一種新型擴張床的製作方法

2024-04-06 20:09:05

專利名稱：：一種新型擴張床的製作方法
技術領域：
：本發明涉及擴張床
技術領域：
，具體涉及一種新型結構的擴張床。
背景技術：
：1992年Chase等人在傳統的層析柱底部安裝了一種特製的流體分布器，用傳統的瓊脂糖層析介質得到一穩定的擴張床，採用這套裝置處理可以含固體顆粒的蛋白質和細胞混合液，其層析性能逼近填充床層析，從而開發出一種新型的生物質單元分離技術--擴張床吸附層析(Expandedbedadsorptionchromatograph，簡稱EBA)。擴張床也可以解釋為返混很小的流化床，是流化床的一種特殊形式。擴張床綜合了流化床和填充床層析的優點，與傳統層析的操作方式不同，擴張床料液是從床層的底部進入，由於流體向上流動產生的速度和浮力，導致床層內的不同尺寸或密度的吸附劑存在不同程度地向上浮動，引起床層膨脹，待床層穩定後，不同吸附劑會在擴張床層內的各自固定位置上的較小範圍內上下浮動，固液相之間的軸向混合程度較低，流體以接近活塞流的方式流經床層，料液中的目標物質基本上按填充床的模式被吸附在吸附劑上，從而獲得良好的分離效果。由於床層的膨脹，吸附劑之間空隙率增大，能使料液中的細胞、細胞碎片等微小固體顆粒順利通過床層，因此，擴張床吸附技術是一種新型集成生物分離操作技術，它集澄清、濃縮和初步分離純化於一體，可直接從含顆粒的原料液中吸附並初步純化目標物質，它把澄清、濃縮和初步純化幾個步驟集成於一個單元操作中，減少了操作步驟，提高了產品收率，減少了純化費用和資本投入。因此，該技術一間世便受到生物分離純化技術專家的重視。目前，擴張床已成功地用於大腸桿菌、酵母、動物細胞培養液以及動物組織、植物組織、果汁、動物乳汁及其他一些微生物中目標產物的提取，也可將擴張床用作生物反應器和生物物質的檢測裝置。擴張床技術具有明顯的特點和優勢，但由於擴張床內部的譜帶展寬效應，床層內存在一定程度的徑向和軸向返混是影響其分離精度的主要原因之一；同時，已開發的適用於擴張床的吸附劑種類少，使得擴張床技術仍無法替代傳統層析技術在生物分離領域的主導地位。目前，針對擴張床方面的研究主要集中在新型吸附劑的研製和應用上，如孫彥等發明的高密度殼核型吸附劑的研究；蘇志國等利用擴張床技術從牛血中分離牛血清白蛋白，只經一步操作，得到純度接近70X的單體牛血清白蛋白(BSA)，實現了BSA的有效快速分離。AnitaPai等製備出一種超大孔結構的交聯纖維素硬基質，孔半徑達3m，基質在很大的流速範圍內維持十分低的等理論板高度(HETP)和較高的吸附容量，同樣可以實現高流速下的擴張床方式洗脫。在擴張床結構方面的研究報導很少，特別是關於擴張床柱結構的。擴張床柱是擴張床技術的主要組成，從柱結構入手，考慮削弱擴張床床層內的徑向返混，提高分離效率應是一種新方法。
發明內容本發明的目的在於提供一種能夠解決擴張床技術分離精度低和效率低的新型擴張床。本發明的新型擴張床，包括擴張床柱管(內管和外管)、內管固定器、流體分布器、床層高度調節器、柱頭、篩板，其中外管是普通色譜柱管，內管尺寸比外管的小，內管同軸置於擴張床外管中心。以上所述新型擴張床柱，所述內管可由固定器將其固定於擴張床柱管內，內管尺寸比外管小，可組裝或拆卸。以上所述新型擴張床柱，所述外管和內管是表面光滑的玻璃管或有機玻璃管。以上所述新型擴張床，固定器為帶凹槽的十字型或圓形，固定器的尺寸與擴張床外管的內徑尺寸相等，槽的尺寸與內管管徑尺寸相等，色譜柱內管和固定器可拆卸連接。以上所述新型擴張床，內管固定器為有機高分子材料。以上所述新型擴張床，色譜柱管與兩端的色譜柱頭為可拆卸連接。以上所述新型擴張床，色譜柱頭設有標準色譜柱接口。以上所述新型擴張床柱，所述內管與外管之間的間隙在10-500mm之間，內管與外管的徑向比例0.1-0.8之間。以上所述新型擴張床柱，所述內管與外管軸向比例為0.1-1.0之間。本發明的另一目的在於對新型擴張床的基本性能的研究提供一種分析方法。該新型擴張床的分析方法中，根據具體情況可靈活地選擇內管的尺寸。分析過程中所用的填料為商品化介質streamline-DEAE，填料均勻地填充在柱管。分析過程需要考查不同內管尺寸對擴張床性能的影響。本發明通過在擴張床內管和外管的設計，改變了流動相在擴張床層內的流動軌跡，削弱了流動相的返混問題，從而提高了擴張床的分離效率，具有很高的實用價值，在生物、化工、醫藥等下遊
技術領域：
具有廣泛的應用前景。圖1圖2圖3圖4圖5本發明的新型擴張床色譜柱和傳統擴張床色譜柱截面示意圖本發明的新型擴張床色譜柱剖面示意圖傳統擴張床色譜柱剖面示意圖本發明新型擴張床色譜柱檢測圖譜(內管為60mm)傳統擴張床色譜柱檢測圖譜具體實施例方式本發明設計了一種新型擴張床，通過內管與外管按一定比例有機結合的組合，影響床層內流動相的運動，削弱了床層內流動相的返混現象，提高了擴張床色譜柱的分離效率。以下就本發明新型擴張床的結構組成及所產生的功效，配合具體實例詳細說明如下圖2所示是本發明的新型擴張床色譜柱剖面示意圖，圖3是傳統擴張床色譜柱剖面示意圖。實例1將內徑為26mm，長度為260mm的傳統擴張床色譜柱的下端柱頭擰開(即流體分布器端)，將內徑為13mm，長度為60mm的內管固定於擴張床外管內(由內管固定器固定)，內管與外管同軸置於柱管中心，內管上端固定於柱管的100mm處(內管下端距離流體分布器為40mm)。擰上色譜柱下端的柱頭。以商品化介質streamline-DEAE為填充介質，從色譜柱管上端緩緩倒入，介質填充高度達柱管75mm處。然後調節擴張床的床層高度調節器的位置，位於內管上端(即100mm處)，固定高度調節器和柱頭。新型擴張床色譜柱組裝好後，新型擴張床色譜柱下端和上端的連接管分別與檢測器的出口和入口相連。本實驗所用檢測器為AKTAExplore100快速分離純化系統(AmershamBiosciences公司)。分析檢測條件流動相為超純水，分析樣品為10%的丙酮溶液，進樣量為0.5ml，檢測波長為280nm。操作步驟流動相從新型擴張床色譜柱管下端進入，調節流速使床層膨脹起來，當流速為67.8cm/h，床層膨脹到100mm處，平衡20-30min，脈衝進樣0.5ml的丙酮，記錄試驗結果。在同樣條件下，以外管尺寸相同的傳統色譜柱作為對照。實驗結果如下表1色譜參數tableseeoriginaldocumentpage5試驗結果顯示在相同條件下，固定了60mm內管的新型擴張床的色譜性能要明顯好於同尺寸的普通擴張床，峰型對稱，理論塔板數比普通擴張床增大兩倍多，分離效率高。實例2將內徑為26mm，長度為260mm的傳統擴張床色譜柱的下端柱頭擰開(即流體分布器端)，將內徑為13mm，長度為40mm的內管固定於擴張床外管內(由內管固定器固定)，內管與外管同軸置於柱管中心，內管上端固定於柱管的100mm處(內管下端距離流體分布器為60mm)。擰上色譜柱下端的柱頭。以商品化介質streamline-DEAE為填充介質，從色譜柱管上端緩緩倒入，介質填充高度達柱管75mm處。然後調節擴張床的床層高度調節器的位置，位於內管上端(即100mm處)，固定高度調節器和柱頭。新型擴張床色譜柱組裝好後，新型擴張床色譜柱下端和上端的連接管分別與檢測器的出口和入口相連。本實驗所用檢測器為AKTAExplore100快速分離純化系統(AmershamBiosciences公司)。分析檢測條件流動相為超純水，分析樣品為10%的丙酮溶液，進樣量為0.5ml，檢測波長為280nm。操作步驟流動相從新型擴張床色譜柱管下端進入，調節流速使床層膨脹起來，當流速為62.2cm/h，床層膨脹到100mm處，平衡20-30min，脈衝進樣0.5ml的丙酮，記錄試驗結果。在同樣條件下，以外管尺寸相同的傳統色譜柱作為對照。通過計算理論塔板數等參數，試驗結果顯示在相同條件下，固定了40mm內管的新型擴張床的色譜性能好於同尺寸的普通擴張床，峰型對稱；理論塔板數比普通擴張床大，分離5效率高。前述為本發明一種較合理的使用方法，僅為本發明可以具體實施的方式之一，並不以此為限。在不脫離本發明的精神下製作，仍可變化其形態與細節。權利要求一種新型擴張床，包括擴張床柱管、內管固定器和流體分布器，其中擴張床柱管由外管和內管組成，內管與外管同軸置於柱管中心。2.如權利要求1所述的新型擴張床，其特徵在於，所述內管可由內管固定器固定於傳統擴張床柱管內。3.如權利要求2所述的新型擴張床，其特徵在於，內管固定器為帶有凹槽十字型或圓型，固定器的尺寸與擴張床外管的內徑尺寸相等，凹槽尺寸與內管管徑尺寸相等。4.如權利要求2或3所述的新型擴張床，其特徵在於，內管的尺寸小於外管。5.如權利要求3或4所述的新型擴張床，其特徵在於，內管和固定器可拆卸。6.如權利要求書1所述的新型擴張床，其特徵在於，所述柱管材料為玻璃或有機玻璃等無特異性吸附的材料，表面光滑。7.如權利要求3所述的新型擴張床，其特徵在於，內管固定器為可加工的高分子材料。8.如權利要求書1所述的新型擴張床，其特徵在於，外管尺寸為100-2000mm，內管尺寸為20-1000mm，內管與外管內徑比可以為0.1-0.8，軸向比為0.1-1.0。全文摘要本發明涉及一種新型擴張床，包括擴張床柱管、內管固定器、流體分布器，其中擴張床柱管由外管和內管組成，內管與外管同軸並置於柱管中心，內管由內管固定器固定於柱管內。本發明通過在擴張床柱管內固定內管，改變了流動相在擴張床層內的運移，削弱了擴張床內的返混現象，提高了擴張床的分離效率，具有很高的實用價值。文檔編號B01D15/00GK101690854SQ20091017683公開日2010年4月7日申請日期2009年9月22日優先權日2009年9月22日發明者代斌,周鑫,趙豔霞,鐵德馨申請人:周鑫