CN219342168U - 一种干细胞胶原蛋白提取设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及提取设备技术领域，特别是涉及一种干细胞胶原蛋白提取设备，包括洗样罐、破碎酶解罐、过滤罐、透析除盐罐、透析浓缩罐和收集装置；所述破碎酶解罐包括破碎酶解罐本体、加热装置以及震荡机构；所述透析除盐罐和透析浓缩罐内分别都设有渗透筒以及驱动渗透筒旋转的驱动件；所述洗样罐、破碎酶解罐本体、过滤罐、透析除盐罐中的渗透筒、透析浓缩罐中的渗透筒和收集装置通过第一管道依次相连。通过本提取设备，能有效解决酶解过度导致所需蛋白解离的问题。

Description

一种干细胞胶原蛋白提取设备

技术领域

本实用新型涉及提取设备技术领域，特别是涉及一种干细胞胶原蛋白提取设备。

背景技术

胶原蛋白是生物高分子，动物结缔组织中的主要成分，也是哺乳动物体内含量最多、分布最广的功能性蛋白，占蛋白质总量的25%～30%，某些生物体甚至高达80%以上。胶原蛋白因具有良好的生物相容性、可生物降解性以及生物活性，因此在食品、医药、组织工程、化妆品等领域获得广泛的应用。

从胶原蛋白的提取对象来说，目前胶原蛋白的提取大部分是从组织中提取，且大部分是从动物皮毛提取，或者通过发酵（毕赤酵母、基因工程）手段实现，几乎没有直接从人源组织提取的，且从人源组织提取操作难度较大，来源困难。

从胶原蛋白的提取方法来说，胶原蛋白的提取主要有热水提取法、酸碱提取法、盐提取法、酶提取法和超临界提取法，单一提取法都存在着自身的不足。其中，酶法提取的溶出率高并且能降低胶原的抗原性，提取时间短容易造成水解不够彻底，提取时间长容易造成蛋白酶切除了胶原蛋白的非螺旋端肽，可能会引起胶原蛋白结构部分发生变化。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种干细胞胶原蛋白提取设备，能有效解决酶解过度导致所需蛋白解离的问题。

本实用新型是通过采用下述技术方案实现的：

一种干细胞胶原蛋白提取设备，其特征在于：包括洗样罐、破碎酶解罐、过滤罐、透析除盐罐、透析浓缩罐和收集装置；所述破碎酶解罐包括破碎酶解罐本体、加热装置以及震荡机构；所述透析除盐罐和透析浓缩罐内分别都设有渗透筒以及驱动渗透筒旋转的驱动件；所述洗样罐、破碎酶解罐本体、过滤罐、透析除盐罐中的渗透筒、透析浓缩罐中的渗透筒和收集装置通过第一管道依次相连。

所述渗透筒包括骨架以及透析膜；所述透析除盐罐和透析浓缩罐内分别分装有去离子水和浓缩液；所述浓缩液的浓度大于透析浓缩罐中的渗透筒中的溶液浓度。

所述破碎酶解罐上还设有用于添加中和液的进样口。

所述破碎酶解罐本体内还设有温度传感器和PH计。

所述洗样罐的废液排料口处还设有第一滤膜，所述破碎酶解罐的物料排料口处还设有第二滤膜，所述过滤罐的物料排料口处还设有第三滤膜。

所述洗样罐、破碎酶解罐、过滤罐、透析除盐罐、透析浓缩罐之间的第一管道上分别设有蠕动泵。

还包括细胞悬液储存装置和生理盐水储存装置，所述洗样罐的进料口分别通过第二管道与细胞悬液储存装置和生理盐水储存装置相连，且所述第二管道上还分别设有流量调节器。

所述透析除盐罐中的透析膜为除盐、金属离子透析膜，所述透析浓缩罐内的透析膜为的浓缩透析膜。

所述洗样罐包括洗样罐本体以及震荡装置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果表现在：

1、本实用新型的提取对象为来源简单的人源干细胞，细胞增殖分裂能在一定程度上扩大产量，无伦理问题，能实现真正的人源化胶原蛋白，过敏性、排异情况、副作用可能更小。

本实用新型在酶解过程中，配合使用有加热装置以及震荡机构，适量提高反应温度，并且震荡机构使得破碎酶解罐本体内的物质不停混合，提高了酶与细胞的接触，提高酶解效率和破膜率，减少酶作用时间，避免长时间酶作用破坏胶原蛋白结构。同时，通过该加热装置，也能通过高温终止该酶解反应，避免酶解过度，最终将酶解后的物料排至过滤罐中。进一步的，本实用新型采用震荡机构来实现加快混合，也可有效避免传统的搅拌装置因磨损等产生的杂质对混合物造成污染现象发生。

由于常规的透析浓缩时间需要至少5个小时以上，本实用新型在透析除盐和透析浓缩的过程中，驱动件带动渗透筒旋转，能提高透析和浓缩效率，最主要的是能减少透析浓缩时间。

2、本实用新型中，通过透析除盐罐过滤掉细胞培养时可能产流的无机盐和生理盐水，再通过透析浓缩罐进行浓缩。具体的，大分子（无机盐）从透析除盐罐中的渗透筒上的透析膜内出去，而透析膜外的去离子水从透析膜外进入，此时透析除盐罐中的渗透筒中的液体被透入的去离子水稀释，再进入透析浓缩罐中的渗透筒中。透析浓缩罐中的渗透筒的透析膜外为高浓度溶液，水分子从内到外，但因透析膜截留分子量的原因，透析膜外的高浓度大分子物质并不能进入透析膜内，以达到浓缩目的。

3、所述破碎酶解罐上还设有用于添加中和液的进样口，当酶解后，也可采用通过该进样口向破碎酶解罐内加入中和液，终止该酶解反应，避免酶解过度。

4、所述破碎酶解罐内还设有温度传感器和PH计，便于更好的监控破碎酶解罐内的温度和PH，便于根据温度传感器和PH计的检测值，调整酶解的适宜温度和PH，酶解效果更好。

5、第一滤膜能阻挡干细胞从洗样罐的废液排料口排出，便于提高干细胞的利用率。第二滤膜能过滤杂质，具体为酶解破碎后的细胞；第三滤膜能进行杂质的滤除，将细胞碎片和酶解可能会产生的杂质滤除。

多级过滤使得本提取设备使用时更加安全便捷，降低一次性过滤容易造成的堵膜，气压吸入罐内压力增大，发生安全事故的概率。

6、蠕动泵的设置，使得流体只接触泵管，不接触泵体，不会产生污染；重复精度，稳定性精度高；具体低剪切力；具有良好的自吸能力，可空转，可防止回流；无阀门和密封件，维护简单。

7、流量调节器的使用，使能稳定细胞悬液和生理盐水的流量。

附图说明

下面将结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明，其中：

图1为本实用新型的结构示意图；

图中标记：

1、洗样罐，2、破碎酶解罐，3、过滤罐，4、透析除盐罐，5、透析浓缩罐，6、收集装置，7、破碎酶解罐本体，8、加热装置，9、震荡机构，10、第一渗透筒，11、转轴，12、第一管道，13、温度传感器，14、PH计，15、第一滤膜，16、第二滤膜，17、第三滤膜，18、蠕动泵，19、细胞悬液储存装置，20、生理盐水储存装置，21、第二管道，22、流量调节器，23、第二渗透筒，24、震荡装置，25、洗样罐本体。

具体实施方式

实施例1

作为本实用新型基本实施方式，本实用新型包括一种干细胞胶原蛋白提取设备，包括洗样罐1、破碎酶解罐2、过滤罐3、透析除盐罐4、透析浓缩罐5和收集装置6。本实施例不对洗样罐1、过滤罐3以及收集装置6进行结构改进，采用常规的结构即可。本实施例对于该提取设备的结构改进在于以下方面：

所述破碎酶解罐2包括破碎酶解罐本体7、加热装置8以及震荡机构9。所述加热装置8可以为设置在破碎酶解罐本体7的加热棒，所述震荡机构9可以为超声波震荡装置。所述透析除盐罐4内设有第一渗透筒10以及驱动第一渗透筒10旋转的第一驱动件。所述透析浓缩罐5内设有第二渗透筒23以及驱动第二渗透筒23旋转的第二驱动件。

所述第一驱动件和第二驱动件都可以为马达。所述洗样罐1、破碎酶解罐本体7、过滤罐3、第一渗透筒10、第二渗透筒23和收集装置6通过第一管道12依次相连。将细胞悬液通入该洗样罐1内后，完成洗样过程，洗样完成后在破碎酶解罐本体7内完成破碎酶解过程，酶解终止后再在过滤罐3中完成过滤过程，在透析除盐罐4中完成透析除盐、除金属离心过程，在透析浓缩罐5中完成浓缩过程，最后再通过收集装置6完成样品收集过程。

实施例2

作为本实用新型一较佳实施方式，本实用新型包括一种干细胞胶原蛋白提取设备，包括洗样罐1、破碎酶解罐2、过滤罐3、透析除盐罐4、透析浓缩罐5和收集装置6。所述破碎酶解罐2包括破碎酶解罐本体7、加热装置8以及震荡机构9。所述震荡机构9可以为设置在破碎酶解罐本体7底部的振动电机。所述加热装置8可以为加热丝。所述破碎酶解罐2上还设有用于添加中和液的进样口，用于在需要终止酶解过程时，向破碎酶解罐本体7内注入中和液。

所述透析除盐罐4内设有第一渗透筒10以及驱动第一渗透筒10旋转的第一驱动件。所述透析浓缩罐5内设有第二渗透筒23以及驱动第二渗透筒23旋转的第二驱动件。所述洗样罐1、破碎酶解罐本体7、过滤罐3、第一渗透筒10、第二渗透筒23和收集装置6通过第一管道12依次相连。

所述第一渗透筒10和第二渗透筒23都分别包括骨架以及透析膜。所述透析除盐罐4和透析浓缩罐5内分别分装有去离子水和浓缩液。所述浓缩液可以为高浓度蔗糖，所述高浓度蔗糖的浓度大于第二渗透筒23中的溶液浓度。

实施例3

作为本实用新型另一较佳实施方式，本实用新型包括一种干细胞胶原蛋白提取设备，包括洗样罐1、破碎酶解罐2、过滤罐3、透析除盐罐4、透析浓缩罐5和收集装置6。所述破碎酶解罐2包括破碎酶解罐本体7、加热装置8以及震荡机构9，所述破碎酶解罐本体7内还设有温度传感器13和PH计14。

所述透析除盐罐4和透析浓缩罐5内分别都设有渗透筒以及驱动渗透筒旋转的驱动件。所述洗样罐1、破碎酶解罐本体7、过滤罐3、透析除盐罐4中的渗透筒、透析浓缩罐5中的渗透筒和收集装置6通过第一管道12依次相连。

所述洗样罐1的废液排料口处还设有第一滤膜15，所述破碎酶解罐2的物料排料口处还设有第二滤膜16，所述过滤罐3的物料排料口处还设有第三滤膜17。

实施例4

作为本实用新型最佳实施方式，参照说明书附图1，本实用新型包括一种干细胞胶原蛋白提取设备,包括洗样罐1、破碎酶解罐2、过滤罐3、透析除盐罐4、透析浓缩罐5、收集装置6、细胞悬液储存装置19和生理盐水储存装置20。所述细胞悬液储存装置19可以为细胞悬液收集瓶，所述生理盐水储存装置20可以为生理盐水瓶。所述细胞悬液是指根据各公司细胞培养工艺要求的不同在收获细胞时得到的含有细胞的混合液，根据目前常有的工艺其可能包含：细胞+培养基（培养基又包括细胞所需的营养成分）+胰酶、细胞+培养基（残留部分）+生理盐水。

所述洗样罐1包括洗样罐本体25以及震荡装置24。所述洗样罐本体25上设有进料口、废液排料口和物料排料口。所述洗样罐1的进料口分别通过第二管道21与细胞悬液收集瓶和生理盐水瓶相连，且所述第二管道21上还分别设有流量调节器22。所述洗样罐1的废液排料口处还设有第一滤膜15，所述第一滤膜15可以为15μm滤膜，用于阻挡干细胞。所述震荡装置24可以为本领域常规的振荡器。

所述破碎酶解罐2包括破碎酶解罐本体7、加热装置8以及震荡机构9。所述破碎酶解罐本体7上还设有进液口、进料口和物料排料口。所述加热装置8设置在破碎酶解罐本体7内，所述破碎酶解罐本体7内还设有温度传感器13和PH计14。所述破碎酶解罐本体7的进料口用于通入酶解液或者依次加入酶解液和中和液。或者，可以在破碎酶解罐本体7上再额外设置有进样口，此时，所述进料口用于通入酶解液，使发生酶解反应；所述进样口用于通入中和液，使酶解反应终止。所述震荡机构9可以为本领域常规的振荡器，用于使破碎酶解罐本体7内的酶与细胞加快接触，提供酶解效率和破膜率。所述破碎酶解罐本体7的物料排料口处还设有第二滤膜16，所述第二滤膜16为0.45μm滤膜，用于过滤杂质，即酶解破碎后的细胞，是不需要的部分，有细胞碎片。

所述过滤罐3内设有过滤装置，过滤罐3上设有进液口和物料排料口。所述过滤罐3的物料排料口处还设有第三滤膜17，所述第二滤膜16为0.22μm滤膜，用于过滤杂质，即细胞碎片和酶解可能会产生的杂质。

所述透析除盐罐4内设有第一渗透筒10以及驱动第一渗透筒10旋转的第一驱动件。所述透析除盐罐4上还设有废液排料口和进料口，所述进料口用于注入去离子水。所述透析浓缩罐5内设有第二渗透筒23以及驱动第二渗透筒23旋转的第二驱动件。所述透析浓缩罐5上还设有废液排料口和进料口，所述进料口用于注入浓缩液，具体可以为SephadexG100/G200、蔗糖等。其中，所述第一渗透筒10和第二渗透筒23的结构相同，都包括骨架以及覆盖在骨架上的透析膜，所述骨架上设有或者围合形成有若干通孔。所述第一渗透筒10中的透析膜可以为除盐、金属离子透析膜，截留分子量为3500Da。所述第二渗透筒23中的透析膜可以为浓缩透析膜，截留分子量为2500Da。

所述第一驱动件和第二驱动件的结构相同，都分别包括相连的电机和转轴11。所述转轴11另一端与骨架相连。为了提高旋转的稳定性，所述转轴11的数量可以为两根，分别与骨架的上下两端相连，且其中一根转轴11的另一端与电机相连，另一根转轴11的另一端可以与设置在透析除盐罐4或透析浓缩罐5内的轴承配合连接。

所述收集装置6的上端与第一渗透筒10的底部相连，且所述收集装置6的上端还设有卡口。

所述洗样罐1的物料排料口通过第一管道12与破碎酶解罐本体7上的进液口连通；所述破碎酶解罐本体7上的物料排料口通过第一管道12与过滤罐3上的进液口连通；所述过滤罐3上的物料排料口通过第一管道12与第一渗透筒10的顶部连通；所述第一渗透筒10的底部通过第一管道12与第二渗透筒23的顶部连通；所述第二渗透筒23的底部通过第一管道12与收集装置6的上端相连通。并且，所述洗样罐1、破碎酶解罐2、过滤罐3、透析除盐罐4、透析浓缩罐5之间的第一管道12上分别设有蠕动泵18。蠕动泵18具有双向同等流量输送能力；无液体空运转情况下不会对泵的任何部件造成损害；能产生达98%的真空度；没有阀、机械密封和填料密封装置，也就没有这些产生泄露和维护的因素；能轻松的输送固、液或气液混合相流体，允许流体内所含固体直径达到管状元件内径40%；可输送各种具有研磨、腐蚀、氧敏感特性的物料及各种食品等；仅软管为需要替换的部件，更换操作极为简单；除软管外，所输送产品不与任何部件接触。

一种利用上述提取设备的干细胞胶原蛋白的提取方法，包括以下几个过程：

洗样过程：打开流量调节器22，通过洗样罐1的进料口加入细胞悬液，打开洗样罐1的废液排料口，通过第一滤膜15弃出液体保留干细胞。打开另一个流量调节器22，根据细胞量从洗样罐1的进料口处加入生理盐水，其中，所述生理盐水量是原先细胞悬液量的两倍。打开洗样罐1上的震荡装置24，震荡数分钟后关闭，再次打开洗样罐1的废液排料口，可以根据工艺自行选定洗样次数。

破碎酶解过程：调节蠕动泵18，将洗样罐1中液体泵入破碎酶解罐本体7中，于破碎酶解罐2的进料口处加入酶解液，打开破碎酶解罐2上的震荡机构9，并且通过加热装置8调节破碎酶解罐本体7内的温度，直至温度传感器13检测到温度到达所需数值，并可从PH计14观察破碎酶解罐本体7内PH变化，设定酶解时间，进行酶解。

酶解终止过程：酶解时间达到后，进行酶解终止操作，具体可以为利用高温终止法或液体中和法。其中，所述高温终止法具体指：通过加热装置8调节温度至所需温度，并控制时间即可。所述液体中和法具体指：通过破碎酶解罐本体7上的进样口加入中和液，并调节加热装置8以及震荡机构9至所需的相应温度、力度等。

过滤过程：调节蠕动泵18，将破碎酶解罐本体7中的液体泵入过滤罐3中，并通过第二滤膜16实现杂质过滤。

透析除盐、除金属过程：提前从透析除盐罐4的进料口灌入去离子水，调节蠕动泵18将过滤罐3中液体泵入第一渗透筒10中，并调节第一渗透筒10的转速、运转时间，并可从透析除盐罐4的废液排料口排除去离子水实现透析。具体的，大分子（无机盐）从除盐、金属离子透析膜内出去，而除盐、金属离子透析膜外的去离子水从除盐、金属离子透析膜外进入，此时第一渗透筒10中液体被透入的去离子水稀释。

浓缩过程：提前从透析浓缩罐5的进料口灌入Sephadex G100/G200、蔗糖等，调节蠕动泵18将第一渗透筒10中液体泵入第二渗透筒23中，并调节第二渗透筒23的转速及时间，并可从透析浓缩罐5的废液排料口排除浓缩介质实现多级浓缩。具体的，浓缩透析膜外为高浓度溶液，水分子从内到外，但因浓缩透析膜截留分子量的原因，浓缩透析膜外的高浓度大分子物质并不能进入透析浓缩膜内，以达到浓缩目的。

样品收集过程：打开收集装置6上端的卡口，样品自然流出至该收集装置6中，冻存保护。

装置洗涤过程：将收集装置6拿掉，打开与生理盐水对应的流量调节器22，步骤类似样品提取过程，最后从收集装置6上端口排除洗涤生理盐水。

综上所述，本领域的普通技术人员阅读本实用新型文件后，根据本实用新型的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出的其他各种相应的变换方案，均属于本实用新型所保护的范围。

Claims (9)

1.一种干细胞胶原蛋白提取设备，其特征在于：包括洗样罐（1）、破碎酶解罐（2）、过滤罐（3）、透析除盐罐（4）、透析浓缩罐（5）和收集装置（6）；所述破碎酶解罐（2）包括破碎酶解罐本体（7）、加热装置（8）以及震荡机构（9）；所述透析除盐罐（4）和透析浓缩罐（5）内分别都设有渗透筒以及驱动渗透筒旋转的驱动件；所述洗样罐（1）、破碎酶解罐本体（7）、过滤罐（3）、透析除盐罐（4）中的渗透筒、透析浓缩罐（5）中的渗透筒和收集装置（6）通过第一管道（12）依次相连。

2.根据权利要求1所述的一种干细胞胶原蛋白提取设备，其特征在于：所述渗透筒包括骨架以及透析膜；所述透析除盐罐（4）和透析浓缩罐（5）内分别分装有去离子水和浓缩液；所述浓缩液的浓度大于透析浓缩罐（5）中的渗透筒中的溶液浓度。

3.根据权利要求2所述的一种干细胞胶原蛋白提取设备，其特征在于：所述破碎酶解罐（2）上还设有用于添加中和液的进样口。

4.根据权利要求2所述的一种干细胞胶原蛋白提取设备，其特征在于：所述破碎酶解罐本体（7）内还设有温度传感器（13）和PH计（14）。

5.根据权利要求4所述的一种干细胞胶原蛋白提取设备，其特征在于：所述洗样罐（1）的废液排料口处还设有第一滤膜（15），所述破碎酶解罐（2）的物料排料口处还设有第二滤膜（16），所述过滤罐（3）的物料排料口处还设有第三滤膜（17）。

6.根据权利要求2或5所述的一种干细胞胶原蛋白提取设备，其特征在于：所述洗样罐（1）、破碎酶解罐（2）、过滤罐（3）、透析除盐罐（4）、透析浓缩罐（5）之间的第一管道（12）上分别设有蠕动泵（18）。

7.根据权利要求6所述的一种干细胞胶原蛋白提取设备，其特征在于：还包括细胞悬液储存装置（19）和生理盐水储存装置（20），所述洗样罐（1）的进料口分别通过第二管道（21）与细胞悬液储存装置（19）和生理盐水储存装置（20）相连，且所述第二管道（21）上还分别设有流量调节器（22）。

8.根据权利要求1所述的一种干细胞胶原蛋白提取设备，其特征在于：所述透析除盐罐（4）中的透析膜为除盐、金属离子透析膜，所述透析浓缩罐（5）内的透析膜为的浓缩透析膜。

9.根据权利要求1所述的一种干细胞胶原蛋白提取设备，其特征在于：所述洗样罐（1）包括洗样罐本体（25）以及震荡装置（24）。

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