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德雷特DLG-R165AT臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)在生物樣本處理中的效能優(yōu)化與應(yīng)用研究
上海儀器網(wǎng) / 2025-12-05

 

1 引言

生物樣本中蛋白質(zhì)、病毒、核酸等目標(biāo)組分的高效分離與活性保持，是生物制藥研發(fā)、臨床診斷及蛋白組學(xué)研究的核心前提。傳統(tǒng)離心設(shè)備存在三大痛點(diǎn)：一是冷凍型設(shè)備預(yù)冷時(shí)間長(zhǎng)（通常需40-60分鐘），溫度波動(dòng)范圍大（±2℃），易導(dǎo)致熱敏性樣本變性；二是轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性不足，高轉(zhuǎn)速下振動(dòng)明顯，影響分離純度；三是操作流程繁瑣，數(shù)據(jù)記錄依賴人工，難以滿足FDA 21 CFR Part 11合規(guī)要求。德雷特DLG-R165AT作為新一代臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)，具備25000rpm最高轉(zhuǎn)速、-20℃至40℃寬幅溫控及智能數(shù)據(jù)追溯功能，符合生物安全操作規(guī)范。本文以蛋白純化、病毒分離及臨床血清樣本處理為典型場(chǎng)景，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用方案，為該儀器在生物樣本處理領(lǐng)域的推廣提供數(shù)據(jù)支撐。

2 應(yīng)用場(chǎng)景與技術(shù)目標(biāo)

2.1 核心應(yīng)用場(chǎng)景

  • 蛋白組學(xué)研究領(lǐng)域：依據(jù)蛋白質(zhì)分離純化技術(shù)規(guī)范，開(kāi)展重組蛋白的離心分離，需滿足目標(biāo)蛋白回收率≥90%，雜蛋白去除率≥85%，樣本活性保持率≥95%。
  • 病毒學(xué)研究領(lǐng)域：采用梯度離心法進(jìn)行AAV2型病毒純化，符合生物安全二級(jí)實(shí)驗(yàn)室操作標(biāo)準(zhǔn)，病毒滴度≥10¹² vg/mL，純化周期≤4小時(shí)。
  • 臨床診斷領(lǐng)域：處理血清、血漿等臨床樣本，分離血清上清液用于生化指標(biāo)檢測(cè)，離心后樣本無(wú)溶血現(xiàn)象，上清液澄清度≥98%，單次處理樣本量≥24份。

2.2 技術(shù)目標(biāo)

通過(guò)DLG-R165AT臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)實(shí)現(xiàn)：① 精準(zhǔn)溫控（目標(biāo)溫度±0.5℃內(nèi)波動(dòng)，預(yù)冷至-20℃時(shí)間≤30分鐘）；② 高效分離（蛋白回收率≥92%，病毒純化周期較傳統(tǒng)設(shè)備縮短40%以上）；③ 穩(wěn)定運(yùn)行（25000rpm高轉(zhuǎn)速下振動(dòng)加速度≤0.3g，連續(xù)20次運(yùn)行參數(shù)偏差≤0.5%）；④ 合規(guī)追溯（自動(dòng)存儲(chǔ)1000組操作數(shù)據(jù)，支持USB導(dǎo)出與LIMS系統(tǒng)對(duì)接，數(shù)據(jù)記錄誤差率為0）。

3 儀器特性與實(shí)驗(yàn)優(yōu)化

3.1 核心技術(shù)參數(shù)

參數(shù)指標(biāo)
數(shù)值范圍及性能
轉(zhuǎn)速范圍
100rpm~25000rpm，轉(zhuǎn)速精度±10rpm，最大相對(duì)離心力80000×g
溫度控制
-20℃~40℃，溫控精度±0.5℃，預(yù)冷至-20℃僅需28分鐘，支持溫度補(bǔ)償功能
容量配置
適配1.5mL/2mL×24、5mL×12、15mL×8、50mL×6轉(zhuǎn)子，支持多種適配器
安全與智能功能
電子門(mén)鎖、不平衡保護(hù)（±0.1g觸發(fā)）、過(guò)溫報(bào)警、2.8英寸觸控屏、FDA 21 CFR Part 11合規(guī)數(shù)據(jù)記錄

3.2 操作流程優(yōu)化

  1. 儀器預(yù)處理：實(shí)驗(yàn)前30分鐘啟動(dòng)預(yù)冷功能，設(shè)定目標(biāo)溫度（蛋白處理設(shè)4℃，病毒純化設(shè)-20℃），同時(shí)檢查轉(zhuǎn)子無(wú)裂紋、離心腔無(wú)雜物，電源線接地可靠。安裝轉(zhuǎn)子后用專(zhuān)用扳手?jǐn)Q緊，確保與轉(zhuǎn)軸緊密貼合。
  2. 樣品準(zhǔn)備：將待處理樣本加入適配離心管，液體體積不超過(guò)管容量的75%。對(duì)稱放置離心管，重量差異控制在±0.1g以內(nèi)，單管離心時(shí)用等重去離子水平衡管填補(bǔ)對(duì)稱位置。生物危害樣本需使用封閉式離心管，在生物安全柜內(nèi)完成裝載。
  3. 參數(shù)設(shè)置與運(yùn)行：根據(jù)樣本類(lèi)型設(shè)置參數(shù)（蛋白分離：12000rpm、4℃、15分鐘；病毒純化：25000rpm、-20℃、60分鐘，梯度加速速率1000×g/min）。關(guān)閉艙門(mén)確認(rèn)電子鎖鎖定后啟動(dòng)，運(yùn)行中通過(guò)實(shí)時(shí)曲線監(jiān)控轉(zhuǎn)速與溫度。
  4. 后處理操作：離心結(jié)束待轉(zhuǎn)子完全停止（約8分鐘）后開(kāi)蓋，輕緩取出樣本避免震蕩。用75%乙醇擦拭離心腔與轉(zhuǎn)子，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并備份至LIMS系統(tǒng)。

4 實(shí)驗(yàn)方案與結(jié)果分析

4.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)材料：重組人白蛋白標(biāo)準(zhǔn)品（純度99.5%）、AAV2型病毒原液（滴度10¹? vg/mL）、臨床血清樣本（24份健康人靜脈血）；對(duì)照儀器：常規(guī)臺(tái)式冷凍離心機(jī)（最高轉(zhuǎn)速20000rpm，溫控精度±2℃）。設(shè)計(jì)三組實(shí)驗(yàn)：① 重組蛋白分離實(shí)驗(yàn)（n=10次平行實(shí)驗(yàn)）；② AAV2病毒純化實(shí)驗(yàn)（n=8次平行實(shí)驗(yàn)）；③ 臨床樣本處理及儀器穩(wěn)定性測(cè)試（20次連續(xù)運(yùn)行）。

4.2 重組蛋白分離實(shí)驗(yàn)結(jié)果

離心設(shè)備
樣本量（mL）
目標(biāo)蛋白濃度（mg/mL）
回收率（%）
雜蛋白去除率（%）
RSD（%）
DLG-R165AT
2.0±0.05
8.2±0.1
92.5±0.8
88.3±1.2
0.4
常規(guī)冷凍離心機(jī)
2.0±0.05
7.2±0.3
80.0±1.5
75.1±2.0
1.8
注：回收率按公式計(jì)算：回收率（%）=（離心后目標(biāo)蛋白總量/離心前目標(biāo)蛋白總量）×100%。DLG-R165AT因精準(zhǔn)溫控與穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，有效減少蛋白變性，回收率較常規(guī)設(shè)備提升12.5%，且數(shù)據(jù)重復(fù)性顯著更優(yōu)。

4.3 AAV2病毒純化實(shí)驗(yàn)結(jié)果

離心設(shè)備
離心時(shí)間（min）
病毒滴度（×10¹² vg/mL）
純化純度（%）
溫度波動(dòng)（℃）
單次能耗（kWh）
DLG-R165AT
60
1.2±0.05
98.7±0.3
±0.3
0.85
常規(guī)冷凍離心機(jī)
100
0.8±0.08
92.5±0.7
±1.8
1.52
注：病毒純度通過(guò)SDS-PAGE電泳法測(cè)定，以目標(biāo)條帶灰度占比計(jì)算。DLG-R165AT的梯度離心模式與精準(zhǔn)溫控協(xié)同作用，使病毒純化周期縮短40%，滴度提升50%，同時(shí)能耗降低44.1%，符合綠色實(shí)驗(yàn)室要求。

4.4 臨床樣本處理及穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果

4.4.1 臨床血清樣本處理效果

離心設(shè)備
處理樣本數(shù)（份）
上清液澄清度（%）
溶血率（%）
單次處理耗時(shí)（min）
DLG-R165AT
24
98.5±0.5
0.3±0.1
12
常規(guī)冷凍離心機(jī)
24
92.3±1.2
1.8±0.3
20

4.4.2 儀器連續(xù)運(yùn)行穩(wěn)定性

運(yùn)行次數(shù)范圍
設(shè)定轉(zhuǎn)速（rpm）
實(shí)際轉(zhuǎn)速偏差（rpm）
設(shè)定溫度（℃）
實(shí)際溫度偏差（℃）
1-5次
12000
±5
4
±0.2
6-15次
12000
±8
4
±0.3
16-20次
12000
±10
4
±0.3
結(jié)果顯示，DLG-R165AT連續(xù)運(yùn)行20次后，轉(zhuǎn)速與溫度偏差仍控制在技術(shù)指標(biāo)范圍內(nèi)，無(wú)明顯性能衰減，且臨床樣本處理中溶血率低，上清液質(zhì)量高，完全滿足臨床診斷對(duì)樣本預(yù)處理的嚴(yán)苛要求。

5 結(jié)論與應(yīng)用價(jià)值

DLG-R165AT臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)通過(guò)精準(zhǔn)的溫控系統(tǒng)、穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速控制及智能操作設(shè)計(jì)，在生物樣本處理中展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)：蛋白分離回收率達(dá)92.5%，病毒純化純度接近99%，臨床樣本處理效率提升40%，各項(xiàng)性能指標(biāo)均優(yōu)于常規(guī)離心設(shè)備。其具備的FDA 21 CFR Part 11合規(guī)數(shù)據(jù)記錄功能與LIMS系統(tǒng)對(duì)接能力，解決了生物制藥與臨床領(lǐng)域的追溯難題；而縮短的預(yù)冷時(shí)間與降低的能耗，進(jìn)一步降低了實(shí)驗(yàn)室運(yùn)營(yíng)成本。該儀器可廣泛應(yīng)用于蛋白組學(xué)研究、病毒學(xué)研發(fā)、臨床診斷等多個(gè)領(lǐng)域，為生物樣本的標(biāo)準(zhǔn)化、高效化處理提供可靠設(shè)備支撐，推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域研究與應(yīng)用的規(guī)范化發(fā)展。

 

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