色谱材料及生产其的方法技术

本发明专利技术涉及用于在液体介质中吸附材料分离的包括基于聚合物网络材料的自支撑双连续分离基质的色谱材料，以及生产包括基于聚合物网络材料的自支撑双连续分离基质的色谱材料的方法。的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】色谱材料及生产其的方法
[0001]本专利技术涉及用于在液体介质中吸附材料分离的包括基于聚合物网络材料的自支撑双连续分离基质的色谱材料，以及生产包括基于聚合物网络材料的自支撑双连续分离基质的色谱材料的方法。
[0002]色谱是一种通用的分离技术，其使用目的分子在固定相和流动相之间的分布来进行分子分离。固定相是指多孔介质和吸收的固定溶剂。具有相关联的端盖、配件和管的柱是最常见的配置，其中介质填充到管或柱中。将流动相泵送通过柱。在柱的一端引入样品，并且各种组分(目标物质和污染物)与固定相相互作用，并以不同的速度吸附到介质上或介质中或穿过柱。在柱的另一端收集或检测分离的组分。通过将洗脱剂溶剂泵送通过柱，可以在单独步骤中释放吸附的组分。除了其他方法之外，色谱方法还包括凝胶色谱、离子交换色谱、疏水相互作用色谱、反相色谱、亲和色谱、免疫吸附色谱、凝集素亲和色谱、离子亲和色谱和其它这类熟知的色谱方法。
[0003]已知多糖凝胶在制备用于分离生物分子混合物的材料中起重要作用。在使这些凝胶特别令人关注的特征中，可以提及它们与蛋白质和其它生物分子接触的惰性以及它们的多孔结构。另一个重要的性质是它们对碱性条件的抗性，这在需要频繁再生/灭菌凝胶的大规模分离过程中是非常重要的。
[0004]多糖凝胶用于各种类型的色谱。一个这样的实例是凝胶过滤，由此对样品成分进行尺寸分级。这是其中惰性是至关重要的应用，因为凝胶材料本身和样品分子之间的任何相互作用使得分离效率低并且甚至可能完全破坏结果。商业上重要的色谱技术的另一个实例是离子交换色谱。用于离子交换色谱的几种材料衍生自右旋糖酐、琼脂糖或纤维素。选择多糖凝胶作为载体基质是基于它们的惰性和用于引入离子交换基团的得到确认的衍生化学。另一个实例是亲和色谱。同样，多糖凝胶在许多应用中是优选的，这是由于可用于引入亲和配体的便利技术的数量以及生物分子的非特异性结合的最低限度。
[0005]多糖凝胶可以制备成各种形状，例如或多或少规则的珠粒，如球体，也可以是膜的形状等，并且可以用作制备色谱介质的基础基质，以及用作通常用于各种生物分子如细胞、酶、抗体等的载体基质。
[0006]多糖凝胶通常具有小直径扩散孔，分子尺寸为约10至500nm，其可以仅由在流动相中的组分(目标物质和/或污染物)经由扩散达到。为了将结合组分有效地输送到凝胶，对流相包围多糖凝胶对流相，在对流相和扩散凝胶相之间形成界面。多糖凝胶最广泛地使用于直径约50至100μm的颗粒形状。将这些颗粒填充到色谱柱中，在色谱柱中，颗粒之间的间隙相形成对流相，从而使分子快速地运输通过色谱柱并到达珠粒的表面，即到达多糖凝胶的表面。除了形成通过将珠粒填充到柱中而与扩散相交界的对流相之外，对流相还可以由大直径对流孔(也称为“流过孔”或“大孔”)形成，所述大直径对流孔可以提供通过凝胶的流动通路或通道。固化的多糖凝胶在大直径对流孔周围形成所谓的“桥”。小直径扩散孔位于由固化多糖形成的所述桥内。当这种多孔多糖凝胶被填充在色谱柱中并且通过柱施加液体流时，该流将主要经由大直径对流孔通过凝胶。因此，待分离的组分(目标物质和/或污染物)也通过对流流输送到凝胶的内部，这是比扩散快得多的输送方式。因此，在这种多孔多糖凝
胶中只有短距离需通过扩散来覆盖。图1显示了多糖颗粒和多糖膜中的对流和扩散流动路径的比较。
[0007]从例如US 4,935,365A中已知可生产含有大孔的多糖。其中所述的凝胶由于大孔而具有相当大的表面积，这一事实增加了其在一些应用如细胞培养以及某些色谱技术中的用途。然而，US 4,935,365A中的大孔不是相互连接的，因此没有经由这些孔的通流。
[0008]孔的直径越小，“桥”/扩散路径长度(它是桥直径的一半长度)也越小。大直径对流孔和桥之间的相关性通过几何考虑可得到。特别地，在恒定的孔体积分数(对流孔隙率)的情况下，大直径对流孔变得越大，桥必须变得越大，因为桥仅代表大直径对流孔之间的空间。如果存在较少的大直径对流孔(具有恒定体积分数的较大孔也意味着较少的孔)，则它们之间的空间必须增加。因此，在多孔多糖材料具有相当小的大直径对流孔的情况下，桥内的扩散路径长度也相当小，并且在非常短的扩散时间内可进入多孔桥内的扩散孔。这种几何上给定的相关性强烈地表明为什么较小的孔径对于这种材料内的色谱操作是有利的。
[0009]在生产具有两种类型的孔(即小直径扩散孔和大直径对流孔)的多孔多糖材料中，对流孔的孔径(以及桥尺寸)和多糖材料的结构形态受到以下相关工艺参数的影响：
[0010]·
表面活性剂的体积比(vol％)
[0011]·
表面活性剂的类型
[0012]·
有机溶剂(与水不混溶的有机相)的体积比(vol％)
[0013]·
含水胶凝相的体积
[0014]·
有机溶剂的类型(单一溶剂或溶剂的混合物)
[0015]·
含水胶凝相中多糖的浓度
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在多糖的含水溶液与基本上与水不混溶的有机相混合期间的搅拌速度。
[0017]US 5,723,601A描述了具有两种类型的孔的多孔多糖材料，即小直径扩散孔和大直径对流孔。在US 5,723,601A的实施例中，生产多孔多糖材料，其中对流孔具有10μm的最小直径。尽管US 5,723,601A也提及了小至0.5μm的对流孔径，但从技术观点来看，不可能通过US 5,723,601A教导的方法生产具有直径小于10μm的大直径对流孔的多孔多糖材料，因为US 5,723,601A没有描述多糖浓度、表面活性剂(类型和浓度)和有机溶剂的合适组合以生产具有这种小对流孔的多孔多糖材料。特别地，US 5,723,601A教导了在较高的搅拌器速度下使用较小的表面活性剂浓度的情况下可以获得较小的对流孔。然而，当在最高可能的搅拌器速度和在US 5,723,601A中描述的实验条件下降低表面活性剂浓度时，对于互连的对流孔可获得的最小对流孔径为约6.5μm。当在US 5,723,601A中描述的实验条件下进一步降低表面活性剂浓度时，所获得的孔结构不是互连的孔结构，而是闭孔泡沫结构，这将在下文说明。泡沫由部分或多或少连接的球状结构组成，作为扩散相之间的对流相(大孔)，即大孔不互连。固有地较差连接性导致在相当的孔径(即球状结构的直径)下具有非常低的渗透率的结构，因为没有经由这些孔的通流。因此，泡沫结构只能以非常不均匀和不适当的方式穿过，这导致流体在色谱介质中均匀分布的缺点，以及除了较低的渗透率之外，还导致动态结合的缺点。
[0018]US 7,479,233B2描述了用于吸附或基于色谱的分离的多孔涂覆介质，其包括基底基材(base substrate)，所述基底基材是多孔无纺织物，自支撑结构，并且在基材的所有表面的至少一部分上由多糖形成的一个或多个多孔涂层。在涂覆介质的生产方法中，首先用
多糖层涂覆惰性基材，然后使涂覆的基材经受胶凝剂使得多糖形成多孔水凝胶涂层。由于这种特定的生产方法(涂覆和随后凝胶化)，惰性基材构成多孔水凝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.色谱材料，其包括基于聚合物网络材料的自支撑双连续分离基质，所述基质包括第一连续相和第二连续相，所述色谱材料任选地包括第三惰性相，其中所述第一连续相是由自胶凝多糖形成的所述基质的一部分，并且其中所述第二连续相是所述基质的一部分，其限定在所述第一连续相之间的非圆柱形大直径连续连接的对流孔，其中所述非圆柱形大直径连续连接的对流孔具有0.1μm至6.0μm的中值孔径，并且其中所述第三惰性相不构成所述第二连续相的结构。2.根据权利要求1所述的色谱材料，其中所述自胶凝多糖为选自以下的一种或多种：琼脂糖、琼脂、琼脂胶、κ
‑
卡拉胶、ι
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卡拉胶、λ
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卡拉胶、结冷胶、直链淀粉、凝胶多糖、海藻酸盐和鼠李聚糖胶。3.根据权利要求1或2所述的色谱材料，其中所述第一连续相的中值桥直径比所述非圆柱形大直径连续连接的对流孔的中值孔径大0.4至4倍。4.根据权利要求1至3中任一项所述的色谱材料，其中当对流孔隙率ε为所述第二连续相的体积与所述第一和第二连续相的总体积之比时，所述对流孔隙率ε为0.05至0.7。5.根据权利要求1至4中任一项所述的色谱材料，其具有至少0.31
×
(ε
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100)mD的渗透率，其中ε为所述对流孔隙率。6.根据权利要求1至5中任一项所述的色谱材料，其中所述非圆柱形大直径连续连接的对流孔的中值孔径的方差系数至多为0.8。7.根据权利要求1至6中任一项所述的色谱材料，其中所述第一连续相的中值桥直径的方差系数至多为0.7。8.根据权利要求1至7中任一项所述的色谱材料，其进一步包括所述第三惰性相。9.根据权利要求8所述的色谱材料，其中所述第三惰性相的可压缩性为至少85％，如根据说明书中所示的方法所测定的。10.根据权利要求8或9所述的色谱材料，其中所述第三惰性相的体积与包括所述第三惰性相的色谱材料的总体积的比率为0.03至0.60。11.制备权利要求1至10中任一项所述的色谱材料的方法，所述方法包括以下步骤：(a)制备包括自胶凝多糖和第一溶剂的溶液(A)；(b)制备包括至少一种表面活性剂和第二溶剂的溶液(B)，所述第二溶剂是与溶液(A)不混溶的溶剂；(c)合并溶液(A)和溶液(B)以产生合并的溶液(C)；(d)在使所述自胶凝多糖保留在作为溶液(A)...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾德里安，
申请(专利权)人：赛多利斯司特蒂姆生物工艺公司，
类型：发明
国别省市：