一种扩张床

1. 一种扩张床，包括扩张床柱管、内管固定器和流体分布器，其中扩张床柱管由外管和内管组成，内管与外管同轴；外管直径尺寸为100-2000mm，柱长200-6000mm ；内管直径尺寸为20-1600mm，柱长100_4000mm ；内管与外管径向比为0. 1-0. 8，轴向比为0. 1-0. 9 ；内管由内管固定器固定于外管内，内管固定器为带有凹槽十字型或圆型，固定器的尺寸与外管内径尺寸相等，凹槽尺寸与内管管径尺寸相等。
2.如权利要求1所述的扩张床，其特征在于，内管的尺寸小于外管。
3.如权利要求1所述的扩张床，其特征在于，内管和固定器可拆卸。
4.如权利要求1所述的扩张床，其特征在于，所述柱管材料为玻璃或有机玻璃类无特异性吸附的材料，表面光滑。
5.如权利要求1所述的扩张床，其特征在于，内管固定器为可加工的高分子材料或不锈钢。

一种扩张床\n技术领域\n[0001] 本发明涉及扩张床技术领域，具体涉及一种结构的扩张床。 背景技术\n[0002] 1992年Chase等人在传统的层析柱底部安装了一种特制的流体分布器，用传统的琼脂糖层析介质得到一稳定的扩张床，采用这套装置处理可以含固体颗粒的蛋白质和细胞混合液，其层析性能逼近填充床层析，从而开发出一种新型的生物质单元分离技术——扩张床吸附层析（Expanded bed adsorption chromatograph，简称EBA)。扩张床也可以解释为返混很小的流化床，是流化床的一种特殊形式。扩张床综合了流化床和填充床层析的优点，与传统层析的操作方式不同，扩张床料液是从床层的底部进入，由于流体向上流动产生的速度和浮力，导致床层内的不同尺寸或密度的吸附剂存在不同程度地向上浮动，引起床层膨胀，待床层稳定后，不同吸附剂会在扩张床层内的各自固定位置上的较小范围内上下浮动，固液相之间的轴向混合程度较低，流体以接近活塞流的方式流经床层，料液中的目标物质基本上按填充床的模式被吸附在吸附剂上，从而获得良好的分离效果。由于床层的膨胀，吸附剂之间空隙率增大，能使料液中的细胞、细胞碎片等微小固体颗粒顺利通过床层， 因此，扩张床吸附技术是一种集成生物分离操作技术，它集澄清、浓缩和初步分离纯化于一体，可直接从含颗粒的原料液中吸附并初步纯化目标物质，它把澄清、浓缩和初步纯化几个步骤集成于一个单元操作中，减少了操作步骤，提高了产品收率，减少了纯化费用和资本投入。因此，该技术一问世便受到生物分离纯化技术专家的重视。目前，扩张床已成功地用于大肠杆菌、酵母、动物细胞培养液以及动物组织、植物组织、果汁、动物乳汁及其他一些微生物中目标产物的提取，也可将扩张床用作生物反应器和生物物质的检测装置。\n[0003] 扩张床技术具有明显的特点和优势，但由于扩张床内部的谱带展宽效应，床层内存在一定程度的径向和轴向返混是影响其分离精度的主要原因之一；同时，已开发的适用于扩张床的吸附剂种类少，使得扩张床技术仍无法替代传统层析技术在生物分离领域的主导地位。目前，针对扩张床方面的研究主要集中在吸附剂的研制和应用上，如孙彦等发明的高密度壳核型吸附剂的研究；苏志国等利用扩张床技术从牛血中分离牛血清白蛋白，只经一步操作，得到纯度接近70%的单体牛血清白蛋白（BSA)，实现了 BSA的有效快速分离。 Anita Pai等制备出一种超大孔结构的交联纤维素硬基质，孔半径达3 μ m，基质在很大的流速范围内维持十分低的等理论板高度（HETP)和较高的吸附容量，同样可以实现高流速下的扩张床方式洗脱。在扩张床结构方面的研究报道很少，特别是关于扩张床柱结构的。扩张床柱是扩张床技术的主要组成，从柱结构入手，考虑削弱扩张床床层内的径向返混，提高分离效率应是一种新方法。\n发明内容\n[0004] 本发明的目的在于提供一种能够解决扩张床技术分离精度低和效率低的扩张床。\n[0005] 本发明的扩张床，包括扩张床柱管（内管和外管）、内管固定器、流体分布器、床层高度调节器、柱头、筛板，其中外管是普通色谱柱管，内管尺寸比外管的小，内管同轴置于扩张床外管中心。\n[0006] 以上所述扩张床柱，所述内管可由固定器将其固定于扩张床柱管内，内管尺寸比外管小，可组装或拆卸。\n[0007] 以上所述扩张床柱，所述外管和内管是表面光滑的玻璃管或有机玻璃管。\n[0008] 以上所述扩张床，固定器为带凹槽的十字型或圆形，固定器的尺寸与扩张床外管的内径尺寸相等，槽的尺寸与内管管径尺寸相等，色谱柱内管和固定器可拆卸连接。\n[0009] 以上所述扩张床，内管固定器为有机高分子材料。\n[0010] 以上所述扩张床，色谱柱管与两端的色谱柱头为可拆卸连接。 [0011 ] 以上所述扩张床，色谱柱头设有标准色谱柱接口。\n[0012] 以上所述扩张床柱，所述内管与外管之间的间隙在10-500mm之间，内管与外管的径向比例0. 1-0. 8之间。\n[0013] 以上所述扩张床柱，所述内管与外管轴向比例为0. 1-0. 9之间。\n[0014] 本发明的另一目的在于对扩张床的基本性能的研究提供一种分析方法。\n[0015] 该扩张床的分析方法中，根据具体情况可灵活地选择内管的尺寸。分析过程中所用的填料为商品化介质streaml ine-DEAE,填料均勻地填充在柱管。分析过程需要考查不同内管尺寸对扩张床性能的影响。\n[0016] 本发明通过在扩张床内管和外管的设计，改变了流动相在扩张床层内的流动轨迹，削弱了流动相的返混问题，从而提高了扩张床的分离效率，具有很高的实用价值，在生物、化工、医药等下游技术领域具有广泛的应用前景。\n附图说明\n[0017] 图1 ：本发明的扩张床色谱柱和传统扩张床色谱柱截面示意图\n[0018] 图2 ：本发明的扩张床色谱柱剖面示意图\n[0019] 图3 ：传统扩张床色谱柱剖面示意图\n[0020] 图4 ：本发明扩张床色谱柱检测图谱（内管为60mm)\n[0021] 图5 ：传统扩张床色谱柱检测图谱\n具体实施方式\n[0022] 本发明设计了一种扩张床，通过内管与外管按一定比例有机结合的组合，影响床层内流动相的运动，削弱了床层内流动相的返混现象，提高了扩张床色谱柱的分离效率。\n[0023] 以下就本发明扩张床的结构组成及所产生的功效，配合具体实例详细说明如下：\n[0024] 图2所示是本发明的扩张床色谱柱剖面示意图，图3是传统扩张床色谱柱剖面示意图。\n[0025]实例 1\n[0026] 将内径为沈讓，长度为^Omm的传统扩张床色谱柱的下端柱头拧开（即流体分布器端），将内径为13mm，长度为60mm的内管固定于扩张床外管内（由内管固定器固定），内管与外管同轴置于柱管中心，内管上端固定于柱管的IOOmm处（内管下端距离流体分布器为40mm)。拧上色谱柱下端的柱头。以商品化介质streamline-DEAE为填充介质，从色谱柱管上端缓缓倒入，介质填充高度达柱管75mm处。然后调节扩张床的床层高度调节器的位置，位于内管上端（即IOOmm处），固定高度调节器和柱头。扩张床色谱柱组装好后，扩张床色谱柱下端和上端的连接管分别与检测器的出口和入口相连。本实验所用检测器为AKTA Explore 100快速分离纯化系统（Amersham Biosciences公司)。分析检测条件：流动相为超纯水，分析样品为10%的丙酮溶液，进样量为0. 5ml，检测波长为^Onm。操作步骤：流动相从扩张床色谱柱管下端进入，调节流速使床层膨胀起来，当流速为67. 8cm/h，床层膨胀到 IOOmm处，平衡20-30min，脉冲进样0. 5ml的丙酮，记录试验结果。在同样条件下，以外管尺寸相同的传统色谱柱作为对照。实验结果如下：\n[0027] 表1色谱参数\n[0028]\n[0029] 试验结果显示：在相同条件下，固定了 60mm内管的扩张床的色谱性能要明显好于同尺寸的普通扩张床，峰型对称，理论塔板数比普通扩张床增大两倍多，分离效率高。\n[0030]实例 2\n[0031] 将内径为沈讓，长度为^Omm的传统扩张床色谱柱的下端柱头拧开（即流体分布器端），将内径为13mm，长度为40mm的内管固定于扩张床外管内（由内管固定器固定），内管与外管同轴置于柱管中心，内管上端固定于柱管的IOOmm处（内管下端距离流体分布器为60mm)。拧上色谱柱下端的柱头。以商品化介质streamline-DEAE为填充介质，从色谱柱管上端缓缓倒入，介质填充高度达柱管75mm处。然后调节扩张床的床层高度调节器的位置，位于内管上端（即IOOmm处），固定高度调节器和柱头。扩张床色谱柱组装好后，扩张床色谱柱下端和上端的连接管分别与检测器的出口和入口相连。本实验所用检测器为AKTA Explore 100快速分离纯化系统（Amersham Biosciences公司)。分析检测条件：流动相为超纯水，分析样品为10%的丙酮溶液，进样量为0. 5ml，检测波长为^Onm。操作步骤：流动相从扩张床色谱柱管下端进入，调节流速使床层膨胀起来，当流速为62. 2cm/h，床层膨胀到 IOOmrn处，平衡20-30min，脉冲进样0. 5ml的丙酮，记录试验结果。在同样条件下，以外管尺寸相同的传统色谱柱作为对照。通过计算理论塔板数等参数，试验结果显示：在相同条件下，固定了 40mm内管的扩张床的色谱性能好于同尺寸的普通扩张床，峰型对称；理论塔板数比普通扩张床大，分离效率高。\n[0032] 前述为本发明一种较合理的使用方法，仅为本发明可以具体实施的方式之一，并不以此为限。在不脱离本发明的精神下制作，仍可变化其形态与细节。