具有低可提取物的高容量复合深层过滤介质制造技术

一种用于生物流体澄清的深层过滤装置，其包括复合深层过滤介质，所述复合深层过滤介质具有与第二层连成一体的无纺布第一层，所述第二层包含聚丙烯腈(PAN)纤维、助滤剂和湿强树脂。所述深层过滤介质表现出增加的二次澄清期间对来自生物/细胞培养进料流的可溶性杂质如DNA和宿主细胞蛋白的结合能力，以及收获的细胞培养流体的低水平杂质清除，如那些用于制备单克隆抗体的细胞培养流体。所述深层过滤介质额外地表现出显著较低的冲洗要求，导致较低水平的有机、无机和生物负荷可提取物释放，高污垢容纳能力以及良好的化学和/或辐射抗性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术整体上涉及高容量深层过滤介质，其具有减少的使用前冲洗要求，以及增加的对包含生物产物的进料流中所含的宿主细胞蛋白和其他可溶性杂质的结合能力。更具体地，其涉及用于澄清细胞培养/生物进料流的高容量深层过滤装置，所述装置利用多孔深层过滤介质，所述介质并入具有足够表面积和吸附特性的无机助滤剂以从所述进料流提取可溶性杂质，并且还表现出显著较低的冲洗要求，导致冲洗之后从深层过滤介质释放的有机可提取物的水平较低。
技术介绍
深层过滤常用于细胞培养物的澄清。顾名思义，深层滤器利用其深度或厚度进行过滤。滤器通常是具有梯度密度结构的材料，一般在靠近顶部具有较大的孔，而在底部具有较小的孔。不像绝对滤器，深层滤器在整个多孔介质保留颗粒，允许保留大于和小于孔径的颗粒。据认为颗粒保留包括通过疏水、离子和其他相互作用来大小排阻和吸附。深层滤器的污染机制可以包括孔阻塞、团块形成和/或孔收缩。在许多情况下，深层滤器可以串联运行，从而在第一过滤阶段去除大部分较粗糙的颗粒，而较细的颗粒在第二阶段中滤掉。因此，在其中有广泛的粒径分布(如从细胞和细胞碎片)的细胞培养物中，深层滤器意图保留大部分的悬浮颗粒。传统深层介质由以下组成：(1)纤维素，(2)硅藻土(DE)或其他助滤剂，以及(3)湿强树脂。但是，这些材料可以包含痕量的可以提取入含水过程流的β葡聚糖、金属和生物负荷。在生物技术产业中，这些污染物是不可取的，并且可以潜在干扰纯化方案，以及与产物分子负相互作用或超过产业建立的典型验收标准。例如，已显示后来鉴定为β葡聚糖的提取自纤维素纤维滤器的材料在鲎试验(LAL)测试中导致内毒素的假阳性(Pearson,F.C.,etal1984AppliedandEnvironmentalBiology48:1189-1196)。在某些情况下，最终产物中高水平的铝离子可以对人神经系统有神经毒性作用。在使用之前，深层滤器需要大量预冲洗，通常用含水溶液如水，以便将有机和无机污染物的水平降低至可接受的值。为了减少生物负荷，深层滤器可以用碱性消毒剂(causticsanitant)如0.5NNaOH预处理30min。减少深层滤器生物负荷的另一方法是使深层滤器进行辐射处理如γ辐照。减少深层滤器生物负荷的另一方法是通过高压灭菌或在线蒸汽，其中使包含深层滤器组件的整个过滤装置接受高压下的蒸汽。虽然这些方法可以减少生物负荷，但是它们经常对可提取物有负面影响。此外，天然存在的材料硅藻土(DE)是金属可提取物的主要来源，并且因为DE是天然存在的材料，其组成有大可变性，取决于DE采自哪里。虽然用酸预处理DE可以减少金属可提取物，但是其还增加额外的加工步骤。其他基于二氧化硅的助滤剂如珍珠岩或沙在这方面也受到限制。活性炭助滤剂通常源自天然材料如木材或椰子壳，其组成也有相当大的变化。来自纤维素/DE深层滤器的可提取物还可以源自构建材料本身，如来自纤维脱落或过滤期间的颗粒。虽然湿强树脂一般有助于将纤维和DE“胶合”或粘附在一起，但是不可避免地有一部分颗粒容易从深层滤器释放。实际上，纤维素/DE介质片可以从来回扇过滤片的简单动作产生一团颗粒。过滤受到积累颗粒的可用体积，即污垢容纳能力的限制。传统深层滤器倾向于具有低污垢容纳能力，因为滤器的大部分体积被纤维和助滤剂占据。深层过滤介质还可以迅速堵塞并导致团块层的累积。此外，目前可用的深层过滤介质在加工细胞培养物/生物进料流中并不特别适合去除可溶性杂质如DNA和宿主细胞蛋白。这类污染物可以干扰随后的下游纯化步骤，包括A蛋白亲和捕获和结合/洗脱离子交换色谱步骤。这些杂质可以显著降低产物结合能力并限制色谱介质的操作寿命。较高的杂质装载还可能需要引入额外的流过抛光步骤、昂贵的膜吸附剂或装有阴离子交换树脂的柱以将杂质装载进一步降低至可接受的水平内。
技术实现思路
针对上述需要以及与深层过滤介质相关的问题，本专利技术通过提供在滤器中具有减少量的可提取物的深层过滤介质来避免大量预冲洗需要以及有机、无机和生物负荷可提取物的释放，从而减少使用前冲洗需要的水量，并且在收获的细胞培养流体的流过吸附过程中表现出增加的对细胞培养物/生物进料流内的宿主细胞蛋白和其他可溶性杂质的结合能力。本专利技术的另一目的是提供一种复合深层过滤介质，其包含一体的无纺第一层与第二层，所述第二层包含(1)纤维，(2)助滤剂，和(3)湿强树脂，其具有减少量的有机、无机和生物负荷可提取物，从而减少使用前冲洗所需要的水量。本专利技术的另一目的是提供一种深层过滤介质，其包含(1)无纺布，其包括聚丙烯、聚酯、聚乙烯、尼龙、聚丙烯腈、碳和玻璃，(2)原纤化纤维，其包括具有约10mL-800mL的加拿大标准游离度的聚丙烯腈或聚丙烯腈共聚物纤维，(3)助滤剂，其包括二氧化硅、氧化铝、玻璃、金属氧化物或混合金属氧化物、离子交换树脂和碳，以及(4)湿强树脂(wetstrengthresin)，其包括水溶性合成聚合物，包含基于尿素或三聚氰胺-甲醛的聚合物，聚氨基聚酰胺-表氯醇(PAE)聚合物和乙醛酸化(glyoxalated)的聚丙烯酰胺(GPAM)树脂。本专利技术的另一目的是提供深层过滤介质，其具有减少的颗粒脱落。本专利技术的另一目的是提供一种深层过滤介质，其具有提高的化学或辐射抗性以及比常规深层过滤介质低的冲洗体积。本专利技术的另一目的是提供全合成过滤介质，其具有高污垢容纳能力以及优秀的粗\\中和细颗粒保留。本专利技术的另一目的是提供一种深层过滤介质，其具有增加的对生物产物进料流内的可溶性过程杂质的结合能力。这些可溶性过程杂质可以包括宿主细胞蛋白(HCP)和DNA。这样的深层过滤介质允许从收获的细胞培养流体(HCCF)进料流清除低水平的宿主细胞蛋白和DNA杂质。本专利技术的另一目的是提供一种深层过滤介质，其通过利用对可溶性杂质的流过吸附方法来完成这一低水平的杂质清除，所述可溶性杂质与不溶性杂质、细胞碎片和胶体物质的二次澄清一起出现。本专利技术的另一目的是提供一种深层过滤介质，其并入具有足够表面积和表面电荷特征的无机助滤剂，以便通过离子和疏水吸附机制的组合结合进料流内的给定群体的可溶性过程杂质，如HCP和DNA。本专利技术的额外的特征和优势会在下文的详细描述和权利要求书中示出。本领域技术人员会清楚，可以进行本专利技术的许多修改和变化而不背离其精神和范围。应当理解上文的一般描述和下文的详细描述、权利要求书以及附图仅为示例性和解释性的，并且旨在提供本教学的各种实施方案的解释。本文所述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合深层过滤介质，其具有减少量的有机、无机和生物负荷可提取物，从而减少使用前冲洗需要的水量，所述复合深层过滤介质包含：包含无纺布或微纤维的层；以及至少一层，其包含(1)纤维，(2)助滤剂，和(3)湿强树脂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.30 US 61/871,9851.一种复合深层过滤介质，其具有减少量的有机、无机和生物负荷可提取物，从而减少
使用前冲洗需要的水量，所述复合深层过滤介质包含：
包含无纺布或微纤维的层；以及
至少一层，其包含(1)纤维，(2)助滤剂，和(3)湿强树脂。
2.一种具有高污垢容纳能力的复合深层过滤介质，其包含：
包含无纺布或微纤维的层；以及
至少一层，其包含(1)纤维，(2)助滤剂，和(3)湿强树脂，
其中将所述层排列以形成梯度密度孔结构。
3.权利要求1或2的复合深层过滤介质，其中所述纤维是原纤化纤维。
4.权利要求3的复合深层过滤介质，其中所述原纤化纤维包含聚丙烯腈或聚丙烯腈共
聚物。
5.权利要求3的复合深层过滤介质，其中所述原纤化纤维具有约10mL-800mL的综合平
均加拿大标准游离度。
6.权利要求1或2的复合深层过滤介质，其中所述助滤剂包含二氧化硅、氧化铝、玻璃、
金属氧化物或混合金属氧化物、离子交换树脂、碳或者它们的组合。
7.权利要求1或2的复合深层过滤介质，其中所述助滤剂包含多孔二氧化硅、多孔氧化
铝、合成泡沫玻璃、由回收玻璃制成的合成泡沫玻璃、多孔离子交换珠、带阳离子电荷的多
孔离子交换珠、活性炭或它们的组合。
8.权利要求1或2的复合深层过滤介质，其中所述助滤剂具有约0.01-60微米的平均粒
径。
9.权利要求1或2的复合深层过滤介质，其中基于所述纤维和助滤剂的总重量，所述助
滤剂占0-90重量％。
10.权利要求1或2的复合深层过滤介质，其中所述湿强树脂包含基于尿素或三聚氰胺-
甲醛的聚合物的水溶性合成聚合物、聚氨基聚酰胺-表氯醇(PAE)聚合物或者乙醛酸化的聚
丙烯酰胺(GPAM)树脂。
11.权利要求10的复合深层过滤介质，其中基于所述纤维和助滤剂的总重量，所述湿强
树脂的重量含量为约0％-约5％。
12.权利要求1或2的复合深层过滤介质，其中所述无纺布或微纤维包含聚丙烯、聚酯、
聚乙烯、尼龙、聚丙烯腈、碳或玻璃。
13.权利要求1或2的复合深层过滤介质，其中所述无纺布或微纤维层包含叠在一起以
形成一个层的多层无纺布。
14.权利要求13的复合深层过滤介质，其中所述无纺布或微纤维具有约0.1-20微米的
平均孔径。
15.一种减少用于生物流体澄清的深层滤器的使用前水冲洗体积的方法，所述方法包
括：
a.提供复合深层过滤介质，其具有一种或多种以下介质组分：合成无纺布或微纤维、原
纤化聚合纤维、合成助滤剂和湿强树脂；
b.用水以约10升/m2/hr-约600升/m2/hr的流速冲洗所述深层过滤介质，从而滤液中测
量的总有机可提取物的水平为约0-3ppm。
16.一种减少具有较低生物负荷的深层滤器的使用前水冲洗体积的方法，所述方法包
括
a.提供复合深层过滤介质，其具有一种或多种以下介质组分：合成无纺布或微纤维、原
纤化聚合纤维、合成助滤剂和湿强树脂；
b.通过以下方式处理所述深层过滤介质：
i.以约10-45kGy的剂量照射所述深层过滤介质，或者
ii.用0.5NNaOH以100-300LMH冲洗所述深层过滤介质30min；以及
c.用水以约10升...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·吴，D·亚沃尔斯凯，J·阿玛拉，N·辛格，KS·郑，
申请(专利权)人：EMD密理博公司，
类型：发明
国别省市：美国;US