多孔性吸附介质，含有该介质的吸附装置和层析系统制造方法及图纸

本申请涉及多孔性吸附介质、含有该介质的吸附装置和层析系统，其中介质为表面涂布有聚合物例如聚烯丙胺的膜。得到的膜表现出与蛋白质杂质较强的结合并且比常规的基于季铵盐的配体例如三甲基铵配体更好地从生物样品中除去主题细胞蛋白质。本申请还描述了层析系统和用于纯化单克隆抗体的方法，其中阴离子吸附器放置在亲合柱(例如蛋白质A或蛋白质G亲合柱)的下游，以及任选一种或多种抛光装置，例如阳离子交换柱。阳离子交换器池(或亲合柱交换池，其中不使用阳离子交换器)极少或没有稀释对降低样品的传导性是必要的。这种吸附器甚至在高的传导和pH下也具有对生物样品中的宿主细胞蛋白质和其它杂质强力结合的良好功能。

【技术实现步骤摘要】
本申请为一项专利技术专利申请的分案申请，其母案的申请日为2008年8月14日、申请号为200810171406.0、专利技术名称为“多孔性吸附介质，含有该介质的吸附装置和层析系统”。本申请优先权为2007年8月14日提交的U.S.临时申请系列no.60/964653和2008年3月25日提交的U.S.临时申请系列no.61/070708，其通过参考文献并入本申请。
技术介绍
本申请涉及基于聚合性伯胺的阴离子交换层析介质，包括那种介质的阴离子吸附器，以及包括这种吸附器的层析系统。吸收指的是通过渗透到吸附材料的体内吸收物质。吸附指的是分子从体相运动到吸附介质的表面上。吸附作用是包括吸附和吸收的总称。同样的，这里的吸附材料或吸附装置表示吸附器，指的是吸附或吸收、或者吸附和吸收的材料或装置。这种介质特别应用为用于流通模块的多孔性膜吸附器以及更特别的不含单独外室的模块。强的阴离子交换器，例如那些基于季铵盐的阴离子交换器，作为抛光介质用于下游过程以捕获带负电荷的大型杂质，例如内毒素、病毒、核酸和宿主细胞蛋白质(HCP)，它们存在于流体例如生物流体，特别是人造生物治疗剂的溶液中。习惯上，阴离子交换器以小球的形式提供和使用，例如从GEHealthcareBio-sciencesAB商购获得的Q但是小球基系统的生产量限制需要大体积的柱子以便有效的捕获杂质。在小球基的层析中，大部分可用于吸附的表面积在小球的内部。因此，由于传质速率典型的被孔隙扩散所控制，分离过程实质上很缓慢。为了使这种扩散抵抗性最小化且伴随着最大化的动态结合容量，可以使用小直径的小球。但是，小直径小球的使用在提高了价格的同时使柱压下降。因此，制备层析分离的最优化通常包括在效率/动态容量(小型小球易出现)和柱压下降(大型小球易出现)之间折衷。相反，膜基层析系统(还称为膜吸附器)具有直接与对流膜孔隙相连的配体，由此消除了传质上内部孔隙扩散的影响。此外，与有效的流动分配器结合使用的具有致密的孔隙尺寸分布的微孔膜基质的使用可以使轴向分散最小化，并提供所有活性位点的均一利用。因此，膜吸附器介质的传质速率会比标准的小球基层析介质高一个数量级，这便允许了高的效率和高通量分离。由于单一的或甚至堆叠的膜与用小球基介质堆积的柱子相比是非常薄的，发现沿着层析床的压力降减小了，从而使得流动速率和生产率增加。通过使用具有足够内表面积的膜，生产具有非常大的直径与长度比(d/h)外形的装置来达到必要的结合容量。设计合适的膜吸附器具有比标准预制的小球基树脂好10-100倍的层析效率。因此，为了在膜吸附器上获得相同水平的分离，可以使用打10次折以下的床高。对于膜吸附器来说，与10-30cm床高的小球基系统相比，1-5mm的床长是标准的。由于大体积的膜吸附器要求极端的柱形比例，装置的设计是关键性的。为了保持与膜吸附器相关联的内在行为的优势，要求适当的进口和出口分配器以高效地且有效地利用获得的膜体积。膜吸附器技术理想的适用于这一应用。但是现在的膜吸附器有各种各样的缺点，包括低的结合强度，在去除病毒、内毒素和核酸方面所表现出的难度。当后者流动通过它的孔隙时，高多孔性的、介质相互连接的膜吸附器具有除去(吸附和/或吸收)一些溶液组分的能力。膜吸附器的这种性质和它在必需的应用中表现良好的能力取决于介质(骨架)的孔隙结构以及暴露于溶液中的表面的性质。典型的，首先由不溶于水或在水中溶胀的聚合物形成多孔性介质，且其具有可接受的机械性质。多孔性介质优选为通过现有技术公知的相分离方法制备的多孔性膜片。参见，例如ZemanLJ,ZydneyAL,MicrofiltrationandUltrafiltration:PrinciplesandApplications,NewYork:MarcelDekker,1996。中空纤维和管状膜也是可接受的骨架。通常要求分离处理步骤以改性形成的多孔性结构的外部或正面表面以及内部孔隙表面以便赋予其必要的吸附特性。因为膜结构经常由疏水性聚合物形成，表面改性步骤的另一个目的在于使表面成为亲水性的或水可润湿的。这里存在着大量的改性膜的外部或正面表面以及内部孔隙表面的方法。那些本领域的技术人员将会容易的认识到具有代表性的方法，包括吸附、等离子氧化、原位自由基聚合、接枝和涂布。这些方法的大多数都导致在膜的表面上相成类似单层的结构，这在大多数时候获得了使其亲水的目标，但是却不能赋予其可接受的吸附特性，例如对于被吸附物的高容量。这一容量定义为可以被给定的介质体积保留的被吸附物的量(重量)。既然吸附发生在膜的表面，这一容量将会受到膜表面积的限制。由于它们的特性，微孔膜与层析小球相比具有较低的表面积。一种增加其表面积的方法为降低孔隙尺寸，这明显的导致失去大量的通量。例如，不考虑表面相互作用的类型，在0.65μm聚乙烯膜(EntegrisCorp,BillericaMA)上蛋白质吸附的最大值(单层)为大约20mg/ml。这远远少于例如琼脂糖层析小球，其典型的容量为大约80mg/ml。推动吸附的表面相互作用的类型是通过其中所使用的给定的膜吸附器产品的特定应用定义的。现在，存在着从单克隆抗体(MABs)的溶液中除去病毒、核酸、内毒素和宿主细胞蛋白质(HCPs)的高容量、高亲合力吸附器的需要。这些杂质倾向于具有比MABs更低的等电点，这就意味着在某一pH值下它们将会是负电性的而MAB降是正电性的。要求用阴离子交换器，即承载正电荷并且吸引阴离子的介质除去这些杂质。许多化学成分在水溶液中都带有正电荷，包括伯、仲和叔胺以及季铵盐。这些胺在pH值低于11时都是正电性的，而季铵盐在所有pH值下都带有正电荷，因此这些基团通常分别被称为弱的或强的阴离子交换器。阴离子交换器具有多个吸引并保留多种杂质和污染物的正电性结合位点。可以潜在除去的杂质的量是膜上这些结合位点浓度的函数，且由于配体的化学特性(以及这些配体的浓度)决定了其对不同杂质的结合强度。高强度的结合是对提高杂质，例如宿主细胞蛋白质，去除的关键性贡献。结合强度(SB)涉及洗脱结合的杂质所需要的溶液离子强度。膜吸附器的SB(用传导单元衡量，mS/cm)按照如下方法测定。首先，使少量的被吸附物的溶液通过膜吸附器以使被吸附物结合在膜吸附器上。第二，用增加梯度的无机盐，例如氯化钠，洗脱膜吸附器。记录需要将被吸附物洗脱掉的洗脱溶液的最小传导性并将其定义为膜吸附器的SB。通过增加吸附器的结合强度，可以使负电性杂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔性吸附介质，其含有具有第一外侧和第二外侧，所述两侧均为多孔的，以及二者之间的多孔厚度层的基质，所述基质具有基本覆盖于基质的固体基体和所述第一和第二外侧表面上的吸附材料，所述吸附材料含有与伯胺基团相连的交联聚合物。

【技术特征摘要】
2007.08.14 US 60/964653;2008.03.25 US 61/0707081.一种多孔性吸附介质，其含有具有第一外侧和第二外侧，所述两侧均为
多孔的，以及二者之间的多孔厚度层的基质，所述基质具有基本覆盖于基质的
固体基体和所述第一和第二外侧表面上的吸附材料，所述吸附材料含有与伯胺
基团相连的交联聚合物。
2.权利要求1的多孔性吸附介质，其中所述交联聚合物以能够有效地通过
所述介质的1mm层高产生至少2.0CV/min/psi的流动、在200mM的NaCl中大
约60g/L的BSA结合的结合容量的量存在。
3.权利要求2的多孔性吸附介质，其中所述交联聚合物以能够有效地通过
所述介质产生至少2.5CV/min/psi的流动的量存在。
4.权利要求1的多孔性介质，其中所述基质含有微孔膜。
5.权利要求4的多孔性介质，其中所述膜含有聚烯烃。
6.权利要求5的多孔性介质，其中所述聚烯烃为聚乙烯。
7.权利要求1的多孔性介质，其中所述基质为超高分子量聚乙烯膜。
8.权利要求1的多孔性介质，其中所述交联聚合物含有聚烯丙胺或质子化
的聚烯丙胺。
9.权利要求1的多孔性介质，其中所述交联聚合物包含含有聚烯丙胺或质
子化的聚烯丙胺的共聚物或嵌段共聚物。
10.权利要求1的多孔性介质，其具有高于5mg/ml的核酸结合能力。
11.权利要求10的多孔性介质，其中所述核酸为DNA。
12.一种阴离子交换器，其包含含有用于吸附的多孔性涂布介质的外罩，所
述介质含有具有第一外侧和第二外侧，所述两侧均为多孔的，以及二者之间的
多孔厚度层的基质，所述基质具有基本覆盖于基质的固体基体和所述第一和第
二外侧表面上的吸附材料，所述吸附材料含有与伯胺基团相连的交联聚合物。
13.权利要求12的阴离子交换器，其中所述基质为UPE膜。
14.权利要求12的阴离子交换器，其中所述交联聚合性伯胺聚合物含有聚烯
丙胺或质子化的聚烯丙胺。
15.一种用于纯化生物溶液的系统，其包含亲合层析分离器，至少一个阳离
子交换器和所述阳离子交换...

【专利技术属性】
技术研发人员：M科兹洛夫，S拉马斯瓦米，W莫亚，B加农，MW菲利普斯，
申请(专利权)人：EMD密理博公司，
类型：发明
国别省市：美国;US