一种蛋白质样品结晶筛选器技术领域
本发明属于生物技术领域，具体涉及一种蛋白质样品结晶筛选器。
背景技术
蛋白质结晶是蛋白质以晶体形式从溶液中析出的过程，它不仅为蛋白质的
高级结构与功能等的研究提供了适宜的样品，例如制备供X-射线衍射分析用的
样品，而且为较高纯度的蛋白质的获得和应用创造了条件。
影响蛋白质结晶的因素很多，主要有蛋白质的纯度和浓度、结晶温度、结
晶时间、pH值、盐离子浓度、金属离子等，结晶条件的筛选无规律可循，需要
对结晶条件进行大量的不断的尝试和摸索，并且一种成功的结晶条件一般只对
几种甚至一种蛋白质有效，因此筛选蛋白质结晶条件，尤其是筛选能够满足X-
射线衍射分析用的高质量晶体的结晶条件相当困难。
微流控技术是现今国际高新科技前沿领域之一，在蛋白质结晶及其筛选研
究中的应用取得了快速发展，已逐渐成为蛋白质结晶微型化研究最有潜力的发
展方向之一。它采用微机电技术加工出具有微米尺度通道网络结构的芯片,通
过对芯片中皮升至纳升级微流体的操纵和控制,实现生物医学和化学实验室
的集成化分析检测功能。滑动芯片(SlipChip)技术就是微流控技术的一种，由
具有微结构的上下两块基片组成,下层基片加工蛋白质样品引入通道和用于储
存待筛选沉淀剂的微腔,上层基片加工待筛选沉淀剂的引入通道和用于储存
蛋白质样品的微腔,实验中通过上下基片相互滑动的方法,使上层基片各微
腔中的蛋白质溶液分别与下层基片中各微腔内的沉淀剂接触，形成很多个密闭
的结晶反应室。
但是现有的滑动芯片未见圆形，不易固定和操作；未能实现同时进行多参
数的系统性结晶条件筛选；且未有滑动芯片提及可以实现原位结晶条件的优
化。
发明内容
本发明的目的是提供了蛋白质样品结晶筛选器，该筛选器操作简便，可实
现多个参数组合进行筛选，有效地实现了批量筛选过程，大大降低了试验操作
强度，而且节约了样品和试剂的消耗量，降低了实验成本。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种蛋白质样品结晶筛选器，其特征在于：
所述筛选器包括玻璃板材质、相互贴合的下底板和上转板，上转板呈圆形，
可绕圆心作包括指定三个角度的旋转，在下底板的上贴合面上开设各种开口向
下的凹槽流道、微腔，在上转板的下贴合面上开设各种开口向上的凹槽流道、
微腔，以及一些进、出口通孔，所述的凹槽流道、微腔可由化学蚀刻方式开设，
且均为微米级；
所述上转板旋转三个角度之一，起始点凹槽位置：
所述下底板和上转板上开设的凹槽流道、微腔，以圆心为中心，呈幅射状
排列L个形状相同的扇形单元，每个扇形单元由中心向周边分割为M个径向小
单元，每个径向小单元又由中心向周边排列的N个微单元组成；优选的，所述
L＝8～15、M＝4～8、N＝4～8。
进一步优选的，所述L为10。所述M为5，5个沉淀剂微腔的容积之比，
随所处位置半径变小依次为4：2：1:0.5:0.25。
每个所述扇形单元的左右两侧分别开设从圆心向圆周走向的蛋白质进样
通道和沉淀剂进样通道。所述通道俯视呈首尾相接的S字形，分别有与周向方
向一致M×N个横式的蛋白质微腔和沉淀剂微腔，每对蛋白质微腔和沉淀剂微
腔位于同一直径处，交替在微腔左右两侧有与径向方向一致的引入流道。优选
的，所述扇形单元的左右两侧分别开设从圆心向圆周走向的蛋白质进样通道和
从圆周至圆心的沉淀剂进样通道。
一侧通道的进口位于近圆心处，出口位于圆周边，另一侧通道的进口位于
圆周边，出口位于圆心处，两个进口和两个出口均位于上转板且为通孔；当一
侧通道的微腔位于下底板上，则该微腔两侧的引入流道位于上转板上，在该位
置上、下板上的凹槽相互流通；此时，另一侧通道的微腔位于上转板上，该微
腔两侧的引入流道位于下底板上，上、下板上的凹槽也相互流通，构成蛋白
质进样通道和沉淀剂进样通道；
每个扇形单元中的蛋白质微腔随所处位置半径增大体积不变，但径向宽度
变小、弧长变长；各径向小单元的沉淀剂微腔随所处位置半径增大按一定关
系变大；
所述上转板旋转三个角度之二，继续旋转进入滑动控制点凹槽Ⅰ：
所述扇形单元两侧通道的微腔与引入流道错位，凹槽相互阻断，此时，各
组的蛋白质微腔和沉淀剂微腔在弧长上有部分重合形成密闭的结晶反应腔；
在此位置，选择部分相邻两个结晶反应腔为一组，在该组两结晶反应腔之
间的下底板上开设径向的蛋白质浓度调节通道，所述蛋白质浓度调节通道径向
两端与两结晶反应腔之间留有h距离，相邻两结晶反应腔位于上转板的微腔，
在位于蛋白质浓度调节通道的旋转上游位置各相向伸出一段衔接流道，衔接流
道的长度大于等于h，在位于两衔接流道之间开设蛋白质浓度调节孔，该孔为
通孔，通孔外表备有密封胶带；
所述上转板旋转三个角度之三，如发现微腔中存在蛋白质沉淀或微晶体，
继续旋转进入滑动控制点凹槽Ⅱ：
两衔接流道与蛋白质浓度调节通道径向接通，所述蛋白质浓度调节孔位于
蛋白质浓度调节通道的上方。
其中，在所述上转板的上方配置转动环，所述转动环为在一圆环上固定(四
根)垂直圆环面的细针，在上转板上开设相应的针孔，在下底板上分别四个旋
转位置开设相应定位孔。
其中，所述扇形单元中M个径向小单元沉淀剂微腔的容积之比为一等比
数列。
其中，所述下底板和上转板为相同直径的圆板玻璃，直径为2.5～5厘米。
其中，所述蛋白质进样通道和沉淀剂进样通道的进口和出口直径为
0.25～0.5毫米，所述蛋白质浓度调节孔直径为0.25～0.5毫米。
其中，每个径向小单元中沉淀剂微腔的容积相同。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明的蛋白质样品结晶筛选器使低得率或是珍贵样品的结晶成为可
能，大大节约了样品和试剂的消耗量，降低了实验成本。
2、本发明的蛋白质样品结晶筛选器可借助简易定位装置精准实现角度转
动，可有效对多种沉淀剂的种类、结晶时间、蛋白质样品和沉淀剂比例众多参
数进行组合筛选，且可对蛋白质微腔中出现的沉淀或微晶体实现原位结晶条件
优化操作。
3、再是本筛选器储存沉淀剂微腔的体积大小及蛋白质样品与沉淀剂接触
通道长度呈比例排列，可以有效筛选参数的可行范围，提高了结晶试验的效率。
附图说明
图1为本发明蛋白质样品结晶筛选器一实施例，上转板的结构示意图，呈
现了M×N个横式的蛋白质微腔/沉淀剂微腔及交替在沉淀剂微腔/蛋白质微
腔左右两侧各M×N个与径向方向一致间断的引入流道。
图2为本发明蛋白质样品结晶筛选器一实施例，下底板的结构示意图，呈
现了M×N个横式的沉淀剂微腔/蛋白质微腔及交替在蛋白质微腔/沉淀剂微
腔左右两侧各M×N个与径向方向一致间断的引入流道。
图3为本发明一实施例上转板旋转三个角度之一，起始点凹槽位置的结构
示意图，形成完整的呈首尾相接的S字形，构成扇形单元左右两侧分别从圆心
向圆周走向的蛋白质进样通道和从圆周向圆心走向的沉淀剂进样通道。
图4为本发明一实施例上转板旋转三个角度之二，继续旋转进入滑动控制
点凹槽Ⅰ的结构示意图，显示扇形单元两侧通道的微腔与引入流道错位，凹槽
相互阻断，各组的蛋白质微腔和沉淀剂微腔在弧长上有部分重合形成密闭的结
晶反应腔。
图5为图4中显示一个扇形单元的结构示意图。
图6为图3的局部放大图。
图7为图4的局部放大图。
图8为本发明一实施例上转板旋转三个角度之三，继续旋转进入滑动控制
点凹槽Ⅱ的结构示意图,显示相邻两个结晶反应腔的两衔接流道与蛋白质浓
度调节通道径向接通，所述蛋白质浓度调节孔位于蛋白质浓度调节通道的上
方。
图9为发明一实施例，转动环部件的立体示意图。
图中，1为上转板，2为下底板，3为扇形单元，4为小单元，5为微单元，
6为蛋白质微腔，7为沉淀剂进样通道，8为蛋白质样品进样口，9为蛋白质样
品出样口，10为沉淀剂进样口，11为沉淀剂出样口，12为蛋白质浓度调节孔，
13为沉淀剂微腔，14为蛋白质进样通道，15为蛋白质浓度调节通道，16为孔
槽，17为起始点凹槽，18为滑动控制点凹槽Ⅰ，19为滑动控制点凹槽Ⅱ。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步说明：
一种蛋白质样品结晶筛选器，所述筛选器包括玻璃板材质、相互贴合的下
底板2和上转板1，上转板1呈圆形，可绕圆心作包括指定三个角度的旋转，
在下底板2的上贴合面上开设各种开口向下的凹槽流道、微腔，在上转板1的
下贴合面上开设各种开口向上的凹槽流道、微腔，以及一些进、出口通孔，所
述的凹槽流道、微腔可由化学蚀刻方式开设，且直径均为微米级；
所述上转板1旋转三个角度之一，起始点凹槽17位置：
所述下底板2和上转板1上开设的凹槽流道、微腔，以圆心为中心，呈幅
射状排列L个形状相同的扇形单元3，每个扇形单元由中心向周边分割为M个
径向小单元4，每个径向小单元4又由N个微单元5组成；
所述扇形单元3的左右两侧分别开设从圆心向圆周走向的蛋白质进样通
道和沉淀剂进样通道；所述通道俯视呈首尾相接的S字形，分别有与周向方向
一致M×N个横式的蛋白质微腔6和沉淀剂微腔13，每对蛋白质微腔6和沉淀
剂微腔13位于同一直径处，交替在微腔左右两侧有与径向方向一致的引入流
道；
一侧通道的进口位于近圆心处，出口位于圆周边，另一侧通道的进口位于
圆周边，出口位于圆心处，两个进口和两个出口均位于上转板1且为通孔；当
一侧通道的微腔位于下底板2上，则该微腔两侧的引入流道位于上转板1上，
在该位置上、下板上的凹槽相互流通；此时，另一侧通道的微腔位于上转板1
上，该微腔两侧的引入流道位于下底板2上，上、下板上的凹槽也相互流通，
构成蛋白质进样通道14和沉淀剂进样通道7；
本实施例的另一实施方案，将蛋白质样品进样口8设于圆心处，将蛋白质
样品出样口9设于圆周边；另一侧通道的沉淀剂进样口进口位10设于圆周边，
沉淀剂出样口11位于圆心处，这样的设计易于操作，而沉淀剂的流向方向
相反，是考虑到整个板的压力平衡。
每个扇形单元中的蛋白质微腔6随所处位置半径增大体积不变，但径向宽
度变小、弧长变长；各径向小单元4的沉淀剂微腔13随所处位置半径增大按
一定关系变大；
所述上转板1旋转三个角度之二，继续旋转进入滑动控制点凹槽Ⅰ18：
所述扇形单元两侧通道的微腔与引入流道错位，凹槽相互阻断，此时，各
组的蛋白质微腔6和沉淀剂微腔13在弧长上有部分重合形成密闭的结晶反应
腔；
在此位置，选择部分相邻两个结晶反应腔为一组，在该组两结晶反应腔之
间的下底板2上开设径向的蛋白质浓度调节通道15，所述蛋白质浓度调节通道
15径向两端与两结晶反应腔之间留有h距离，相邻两结晶反应腔位于上转板1
的微腔，在位于蛋白质浓度调节通道15的旋转上游位置各相向伸出一段衔接
流道，衔接流道的长度大于等于h，在位于两衔接流道之间开设蛋白质浓度调
节孔12，该孔为通孔，通孔外表备有密封胶带；
所述上转板1旋转三个角度之三，如发现微腔中存在蛋白质沉淀或微晶
体，继续旋转进入滑动控制点凹槽Ⅱ19：
两衔接流道与蛋白质浓度调节通道15径向接通，所述蛋白质浓度调节孔
12位于蛋白质浓度调节通道15的上方。此时，向蛋白质浓度调节孔12滴加超
纯水，将备用的密封胶带封住蛋白质浓度调节孔12，直到微腔中的蛋白质沉淀
或微晶体溶解，将上转板1逆向旋转进入滑动控制点凹槽Ⅰ18，对微腔中的蛋
白质重新结晶。一方面可以对有限的样品重复利用，另一方面是在原有反应体
系基础上降低组分浓度，增加了获得较大体积晶体的成功率。
在所述上转板1的上方配置转动环，所述转动环为在一圆环上固定三根以
上(四根)垂直圆环面的细针，在上转板1上开设相应的针孔，在下底板2上
分别三个旋转位置开设相应定位孔。
所述扇形单元3的左右两侧分别开设从圆心向圆周走向的蛋白质进样通道
14和从圆周至圆心的沉淀剂进样通道7。
所述扇形单元中M个径向小单元4沉淀剂微腔13的容积之比为一等比数
列。所述M为5，5个沉淀剂微腔13的容积之比，随所处位置半径变小依次为
4：2：1:0.5:0.25。当选择呈等比数列，在筛选中可有效确定蛋白质溶液与
沉淀剂溶液体积比例的可行范围。
所述下底板2和上转板1为相同直径的圆板玻璃，直径为2.5～5厘米。
所述蛋白质进样通道14和沉淀剂进样通道7的进口和出口直径为
0.25～0.5毫米，所述蛋白质浓度调节孔12直径为0.25～0.5毫米。
每个径向小单元4中沉淀剂微腔13的容积相同。如此选择，可以测试出
在蛋白质溶液与沉淀剂溶液体积比例相同的情况下，结晶速率对结晶结果的影
响。
所述L＝8～15、M＝4～8、N＝4～8。一般选择如此范围中的数值，可以
既较高效率又比较容易操作，取得期望的测试结果。
所述L为10。
本实施例中对10种沉淀剂、5个体积比例、6个平衡时间(结晶速率)，
即300个参数组合进行筛选，有效地实现了批量筛选过程，大大降低了试验操
作强度。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例所
公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落
入本发明保护的范围。