层析介质和方法技术

用于层析，特别是离子交换层析的吸附介质，衍生自成型的纤维。在某些实施方案中，官能化的成型纤维呈现纤化或隆脊状结构，当与普通纤维相比时，极大地提高纤维的表面积。在此还公开了一种添加表面侧挂官能团的方法，为高表面积纤维提供阳离子交换或阴离子交换官能团。这种侧挂官能团可用于例如单克隆抗体(mAb)的生物分子的离子交换层析纯化。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】 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2011年7月27日、申 请号为201180037517. 2 (PCT/US2011/045519)、专利技术名称为""。 本申请要求2010年7月30日提交的美国临时申请序列号61/369, 331的优先权， 在此将其公开内容引入作为参考。
在此公开的实施方案涉及适用于例如借助于离子交换层析纯化生物分子的层析 介质。
技术介绍
目前使用基于珠粒的层析树脂实现各种治疗生物分子，例如单克隆抗体的商业规 模纯化。单克隆抗体作为治疗和诊断试剂持续受到重视。为候选的mAB筛选杂交瘤库的工 艺既耗时又是劳动密集的。一旦确定表达合适的mAB的杂交瘤细胞系，则必须研发纯化方 法来产生足够的mAB用于进一步表征。传统的纯化方法包括使用蛋白A或蛋白G亲合层析， 以及离子交换层析。纯化的抗体被脱盐并使用渗析交换进入生物缓冲剂中。整个方法通常 需要若干天来完成，并且如果同时评价多个mAB，则可能特别烦琐。 层析树脂目前制备有各种配体结构，其能够以亲合、阳离子交换或阴离子交换方 式使珠粒起作用。这些树脂显示高孔隙率和大表面积，提供具有足以用于以生产规模（例 如10, 000升）成批处理生物分子的吸附容量的材料。层析树脂通常呈现球形结构，使得有 效的柱填充剂能够具有最小流量不均匀性。珠粒之间的间隙空间为对流输送通过层析柱提 供流道。这样使层析柱能够在高线速率和最小压降下以大床深工作。这些因素的组合使层 析树脂能够呈现所需的效率、高渗透性和生物分子大规模纯化所需的充足结合容量。在基 于珠粒的层析中，大部分可用的吸附表面积在珠粒内部。因此，由于质量输送速率通常由孔 隙扩散控制，所以分离过程固有地缓慢。为将这种扩散阻力减到最小和附带地使动态结合 容量最佳化，可以使用小直径珠粒。但是，使用小直径珠粒以柱压降升高为代价。因此，制 备层析分离的优化经常涉及效率/动态容量（小珠粒有利）和柱压降（大珠粒有利）之间 的折中。 层析介质通常具有很高的成本（> $1000/L)，以及大规模生产柱需要很大的数 量。因此，生物制药生产商将层析树脂循环使用数百次。这些再生循环每次消耗大量的介 质，并且各个步骤产生与检验各个清洁、杀菌和柱填充剂操作有关的额外费用。 -些技术在专利文献中描述，并且商业销售这些技术来用于基于官能化纤维介质 和/或复合材料的生物制药分离。大多数依赖于将多孔凝胶插入纤维基质，该凝胶提供所 需的表面积以获得适当的结合容量。但是，在这种构造中，凝胶位置和质量中的差的均匀性 通常产生差的效率（浅表穿透（shallow breakthrough)和洗脱锋面（elution fronts))。 另外，即使对于浅的床深度，流动阻力也可能较高，问题经常由于适度压力载荷下的凝胶压 缩而加重。采用的另一种方法已经在纤维基质内引入颗粒，该颗粒经常是多孔的并且具有 天然的吸附性官能团，其实例为活性碳和硅胶。 理想的将是在不牺牲床渗透性和可达到的流速的基础上，为生物分子层析应用提 供具有侧挂吸附性官能团的高表面积纤维的组合。
技术实现思路
现有技术的缺陷已由在此公开的实施方案解决，所述实施方案涉及用于层析，特 别是离子交换层析的吸附性介质。公开的层析介质衍生自成型的纤维。在某些实施方案 中，成型的纤维呈现纤化或隆脊状结构。当与普通的纤维相比时，这些隆脊可以极大地提高 纤维的表面积。因此，在不降低纤维直径的基础上获得高表面积，纤维直径降低通常导致床 渗透性显著降低和相应的流动速率减小。根据某些实施方案的高表面积纤维的实例为由 Allasso Industries，Inc. (Raleigh，NC)市售的"翼状（winged)" 纤维。Allasso 翼状纤 维的截面SEM图像在图Id中提供。这些纤维呈现大约14米V克的表面积。在此还公开了 一种添加表面侧挂官能团的方法，例如为高表面积纤维提供阳离子交换或阴离子交换官能 团。这种侧挂官能团可用于生物分子例如单克隆抗体（mAb)的离子交换层析纯化。 在此公开的实施方案还涉及用包括高表面积官能化纤维的离析、纯化或分离生物 分子的方法。这些方法可以以流过方式或结合/洗脱方式进行。例如，在mAb纯化中，通常 实施阳离子交换层析，其中在低于抗体蛋白质的等电位点的PH下和少量降低的溶液传导 率下工作，抗体蛋白质将通过离子交换配体以离子键方式结合至载体，同时未结合的污染 物（宿主细胞蛋白质、核酸等）自由地通过层析床。在用足以屏蔽珠粒树脂和蛋白之间的 离子相互作用的高导电性缓冲剂剥离结合的mAb产物之前，通过用适当的缓冲剂溶液吹洗 填充的珠粒床进一步清除这些污染物。相反，经常在单克隆抗体制造下游使用阴离子交换 层析，以进一步清除残余的细胞培养污染物，其中该操作在使得mAb蛋白将不与珠粒树脂 的阳离子表面结合，而是代之以自由通过层析柱的PH和传导率的溶液条件下进行。另一 方面，带有纯负电荷的蛋白质和核酸将有效地与阴离子交换树脂结合并由此被从产物中清 除。 根据某些实施方案，在此公开的介质具有高床渗透性（例如500-900 mDarcy)，相 对于基于珠粒的层析介质的低材料成本，20-60 mg/mL IgG动态结合，高分离效率（例如 HETP <0.1 cm)，50-160 mg/g IgG静态结合容量，和快速的吸附物至配体结合位置的对流 支配的输送。 根据某些实施方案，使用独特的高表面积，当配置为长度在2-6 _之间的随机取 向的短切纤维的填充床时，挤出的纤维（例如热塑性纤维）允许高流动渗透性（液体）和 均匀流动分布。提供使这种纤维表面官能化的化学处理方法，以使生物分子和生物分离能 够基于吸附性相互作用。化学处理方法可以基于离子、亲合性、疏水性等相互作用或相互作 用组合来赋予这种纤维各种表面化学官能团（functionalities)。纤维制造和简单的表面 化学处理法的组合经济性产生用于生物制药和疫苗制造中的纯化操作的经济的和容易扩 展的技术。 根据某些实施方案，提供吸附分离材料，以允许快速的处理速率，因为溶质往返于 纤维表面的质量输送基本上由通过介质的流体对流来控制，这与基于珠粒的介质相反，其 中扩散输送要求更长的接触时间和因此更慢的处理速率。提供了捕获或清除大生物物质， 例如病毒的能力，由于珠粒孔隙的空间限制，所述大生物物质不能使用常规的基于珠粒的 介质来有效分离。 附图简沐 图Ia为根据现有技术的纤维的示意性视图； 图Ib为根据某些实施方案的可以使用的隆脊状纤维的示意性视图； 图Ic为根据某些实施方案的具有连接侧基的图Ib纤维的示意性视图； 图Id为根据某些实施方案的可以使用的隆脊状纤维的SEM图像； 图Ie为根据某些实施方案的纤维的官能化的示意性视图； 图If为根据某些实施方案的纤维的官能化的另一个示意性视图； 图2为根据某些实施方案的SP-官能化介质的IgG穿透曲线和洗脱峰； 图3为根据某些实施方案的改变速率下的SP-官能化介质的IgG穿透曲线的图示； 图4为根据某些实施方案的改变线速率下的IgG动态结合容量的图示； 图5为根据某些实施方案的mAb激发测试的层析谱； 图6为根据某些实施方案的官能化介质当前第1页1&n本文档来自技高网...

【技术保护点】
包括纤维的层析介质，该纤维具有包括划定基本纵轴的体区域和多个从所述体区域向外延伸的突出部的区域的横截面，所述纤维具有在其上赋予的阴离子交换官能团。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：D亚沃尔斯基，J阿马拉，J乌马纳，W卡塔尔多，M科兹洛夫，M斯通，
申请(专利权)人：EMD密理博公司，
类型：发明
国别省市：美国;US