Устройство для перемешивания

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт биофизики и клеточной инженерии Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Кабачевская Елена Михайловна Ляхнович Георгий Владимирович Волотовский Игорь Дмитриевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт биофизики и клеточной инженерии Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для перемешивания, содержащее платформу с гнездами для размещения сосудов и приспособлениями для их фиксации и горизонтальный вал с приводом его вращения, отличающееся тем, что платформа выполнена в виде многогранной правильной призмы, а гнезда для сосудов ориентированы радиально и перпендикулярно продольной оси вращения. Фиг. 1 Полезная модель относится к устройствам для проведения биокаталитических процессов и может быть использована для проведения ферментативных реакций в условиях научно-исследовательских лабораторий биохимической и молекулярно-биологической направленности, для смешивания гетерогенных сред в рабочих емкостях. 48112008.10.30 Известно устройство для перемешивания многофазных сред в рабочих емкостях 1,содержащее горизонтальные перфорированные радиально гофрированные диски, установленные в емкостях и укрепленные на вертикальном валу с электрическим приводом. Недостатком устройства является невозможность его использования в лабораторных условиях для проведения ферментативных реакций в малых, аналитических, объемах. Кроме того, наличие инородного перемешивающего устройства в анализируемой реакционной среде может вносить дополнительные факторы воздействия на компоненты реакций, что крайне нежелательно для исследований ферментов, проводимых в лабораторных условиях и требующих высокой точности измерений. Известно устройство 2, в котором перемешивание жидкостей основано на вибрационном движении сосудов, позволяющее орбитально перемещать закрепленные на платформе сосуды в горизонтальной плоскости, которое, однако, не обеспечивает силового воздействия на гетерогенную среду в направлении продольно оси сосудов. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является устройство 3, которое осуществляет вращательное движение сосудов в вертикальной плоскости. Однако данное устройство создает неравные условия для воздействия центробежных сил на перемешиваемую среду в разных сосудах. В целом, данное устройство не создает эффективного взаимодействия между субстратом и ферментами, относящимися к числу так называемых межфазных ферментов в гетерогенной системе, что не позволяет инициировать интенсивную непрерывную микроциркуляцию жидкости в сосудах. Адсорбция фермента на границе раздела фаз водалипид или масловода - является критическим моментом для проявления его каталитической активности. Задачей предлагаемой полезной модели является повышение интенсивности перемешивания при равных условиях воздействия на быстро расслаивающиеся гетерогенные системы (среды) и увеличение за счет этого эффективности протекания ферментативных процессов в реакционной среде. Это достигается за счет того, что устройство для перемешивания содержит платформу с гнездами для размещения сосудов с приспособлениями для их фиксации, горизонтальный вал с приводом его вращения, причем платформа выполнена в виде многогранной правильной призмы (преимущественно 4-10-гранной), а гнезда для сосудов ориентированы радиально и перпендикулярно продольной оси вращения, что позволяет обеспечить повышение интенсивности перемешивания при равных условиях воздействия на быстро расслаивающиеся гетерогенные среды и увеличить за счет этого эффективность протекания ферментативных процессов в реакционной среде. На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого устройства для перемешивания. На фиг. 2 - сечение по А-А на фиг. 1. Устройство содержит плоское основание (корпус) 1 со стойками 2, в которых установлен горизонтальный вал 3 с приводом 4. На валу закреплена платформа 5, выполненная в виде правильной шестигранной призмы, в каждой из граней которой выполнены гнезда 6, предназначенные для установки сосудов (сосуды на фигурах не показаны). Для закрепления сосудов в гнездах могут располагаться цилиндрические микропористые рукава или защелки любой известной конструкции (на фигурах не показаны). При этом гнезда ориентированы радиально и перпендикулярно оси вращения и находятся в практически равных условиях. Устройство работает следующим образом. Сосуды с гетерогенной средой помещают в гнезда 6 платформы 5, фиксируют любым известным способом, включают привод 4, который приводит платформу (ротор) во вращательное движение. При этом неподвижно закрепленные в ячейках платформы сосуды с реакционной средой перемещаются в вертикальной плоскости. При этом гетерогенная среда в сосудах дополнительно подвергается принудительному перемешиванию в результате воздействия центробежных сил, ве 2 48112008.10.30 личина которых может быть задана за счет регулирования скорости вращения платформы 5, а также сил гравитации. Это позволяет непрерывно поддерживать в гомогенном состоянии гетерогенные среды типа водалипид (масловода) и создает заданный режим их перемешивания. В случае исследования кинетики ферментативных процессов привод 4 останавливают через заданные промежутки времени с целью отбора аликвот реакционной смеси. В конце эксперимента привод 4 отключают, останавливают платформу 5, извлекают сосуды со средой. Затем процесс повторяется. Сравнение предложенного устройства с прототипом показало, что оно обеспечивает максимальную эффективность мицеллообразования в гетерогенной (реакционной) среде и повышает скорость ферментативной реакции. Это позволило увеличить выход продукта реакции, повысить ее чувствительность и в то же время существенно снизить расход используемых при проведении эксперимента материалов и времени. Преимущества данного устройства обусловлены более эффективным перемешиванием быстро расслаивающихся гетерогенных сред и их долговременным поддержанием в гомогенном состоянии, что достигается за счет применения вращательного движения платформы 5, выполненной в виде правильной многоугольной призмы, а именно вращения реакционных сосудов в вертикальной плоскости. При этом размещение сосудов радиально и перпендикулярно оси вращения и нахождение их в практически равных условиях создает не только интенсивное регулируемое циркуляционное перетекание жидкостей из одного конца пробирки в другой, но и задает множество разнонаправленных микрозавихрений, зависящих от действия центробежных сил и сил гравитации. В целом, предложенный комплекс движений создает дополнительную турбулизацию разнородных жидкостей, способствующую их эффективному перемешиванию на молекулярном уровне, обеспечивая доступ гидрофобного субстрата, находящегося в гидрофильной среде, к активным центрам амфифильных ферментов. Благодаря этому достигается эффективная адсорбция фермента на мицеллах субстрата, повышается чувствительность ферментативной реакции, увеличивается выход продуктов реакции и снижается расход используемых при проведении эксперимента расходных материалов и времени. Таким образом, отличительной особенностью предлагаемого устройства является то,что сосуды с перемешиваемой гетерогенной средой ориентированы радиально и перпендикулярно оси вращения, вращаются в вертикальной плоскости, находясь в практически равных условиях, а воздействие центробежных сил и сил гравитации обеспечивает интенсивное перемешивание гетерогенных сред. Фиг. 2 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3