CN220503021U - 蛋白质定向进化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及实验设备技术领域，公开一种蛋白质定向进化装置，包括沿高度方向自上而下依次设置的培养基瓶、恒化器、泻湖和废液瓶。培养基瓶与恒化器之间通过第一管路选择性地连通，恒化器与泻湖之间通过第二管路选择性地连通，培养基瓶内的菌液能在重力作用下经由第一管路通入恒化器，恒化器内的菌液能在重力作用下经由第二管路通入泻湖，恒化器的废液输出端和泻湖的废液输出端均选择性地连通废液瓶。在整个实验过程中，液体的输送均利用了重力作用，而无需使用蠕动泵驱动，因此能有效节省实验成本，简化该装置的结构，且整个装置采用竖向布置方式，能提高空间利用率，缩小该装置在横向上的占地面积，有利于将整个装置集成到恒温培养箱中。

Description

蛋白质定向进化装置

技术领域

本实用新型涉及实验设备技术领域，尤其涉及一种蛋白质定向进化装置。

背景技术

噬菌体辅助连续进化系统(Phage-Assisted Continuous Evolution，简称PACE)，是由DavidR.Liu实验室在2011年发表的一项利用噬菌体和宿主大肠杆菌连续共培养策略来进行蛋白质定向进化的系统。

噬菌体辅助连续进化系统的原理是：将感兴趣的蛋白质或者酶(POI)的编码核酸序列放进缺乏基因gIII的M13噬菌体中，在侵染大肠杆菌后利用其细胞内的易错体系产生POI突变体文库，只有符合预期进化方向的突变体才能被保留，并继续侵染大肠杆菌；同时，利用一个液路控制系统使以上步骤不断的重复进行，直到得到理想突变体为止。

现有的PACE平台主要包括培养基、恒化器、泻湖和废液收集瓶，其中两两之间的液体输送通常采用蠕动泵来驱动，因此，采用上述的PACE平台进行蛋白质定向进化的实验成本高，且操作繁琐，影响实验效率。此外，由于现有的PACE平台通常为横向布置，占地面积大，很难集成到恒温培养箱中。

因此，亟需一种蛋白质定向进化装置，以解决上述问题。

实用新型内容

基于以上问题，本实用新型的目的在于提供一种蛋白质定向进化装置，结构简单，无需使用蠕动泵，降低了实验成本，且能提高实验效率。

为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

提供一种蛋白质定向进化装置，包括沿高度方向自上而下依次设置的培养基瓶、恒化器、泻湖和废液瓶，所述培养基瓶与所述恒化器之间通过第一管路选择性地连通，所述恒化器与所述泻湖之间通过第二管路选择性地连通，所述培养基瓶内的菌液能在重力作用下经由所述第一管路通入所述恒化器，所述恒化器内的菌液能在重力作用下经由所述第二管路通入所述泻湖，所述废液瓶用于收集所述恒化器和所述泻湖内多余的菌液。

作为本实用新型的蛋白质定向进化装置的优选方案，所述第一管路设置有第一二通滴瓶和第一调节阀，所述第一二通滴瓶用于指示所述第一管路中菌液的流速，所述第一调节阀用于调节所述第一管路中菌液的流量。

作为本实用新型的蛋白质定向进化装置的优选方案，所述蛋白质定向进化装置还包括第三管路和第四管路，所述第三管路的一端连接所述泻湖，另一端选择性地连通所述废液瓶，所述第四管路的一端连接所述第二管路，另一端选择性地连通所述废液瓶。

作为本实用新型的蛋白质定向进化装置的优选方案，所述第二管路设置有三通滴瓶，所述第四管路通过所述三通滴瓶与所述第二管路连通，所述三通滴瓶用于指示所述第二管路中菌液的流速。

作为本实用新型的蛋白质定向进化装置的优选方案，所述第二管路设置有第二调节阀和第三调节阀，所述第二调节阀位于所述三通滴瓶的上游，所述第三调节阀位于所述三通滴瓶的下游。

作为本实用新型的蛋白质定向进化装置的优选方案，所述第三管路设置有第二二通滴瓶和第四调节阀，所述第二二通滴瓶用于指示所述第三管路中废液的流速，所述第四调节阀用于调节所述第三管路中废液的流量；

所述第四管路设置有第三二通滴瓶，所述第三二通滴瓶用于指示所述第四管路中废液的流速。

作为本实用新型的蛋白质定向进化装置的优选方案，所述第一管路、所述第二管路、所述第三管路和所述第四管路均设置有止液夹。

作为本实用新型的蛋白质定向进化装置的优选方案，所述恒化器和所述泻湖均具有进液口、出液口、采集口和通气口，所述第一管路连接所述恒化器的进液口，所述第二管路的一端连接所述恒化器的出液口，另一端连接所述泻湖的进液口，所述第三管路连接所述泻湖的出液口，所述采集口用于加样或取样，所述通气口连通外部。

作为本实用新型的蛋白质定向进化装置的优选方案，所述蛋白质定向进化装置还包括安装架，所述培养基瓶安装于所述安装架上，所述培养基瓶的下游连接有污染指示瓶，所述污染指示瓶用于指示所述培养基瓶内菌液的污染情况。

作为本实用新型的蛋白质定向进化装置的优选方案，所述蛋白质定向进化装置还包括水平振荡器以及设置于所述水平振荡器上的支架，所述泻湖放置于所述水平振荡器，所述恒化器放置于所述支架上。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的蛋白质定向进化装置，由于培养基瓶、恒化器、泻湖和废液瓶沿高度方向自上而下依次设置，因此培养基瓶内的菌液可以在自身重力作用下自动经由第一管路通入恒化器，恒化器内的菌液可以在自身重力作用下自动经由第二管路通入泻湖，恒化器和泻湖内多余的菌液可以在自身重力作用下通入废液瓶。也就是说，在整个实验过程中，液体的输送均利用了重力作用，而无需使用蠕动泵等精密仪器驱动，因此可以有效节省实验成本，简化蛋白质定向进化装置的结构。此外，整个蛋白质定向进化装置采用竖向布置方式，可以提高空间利用率，缩小该装置在横向上的占地面积，有利于将整个装置集成到恒温培养箱中。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例一提供的蛋白质定向进化装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一提供的培养基瓶在安装架上的安装示意图；

图3是本实用新型实施例一提供的恒化器的结构示意图；

图4是本实用新型实施例二提供的蛋白质定向进化装置的结构示意图；

图5是本实用新型实施例二提供的恒化器的结构示意图；

图6是本实用新型实施例二提供的泻湖的结构示意图。

图中：

1-培养基瓶；2-恒化器；3-泻湖；4-废液瓶；5-第一管路；6-第二管路；7-第三管路；8-第四管路；9-安装架；10-污染指示瓶；20-水平振荡器；30-支架；

21-采集口一；22-通气口一；

31-采集口二；32-通气口二；

51-第一二通滴瓶；52-第一调节阀；53-止液夹；

61-三通滴瓶；62-第二调节阀；63-第三调节阀；

71-第二二通滴瓶；72-第四调节阀；711-取样口；712-排气口；

81-第三二通滴瓶。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

如图1至图3所示，本实施例提供一种蛋白质定向进化装置，包括沿高度方向自上而下依次设置的培养基瓶1、恒化器2、泻湖3和废液瓶4。

其中，培养基瓶1与恒化器2之间通过第一管路5选择性地连通，恒化器2与泻湖3之间通过第二管路6选择性地连通，培养基瓶1内的菌液能在重力作用下经由第一管路5通入恒化器2，恒化器2内的菌液能在重力作用下经由第二管路6通入泻湖3，废液瓶4用于收集恒化器2和泻湖3内多余的菌液。

本实施例提供的蛋白质定向进化装置，由于培养基瓶1、恒化器2、泻湖3和废液瓶4沿高度方向自上而下依次设置，因此培养基瓶1内的菌液可以在自身重力作用下自动经由第一管路5通入恒化器2，恒化器2内的菌液可以在自身重力作用下自动经由第二管路6通入泻湖3，恒化器2和泻湖3内多余的菌液可以在自身重力作用下通入废液瓶4。也就是说，在整个实验过程中，液体的输送均利用了重力作用，而无需使用蠕动泵等精密仪器驱动，因此可以有效节省实验成本，简化蛋白质定向进化装置的结构。此外，整个蛋白质定向进化装置采用竖向布置方式，可以提高空间利用率，缩小该装置在横向上的占地面积，有利于将整个装置集成到恒温培养箱中。

可选地，参阅图1和图2，蛋白质定向进化装置还包括安装架9，培养基瓶1安装于安装架9上，培养基瓶1的下游连接有污染指示瓶10，污染指示瓶10用于指示培养基瓶1内菌液的污染情况。本实施例中，安装架9上具有多个安装位，该安装架9上可以同时安装多个培养基瓶1，以满足不同的实验需求。通过污染指示瓶10可以直观地得知培养基瓶1内的菌液是否符合实验要求，若不符合要求可以及时更换培养基瓶1，保证实验结果的准确性。此外，相比于现有技术中采用培养袋储存培养基菌液的方式，培养基瓶1的结构更加稳定，更易控制。

可选地，参阅图1，第一管路5设置有第一二通滴瓶51和第一调节阀52，第一二通滴瓶51用于指示第一管路5中菌液的流速，第一调节阀52用于调节第一管路5中菌液的流量。通过观察第一二通滴瓶51内菌液的滴落速度可以获知当前第一管路5中菌液的流速，基于第一管路5中菌液的流速情况可根据实际需要通过第一调节阀52调节第一管路5中菌液的流速，进而控制恒化器2内的进液流量，控制方便，能满足实验要求。

具体地，通过第一调节阀52控制恒化器2的进液流量，可以使恒化器2中菌液的OD值保持在对数期(0.6-0.8)，进而为泻湖3持续提供对数期的细胞。泻湖3中添加有gⅢ基因缺陷的噬菌体，经阿拉伯糖诱导后，噬菌体表达gⅢ基因，进而可以侵染细胞进行繁殖。在此过程中，需要保持泻湖3的体积恒定，同时不断增加其流速，侵染速度慢的噬菌体会被菌液带走通入废液瓶4，从而得到含有目标基因的侵染速度大于泻湖3流速的噬菌体。其中，OD是optical density(光密度)的缩写，光密度的定义是：入射光强度与透射光强度之比值的常用对数值。

示例性地，第一管路5为塑料软管，第一二通滴瓶51为滴壶，第一调节阀52为流速调节器，其均可一次性使用，制作成本低，组装简单，可以简化实验操作步骤，缩短实验所需的时间，进一步降低实验成本。

进一步地，第一管路5设置有止液夹53，通过止液夹53可以阻断第一管路5中菌液的流通，实现第一管路5中菌液的精细化控制。

可选地，参阅图1，蛋白质定向进化装置还包括第三管路7和第四管路8，第三管路7的一端连接泻湖3，另一端选择性地连通废液瓶4，第四管路8的一端连接第二管路6，另一端选择性地连通废液瓶4。由于在实验开始阶段，进出恒化器2的菌液流速需高于进入泻湖3的菌液流速，且需要保证恒化器2和泻湖3的体积恒定，因此第二管路6内多余的菌液可以从第四管路8通入废液瓶4，泻湖3内多余的菌液则可以从第三管路7通入废液瓶4，满足实验需求。

可选地，参阅图1，第二管路6设置有三通滴瓶61，第四管路8通过三通滴瓶61与第二管路6连通，三通滴瓶61用于指示第二管路6中菌液的流速。通过三通滴瓶61内菌液的滴落速度可以判断第二管路6中菌液的流动速度，便于实验人员实时掌控菌液流速，以根据实际实验情况及时调整菌液流速。

进一步地，第二管路6设置有第二调节阀62和第三调节阀63，第二调节阀62位于三通滴瓶61的上游，第三调节阀63位于三通滴瓶61的下游。通过第二调节阀62和第三调节阀63可以调节进入泻湖3的菌液流量以及通入第四管路8的菌液流量，保证泻湖3的体积恒定。

具体地，通过操作第一调节阀52控制培养基瓶1内的菌液恒量通入恒化器2中，在恒化器2中注入宿主菌后，通过第一调节阀52控制恒化器2的进液速率，通过第二调节阀62控制恒化器2的出液速率，可以使恒化器中菌液的OD值维持在0.6-0.8。恒化器2内的菌液通过三通滴瓶61滴入泻湖3中，在泻湖3中注入噬菌体，噬菌体侵染宿主菌后，组装侵染能力强的噬菌体将会最终保留在泻湖3中。在此期间，三通滴瓶61内多余的菌液则通过第四管路8导入废液瓶4，从而维持恒化器2和泻湖3的体积恒定。

可选地，参阅图1，第三管路7设置有第二二通滴瓶71和第四调节阀72，第二二通滴瓶71用于指示第三管路7中废液的流速，第四调节阀72用于调节第三管路7中废液的流量。通过第二二通滴瓶71能实时掌控第三管路7内废液流量，便于实验人员及时通过第四调节阀72调控第三管路7中的废液流量。

进一步地，第四管路8设置有第三二通滴瓶81，第三二通滴瓶81用于指示第四管路8中废液的流速。通过第三二通滴瓶81能实时掌控第四管路8内废液的流量，便于实验人员判断废液排出量是否符合实验要求。

示例性地，第二管路6、第三管路7和第四管路8均为塑料软管，第二二通滴瓶71和第三二通滴瓶81均为滴壶，第二调节阀62、第三调节阀63和第四调节阀72均为流速调节器，其均可一次性使用，制作成本低，组装简单。

进一步地，第二管路6、第三管路7和第四管路8均设置有止液夹53。通过对应的止液夹53可以随时阻断第二管路6、第三管路7和第四管路8，实现更精细化的控制。

可选地，恒化器2和泻湖3均具有进液口、出液口、采集口和通气口，第一管路5连接恒化器2的进液口，第二管路6的一端连接恒化器2的出液口，另一端连接泻湖3的进液口，第三管路7连接泻湖3的出液口，采集口用于加样或取样，通气口连通外部。通气口的设置可以使恒化器2和泻湖3内的压强与外部相同，保证菌液可以在重力作用下自动输送。进一步地，通气口处设置空气过滤器，避免外部空气携带的微生物进入，保证菌液满足实验要求。

参阅图3，以恒化器2为例，定义恒化器2的采集口为采集口一21，恒化器2的通气口为通气口一22，通过采集口一21可以取样恒化器2内的菌液，或者也可以通过采集口一21向恒化器2内注入诱导剂等，相比于现有技术中利用注射泵控制诱导剂添加量的方式，本实施例无需设置注射泵，进一步简化了蛋白质定向进化装置的结构，从而能简化实验操作步骤，降低实验成本。

实施例二

参阅图4至图6，本实施例提供一种蛋白质定向进化装置，其与实施例一的区别在于：

参阅图4，蛋白质定向进化装置还包括水平振荡器20以及设置于水平振荡器20上的支架30，泻湖3放置于水平振荡器20，恒化器2放置于支架30上。水平振荡器20启动后可以使支架30同步振动，在水平振荡器20的作用下，可以使恒化器2和泻湖3内的菌液更均匀地混合，提高实验效率。

本实施例提供的蛋白质定向进化装置，由于设置了水平振荡器20和支架30，相比于实施例一的结构更稳定，更容易操作和控制，并且整体体积进一步缩小，有利于该装置的合理布置。

可选地，参阅图5和图6，定义恒化器2的采集口为采集口一21，恒化器2的通气口为通气口一22，通过采集口一21可以取样恒化器2内的菌液，或者通过采集口一21可以向恒化器2内注入诱导剂；定义泻湖3的采集口为采集口二31，泻湖3的通气口为通气口二32，采集口二31用于向泻湖3内注入诱导剂。

进一步地，第二二通滴瓶71设置有取样口711和排气口712，排气口712用于排出第二二通滴瓶71内的气体，防止气体随菌液向下输送。取样口711用于采集泻湖3内输出的菌液的样本，将取样口711与采集口二31相互独立设置，使得取样和诱导剂注入可以分开进行，从而降低因取样造成诱导剂污染的风险，提高实验成功率。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.蛋白质定向进化装置，其特征在于，包括沿高度方向自上而下依次设置的培养基瓶(1)、恒化器(2)、泻湖(3)和废液瓶(4)，所述培养基瓶(1)与所述恒化器(2)之间通过第一管路(5)选择性地连通，所述恒化器(2)与所述泻湖(3)之间通过第二管路(6)选择性地连通，所述培养基瓶(1)内的菌液能在重力作用下经由所述第一管路(5)通入所述恒化器(2)，所述恒化器(2)内的菌液能在重力作用下经由所述第二管路(6)通入所述泻湖(3)，所述废液瓶(4)用于收集所述恒化器(2)和所述泻湖(3)内多余的菌液。

2.根据权利要求1所述的蛋白质定向进化装置，其特征在于，所述第一管路(5)设置有第一二通滴瓶(51)和第一调节阀(52)，所述第一二通滴瓶(51)用于指示所述第一管路(5)中菌液的流速，所述第一调节阀(52)用于调节所述第一管路(5)中菌液的流量。

3.根据权利要求1所述的蛋白质定向进化装置，其特征在于，所述蛋白质定向进化装置还包括第三管路(7)和第四管路(8)，所述第三管路(7)的一端连接所述泻湖(3)，另一端选择性地连通所述废液瓶(4)，所述第四管路(8)的一端连接所述第二管路(6)，另一端选择性地连通所述废液瓶(4)。

4.根据权利要求3所述的蛋白质定向进化装置，其特征在于，所述第二管路(6)设置有三通滴瓶(61)，所述第四管路(8)通过所述三通滴瓶(61)与所述第二管路(6)连通，所述三通滴瓶(61)用于指示所述第二管路(6)中菌液的流速。

5.根据权利要求4所述的蛋白质定向进化装置，其特征在于，所述第二管路(6)设置有第二调节阀(62)和第三调节阀(63)，所述第二调节阀(62)位于所述三通滴瓶(61)的上游，所述第三调节阀(63)位于所述三通滴瓶(61)的下游。

6.根据权利要求3所述的蛋白质定向进化装置，其特征在于，所述第三管路(7)设置有第二二通滴瓶(71)和第四调节阀(72)，所述第二二通滴瓶(71)用于指示所述第三管路(7)中废液的流速，所述第四调节阀(72)用于调节所述第三管路(7)中废液的流量；

所述第四管路(8)设置有第三二通滴瓶(81)，所述第三二通滴瓶(81)用于指示所述第四管路(8)中废液的流速。

7.根据权利要求3所述的蛋白质定向进化装置，其特征在于，所述第一管路(5)、所述第二管路(6)、所述第三管路(7)和所述第四管路(8)均设置有止液夹(53)。

8.根据权利要求3所述的蛋白质定向进化装置，其特征在于，所述恒化器(2)和所述泻湖(3)均具有进液口、出液口、采集口和通气口，所述第一管路(5)连接所述恒化器(2)的进液口，所述第二管路(6)的一端连接所述恒化器(2)的出液口，另一端连接所述泻湖(3)的进液口，所述第三管路(7)连接所述泻湖(3)的出液口，所述采集口用于加样或取样，所述通气口连通外部。

9.根据权利要求1-8任一项所述的蛋白质定向进化装置，其特征在于，所述蛋白质定向进化装置还包括安装架(9)，所述培养基瓶(1)安装于所述安装架(9)上，所述培养基瓶(1)的下游连接有污染指示瓶(10)，所述污染指示瓶(10)用于指示所述培养基瓶(1)内菌液的污染情况。

10.根据权利要求1-8任一项所述的蛋白质定向进化装置，其特征在于，所述蛋白质定向进化装置还包括水平振荡器(20)以及设置于所述水平振荡器(20)上的支架(30)，所述泻湖(3)放置于所述水平振荡器(20)，所述恒化器(2)放置于所述支架(30)上。