Устройство для кристаллизации

Изобретение относится к области выращивания кристаллов белков и может быть использовано для исследования процессов кристаллизации и получения монокристаллов белков, в частности в условиях микрогравитации на борту орбитальной космической станции. Устройство для кристаллизации содержит кристаллизационную камеру с размещенными в ней камерой осадителя и камерой кристаллизационных ячеек, механизм запуска процесса кристаллизации. Кристаллизационная камера образована корпусной деталью и упругой мембраной, под которой размещены камера осадителя, имеющая форму цилиндрического углубления, в котором размещен раствор осадителя, и камера кристаллизационных ячеек, имеющая форму кольцевого углубления, расположенного концентрично камере осадителя, и содержащая распределенные по окружности посадочные места для кристаллизационных ячеек. Мембрана связана с механизмом запуска процесса кристаллизации, обеспечивающим деформированное состояние мембраны, при котором камера осадителя герметично перекрыта мембраной, и снятие деформированного состояния для обеспечения сообщения полостей камеры осадителя и камеры кристаллизационных ячеек. Каждая кристаллизационная ячейка содержит кристаллизационную подложку, на которой размещен раствор белка, мембрану с микропорами для прохождения паров осадителя, которая прижата к раствору белка жесткой перфорированной диафрагмой. Такое устройство компактно и обеспечивает получение биокристаллических пленок в условиях микрогравитации при сведении к минимуму вероятности смещения белкового раствора при доставке устройства на орбитальную станцию и возвращении его на Землю. 5 ил.

 

Изобретение относится к области биотехнологии и может быть использовано для исследования процессов кристаллизации и получения монокристаллов белков в условиях микрогравитации на борту орбитальной станции.

Известно устройство для кристаллизации (Journal of Crystal Growth 196 (1999), р.610-622), содержащее кристаллизационную камеру с размещенными в ней камерой осадителя и камерой, в которой находится раствор белка. Кристаллизационные камеры расположены друг над другом в цилиндрическом корпусе, снабженном механизмом активации. Известное устройство имеет нерациональную конструкцию, т.к. не приспособлено для получения биокристаллических пленок, а также в нем не предусмотрена возможность сохранности реагентов, находящихся в жидком состоянии, при перегрузках на участках старта и приземлении космического корабля.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание компактного устройства для кристаллизации, обеспечивающего получение биокристаллических пленок в условиях микрогравитации при сведении к минимуму вероятности смещения белкового раствора при доставке устройства на орбитальную станцию и возвращении его на Землю.

Решение задачи с достижением указанного технического результата обеспечивается тем, что в устройстве для кристаллизации, содержащем кристаллизационную камеру с размещенными в ней камерой осадителя и камерой кристаллизационных ячеек, механизм запуска процесса кристаллизации, кристаллизационная камера образована корпусной деталью и упругой мембраной, под которой размещены камера осадителя, имеющая форму цилиндрического углубления, в котором размещен раствор осадителя, и камера кристаллизационных ячеек, имеющая форму кольцевого углубления, расположенного концентрично камере осадителя, и содержащая распределенные по окружности посадочные места для кристаллизационных ячеек, причем мембрана связана с механизмом запуска процесса кристаллизации, обеспечивающим деформированное состояние мембраны, при котором камера осадителя герметично перекрыта мембраной, и снятие деформированного состояния для обеспечения сообщения полостей камеры осадителя и камеры кристаллизационных ячеек, а каждая кристаллизационная ячейка содержит кристаллизационную подложку, на которой размещен раствор белка, мембрану с микропорами для прохождения паров осадителя, которая прижата к раствору белка жесткой перфорированной диафрагмой.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показана конструкция устройства в исходном состоянии, на фиг.2 - конструкция устройства в рабочем состоянии, на фиг.3 - индикация исходного и рабочего состояний устройства, на фиг.4 - разрез Б-Б устройства по фиг.1, на фиг.5 - разрез кристаллизационной ячейки.

Основная функциональная часть устройства - кристаллизационная камера 1, содержащая камеру осадителя 2 и камеру кристаллизационных ячеек 3. Кристаллизационная камера образована корпусом 4 с корпусными деталями 5, 6 и упругой мембраной 7.

Корпусная деталь 5 кристаллизационной камеры и мембрана 7 конструктивно объединены по периферии с герметичным корпусом 4 и фланцем 8. Стягивание пакета, обеспечивающее герметизацию стыков деталей, осуществляется полукольцами 9, зафиксированными хомутом 10.

Внутренняя область кристаллизационной камеры 1 - камера осадителя 2 - имеет форму цилиндрического углубления 11, в котором размещена микропористая губка 12 для раствора осадителя. Внешняя область кристаллизационной камеры 1 - камера кристаллизационных ячеек 3 - имеет форму кольцевого углубления 13 и содержит равномерно распределенные по окружности двенадцать гнезд - посадочных мест для кристаллизационных ячеек 14, фиксируемых гайкой 15.

Исходному и рабочему состояниям устройства соответствуют деформированное и недеформированное состояния мембраны 7. В исходном состоянии устройства мембрана 7 герметично перекрывает камеру осадителя.

Состояния мембраны определяются соответственно воздействием или отсутствием воздействия на мембрану ручного механизма запуска (прекращения) процесса кристаллизации.

Механизм состоит из комплекта опорных и герметизирующих деталей 16, рукоятки 17 с фиксатором 18 и комплекта деталей 19, трансформирующих повороты рукоятки в деформацию мембраны.

Для перевода прибора из исходного в рабочее состояние требуется расфиксация и поворот рукоятки 17 на 180° с фиксацией в новом положении. Это обеспечит распрямление мембраны и объединение по воздуху полостей камеры осадителя и камеры кристаллизационных ячеек. Расфиксация рукоятки 17 происходит при оттягивании ее гильзы. Фиксация осуществляется автоматически под действием пружины после отпуска гильзы. Для индикации исходного и рабочего состояний устройства служат надписи ЗАКРЫТО и ОТКРЫТО на его корпусе (фиг.3). Фиксированное положение рукоятки 17 в зоне одной из этих надписей свидетельствует об исходном или рабочем состоянии устройства соответственно.

Кристаллизационная ячейка 14 (фиг.3) состоит из корпуса 20 и расположенных в нем мембраны 21 с микропорами, жесткой перфорированной диафрагмы 22, кристаллизационной подложки 23 и комплекта установочных деталей 24. Кристаллизационная ячейка заправляется раствором белка 25, который размещается на подложке 23. Перфорированная диафрагма 22 прижимает мембрану 21 к раствору белка с помощью установочных деталей 24. Мембрана 21 может быть выполнена в виде эластомерной пленки с микропорами размером порядка 2 мкм. Диафрагма 22 может быть выполнена в виде тефлоновой пластины с отверстиями 1-2 мм. Кристаллизационная подложка 23 выполнена из неорганического материала, например окисленного кремния, с созданными на ее поверхности микро- или макроступенями.

Устройство работает следующим образом.

Для приведения устройства в рабочее состояние рукоятку 17 механизма запуска (прекращения) процесса кристаллизации расфиксируют и переводят из положения, соответствующего надписи ЗАКРЫТО на корпусе устройства (фиг.3), в положение, соответствующее надписи ОТКРЫТО, и фиксируют его в этом положении. При этом происходит распрямление мембраны 7 и объединение по воздуху полостей камеры осадителя и камеры кристаллизационных ячеек (фиг.2), и начинается процесс кристаллизации. Пары осадителя из камеры осадителя 2 через отверстия в жесткой перфорированной диафрагме 22 и микропоры мембраны 21 поступают к раствору белка 25 и создают в нем пересыщение. Эпитаксиальный рост биокристаллической пленки обеспечивается присоединением монокристаллических блоков биологических макромолекул к торцам микро- или макроступеней, созданных на поверхности кристаллизационной подложки 23.

Таким образом, в заявленном устройстве решена проблема обмена между осадителем и раствором белка на подложке за счет паровой диффузии через отверстия перфорированной диафрагмы и микропоры мембраны при сведении к минимуму вероятности смещения белкового раствора с подложки при ускорениях, возникающих при запуске космического корабля, транспортирующего устройство, и возвращении его на Землю.

Устройство для кристаллизации, содержащее кристаллизационную камеру с размещенными в ней камерой осадителя и камерой кристаллизационных ячеек, механизм запуска процесса кристаллизации, отличающееся тем, что кристаллизационная камера образована корпусной деталью и упругой мембраной, под которой размещены камера осадителя, имеющая форму цилиндрического углубления, в котором размещен раствор осадителя, и камера кристаллизационных ячеек, имеющая форму кольцевого углубления, расположенного концентрично камере осадителя, и содержащая распределенные по окружности посадочные места для кристаллизационных ячеек, причем мембрана связана с механизмом запуска процесса кристаллизации, обеспечивающим деформированное состояние мембраны, при котором камера осадителя герметично перекрыта мембраной, и снятие деформированного состояния для обеспечения сообщения полостей камеры осадителя и камеры кристаллизационных ячеек, а каждая кристаллизационная ячейка содержит кристаллизационную подложку, на которой размещен раствор белка, мембрану с микропорами для прохождения паров осадителя, которая прижата к раствору белка жесткой перфорированной диафрагмой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам получения ориентированных монокристаллов, применяемых в лазерной физике, акустоэлектронике, оптоэлектронике для реализации пьезоэлектрических и нелинейно-оптических эффектов.

Изобретение относится к области фармакологии и касается фармацевтической композиции для лечения или профилактики ожирения, включающей кристаллический полугидрат метансулфоната сибутрамина, кристаллического полугидрата метансулфоната сибутрамина, способа его получения и применения.

Изобретение относится к аппаратам для гидротермального синтеза кристаллов, в частности кварца, и может использовался в химической промышленности. .

Изобретение относится к области техники, связанной со скоростным выращиванием кристаллов типа КН2РО4 (KDP) при постоянной фильтрации раствора. .

Изобретение относится к средствам для выращивания монокристаллов из раствора с использованием растворителя и применением давления, в частности монокристаллов кварца гидротермальным методом на затравку, и может быть использовано в химической промышленности.

Изобретение относится к средствам для выращивания кристаллов кварца в гидротермальных условиях методом температурного перепада, в частности к конструкции диафрагм (перегородок) между зонами растворения шихты и роста кристаллов в автоклавах.

Изобретение относится к способам искусственного синтеза монокристаллов алмаза - как с заранее заданными физическими свойствами: полупроводниковыми, люминесцентными, цветными и т.п., так и без примесей с высокой оптической прозрачностью.

Изобретение относится к устройству и способу, предназначенным для кристаллизации белка. .

Изобретение относится к устройству и способу, предназначенным для кристаллизации белка. .

Изобретение относится к способу получения затравочных микрокристаллов для производства пептида или протеина, отличающемуся тем, что он включает в себя получение суспензии пептида или протеина без затравки и по меньшей мере двухкратную гомогенизацию указанной суспензии под давлением 50000-150000 кПа для получения микрокристаллов пептида или протеина, имеющих размер 0,5-4 мкм, пригодных для использования в качестве затравочных микрокристаллов в процессе производства указанного пептида или протеина.

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано для получения монокристаллов макромолекул в условиях микрогравитации (МГ) на борту орбитальной станции и на Земле.

Изобретение относится к технологии получения монокристаллов макромолекул и может быть использовано в биотехнологии, в частности для получения монокристаллов белка вируса гриппа, обеспечивает устойчивый рост монокристаллов.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в биохимии , биологической кристаллографии, в кристаллохимии, химии натуральных веществ . .

Изобретение относится к оптоэлектронике , в частности к созданию элементов интегральной оптики и запоминающих устройств Обеспечивает исключение разрушающего воздействия воды, увеличение степени ориентации молекул в пленке, регулирование ее толщины и увеличение производи гельности процесса Используют метод электрофореза Осаждение ведут из водной суспензии бактериородопсина на вертикально установленную подвижную подложку при напряженности электрическою поля между подложкой и электродом 20-40 В/см и вытягивании подложки со скоростью 60- 720 мм/ч Возможно получение однородных пленок толщиной от 5 до 120 мкм и большой площади.

Изобретение относится к кристаллографии, а более конкретно - к устройству для выращивания кристаллов биологических макромолекул, например кристаллов белка

Изобретение относится к устройствам для кристаллизации белковых макромолекул в наземных условиях и условиях микрогравитации (в космосе). Микрофлюидное устройство содержит емкости с растворами различных белков 7, 9, 11 и осадителей 8, 10, 12, попарно подключенные через отдельные каналы 2, 3, 4, в которых установлены микрозатворы 13, к кристаллизационным камерам, при этом каналы 2, 3, 4 подключены к одному трубчатому элементу 1, внутри которого формируют отдельные кристаллизационные камеры 20-28 для каждого из белков, один конец трубчатого элемента 1 соединен через микрозатвор 16 с микронасосом 15, подающим из резервуара 14 в полость трубчатого элемента 1 рабочую среду 19, служащую для разделения полостей кристаллизационных камер 20-28, а другой конец трубчатого элемента 1 соединен со сборником 17 рабочей среды 19, причем для подачи растворов белков и осадителей через отдельные каналы 2, 3, 4 в кристаллизационные камеры 20-28 применяют отдельные микронасосы 5, 6, функционирующие по индивидуальным программам. Изобретение позволяет проводить эксперименты как по подбору условий кристаллизации, так и по кристаллизации различных белков в одном канале - благодаря конструкции с параллельными и независимыми друг от друга микронасосами. При работе с устройством возможно без дополнительных действий по перемещению кристаллов сразу отправлять их на последующие исследования. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к фармацевтической и пищевой отраслям промышленности, в частности к производству биологически активных веществ, которые могут быть использованы как биологически активные добавки. Способ включает растворение в воде исходной соли и получение насыщенного при температуре 25±3°C раствора соли, нагревание раствора до температуры 40-50°C и добавление не более 50% от растворенного при 25±3°C количества исходной соли, последовательное охлаждение до 4±2°C, затем до -18±2°C до полной заморозки раствора, затем размораживание при комнатной температуре 25±3°C с образованием монокристаллов исходной соли серотонина и отделение маточного раствора декантацией. В качестве исходных солей использовали адипинат серотонина или серотонин креатинин сульфат моногидрат. Получали прозрачные пластинчатые кристаллы адипината серотонина со средним размером 0,15×0,12×0,05 мм (±0,02 мм в каждой плоскости), серотонина креатинин сульфата моногидрата - со средним размером 0,30×0,20×0,08 мм без признаков деградации серотонина, что позволяет проводить изучение внутренней структуры и конформационных особенностей серотонина в твердой фазе. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр.
Наверх