂解使用。

本申请公开了一种适用于工业化质粒纯化的大肠杆菌裂解的装置，所述装置包括：第一泵送设备、第二泵送设备、第一三通连接器以及第一静态混合器，其中：

所述第一三通连接器包括两个输入端和一个输出端，

所述第一泵送设备通过第一导液管将第一溶液泵送至所述第一三通连接器的一个输入端，所述第二泵送设备通过第二导液管将大肠杆菌悬浮菌液泵送至所述第一三通连接器的另一个输入端，

所述第一静态混合器的入口端与所述第一三通连接器的输出端连通，所述第一静态混合器用于接收并混合所述第一溶液和所述大肠杆菌悬浮菌液，其中通过所述第一泵送设备和所述第二泵送设备的控制，所述第一溶液与所述大肠杆菌悬浮菌液同时到达所述第一静态混合器，从而使得所有大肠杆菌悬浮菌液与所述第一溶液接触时间相同。

在一个优选例中，所述装置还包括第二三通连接器、第三泵送设备和第二静态混合器，所述第二三通连接器包括两个输入端和一个输出端，所述第三泵送设备通过第三导液管将第二溶液泵送至所述第二三通连接器的一个输入端，所述第二三通连接器的另一个输入端与所述第一静态混合器的出口端连通，所述第二三通连接器的输出端与所述第二静态混合器连通，所述第二静态混合器用于接收并混合来自所述第一静态混合器的初步混合菌液和所述第二溶液，通过所述第三泵送设备的控制使得所述初步混合菌液和所述第二溶液同时到达所述第二静态混合器，从而使得所有初步混合菌液与所述第二溶液接触时间相同。

在一个优选例中，所述第一静态混合器和所述第二静态混合器内部均设置有交错分布的挡板。

在一个优选例中，所述第一泵送设备包括第一导液管和第一蠕动泵，所述第二泵送设备包括第二导液管和第二蠕动泵，所述第三泵送设备包括第三导液管和第三蠕动泵，所述第一蠕动泵的速度和所述第二蠕动泵的速度相同。

在一个优选例中，所述第一三通连接器和所述第二三通连接器的形状为Y型。

在一个优选例中，所述第一溶液为碱液，所述第二溶液为醋酸-醋酸钾溶液。

在一个优选例中，所述装置还包括收集容器，所述收集容器与所述第二静态混合器的输出端连通，用于接收最终裂解菌液。，

在一个优选例中，所述导液管被配置为L型。

在一个优选例中，所述第一静态混合器和所述第二静态混合器的布置方式为盘旋布置。

在一个优选例中，其特征在与，所述导液管为耐压泵管。

本实用新型的优点在于：

1)大肠杆菌和碱液流经静态混合器时，静态混合器内部挡板对其进行充分的混合，保证了所有大肠杆菌经过路径相同，使得所有大肠杆菌裂解的充分及和碱液接触时间一致。

2)小试工艺开发时可以通过调整泵速对接触时间进行优化，使质粒的收率及超螺旋比例达到最优。工艺放大时，只需调整泵速，使得大肠杆菌和碱液接触时间和小试优化后的接触时间保持一致，即能得到和小试一致的产品质量(收率和超螺旋比例)。

3)当需要裂解的悬浮菌液体积发生变化时，只需要保证泵速不变(即悬浮菌液和碱液接触时间不变)，产品质量(收率和超螺旋比例)没有发生变化。处理样品量比较灵活。

本申请的说明书中记载了大量的技术特征，分布在各个技术方案中，如果要罗列出本申请所有可能的技术特征的组合(即技术方案)的话，会使得说明书过于冗长。为了避免这个问题，本申请上述发明内容中公开的各个技术特征、在下文各个实施方式和例子中公开的各技术特征、以及附图中公开的各个技术特征，都可以自由地互相组合，从而构成各种新的技术方案(这些技术方案均应该视为在本说明书中已经记载)，除非这种技术特征的组合在技术上是不可行的。例如，在一个例子中公开了特征A+B+C，在另一个例子中公开了特征A+B+D+E，而特征C和D是起到相同作用的等同技术手段，技术上只要择一使用即可，不可能同时采用，特征E技术上可以与特征C相组合，则，A+B+C+D的方案因技术不可行而应当不被视为已经记载，而A+B+C+E的方案应当视为已经被记载。

附图说明

图1为现有技术中大肠杆菌裂解示意图

图2为本发明所述的装置的使用状态下的示意图。

附图标记说明:

1-第一溶液；2-大肠杆菌悬浮菌液；3-第二溶液；4-收集容器；5-第一静态混合器；6-第二静态混合器；7-第一导液管；8-第二导液管；9-第三导液管；10-第一三通连接器；11-第二三通连接器；12-第一蠕动泵；13-第二蠕动泵；14-第三蠕动泵。

具体实施方式

本申请发明人经过深入研究，大量筛选，开发了一种适用于工业化质粒纯化的大肠杆菌裂解的装置。与现有技术相比，本申请通过设置带泵机的导液管以及内部设置有挡板的静态混合器，保证了所有的大肠杆菌都裂解充分并且与碱液接触时间一致，并且通过设置泵机，以通过调节泵机的泵速来获得使得质粒的收率及超螺旋比例达到最优，在此基础上完成了本实用新型。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的实施方式作进一步地详细描述。

实施例

本实施例提供了一种如图2所示的大肠杆菌通过静态混合器进行在线裂解的设计，其包括第一蠕动泵12、第二蠕动泵13、第三蠕动泵14、第一导液管7、第二导液管8、第三导液管9、第一静态混合器5、第二静态混合器6、第一三通连接器10和第二三通连接器11。

所述第一三通连接器10包括两个输入端和一个输出端，

所述第一泵送设备通过第一导液管7将第一溶液泵送至所述第一三通连接器10的一个输入端，所述第二泵送设备通过第二导液管8将大肠杆菌悬浮菌液泵送至所述第一三通连接器10的另一个输入端，

所述第一静态混合器5的入口端与所述第一三通连接器10的输出端连通，所述第一静态混合器5用于接收并混合所述第一溶液1和所述大肠杆菌悬浮菌液2，其中通过所述第一泵送设备和所述第二泵送设备的控制，所述第一溶液1与所述大肠杆菌悬浮菌液2同时到达所述第一静态混合器5，从而使得所有大肠杆菌悬浮菌液2与所述第一溶液1接触时间相同。

如图2所示，该装置还包括第二三通连接器11、第三泵送设备和第二静态混合器6，所述第二三通连接器11包括两个输入端和一个输出端，所述第三泵送设备通过第三导液管9将第二溶液3泵送至所述第二三通连接器11的一个输入端，所述第二三通连接器11的另一个输入端与所述第一静态混合器5的出口端连通，所述第二三通连接器11的输出端与所述第二静态混合器6连通，所述第二静态混合器6用于接收并混合来自所述第一静态混合器5的初步混合菌液和所述第二溶液2，通过所述第三泵送设备的控制使得所述初步混合菌液和所述第二溶液3同时到达所述第二静态混合器6，从而使得所有初步混合菌液与所述第二溶液3接触时间相同。

第一静态混合器5和第二静态混合器6管道内部分布有交错的挡板，当有溶液经过时，交错分布的挡板会对溶液起到混合的作用。第一静态混合器5和第二静态混合器6的管壁由可弯曲的硅胶材质组成，使用时第一静态混合器5和第二静态混合器6可以盘旋放置，以节省空间。

本实施例中，第一三通连接器11和第二三通连接器12为Y型三通，所述导液管均为耐压泵管，并被设置为L型。

可选地，在一实施例中，本装置还包括收集容器4，所述收集容器4与所述第二静态混合器6的输出端连通，用于接收最终裂解菌液。

组合时，第二导液管8的一端和大肠杆菌悬浮菌液连接2，第一导液管7的一端和第一溶液3(碱液)连接，将第一蠕动泵12装入第一导液管7，第二蠕动泵13装入第二导液管8，第三蠕动泵14装入第三导液管9，然后将第一导液管7与第二导液管8的另一端通过第一Y型三通10和第一静态混合器5相连，第三导液管9的一端和第二溶液3(醋酸-醋酸钾溶液)相连，然后经过第三蠕动泵14，和第一静态混合器5的另一端通过第二Y型三通11连接至第二静态混合器6，第二静态混合器6的另一端连接裂解菌液收集容器。

使用时，通过这套装置，可以保证所有的菌液和碱液(第二溶液，指图2中右上的溶液)接触时间一致，且可以对菌体悬液和碱液的接触时间进行控制。假设第一静态混合器3的内径为D1,长度为L1，第二静态混合器4的内径为D2,长度为L2,则静态混合器的容积V1＝1/4πD1²·L1，设定裂解时间为t，则调整第一泵的泵速v1＝第二泵的泵速v2＝-第三泵的泵速v1＝1/4πD1²·L1÷t÷2，悬浮菌液和碱液通过泵机提供动力，在第一静态混合器3中进行混合，混合后的菌液经过t时间后流出第一静态混合器3，然后和溶液三(醋酸-醋酸钾溶液，指图2中的正右溶液)在第二静态混合器4混合终止裂解，保证了所有菌液和碱液(溶液二)接触时间都为t。

需要说明的是，在本专利的申请文件中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本专利的申请文件中，如果提到根据某要素执行某行为，则是指至少根据该要素执行该行为的意思，其中包括了两种情况：仅根据该要素执行该行为、和根据该要素和其它要素执行该行为。多个、多次、多种等表达包括2个、2次、2种以及2个以上、2次以上、2种以上。

本说明书包括本文所描述的各种实施例的组合。对“一个实施例”或特定实施例等的单独提及不一定是指相同的实施例；然而，除非指示为是互斥的或者本领域技术人员很清楚是互斥的，否则这些实施例并不互斥。应当注意的是，除非上下文另外明确指示或者要求，否则在本说明书中以非排他性的意义使用“或者”一词。

在本申请提及的所有文献都被认为是整体性地包括在本申请的公开内容中，以便在必要时可以作为修改的依据。此外应理解，在阅读了本申请的上述公开内容之后，本领域技术人员可以对本申请作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种适用于工业化质粒纯化的大肠杆菌裂解的装置，其特征在于，所述装置包括：第一泵送设备、第二泵送设备、第一三通连接器以及第一静态混合器，其中：

所述第一三通连接器包括两个输入端和一个输出端，

所述第一泵送设备通过第一导液管将第一溶液泵送至所述第一三通连接器的一个输入端，所述第二泵送设备通过第二导液管将大肠杆菌悬浮菌液泵送至所述第一三通连接器的另一个输入端，

所述第一静态混合器的入口端与所述第一三通连接器的输出端连通，所述第一静态混合器用于接收并混合所述第一溶液和所述大肠杆菌悬浮菌液，其中通过所述第一泵送设备和所述第二泵送设备的控制，所述第一溶液与所述大肠杆菌悬浮菌液同时到达所述第一静态混合器，从而使得所有大肠杆菌悬浮菌液与所述第一溶液接触时间相同。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第二三通连接器、第三泵送设备和第二静态混合器，所述第二三通连接器包括两个输入端和一个输出端，所述第三泵送设备通过第三导液管将第二溶液泵送至所述第二三通连接器的一个输入端，所述第二三通连接器的另一个输入端与所述第一静态混合器的出口端连通，所述第二三通连接器的输出端与所述第二静态混合器连通，所述第二静态混合器用于接收并混合来自所述第一静态混合器的初步混合菌液和所述第二溶液，通过所述第三泵送设备的控制使得所述初步混合菌液和所述第二溶液同时到达所述第二静态混合器，从而使得所有初步混合菌液与所述第二溶液接触时间相同。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一静态混合器和所述第二静态混合器内部均设置有交错分布的挡板。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一泵送设备包括第一导液管和第一蠕动泵，所述第二泵送设备包括第二导液管和第二蠕动泵，所述第三泵送设备包括第三导液管和第三蠕动泵，所述第一蠕动泵的速度和所述第二蠕动泵的速度相同。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一三通连接器和所述第二三通连接器的形状为Y型。

6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括收集容器，所述收集容器与所述第二静态混合器的输出端连通，用于接收最终裂解菌液。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导液管被配置为L型。

8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一静态混合器和所述第二静态混合器的布置方式为盘旋布置。

9.根据权利要求2所述的装置，其特征在与，所述导液管为耐压泵管。

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