配体结合的MBP膜、用途和制造方法技术

描述了具有大孔、介孔或微孔中至少一种的自组装聚合物材料的组合物和方法。

Membrane, application and manufacturing method of ligand binding MBP

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】配体结合的MBP膜、用途和制造方法
本专利技术涉及配体结合的多嵌段聚合物(multi-blockpolymer，“MBP”)均孔材料、其制备以及在实验室环境、放大环境或商业环境的分析、检测和分离方案中的用途，例如但不限于蛋白质纯化和生产过程所必需的分离技术，并且特别是作为基于柱的亲和分离的替代方案，以及用于监测和检测目的分析物的传感器。
技术介绍
从R&D到大规模制造，蛋白质纯化在生物分子分离市场中是关键且具有挑战性的一个方面。普遍认为整个蛋白质纯化过程的关键瓶颈涉及许多分离方案。目前蛋白质纯化的一个方面涉及使用带有具有多于一种尺寸方案之连通孔(interconnectedpore)的支持多孔材料(supportedporousmaterial)、或多孔膜的亲和分离。通常来说，可用于亲和分离的多孔膜通过将反应性基团(公开了羧酸基团等)与生物活性剂(例如蛋白A(ProteinA)等)连接而形成。该膜由聚合物材料制成。反应性基团可以直接地是聚合物的一部分或者由通过后续处理形成反应性基团的前体形成。该膜还通过使亲和配体与反应性双官能单体连接(直接地或通过连接部分)并单独地或在存在另外的单体和“致孔剂”(例如醇)的情况下使亲和配体/单体材料聚合来形成。为了在聚合期间保护亲和配体，可通过可切割部分对其进行保护，所述可切割部分在聚合之后通过处理(例如用酸)来去除。亲和分离可包括具有聚(芳醚酮)和“致孔剂”(例如聚酰亚胺)的膜，其已经进行浇铸并且随后通过化学反应选择性地去除聚酰亚胺来在铸件中形成孔。然后，通过使膜中的酮基团与携带另外的连接基团的胺反应来使所得多孔膜官能化，所述另外的连接基团可用于进一步连接多种物质，例如蛋白质。用于亲和分离的多孔膜也由共聚物(包括包含(一般来说)苯乙烯衍生物和丙烯酸烷基酯衍生物的共聚物)制成，并且通过酰胺键与“亲和配体”材料(包括蛋白质)连接。共聚物不是自组装的嵌段共聚物或者通过与多种“活化剂”反应而被/用羟基或氨基官能化，然后使其进一步与亲和配体(公开了蛋白A)反应。另一些亲和膜通过在有机溶剂中浇铸嵌段共聚物(PEO/PPO聚醚)溶液和聚砜，随后进行水淬灭步骤来形成。所得聚合物膜在表面上具有羟基，其随后进一步衍生化以使生物材料与膜共价结合。另外，在浇铸之前将共聚物衍生化，并且在膜形成之后释放羟基。来自微相分离结构的膜由来源于具有“极性基团”的丙烯酸烷基酯和苯乙烯的自组装的嵌段聚合物制备。含有携带羧基的单体单元(糖、脂质、蛋白质、肽及其复合材料中的一种或更多种)的共聚物膜也是已知的。在过去的十年中，对膜色谱的关注逐渐提高，但是膜色谱作为柱色谱的替代方案的广泛商业应用由于在可用材料平台种类以及膜结构和性能缺乏显著技术进步两方面中的限制而受到阻碍。特别地，市售膜色谱材料已建立在具有宽孔径分布的常规膜结构上。这种孔径变化导致跨膜的流动模式不均匀，使穿透曲线变宽并且降低介质容量。在目前的实践中，通过将膜层堆叠在一起如此使沿流线(streamline)的平均渗透率更加均一来使穿透曲线锐化。已经提出了其中膜层的堆叠替代更典型的填充珠柱的色谱装置(参见例如WO2000050888A1)，但是柱的深度由于驱动流过具有亚微孔的膜的堆叠所需的压力而受到严重限制。然而，尽管在了解蛋白质表达、结构和功能方面取得了重大进展，但是从复杂混合物纯化蛋白质在所有方法规模上对蛋白质开发者而言仍然是重大挑战，并且它需要一系列分离技术。附图简述图1是描绘了MBP材料的一般分级孔隙率(hierarchicalporosity)的图示。描绘了孔隙率的多个长度尺度。图2是描绘了在多孔嵌段共聚物膜的表面上的亲和配体的图示。图3是描绘了用蛋白A配体与EDC进行膜表面修饰的图示。专利技术详述公开了嵌段共聚物、三元共聚物、四元共聚物、共同地多嵌段聚合物(MBP)材料/结构，其中所述材料/结构中的至少一部分通过自组装形成使得所述材料或结构是分级多孔的(携带具有多个长度尺度的孔)。自组装聚合物材料包含大孔、介孔或微孔中的至少一种，所述孔中的至少一些是均孔的。微孔限定为具有0.1至1nm的直径。介孔限定为具有1至200nm的直径。大孔限定为具有200至1000μm的直径。在一个实施方案中，自组装聚合物材料包含具有窄孔径分布的介孔或微孔，并且MBP材料或结构部分地或完全地被亲和配体(或用于连接亲和配体的接头)修饰。聚合物材料形成为膜、有支持或无支持的、有褶或无褶的、三维有褶构造，其形状是平的、圆周的或螺旋的，作为用于多种容器、管或吸收池(cuvette)的衬里或插入物。该材料可形成为多种形状，例如珠、球体或多维固体介质。在一些实施方案中，MBP包含介孔。在一个实施方案中，介孔为约1nm至约200nm。在一个实施方案中，介孔为约3nm至约200nm。在一个实施方案中，介孔为约5nm至约200nm。在一个实施方案中，介孔为约5nm至约100nm。在一个实施方案中，介孔为约5nm至约50nm。在一些实施方案中，MBP包含微孔。在一个实施方案中，微孔为约0.1nm至约1nm。在一些实施方案中，MBP包含大孔。在一个实施方案中，大孔为约200nm至约1000μm。在一个实施方案中，大孔为约200nm至约100μm。在一个实施方案中，大孔为200nm至约10μm。在一个实施方案中，大孔为1μm至约10μm。在一个实施方案中，大孔为约500nm至约10μm。通过使用高容量MBP膜结构/膜，本专利技术的MBP结构/材料提供了对现有柱亲和色谱的困难的解决方案，所述高容量MBP膜结构/膜被修饰以部分地或完全地用作膜吸附剂，其相对于现有的柱亲和色谱介质，在一部分处理时间中具有相同或更好的分离质量。目前的下游纯化过程使用多个步骤并且分批进行。纯化线(purificationline)中的第一步骤是基于柱的亲和分离，其被广泛认为是整个过程的关键瓶颈。亲和柱占总处理时间的近25％，使下游设备空闲并且导致低制造效率。该步骤也代表了整个纯化线中最大的劳动力支出。此外，柱色谱所需的高消耗品量极大地导致蛋白质开发和制造的高成本。当使用本专利技术的MBP结构/材料膜/膜吸附剂时，通过显著缩短处理时间并相应地降低制造成本且同时提高生产效率，由现有柱亲和色谱引起的现有瓶颈得以缓解。除了消除现有纯化过程的瓶颈之外，本专利技术还通过使高度均匀地流过单层膜成为可能而提供了过程改进。在其中均孔的介孔或微孔在膜的下游表面上形成连续层的构造中，这些孔提供均一的流阻，其尽管小于在具有类似孔径的填充柱(pacedcolumn)中发生的流动的阻力但是比由较大的不均匀孔所提供的大得多。当使用小膜层数(优选不超过3，更优选1)将膜包装为过滤装置时，均孔层的阻力使得在每个地方流速都是均一的，因而高效地利用所有结合位点。此外，在这样的装置中，所述装置例如可以是包含有褶包装物的筒(cartridge)、包含以平膜片(flatsheet)为边界的流动通道的错流盒或组件(crossflowcassetteormodule)、或者本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.自组装聚合物材料，其包含大孔、介孔或微孔中的至少一种，所述孔中的至少一些是均孔的，所述自组装聚合物材料包含至少一种多嵌段聚合物(MBP)，该聚合物嵌段中的至少两种是化学上不同的，所述化学上不同的嵌段中的至少一种被修饰以包含共价或非共价部分连接，以及与所述部分连接结合的亲和配体。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170222 US 62/462,1611.自组装聚合物材料，其包含大孔、介孔或微孔中的至少一种，所述孔中的至少一些是均孔的，所述自组装聚合物材料包含至少一种多嵌段聚合物(MBP)，该聚合物嵌段中的至少两种是化学上不同的，所述化学上不同的嵌段中的至少一种被修饰以包含共价或非共价部分连接，以及与所述部分连接结合的亲和配体。


2.权利要求1所述的材料，其是不对称的或对称的中的一种。


3.权利要求1所述的材料，其还包含单个、整体可扩缩结构中的大孔域和介孔壁结构。


4.权利要求2所述的材料，其还包含连续的大孔域。


5.权利要求4所述的材料，其中所述材料是不对称的并且具有介孔和大孔。


6.权利要求1所述的材料，其还包含，
a.多于一种亲和配体或接头，或者
b.含有多于一个官能团的亲和配体或接头，或者
c.部分地或完全地位于多于一种聚合物嵌段上的亲和配体或接头。


7.制备权利要求1所述材料的方法，其包括，
a.通过非共价附接例如吸附用亲和配体对所述MBP的表面进行修饰；或，
b.用接头对所述MBP进行修饰，所述接头提供用于随后连接亲和配体的官能团；或，
c.所述MPB是具有接头或亲和配体的包含分级孔隙率的三维嵌段三元共聚物结构，其中在制成膜之前用亲和配体或接头对所述MBP的嵌段进行修饰；或，
d.相对于所述MBP的化学计量，改变用接头或亲和配体修饰的MBP的量，包括改变时间、温度和修饰剂浓度，以修饰10％至100％的可用位点；或，
e.通过共价或非共价部分将连接材料共形地涂覆至所述材料的表面以提供所述接头或亲和配体的完整但离散的物理层；或，
f.除了MBP介孔-大孔结构的介孔之外，还通过将微孔材料例如沸石、微孔碳并入到膜中/膜上、并入到所述材料中来向所述材料提供微孔；或，
g.控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉谢尔·M·多林，斯宾塞·罗宾斯，马克·胡尔维茨，
申请(专利权)人：特拉波雷技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US