交联的纤维素膜制造技术

本发明专利技术涉及一种制造能够结合至靶分子的多孔交联的带电纤维素聚合物膜的方法。本发明专利技术提供分离溶液中的靶分子和其它组分的方法，包括使用可由本发明专利技术方法得到的膜。该方法在从细胞溶菌产物和培养物中分离蛋白质和核酸方面具有特殊用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及当用结合配体取代时，用于交联纤维素聚合物膜来提高其对靶分子，特别是生物分子的吸附容量的方法。本专利技术还涉及使用由本专利技术方法制备的膜从溶液分离靶分子的方法。
技术介绍
靶分子的色谱分离在化学和生物
中，例如新的生物药物和诊断试剂的大规模生产中具有巨大的商业利益。此外，由于研究由人类基因组表达的蛋白质功能的蛋白质组学领域的发展，蛋白质的提纯最近已经变得具有巨大的重要性。除蛋白质之外，例如在疫苗生产中和为了基因治疗目的，诸如质粒DNA的核酸和诸如病毒颗粒的颗粒也需要用色谱装置提纯。 通常，蛋白质在细胞培养中产生，其中它们位于细胞内或分泌进入周围的培养介质。因为使用的细胞系是活的生物体，必须供给它们含有糖、氨基酸、生长因子等的复杂生长培养基。从营养素和细胞副产物的复杂混合物中分离和提纯所需蛋白，使其达到用于治疗用途的充足水平产生巨大的挑战。 多孔聚砜和纤维素膜广泛应用于过滤和分离化学和生物混合物(参见EP0483143)。这些膜包括超和微滤膜，其中过滤过程基于流体静压力差。超滤膜的特征在于孔隙尺寸使得它们能够保留分子量为500-1,000,000道尔顿的大分子。 微滤膜显示由泡点测试测定的直径为0.01-10微米(μm)的选择性渗透孔隙。对于吸附分离，其中膜用配体置换来结合靶物质，通常使用微滤膜。为避免任何孔隙过滤影响，优选的是使用孔隙尺寸＞0.1μm或甚至＞0.5μm的膜，即孔隙尺寸远大于最大预定靶物质的尺寸和对产生高流速足够大的膜。较大的孔隙尺寸产生更好的流速，但是对于常规的膜，吸附容量因而将过低，原因是可用表面积较低。 尽管应用广泛，但纤维素膜仍具有许多缺点，包括对强酸和碱侵蚀以及纤维素酶侵蚀的敏感性。对碱的敏感性的特征首先在于收缩和溶胀，最终导致膜分解。高温促进化学崩解和收缩，而低温，特别是与高碱金属浓度有关的低温促进溶胀和破裂。膜的孔隙结构可能轻易被破坏，导致经过膜的流速显著降低。 根据纺织工业的经验，公知已久的是可以通过交联赋予纤维素纤维更好的特性(参见Kirk-Othmer的Encyclopedia of ChemicalTechnology，22卷，770-790页，(1983年第三版))。为了提高纤维素膜的机械强度和化学抗性，这种交联是特别理想的。此外，当例如为了将蛋白结合配体偶联到纤维素聚合物的羟基上，需要对膜进行化学衍生化时，碱敏感性是特别重要的。 因此，本专利技术的目的是提供多孔交联的带电纤维素聚合物膜，当用带电配体置换时，其对靶分子，例如蛋白质、核酸和病毒具有高吸附容量。本专利技术的另一个目的是以一种方法提供交联的纤维素聚合物膜，该方法既不会不利地影响膜的高流量/流速，也不会影响其最小蛋白吸附和柔韧性，并且赋予膜增强的抗碱性，以便允许进一步化学改性。本专利技术的另一个目的是提供由上述方法制备的膜。本专利技术的另一个目的是提供使用基于靶分子结合亲合性的所述膜将溶液中的靶分子与其它组分分离的方法。
技术实现思路
根据本专利技术的第一个方面，提供一种制造多孔交联的带电纤维素聚合物膜的方法，包括 i)在双官能反应物溶液存在下向多孔纤维素聚合物膜添加碱，以交联其中的纤维素聚合物， ii)使所述膜与引入配体的反应物反应，所述配体包括带正或负电基团， 其中所得多孔交联的带电纤维素聚合物膜在水溶液中溶胀40vol％-250vol％。 应理解步骤i)和ii)可以顺序或同时进行。 优选，所得膜在水溶液中溶胀50vol％-250vol％，更优选100vol％-250vol％，最优选125vol％-250vol％。 适当地，碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化四烷基铵、碳酸钠、碳酸铯、三磷酸钠、硅酸钠、碳酸钾、硅酸钾、三磷酸钾和碳酸氢钠。 适当地，纤维素聚合物膜包括纤维素酯、纤维素醚、水合纤维素、氨基甲酸纤维素、黄原酸纤维素、纤维素砜或其任何混合物。 适当地，纤维素酯为选自醋酸纤维素、硝酸纤维素、黄原酸纤维素、丙酸纤维素、丁酸纤维素和苯甲酸纤维素的酯。 适当地，纤维素醚为选自甲基纤维素、乙基纤维素、丙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素和羧甲基纤维素的醚。 适当地，双官能反应物选自表氯醇、表溴醇、二异氰酸酯、二甲脲、二甲基亚乙基脲、二甲基氯硅烷、双(2-羟基乙基砜)、缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚、二乙烯基砜、亚烷基二卤(alkylene dihalogen)和羟基亚烷基二卤(hydroxyalkylene dihalogen)。 适当地，缩水甘油醚选自丁二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、丙三醇二缩甘油醚和聚乙二醇二缩水甘油醚。 优选，双官能反应物是表氯醇。 适当地，使用双官能反应物的混合物。 适当地，反应物选自缩水甘油基三甲基氯化铵(GMAC)、二乙基氨基乙基氯化物、丙烯酰胺基丙基三甲基氯化铵(GMAC)、丙烯腈、表氯醇、三甲胺、氯乙酸、溴乙酸、烯丙基溴、亚硫酸氢盐(bisulphite)、烯丙基缩水甘油醚/亚硫酸氢盐、乙烯基磺酸钠、苯乙烯磺酸盐、丙烯酸、丙烯酰胺基甲基丙烷磺酸、溴化氰、氯三嗪、二缩水甘油醚、N-羟基琥珀酰亚胺、甲苯磺酰氯、三氟乙基磺酰氯和二异氰酸酯。 配体包括带正或负电基团；这种基团的实例包括但不限于季铵离子、胺、脒、吡啶、吡啶鎓离子、咪唑、咪唑鎓离子、鏻离子、锍离子、磺酸盐、硫酸盐、磷酸盐、膦酸盐、苯酚和羧酸盐及其任何组合。 适当地，该方法在无机盐存在下进行。优选，盐为硫酸钠。 适当地，膜包括孔隙尺寸为0.1-10μm，优选0.5-10μm，最优选0.8-5.0μm的孔隙。 适当地，膜包括多个醋酸纤维素基团。 优选，膜包括多个醋酸纤维素基团，碱为氢氧化钠，双官能反应物为表氯醇，反应物为缩水甘油基三甲基氯化铵(GMAC)和盐为硫酸钠。 适当地，交联过程在20℃-60℃进行至少1小时，优选在45℃-55℃进行至少1小时，更优选在45℃-55℃进行6-18小时，和最优选在47℃进行18小时。 在本专利技术的第二个方面，提供一种由包括以下步骤的方法制备的多孔交联的带电纤维素聚合物膜 i)在双官能反应物溶液存在下向多孔纤维素聚合物膜中添加碱，以交联其中的纤维素聚合物， ii)使该膜与引入配体的反应物反应，配体包括带正或负电基团， 其中所得多孔交联的带电纤维素聚合物膜在水溶液中溶胀40vol％-250vol％。 根据本专利技术的第三个方面，提供一种将溶液或悬浮液中的第一组分与第二组分分离的方法，基于所述第一和第二组分的结合或吸附差异，包括使用如以上描述的膜。 在本专利技术的第四个方面，提供一种将溶液中的靶分子与其它组分分离的方法，所述方法为色谱法，包括使用如以上描述的膜。 因此本专利技术的膜可以用于分离靶分子或化合物，特别是用于分离生物分子。这种生物分子包括但不限于蛋白质(例如单克隆或多克隆抗体、抗体片段、寄主细胞蛋白质、膜蛋白质、蛋白感染素)、肽(例如二肽或寡肽)、核酸(例如DNA，例如质粒DNA、RNA)、肽核酸、内毒素、病毒、细胞(例如细菌细胞、哺乳动物细胞)、细胞器和细胞片段。另外，膜可用于分离有机分子，例如代谢物和药物候选者。在可替代实施方案中，本专利技术膜可用于识别例如诊断目的的任何一种上述分子或化合物。因此，使用本专利技术膜提纯的产物可以为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造多孔交联的带电纤维素聚合物膜的方法，包括：　ｉ）在双官能反应物溶液存在下向多孔纤维素聚合物膜添加碱，以交联其中的纤维素聚合物，　ｉｉ）使所述膜与引入配体的反应物反应，所述配体包括带正或负电基团，　其特征在于所得多孔 交联的带电纤维素聚合物膜在水溶液中溶胀４０ｖｏｌ％－２５０ｖｏｌ％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A鲁德斯特德特，A阿克森，N诺尔曼，A拉松，
申请(专利权)人：通用电气健康护理生物科学股份公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]