表面官能化亲和膜制造技术

本公开提供表面官能化亲和膜。所述表面官能化亲和膜能够通过改进的偶联化学物质、配体密度、间隔臂类型和间隔臂长度提供增加的结合能力。还提供制备所述表面官能化亲和膜的方法和使用所述表面官能化亲和膜从样品中分离包含核酸分子和蛋白质的感兴趣目标的方法。含核酸分子和蛋白质的感兴趣目标的方法。含核酸分子和蛋白质的感兴趣目标的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】表面官能化亲和膜
[0001]授权参考
[0002]本专利技术是根据美国国家科学基金会(National Science Foundation)授予的授权号IIP
‑
1329377在政府支持下完成的。政府享有本专利技术中的某些权利。
[0003]相关申请的交叉引用
[0004]本申请要求2020年4月1日提交的美国临时申请第63/003,629号的优先权，所述临时申请以全文引用的方式并入本文中。


[0005]本公开大体上涉及色谱领域。更具体来说，本公开涉及对膜表面的修饰以用于亲和配体的定制布置和固定。

技术介绍

[0006]单克隆抗体作为治疗剂和诊断工具的巨大潜力已导致生物技术行业为生产高纯度抗体进行了大量研究工作。免疫球蛋白G(IgG)的大规模生产需要能够处理高体积的上游处理单元和高效下游处理单元两者来生产极纯产物。在过去十年中，在抗体生产的上游细胞培养滴度方面实现的最近改进对下游处理施加了巨大的压力，所述下游处理可占IgG的实际生产成本的高达80％。蛋白质A亲和色谱通常用作纯化免疫球蛋白的第一步骤。IgG的Fc区与蛋白质A之间的高亲和相互作用形成IgG的许多亚类的亲和纯化的基础。由于此可逆相互作用，细胞培养液(CCF)通过蛋白质A柱导致IgG的结合和不需要的杂质(例如病毒、宿主细胞蛋白质、DNA等)通过色谱介质的流动。然而，传统的基于树脂的蛋白质A色谱受到例如高压降、较高缓冲液消耗、低容量、低生产率(尤其在高流动速率下)、高成本等的限制。因此，大量研究工作已集中于开发基于蛋白质A的膜吸附器作为在IgG生产中基于树脂的纯化步骤的替代方案。已报道了几种大孔膜。尽管与填充床树脂相比，这些膜具有更快的吸附动力学和高渗透性，但由于可用于吸附的表面积有限，其具有低结合能力。
[0007]因此，需要用于纯化免疫球蛋白和其它生物分子的替代组合物和方法，其提供有利的吸附动力学、高表面积、高孔隙率、高结合能力和易于官能化。

技术实现思路

[0008]在优选实施例中，表面官能化亲和膜包括：膜支撑体；多个间隔臂，其固定于所述膜支撑体上，每一间隔臂包括末端；以及配体，其偶联到所述末端。所述膜支撑体可包括浇铸膜、电纺膜或其组合。在优选实施例中，所述膜支撑体进一步包括固定于所述膜支撑体的表面上的一或多个惰性官能团。
[0009]在优选实施例中，制备表面官能化亲和膜的方法包括：提供纳米纤维膜支撑体；将间隔臂固定于膜支撑体上，其中每一间隔臂包括末端；以及经由反应性官能团将配体偶联到所述间隔臂的所述末端。所述膜支撑体可包括浇铸膜、电纺膜或其组合。在优选实施例中，所述膜支撑体进一步包括固定于所述膜支撑体的表面上的一或多个惰性官能团。
[0010]在优选实施例中，从样品中分离感兴趣目标的方法包括：使包括所述感兴趣目标的所述样品与所述表面官能化亲和膜接触以吸附所述感兴趣目标。所述膜支撑体可包括浇铸膜、电纺膜或其组合。在优选实施例中，所述膜支撑体进一步包括固定于所述膜支撑体的表面上的一或多个惰性官能团。
[0011]虽然公开了多个实施例，但根据示出且描述本专利技术的说明性实施例的以下详细描述，本专利技术的另外其它实施例对本领域技术人员而言将变得显而易见。因此，附图和详细描述应被视为本质上是说明性而非限制性的。
附图说明
[0012]以下图式形成本说明书的部分且为了进一步展现本专利技术的某些实施例或各种方面而包含在内。在一些情况下，可通过参考附图与本文中所呈现的详细描述的组合而最好地理解本专利技术的实施例。所述描述和附图可突出显示本专利技术的某一具体实例或某一方面。然而，本领域技术人员将理解，实例或方面的部分可与本专利技术的其它实例或方面组合使用。
[0013]图1展示能够偶联含胺分子的各种官能团。此包含环氧化物或环氧乙烷、NHS酯、醛和磺酰氯(从左到右)。
[0014]图2A展示用于将蛋白质A固定到环氧化物活化表面上的活化密度与配体密度之间的区别。
[0015]图2B展示由于空间相互作用和大小限制而超出最小配体密度从而阻止IgG结合能力增加的表面。
[0016]图2C展示通过改变活化密度和定制表面官能化以包含惰性官能团和示例性亲和配体(蛋白质A)以最大化配体效率而优化的表面。
[0017]图2D展示具有多个不同间隔分子长度以最大化IgG的结合的表面。
[0018]图3展示用于用羧酸基进行后续活化的烃间隔分子的引入。其中X＝F、Cl、Br或I。n＝0到无穷大。
[0019]图4展示固定到纤维素基质上的各种双环氧化物间隔/连接分子。此包含丁二醇二缩水甘油醚、聚(乙二醇)二缩水甘油醚(平均Mn＝500)和聚(乙二醇)二缩水甘油醚(平均M
n
＝2000)(从左到右)。
[0020]图5展现可能的优化表面，其具有不同的环氧化物，且因此具有不同的配体、密度以及不同的间隔分子长度，以最大化潜在IgG结合。
[0021]图6展示不同间隔分子长度对环氧化物表面蛋白质A与IgG结合有用性的影响。
[0022]图7展示不同间隔分子长度对每ml膜的IgG结合能力的影响。
[0023]图8展示不同间隔分子长度对从1ml中50mg蛋白质A中摄取的蛋白质的影响。
[0024]图9展示不同间隔分子长度对NHS表面蛋白质A与IgG结合有用性的影响。
[0025]图10展示不同间隔分子长度对每ml膜的IgG结合能力的影响。
具体实施方式
[0026]本公开涉及表面官能化亲和膜，其具有经由间隔臂附接到膜表面的多个配体。与现有分离技术(包含填充床树脂、大孔膜和表面官能化膜)相比，亲和膜具有许多优点。举例来说，亲和膜可归因于高比表面积、增加的配体密度和增加的配体效率而具有更高的结合
能力。根据本公开，这些优点可通过定制偶联化学物质、配体密度、间隔臂类型和间隔臂长度来实现。本文中所描述的实施例可应用于可变化且为本领域技术人员所理解的任何亲和膜。
[0027]为了可更容易地理解本专利技术，首先定义某些术语。除非另外定义，否则本文中所使用的所有技术和科学术语均具有与本专利技术的实施例所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。与本文中所描述的那些方法和材料类似的、修改的或等效的许多方法和材料可用于实践本专利技术的实施例而无需过多的实验，本文描述了优选的材料和方法。在描述和要求本专利技术的实施例时，将根据下文所陈述的定义使用以下术语。
[0028]本说明书内所列举的数值范围包含定义所述范围的数字，且包含所定义范围内的每一整数。贯穿本公开，本专利技术的各个方面均以范围格式呈现。应理解，采用范围格式的描述仅为了方便和简洁起见，且不应解释为对本专利技术范围的硬性限制。因此，对范围的描述应当被认为已经明确地公开了所述范围内所有可能的子范围、分数和个别数值。举例而言，对例如从1到6的范围的描述应当被认为具有明确地公开的子范围，例如从1到3、从1到4、从1到5、从2到4、从2到6、从3到6等，以及所述范围内的个别数字，例如，1、2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】1.一种亲和膜，其包括：膜支撑体；其中所述膜支撑体为浇铸膜支撑体、电纺膜支撑体或其组合；多个间隔臂，其固定于所述膜支撑体上；其中所述间隔臂各自包括末端；以及配体，其偶联到所述末端，其中所述配体经由所述间隔臂结合到所述膜支撑体。2.根据权利要求1所述的膜，其中所述膜支撑体包括纳米纤维、微纤维或其组合。3.根据权利要求1至2中任一项所述的膜，其中所述膜支撑体为电纺膜支撑体。4.根据权利要求1至3中任一项所述的膜，其中所述膜支撑体进一步包括固定于所述膜支撑体的表面上的一或多个惰性官能团。5.根据权利要求1至4中任一项所述的膜，其中所述多个间隔臂包括不同长度的间隔臂。6.根据权利要求1至5中任一项所述的膜，其中所述配体经由反应的胺官能团偶联到所述间隔臂的所述末端。7.根据权利要求1至6所述的膜，其中所述纳米纤维膜包括纤维素。8.根据权利要求1至7中任一项所述的膜，其中所述纳米纤维膜包括非纤维素聚合物。9.根据权利要求1至8中任一项所述的膜，其中所述间隔臂为亲水性的。10.根据权利要求1至8中任一项所述的膜，其中所述间隔臂为疏水性的。11.根据权利要求1至10中任一项所述的膜，其中所述间隔臂具有1与100个原子之间的长度。12.根据权利要求1至11中任一项所述的膜，其中所述间隔臂具有1与30个原子之间的长度。13.根据权利要求1至10中任一项所述的膜，其中所述组合物进一步包括阳离子交换基团或阴离子交换基团。14.根据权利要求1至11中任一项所述的膜，其中所述配体以约10mg/g到约1000mg/g的密度存在于所述纳米纤维膜支撑体上。15.根据权利要求1至12中任一项所述的膜，其中所述配体为肽。16.根据权利要求13所述的膜，其中所述肽为蛋白质A、蛋白质G或蛋白质L。17.根据权利要求1至14中任一项所述的膜，其中所述配体能够结合蛋白质或核酸分子。18.根据权利要求1至15中任一项所述的膜，其中所述配体能够结合DNA分子、RNA分子、载体、病毒载体、病毒或免疫球蛋白。19.一种制备表面官能化亲和膜的方法，所述方法包括：提供膜支撑体；其中所述膜支撑体为浇铸膜支撑体、电纺膜支撑体或其组合；将多个间隔臂固定于所述膜支撑体上，其中所述间隔臂各自包括末端；以及经由反应性官能团将配体偶联到所述间隔臂的所述末端。20.根据权利要求19所述的方法，其中所述膜支撑体包括纳米纤维、微纤维或其组合。21.根据权利要求19或权利要求20所述的方法，其中所述膜支撑体为电纺膜支撑体。22.根据权利要求19至21中任一项所述的方法，其中所述膜支撑体进...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：纳米系列有限责任公司，
类型：发明
国别省市：