用于分级分离生物制品的装置和方法制造方法及图纸

使用单个装置中的切向流过滤子单元与吸附子单元的组合来纯化生物分子的方法和装置，其中所述子单元可以被独立地或串联地操作，并且其中所述装置和方法适合于在与色谱方法所需条件不同的大范围的形式中使用，例如在未经过预先缓冲液平衡的情况下使用吸附子单元执行处理步骤以纯化受污染的样品中的生物分子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2014年3月7日提交的第61/949,944号美国临时专利申请的优先权，其公开内容以全文引用的方式并入本文中。
本文中所公开的实施方案涉及适合于纯化蛋白质、多核苷酸和病毒粒子的装置和方法。
技术介绍
蛋白质例如IgG单克隆抗体的纯化可以受到色谱柱上捕获所需蛋白质的低效率的阻碍。多孔粒子色谱介质的缓慢流速和低容量会增大柱体积，这又会增大处理缓冲液体积，从而增加处理时间。流通色谱法已被视为一种替代方案，其中色谱介质仅结合污染物，然而在这些情况下，容量也是限制性的，即使使用被填充在柱中的多孔粒子介质，并且此种方法仍然是缓慢的。膜和整体柱式色谱法（Membraneandmonolith-basedchromatography）有时候可以克服缓慢问题，但是它们的容量比填充有多孔粒子的柱小很多倍，因此最终被证明效率较低。沉淀技术和过滤技术是已知的，但是也被证明不能提供具有等效的分级分离性能但效率更高的柱替代方案。除了各自低效以外，连续多步纯化方法还因为处理步骤之间的不连续性而存在另外的效率损失，这最终造成了另外水消耗、更大的材料成本以及更长的处理时间等负担。对于病毒粒子纯化和DNA纯化存在相同的限制。涉及吸附色谱和单流切向流过滤（single-flowtangentialflowfiltration）的组合的某些装置和方法是已知的。Pall生命科学公司已经出版了将单程切向流过滤色谱（single-passtangentialflowfiltrationchromatography）与用于执行连续色谱的填充有相同介质的多个柱联系起来的产品介绍，其中单程切向流组件实现浓缩产物的功能（M.Schofield等人,PallLifeSciences,2014,ApplicationnoteUSD302,Productivityandeconomicadvantagesofcouplingsingle-passtangentialflowfiltrationtomulti-columnchromatographyforcontinuousprocessing）。O.Shinkazh等人（美国专利号7988859、7947175）已描述了涉及被泵送通过切向流过滤系统的流化吸附色谱粒子的装置和方法，它们也用于连续处理。尤其降低染色质含量的收获物净化方法是已知的（H.T.Gan等人,J.ChromatographyA191(2013)33-40;P.Gagnon等人,J.Chromatogr.A1340(2014)68-78）。所述方法提高总体纯化质量并且在一些情况下减少用于实现所需纯度的柱色谱步骤的数目，但是纯化过程的生产率依然受损且仍然需要多个柱色谱步骤。
技术实现思路
在某些方面，本专利技术提供一种用于从制剂中纯化生物制品的方法，包括提供这样一种装置的步骤，所述装置具有(a)多个纯化子单元，所述纯化子单元包括配备有至少一个多孔膜的切向流过滤子单元和一个或多个吸附子单元，所述多孔膜具有孔隙率足以保留几乎所有生物制品的孔；(b)连接多个纯化单元与相关的泵和阀门的多个管道，从而允许生物制品根据多种供选择的配置在所述装置中循环，所述多种供选择的配置包括(i)用于连续流的第一配置，使切向流过滤子单元的滞留物管线输出可作为回收物被收集并且返回到切向流过滤单元的输入，和(ii)用于连续流的第二配置，使切向流过滤的滞留物管线输出连接到选自一个或多个吸附子单元的吸附子单元的输入，使此种吸附单元的输出可作为回收物被收集并且返回到切向流过滤单元的输入，和任选地(iii)用于连续流的第三配置，使切向流过滤的滞留物管线输出连接到与第二配置中所选择的吸附子单元不同的吸附子单元的输入（并且不通过在第二配置中所选择的吸附子单元），使此种吸附单元的输出可作为回收物被收集并且返回到切向流过滤单元的输入；以及(c)用于给装置供应制剂，优选地供应给切向流过滤单元的输入的管道。在某些方面，所述方法另外包括：执行步骤A，包括根据第一配置操作所述装置，使生物制品可以在切向流过滤子单元中循环一次或多次，同时增加生物制品的浓度并且降低与生物制品相关的污染物的水平；执行步骤B，包括根据第二配置操作所述装置，使生物制品可以在切向流过滤子单元和选自一个或多个吸附子单元的吸附子单元中循环一次或多次，同时降低与生物制品相关的污染物的水平；和任选地执行步骤C，包括根据第三配置操作所述装置，使生物制品可以在切向流过滤子单元和与第二配置中所选择的吸附子单元不同的吸附子单元中循环一次或多次，同时降低与生物制品相关的污染物的水平。在某些方面，本专利技术提供一种用于从制剂中纯化生物制品的装置，其中所述装置包括(a)多个纯化子单元，所述纯化子单元包括配备有至少一个多孔膜的第一切向流过滤子单元和一个或多个吸附子单元，所述多孔膜具有孔隙率足以保留几乎所有生物制品的孔；(b)连接多个过滤单元的多个管道；(c)引导流动通过多个管道并且允许多个纯化单元中的一个或多个彼此分离的阀门；(d)配置成用于诱导流动并且控制所述装置的一个或多个部分内的压差的泵；以及(e)用于给所述装置，优选地给切向流过滤单元的输入，供应制剂的管道；其中多个管道和相关的泵和阀门允许生物制品根据多种供选择的配置在所述装置中循环，所述多种供选择的配置包括(i)用于连续流的第一配置，使切向流过滤子单元的滞留物管线输出可作为回收物被收集并且返回到切向流过滤单元的输入，(ii)用于连续流的第二配置，使切向流过滤的滞留物管线输出连接至选自一个或多个吸附子单元的吸附子单元的输入而使所述吸附单元的输出可作为回收物被收集并且返回到切向流过滤单元的输入，和(iii)用于连续流的第三配置，使切向流过滤的滞留物管线输出连接到与第二配置中所选择的吸附子单元不同的吸附子单元的输入（并且不通过在第二配置中所选择的吸附子单元）而使所述吸附单元的输出可作为回收物被收集并且返回到切向流过滤单元的输入。附图说明以下附图用于支持对所公开装置的特征和其应用进行清楚的解释。应了解这些附图仅仅是说明性的并且总体上不以任何方式限制所述装置的具体配置和应用。图1显示体现本专利技术的装置的所有特定功能特征的一种配置。数字01所指示的容器含有待纯化的制品制剂。数字02所指示的容器含有可用于平衡吸附子单元的缓冲液（虽然只显示了一个含有缓冲液的容器，但是如对于02所示的，可以供应多种缓冲液）。03表示再循环容器。04表示滤液（废物）容器。10表示天平，使得可以在任何时间点获知再循环容器的重量，其作为所含的液体体积的指标。20表示用于控制流体的阀门。50、51、52和53表示泵。30表示压力传感器。100表示切向流过滤子单元。200表示吸附子单元。图中的吸附子单元表示利用轴流的物理配置，例如填充有色谱粒子的柱、或整体柱（monolith）、或所谓的膜吸附器的情况也是如此。显而易见，控制器可以用于整合压力和其它传感器信号以控制装置的各个部分中的压差以便支持此种装置所独有的方法。图1-9中任一个所描述的带编号的特征都适用于图1-9的每一个中具有相同编号的特征。图2突出了通过切向流过滤子单元浓缩制品制剂时的流动路径。在浓缩期间，通过切向流过滤模块中的孔去除小污染物。对于浓本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从制剂纯化生物制品的方法，包括：提供包括以下的装置：多个纯化子单元，所述纯化子单元包括配备有至少一个多孔膜的切向流过滤子单元和一个或多个吸附子单元，所述多孔膜具有孔隙率足以保留几乎所有的所述生物制品的孔；连接所述多个纯化单元与相关的泵和阀门的多个管道，从而允许所述生物制品根据多种供选择的配置在所述装置中循环，所述多种供选择的配置包括(i)用于连续流的第一配置，使所述切向流过滤子单元的滞留物管线输出可作为回收物被收集并且返回到所述切向流过滤单元的输入，和(ii)用于连续流的第二配置，使所述切向流过滤的滞留物管线输出连接至选自所述一个或多个吸附子单元的吸附子单元的输入从而使此种吸附单元的输出可作为回收物被收集并且返回到所述切向流过滤单元的输入；和任选地(iii)用于连续流的第三配置，使所述切向流过滤的滞留物管线输出连接至与所述第二配置中所选择的吸附子单元不同的吸附子单元的输入(并且不通过所述第二配置中所选择的吸附子单元)从而使此种吸附单元的输出可作为回收物被收集并且返回到所述切向流过滤单元的输入；和用于给所述装置，优选地给所述切向流过滤单元的输入，供应所述制剂的管道；执行步骤A，包括根据所述第一配置操作所述装置，使所述生物制品可以通过所述切向流过滤子单元循环一次或多次，同时增加所述生物制品的浓度并且降低与所述生物制品相关的污染物的水平；执行步骤B，包括根据所述第二配置操作所述装置，使所述生物制品可以通过所述切向流过滤子单元和选自所述一个或多个吸附子单元的吸附子单元循环一次或多次，同时降低与所述生物制品相关的污染物的水平；和任选地执行步骤C，包括根据所述第三配置操作所述装置，使所述生物制品可以通过所述切向流过滤子单元和与所述第二配置中所选择的吸附子单元不同的吸附子单元循环一次或多次，同时降低与所述生物制品相关的污染物的水平。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.07 US 61/949,9441.一种用于从制剂纯化生物制品的方法，包括：提供包括以下的装置：多个纯化子单元，所述纯化子单元包括配备有至少一个多孔膜的切向流过滤子单元和一个或多个吸附子单元，所述多孔膜具有孔隙率足以保留几乎所有的所述生物制品的孔；连接所述多个纯化单元与相关的泵和阀门的多个管道，从而允许所述生物制品根据多种供选择的配置在所述装置中循环，所述多种供选择的配置包括(i)用于连续流的第一配置，使所述切向流过滤子单元的滞留物管线输出可作为回收物被收集并且返回到所述切向流过滤单元的输入，和(ii)用于连续流的第二配置，使所述切向流过滤的滞留物管线输出连接至选自所述一个或多个吸附子单元的吸附子单元的输入从而使此种吸附单元的输出可作为回收物被收集并且返回到所述切向流过滤单元的输入；和任选地(iii)用于连续流的第三配置，使所述切向流过滤的滞留物管线输出连接至与所述第二配置中所选择的吸附子单元不同的吸附子单元的输入(并且不通过所述第二配置中所选择的吸附子单元)从而使此种吸附单元的输出可作为回收物被收集并且返回到所述切向流过滤单元的输入；和用于给所述装置，优选地给所述切向流过滤单元的输入，供应所述制剂的管道；执行步骤A，包括根据所述第一配置操作所述装置，使所述生物制品可以通过所述切向流过滤子单元循环一次或多次，同时增加所述生物制品的浓度并且降低与所述生物制品相关的污染物的水平；执行步骤B，包括根据所述第二配置操作所述装置，使所述生物制品可以通过所述切向流过滤子单元和选自所述一个或多个吸附子单元的吸附子单元循环一次或多次，同时降低与所述生物制品相关的污染物的水平；和任选地执行步骤C，包括根据所述第三配置操作所述装置，使所述生物制品可以通过所述切向流过滤子单元和与所述第二配置中所选择的吸附子单元不同的吸附子单元循环一次或多次，同时降低与所述生物制品相关的污染物的水平。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述装置提供所述第一配置、所述第二配置和所述第三配置，并且其中执行步骤A、步骤B和步骤C中的每一个步骤。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述装置提供所述第一配置和所述第二配置，并且进一步地其中执行步骤A，接着执行步骤B并且从所述回收物获得纯化的生物制品。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述装置提供所述第一配置和所述第二配置，并且进一步地其中执行步骤A，接着执行步骤B，然后再次执行步骤A，并且从所述回收物获得纯化的生物制品。5.根据权利要求4所述的方法，其中含有所述纯化的生物制品的回收物经过色谱法的进一步纯化。6.根据权利要求4所述的方法，其中使含有所述纯化的生物制品的回收物流到另外的吸附单元，并且离开此种另外的吸附单元的生物制品在离开所述装置之前不返回所述切向流单元。7.根据权利要求2所述的方法，其中在步骤B与步骤C之间还执行步骤A。8.根据权利要求7所述的方法，其中含有所述纯化的生物制品的回收物经过色谱法的进一步纯化。9.根据权利要求7所述的方法，其中使含有所述纯化的生物制品的回收物流到另外的吸附单元，并且离开此种另外的吸附单元的生物制品在离开所述装置之前不返回所述切向流单元。10.根据权利要求1所述的方法，其中所提供的装置包括配备有至少一个多孔膜的第二切向流过滤纯化单元和第二吸附单元，所述多孔膜具有孔隙率足以保留几乎所有的所述生物制品的孔，所述多个管道另外允许所述生物制品根据多种供选择的配置在所述装置中循环，所述多种供选择的配置包括所述第一配置、所述第二配置和(iv)用于连续流的第四配置，使所述第二切向流过滤子单元的滞留物管线输出可作为回收物被收集并且返回到所述第二切向流过滤单元的输入，和(v)用于连续流的第五配置，使所述第二切向流过滤的滞留物管线输出连接至所述第二吸附子单元的输入从而使此种吸附单元的输出可作为回收物被收集并且返回到所述第二切向流过滤单元的输入；并且其中所述方法还包括执行步骤D，包括根据所述第四配置操作所述装置，使所述生物制品可以在所述第二切向流过滤子单元中循环一次或多次，同时增加所述生物制品的浓度并且降低与所述生物制品相关的污染物的水平；执行步骤E，包括根据所述第五配置操作所述装置，使所述生物制品可以在所述第二切向流过滤子单元和所述第二吸附子单元中循环一次或多次，同时降低与所述生物制品相关的污染物的水平。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述装置提供所述第一配置、所述第二配置、所述第四配置和所述第五配置，并且其中执行步骤A、步骤B、步骤D和步骤E中的每一个步骤。12.根据权利要求1至11所述的方法，其中在步骤B的部分期间的化学条件包括以下一种或多种：(i)防止所述制剂的大多数组分吸附的条件；(ii)防止或中止所述生物制品吸附的条件，和(iii)允许所述生物制品吸附的条件。13.根据权利要求12所述的方法，其中在步骤B的部分期间的化学条件包括以下两种或更多种：(i)防止所述制剂的大多数组分吸附的条件；(ii)防止或中止所述生物制品吸附的条件，和(iii)允许所述生物制品吸附的条件。14.根据权利要求2、7至9所述的方法，其中在步骤C的部分期间的化学条件包括以下一种或多种：(i)防止所述制剂的大多数组分吸附的条件；(ii)防止或中止所述生物制品吸附的条件，和(iii)允许所述生物制品吸附的条件。15.根据权利要求14所述的方法，其中在步骤E的部分期间的化学条件包括以下两种或更多种：(i)防止所述制剂的大多数组分吸附的条件；(ii)防止或中止所述生物制品吸附的条件，和(iii)允许所述生物制品吸附的条件。16.根据权利要求10至11所述的方法，其中在步骤E的部分期间的化学条件包括以下一种或多种：(i)防止所述制剂的大多数组分吸附的条件；(ii)防止或中止所述生物制品吸附的条件，和(iii)允许所述生物制品吸附的条件。17.根据权利要求16所述的方法，其中在步骤B的部分期间的化学条件包括以下两种或更多种：(i)防止所述制剂的大多数组分吸附的条件；(ii)防止或中止所述生物制品吸附的条件，和(iii)允许所述生物制品吸附的条件。18.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤A期间，通过所述制剂经过所述切向流过滤子单元的渗滤来改变化学条件。19.根据权利要求1至18所述的方法，其中所述切向流子单元的孔隙率基本上尽可能大，同时在所述方法期间使几乎所有的所述生物制品保留在所述滞留物中。20.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一切向流子单元和所述第二切向流子单元的膜基本上相同。21.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一切向流子单元和所述第二切向流子单元的膜具有不同的化学组成和基本上相同的孔隙率。22.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一切向流子单元和所述第二切向流子单元的膜具有不同的化学组成和不同的孔隙率。23.根据权利要求22所述的方法，其中一个膜是具有0.2微米孔的聚醚砜膜，并且另一个膜是具有与质量为30kDa的球蛋白相符的孔径的纤维素膜。24.根据权利要求1至23所述的方法，其中一个或多个所述切向流过滤子单元内的一个或多个膜具有吸附表面特性，使所述膜适合于进行吸附色谱。25.根据权利要求1至24所述的方法，其中所述切向流过滤子单元内的膜的物理形式选自由薄片、缠绕(卷绕)的薄片、中空纤维和其组合所组成的组。26.根据权利要求1至25所述的方法，其中所述吸附子单元的物理形式选自由填充有吸附粒子的柱、整体柱、一个或多个吸附膜、一个或多个薄片或一个或多个中空纤维和其组合所组成的组。27.根据权利要求1至26所述的方法，其中所述吸附子单元所利用的吸附机制独立地选自由静电相互作用、疏水性相互作用、π-π结合、氢键合、范德华相互作用、金属亲和性、生物亲和性和其组合所组成的组。28.根据权利要求27所述的方法，其中步骤B中所用的吸附单元是具有阴离子交换吸附机制的整体柱。29.根据权利要求28所述的方法，其中步骤B中所用的吸附单元是具有由季胺部分提供的阴离子交换吸附机制的整体柱。30.根据权利要求27所述的方法，其中步骤B中所用的吸附单元是具有阳离子交换吸附机制的整体柱。31.根据权利要求30所述的方法，其中步骤B中所用的吸附单元是具有由SO3部分提供的阳离子交换吸附机制的整体柱。32.根据权利要求27所述的方法，其中步骤C中所用的吸附单元是具有阴离子交换吸附机制的整体柱。33.根据权利要求32所述的方法，其中步骤C中所用的吸附单元是具有由季胺部分提供的阴离子交换吸附机制的整体柱。34.根据权利要求27所述的方法，其中步骤E中所用的吸附单元是具有阴离子交换吸附机制的整体柱。35.根据权利要求34所述的方法，其中步骤E中所用的吸附单元是具有由季胺部分提供的阴离子交换吸附机制的整体柱。36.根据权利要求27所述的方法，其中步骤C中所用的吸附单元是具有疏水性相互作用吸附机制的整体柱。37.根据权利要求36所述的方法，其中步骤C中所用的吸附单元是具有由苯基部分提供的疏水性相互作用吸附机制的整体柱。38.根据权利要求27所述的方法，其中步骤E中所用的吸附单元是具有疏水性相互作用吸附机制的整体柱。39.根据权利要求38所述的方法，其中步骤E中所用的吸附单元是具有由苯基部分提供的疏水性相互作用吸附机制的整体柱。40.根据权利要求2所述的方法，其中在流通模式下执行步骤B并且在结合-洗脱模式下执行步骤C。41.根据权利要求10所述的方法，其中在流通模式下执行步骤B并且在结合-洗脱模式下执行步骤E。42.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·斯坦利·加尼翁，
申请(专利权)人：新加坡科技研究局，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG