[发明专利]一种适用于大分子结晶过程精确调控的实验系统和方法

摘要

本发明属于结晶技术领域，涉及一种适用于大分子结晶过程精确调控的实验系统和方法。本发明的系统为常压下的密闭空间，主要由平台布置水平移动槽及流道专用反洗模块、液滴滴加控制模块、观察模块、用户观察用电脑系统和实验条件控制模块组成。本发明利用系统本身x，y轴平台的高精度移动旋钮，以及针头精确的位置控制，保证大分子溶液能够滴加到凸起或凹陷的正确位置，并能保证晶体结晶微观环境和后期晶体反洗的精确操作；通过高倍摄像仪实时数据测定目标晶型的结晶诱导期，并根据实验情况实时调整晶体的培养环境，提高结晶效率和成功率。本发明简单易行，产率较高，既可适用于常规实验重复，也可利用在极限结晶条件探索。

主权项

1.一种适用于大分子结晶过程精确调控的实验系统，其特征在于，该实验系统为常压下由外壳(1)围成的密闭空间，主要由平台布置水平移动槽及流道专用反洗模块(Ⅰ)、液滴滴加控制模块(Ⅱ)、观察模块(Ⅲ)、用户观察用电脑系统(Ⅳ)和实验条件控制模块(Ⅴ)组成；所述的平台布置水平移动槽及流道专用反洗模块(Ⅰ)、液滴滴加控制模块(Ⅱ)、观察模块Ⅲ和实验条件控制模块(Ⅴ)位于密闭空间内部，用户观察用电脑系统(Ⅳ)位于密闭空间外部；

所述的平台布置水平移动槽及流道专用反洗模块(Ⅰ)包括平台水平移动槽(2)、x轴水平调节机构(3)、y轴水平调节机构(4)和高通量大分子结晶培养平台(5)；所述的高通量大分子结晶培养平台(5)置于平台水平移动槽(2)上，所述的平台水平移动槽(2)通过x轴水平调节机构(3)调节水平位置，通过y轴水平调节机构(4)调节垂直高度，保证高通量大分子结晶培养平台(5)精准移动；

所述的液滴滴加控制模块(Ⅱ)包括进样器(6)、活塞推进调节机构(7)和进样器高度调节机构(8)，活塞推进调节机构(7)用于精准进样器(6)滴加的液滴体积，进样器高度调节机构(8)用于控制进样器(6)的位置；

所述的观察模块Ⅲ包括高倍摄像仪(9)和摄像仪调节单元(11)，高倍摄像仪(9)固定在摄像仪调节单元(11)上，通过控制高倍摄像仪(9)的角度、亮度及放大倍数来观察高通量大分子结晶培养平台(5)上液滴内部晶体的状态；

所述的实验条件控制模块(Ⅴ)包括温度湿度测量与控制装置(13)，调控密闭空间内所需的湿度和温度；

所述的用户观察用电脑系统(Ⅳ)包括数据导出线(10)和用户观察电脑(12)，作为观察系统的外部延伸以方便用户利用电脑软件观察高倍摄像仪(9)镜头下的晶体生长情况；所述的用户观察电脑(12)通过数据导出线(10)连接摄像仪调节单元(11)；

所述的高通量大分子结晶培养平台(5)包括反洗液入口(14)、反洗液流道(15)和反洗液出口(16)，反洗液从反洗液入口(14)进入，反洗液在反洗液流道(15)内冲洗晶体后，反洗液从反洗液出口(16)流出。

2.根据权利要求1所述的一种适用于大分子结晶过程精确调控的实验系统，其特征在于，所述的反洗液流道(15)，是微米级结构的有规则图形的凸起或凹陷结构。

3.根据权利要求1或2所述的一种适用于大分子结晶过程精确调控的实验系统，其特征在于，所述的温度湿度测量与控制装置(13)，湿度的控制范围为10％～100％，温度的控制范围为‑50℃～200℃。

4.根据权利要求1或2所述的一种适用于大分子结晶过程精确调控的实验系统，其特征在于，所述的x轴水平调节机构(3)、y轴水平调节机构(4)和进样器高度调节机构(8)，调节机构的误差均为每25.4mm误差千分之一。

5.根据权利要求3所述的一种适用于大分子结晶过程精确调控的实验系统，其特征在于，所述的x轴水平调节机构(3)、y轴水平调节机构(4)和进样器高度调节机构(8)，调节机构的误差均为每25.4mm误差千分之一。

6.根据权利要求1、2或5所述的一种适用于大分子结晶过程精确调控的实验系统，其特征在于，所述的高倍摄像仪(9)，放大倍数为10～600倍。

7.根据权利要求3所述的一种适用于大分子结晶过程精确调控的实验系统，其特征在于，所述的高倍摄像仪(9)，放大倍数为10～600倍。

8.根据权利要求4所述的一种适用于大分子结晶过程精确调控的实验系统，其特征在于，所述的高倍摄像仪(9)，放大倍数为10～600倍。

9.一种适用于大分子结晶过程精确调控的实验方法，其特征在于，步骤如下：

(1)将配置好的晶体培养液加入至注样器(6)中，将高通量大分子结晶培养平台(5)放在平台水平移动槽(2)上，完成晶体培养前的准备工作；

(2)调节温度湿度测量与控制装置(13)使密闭空间内的温度和湿度条件达到结晶过程设定的值，整个实验过程的温度和湿度均由实验条件控制模块(Ⅴ)控制；

(3)实验过程中，调节x轴水平调节机构(3)和y轴水平调节机构(4)，将高通量大分子结晶培养平台(5)上的滴加液滴的目标位点对准进样器(6)，同时根据高通量大分子结晶培养平台(5)的高度调整进样器高度调节机构(8)，准备就绪后旋转活塞推进机构(7)挤出液滴，液滴的体积通过进样器(6)上的刻度给出；

(4)利用观察模块(Ⅲ)的高倍摄像仪(9)观察结晶液滴状态，观察的内容转换为电信号通过数据导出线(10)呈现在用户观察电脑(12)上，收集并保存结晶状态图片或视频；

(5)当晶体培养完成，将高通量大分子结晶培养平台(5)从平台水平移动槽(2)中拿出，将反溶剂的管线接在反洗液入口(14)，开始冲洗，冲洗液体通过反洗液流道(15)，并在反洗液出口(16)收集，将晶体反洗出来，完成晶体高通量培养的操作。