CN111220429A - 一种阵列高通量蛋白质样品预处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种阵列高通量蛋白质样品预处理装置，是一种可对多个蛋白质样品同时进行在线变性和还原、除盐以及酶解的样品处理系统，包括：蛋白质处理模块，电源模块，加热控制模块，泵及泵控制模块。本发明的特点是在单路蛋白质预处理仪的基础上,增加到八路同时处理,把单路装置的每个操作模块,在电路、控制及液体流路都分别重新做了优化设计，用最优的方式把各个模块集成到一个操作装置中同时控制八路操作。该装置操作简单,控制精确可靠,样品处理量大,可满足大批量样品的检测要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种高通量蛋白质样品预处理装置，是一种可对多个蛋白质样品同时进行在线变性和还原、除盐以及酶解的样品处理系统。
背景技术
随着蛋白质分离检测技术的发展,一些特殊的参数和指标越来越引起医学领域的重视,由此产生了对大批量,快速临床样本检测的需求.
传统的蛋白质组样品预处理包括变性、还原、烷基化、除盐以及酶解等步骤，通常离线手工进行，不仅花费时间长，而且存在着样品污染、丢失的可能性，严重影响了规模化蛋白质分析的结果。因此发展在线的蛋白质样品预处理方法和装置具有非常重要的意义。然而，目前现有的在线蛋白质组样品处理系统只能集成少数几个步骤(如在线酶解，AnalyticaChimicaActa,2018,1000,172-179；Talanta,2015,141,235-238.)或只能单次处理一个样品，难以满足临床等领域对大队列样品分析的需求，因此，为了解决上述问题，我们在前期开发的高通量蛋白质组样品预处理装置的基础上，进一步研制了阵列式在线蛋白质组样品处理系统(专利号：201210517241.4)
该装置是一种具备在线蛋白变性、还原、除盐以及在线酶解功能的蛋白样品预处理设备。该设备可以实现高通量、低损失的蛋白质样品预处理，在蛋白质组学研究和临床检验中具有很好的应用前景。
发明内容
本发明目的是提供一种阵列集蛋白质变性、还原、除盐以及在线酶解于一体的样品预处理装置，该功能的实现需要同时控制交换液输送，控制高温变性和还原及一定温度的酶反应，因此本发明采用如下技术方案。
一种阵列高通量蛋白质样品预处理装置，包括：蛋白质预处理模块，电源模块，加热控制模块，泵及泵控制模块。具体包括：高温变性和还原器组件，溶剂置换器组件，酶反应器组件，加热器电源，泵驱动电源，加热控制器，泵流量控制器，输液泵。
所述高温变性和还原器组件，溶剂置换器组件中的交换液采用串联输送的模式,分别由输液泵完成,这种流动方式可以保证高温变性和还原器每个组件流量一样.
所述电源模块分别为高温变性和还原器组件及酶反应器组件加热电源，和泵电源，高温变性和还原器组件及酶反应器组件分别采用并联加热方式,保证每个加热件温度一样。
所述加热控制器分别为高温变性和还原器组件及酶反应器组件的提供温度控制。
所述输液泵分别为高温变性和还原器组件，溶剂置换器组件，输送交换液。
所述泵流量控制器，分别为输液泵提供流量控制。
交换液的输液泵,用4个泵分2组,分别为高温变性和还原器组件，溶剂置换器组件输送交换液,可保证流体压力和流速稳定,采用流路串联的输液方式.
高温变性和还原器组件，溶剂置换器组件的加热采用并联电路连接,使加热部件热量稳定,均匀.分别用36伏的安全电压，保证仪器用电环境安全。
加热控制器采用传感器件并联连接,可以切换观测每个加热器件的温度,避免每个被检测部件分别检测和控制造成仪器成本增加,体积加大,等问题,并能保证每个加热部件温度一致.
阵列高通量蛋白质预处理设备可应用于临床、食品安全和环境暴露人群等蛋白质组样品处理。
本发明具有如下特点：
1，整个仪器各个操作单元模块经优化处理，模块间达到最佳匹配。
2，样品处理量大,耗电省，安全可靠。
3，操作及部件更换方便，维护简单。
附图说明
图1:阵列式装置处理实际样品图，其中(a)(b)(c)为阵列式装置的三路分别处理Hela样品结果；
图2:阵列式装置处理实际样品图，其中(a)(b)(c)(d)(e)(f)阵列式装置的六路分别处理血浆样品结果；
图3:阵列高通量蛋白质样品预处理装置示意图。
具体实施方式
实验采用八路高通量蛋白质样品预处理装置，八个高温变性和还原器八个溶剂置换器，八酶反应器，八路样品同时操作，用四个泵均分两组，分别为高温变性和还原器和溶剂置换器输送交换液,
实施例1
如图1所示的，在连接好的系统内打开泵驱动电源(04)，将所有高温变性和还原器组件(06)内填满2M的盐酸胍与10mM DTT的混合溶液，所有溶剂置换器组件(07)内填满50mM的碳酸氢铵溶液，连接6cm长的酶柱作为酶反应器组件(08)。同时，打开加热器电源(05)，设置加热控制器(03)温度为95℃。
取3份8M尿素提取的Hela细胞蛋白(BCA法测浓度为3mg/mL)4μL，各用50mM的碳酸氢铵溶液稀释十倍。待组件(06)的温度达到95℃后，分别通过注射器的方式，以速度为1μL/min向整个体系的不同管路中同时通入Hela细胞蛋白样品。通入结束后，再向系统通入20μL的50mM的碳酸氢铵溶液。保证体系运行中溶剂置换器组件(07)始终运行。同时，收集各个部件得到酶解物质，得到25μL。向收集的样品中加入甲酸，保证溶液甲酸的终质量分数为0.1％。后每组16000rpm离心20min。每组通过Q-Exactive质谱分析，各上样5μL。鉴定蛋白数分别为2100，2008，2156种。
实施例2
在连接好的系统内打开泵驱动电源(04)，将所有高温变性和还原器组件(06)内填满6M的盐酸胍与50mM DTT的混合溶液，所有溶剂置换器组件(07)内填满50mM的碳酸氢铵溶液，连接4cm长的酶柱作为酶反应器组件(08)。同时，打开加热器电源(05)，设置加热控制器(03)温度为95℃。
取6份用1×PBS稀释至浓度为0.1mg/mL的人正常血浆样品100μL。待组件(06)的温度达到95℃后，分别通过注射器的方式，以速度为8μL/min向整个体系的不同管路中同时通入血浆样品。通入结束后，再向系统通入100μL的50mM的碳酸氢铵溶液。保证体系运行中溶剂置换器组件(07)始终运行。同时，收集各个部件得到酶解物质，得到70μL。将样品冻干后，每组以8μL 0.1％FA复溶。后每组16000g离心20min。每组通过Q-Exactive质谱分析，各上样3μL。鉴定蛋白数分别为220，218，225，206，236，210种。
Claims (7)
1.一种阵列高通量蛋白质样品预处理装置，包括：2个以上的高温变性和还原器(06)，2个以上的溶剂置换器(07)，2个以上的酶反应器(08)，加热器电源(05)，泵驱动电源(04)，加热控制器(03)，泵流量控制器(02)，输液泵(01)；
其特征在于：
所述高温变性和还原器(06)为中空密闭腔室，腔室上设有交换液进口和出口，腔室内设有中空纤维膜，中空纤维膜二端穿过腔室侧壁分别与样品进口和样品出口相连；溶剂置换器(07)为中空密闭腔室，腔室上设有交换液进口和出口，腔室内设有中空纤维膜，中空纤维膜二端穿过腔室侧壁分别与样品进口和样品出口相连；
一个高温变性和还原器样品出口与一个溶剂置换器样品进口相连，溶剂置换器样品出口与一个酶反应器(08)进样口相连，酶反应器(08)内的反应液由出样口排出，构成一连续的蛋白质样品预处理结构；
2个以上的蛋白质样品预处理结构中的：2个以上的高温变性和还原器中的交换液采用依次串联输送的模式由输液泵与变性和还原交换液储罐相连；这种流动方式可以保证高温变性和还原器每个组件流量一样；2个以上的溶剂置换器中的交换液采用依次串联输送的模式由输液泵与置换溶剂的交换液储罐相连；
于高温变性和还原器(06)及酶反应器(08)上分别设有电加热元件和温度传感器；
所述电源模块包括：为高温变性和还原器(06)及酶反应器(08)的电加热元件的加热电源(05)和泵驱动电源(04)，高温变性和还原器组件(06)及酶反应器组件(08)的电加热元件分别采用并联加热方式；保证每个加热件温度一样；
所述加热控制器(03)，分别为高温变性和还原器组件(06)及酶反应器组件(08)的提供温度控制；
所述输液泵(01)为二组以上，分别为高温变性和还原器组件(06)，溶剂置换器组件(07)，输送交换液；
所述泵流量控制器(02)，分别为输液泵(01)提供流量控制。
2.按照权利要求1所述的阵列高通量蛋白质预处理装置，其特征在于：
交换液的输液泵(01)，为4个泵均分2组，2组分别为高温变性和还原器组件(06)，溶剂置换器组件(07)输送交换液,可保证流体压力和流速稳定,采用流路串联的输液方式。
3.按照权利要求1所述的阵列高通量蛋白质预处理设备，其特征在于：高温变性和还原器组件(06)，溶剂置换器组件(07)的加热采用并联电路连接,使加热部件热量稳定,均匀.分别用36伏的安全电压，保证仪器用电环境安全。
4.按照权利要求1所述的阵列高通量蛋白质预处理设备，其特征在于：
加热控制器(03)采用传感器件并联连接,可以切换观测每个加热器件的温度,避免每个被检测部件分别检测和控制造成仪器成本增加,体积加大,等问题,并能保证每个加热部件温度一致。
5.按照权利要求1或4所述的阵列高通量蛋白质预处理设备，其特征在于：所述加热控制器(03)为温度控制器，分别为高温变性和还原器组件(06)及酶反应器组件(08)的提供温度控制；温度传感器与温度控制器信号连接，电加热元件经温度控制器与加热电源(05)相连。
6.按照权利要求1所述的阵列高通量蛋白质预处理设备，其特征在于：所述泵流量控制器(02)为泵流量控制板。
7.按照权利要求1所述的阵列高通量蛋白质预处理设备可应用于临床、食品安全或环境暴露人群等蛋白质组样品处理。
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