一种胶乳微球清洗装置及基于该装置的微球清洗工艺的制作方法
本发明涉及生物医药，具体涉及一种胶乳微球清洗装置及基于该装置的微球清洗工艺。
背景技术：
1、胶乳微球作为功能性载体材料已广泛的应用于细胞生物学、生命科学、临床医学和免疫诊断等领域。胶乳微球与靶标物质免疫技术、侧向层析微流控技术联合形成的免疫层析诊断技术，具有反应迅速、操作简单、灵敏度高和稳定性好等优点，被广泛应用于靶向研究、临床和家用诊断领域。
2、乳液聚合是制备200nm以下胶乳微球常用的方法，其是由水、疏水性单体、乳化剂和引发剂组成的反应体系，通过超声搅拌等方式使单体在水中形成乳液，再升温引发单体聚合。由于乳液聚合反应体系中需加入较多的乳化剂，因此生成的胶乳微球表面会残留大量乳化剂分子，进而影响微球的应用性能。通过洗涤去除乳化剂能有效提升微球的性能，因此挑选合适的微球清洗工艺对微球生产和应用具有重要意义。
3、胶乳微球的洗涤方法主要有离心法、透析法和切向流超滤法等。
4、离心法通过使用高速离心机，使胶乳微球快速沉降，去除上清液后用水重新将胶乳微球分散再离心，反复操作多次后，达到去除乳化剂的目的。但是，离心法对胶乳微球粒径有要求，对于粒径值小于200nm的胶乳微球，使用普通离心机离心力达不到要求，根本起不到分离纯化的效果，因此需要购置昂贵的超速离心机，即使使用超速离心机，受限于处理量偏小以及分离后再分散时间过长，因此，也并不能够很好地实现小粒径胶乳微球分离纯化目的。
5、透析法是利用乳化剂及小分子杂质在溶液中可通过半透膜，而胶乳微球不能通过半透膜的性质，达到分离清洗的方法。但是透析法仅用于少量微球清洗，其耗时长、成本高、无法量产，并且难以浓缩，在胶乳微球清洗应用上有很大限制。
6、切向流超滤是指液体流动方向与过滤方向呈垂直方向的过滤形式，这种过滤方式需要使用到切向流超滤仪，然而市售商品化的切向流超滤设备价格昂贵，且设备所占空间较大，提供功能冗余，发明人经研究发现，相关技术的胶乳微球清洗装置及清洗工艺过程所需的步骤繁琐，人力物力成本高，不利于微球清洗的成本控制。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，本发明提供一种胶乳微球清洗装置及基于该装置的微球清洗工艺，能够大量降低成本。
2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
3、一种胶乳微球清洗装置，包括泵，提供液体流动动力；回流储液罐，存放被清洗的胶乳微球；超滤膜，对所述微球溶液进行超滤；废液罐，存放清洗废液；清洗液罐，存放清洗液；连接装置，与所述回流储液罐，超滤膜均连接，并与所述微球溶液连通，可通过调节透过端阀第一阀门(k1)，来调节透过端流量，调节跨膜压。
4、优选的，所述过滤装置中还包括第二阀门(k2)，在所述的超滤膜的临近入口还设置有进口端压力表(6)，超滤膜出口端设置有压力表(7)及超滤膜过滤口端设置压力表(8)进行压力检测，出口端和过滤口端是2个端口，不进行直连，出口端出料液，过滤口端出废液。
5、微球溶液，包含微球及未反应的小分子，表面活性剂和水的混合液体。运行时回流储液罐是储存微球溶液及清洗液的场所。出液口在超滤膜表面，透过过滤。切向流过滤则是指液体的流动方向是平行于膜表面的，液体流动方向与过滤方向呈垂直方向的过滤形式，在压力的作用下只有一部分的液体穿过滤膜进入下游，这种操作方式也有人称之为“错流过滤”。
6、连接装置，与所述回流储液罐，超滤膜均连接，并与所述微球液体连通，可通过调节透过端阀(第一阀门(k1))，来调节透过端流量，调节跨膜压。
7、进一步的，在所述的超滤膜装置的临近入口，出口及过滤口设置压力表进行压力检测；
8、进一步的，在所述过滤装置中添加一个第二阀门(k2)，来调节管路流量，调节超滤膜跨膜压；
9、k1阀门的开度可以调整，但必须要打开，k1和k2通过比例调节，k2可开可闭，用以调节超滤膜和整个超滤体系压力，防止压力过大，损坏装置。
10、进一步的，在所述清洗液罐上设置一个第三阀门(k3)，可控制清洗液的补液；
11、本发明的另一目的在于提供一种更为简化制备高浓度胶乳微球的清洗工艺，具体方法如下：
12、s1，回流：将胶乳微球加入回流储液罐中，出料管与第一阀门连通，开启泵完成流量循环。
13、所述胶乳微球可为聚苯乙烯微球、聚甲基丙烯酸甲酯微球、聚乙烯吡啶微球、聚乙烯丙烯酸甲酯微球中的一种，所述微球可表面修饰，羧基化、氨基化、磺酸基化、羟基化中的一种，优选聚苯乙烯羧基微球。
14、所述胶乳微球粒径可为10-200nm，进一步优选50-150nm。
15、所述泵可为电动隔膜泵、气动隔膜泵、蠕动泵的一种，进一步优选220v交流电动隔膜泵。
16、s2，超滤：将出料管与第二阀门连通，打开第二阀门，对微球物料进行流量分流，启动隔膜泵抽取回流储液罐中的胶乳微球，循环运行，通过超滤膜超滤，将表面活性剂及小分子杂质除去，随着回流储液罐液面降低，打开与清洗液罐与回流储液罐相连的第三阀门，进行补液，清洗完成。微球从回流储液罐出来，通过超滤膜，最后回到回流储液罐里面。杂质，水，乳化剂一起从超滤膜透过。
17、所述超滤膜可为内压式，超滤膜膜材可为聚砜类、纤维素酯类、聚烯烃类、氟材料类、聚氯乙烯中的一种，进一步优选改性聚醚砜(m-pes)；
18、所用超滤膜膜通量可为25-500kda中的一种，进一步优选100-300kda；
19、所用超滤膜膜面积可为0.01-0.1m2中的一种，进一步优选0.03-0.05m2；
20、所述表面活性剂即乳化剂，可为曲拉通x-100、吐温20、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的至少一种；
21、所述小分子杂质可为苯乙烯单体、羧基单体、引发剂中的至少一种。
22、s3，压力控制：压力表进行超滤膜压力的监控，以便调节跨膜压，废液罐将超滤膜透过的清洗废液进行收集。
23、所述跨模压可为0-2.5bar，进一步优选0.5-1.5bar；说明:pf＝进液压力，pr＝回流压力，pp＝透过压力)压差是进口端压力与出口端压力的差值，跨膜压(tmp)是指滤膜上下游的平均压力差，tmp计算公式为(pf+pr)/2-pp即(p6+p7)/2-p8，其中p6为进口端压力，p7为出口端压力，p8为过滤口端压力；
24、s4，重复s1和s2，通过ph计及电导仪进行过程控制，当ph及电导仪数值连续3次未有明显变化即表明微球清洗完成，将清洗完成的胶乳微球转移至储存容器中。
25、所述ph可为4-5，进一步优选4.2-4.5；
26、所述电导率可为50-200μs/cm，进一步优选80-100μs/cm。
27、本发明的有益效果在于：本发明提供一种新型的用于清洗和纯化粒径在200nm及以下胶乳微球的装置及清洗工艺。本发明提供的清洗装置和清洗工艺，循环中超滤膜可以透过小分子，包括杂质，水分子、乳化剂，即将部分水分子透过，进入废液罐，通过补加水的方法来清除不需要的小分子和乳化剂，还有保留一部分水分子来保存胶乳微球，起到清洗和浓缩的功能，能将0.5至5.0升批次的微球液体浓缩至体积小于0.2升仅含胶乳微球的水溶液，该方法单批次处理量大，洗涤快速，操作过程洁净无污染，且节约大量成本。洗涤后的胶乳微球粒径均匀，无乳化剂和小分子残留。通过该装置和方法解决了离心、透析不适用于大批量连续生产，节约了人力和时间成本，构建小型设备，可以简易操作，比大型装置死体积小，残留的微球量少，节约了水资源，该设备各部件均常见且成本较低，易于采购，便于设备的可重复性，通过搭建多台设备，可达到连续分散洗涤的高效率，实现了人员干预少，大批量胶乳微球的连续生产。
技术特征：
1.一种胶乳微球清洗装置，其特征在于，包括泵(1)，提供液体流动动力；回流储液罐(2)，存放被清洗的胶乳微球；超滤膜(3)，对所述微球溶液进行超滤；废液罐(4)，存放清洗废液；清洗液罐(5)，存放清洗液；连接装置，与所述回流储液罐，超滤膜均连接，并与所述微球溶液连通，可通过调节透过端阀第一阀门(k1)，来调节透过端流量，调节跨膜压。
2.根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于，所述过滤装置中还包括第二阀门(k2)，在所述的超滤膜的临近入口还设置有进口端压力表(6)，超滤膜出口端设置有压力表(7)及超滤膜过滤口端设置压力表(8)进行压力检测，所述超滤膜出口端和超滤膜过滤口端是2个独立的端口，不进行直连，超滤膜出口端出料液，超滤膜过滤口端出废液。
3.根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于，在所述清洗液罐上还设置有第三阀门(k3)。
4.一种根据权利要求1-3任一项所述的清洗装置进行微球清洗的工艺，其特征在于，具体方法包括如下：
5.根据权利要求4所述的工艺，其特征在于，所述胶乳微球可为聚苯乙烯微球、聚甲基丙烯酸甲酯微球、聚乙烯吡啶微球、聚乙烯丙烯酸甲酯微球中的一种。
6.根据权利要求5所述的工艺，其特征在于，所述胶乳微球进行表面修饰，包括羧基化、氨基化、磺酸基化、羟基化中的一种。
7.根据权利要求4所述的工艺，其特征在于，所述胶乳微球粒径为10-200nm；所述泵(1)为电动隔膜泵、气动隔膜泵、蠕动泵中的一种。
8.根据权利要求4所述的工艺，其特征在于，所述超滤膜为内压式，超滤膜膜材为聚砜类、纤维素酯类、聚烯烃类、氟材料类、聚氯乙烯中的一种。
9.根据权利要求4所述的工艺，其特征在于，所述s2超滤步骤所用超滤膜膜通量为25-500kda，所用超滤膜膜面积为0.01-0.1m2。
10.根据权利要求4所述的工艺，其特征在于，所述步骤s3中超滤膜的跨模压为0-2.5bar，所述步骤s4中微球清洗完成时的ph为4-5，微球清洗完成时的电导率为50-200μs/cm。
技术总结
本发明涉及一种胶乳微球清洗装置及基于该装置的微球清洗工艺，属于生物医药领域。具体涉及一种简易切向流超滤系统的构建及其用于对粒径在200nm以下胶乳微球清洗工艺的开发。本发明提供的清洗装置和清洗工艺，能将0.5至5.0升批次的微球液体浓缩至体积小于0.2升，该方法单批次处理量大，洗涤快速，操作过程洁净无污染，且节约大量成本。洗涤后的胶乳微球粒径均匀，无乳化剂和小分子残留。通过该装置和方法解决了离心，透析不适用于大批量连续生产，节约了人力和时间成本，该设备各部件均常见且成本较低，易于采购，便于设备的可重复性，通过搭建多台设备，可达到连续分散洗涤的高效率，实现了人员干预少，大批量胶乳微球的连续生产。
技术研发人员：陶劲强,张文冬,彭文惠
受保护的技术使用者：南京伯仪生物科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23