包括细纤维和反应、吸附或吸收颗粒的过滤网制造技术

本发明专利技术的组件可以包括细纤维层，形成多薄层网或基质，具有分散在细纤维层中的生物活性颗粒材料，包括细胞，酶或微生物。流动通过本发明专利技术组件的流体可以具有分散或溶解在流体中的任何材料，与纳米纤维层内的生物活性颗粒起反应，被纳米纤维层内的生物活性颗粒吸收或吸附。本发明专利技术的组件可用于处理或净化流体流。本发明专利技术的组件可以与生物反应器系统，生物人造器官，或培养容器结合使用。

【技术实现步骤摘要】
包括细纤维和反应、吸附或吸收颗粒的过滤网本申请是以美国公司Donaldson Company, Inc.,和美国公民Melvin S. Schindler和Mark A. Gogins，及土耳其公民Veli Kalayci的名义作为PCT国际申请于2007年2月13日提出的，前者被指定为除美国之外所有国家的申请人，而后者仅被指定为在美国的申请人，并且本申请要求申请日为2006年2月13的美国临时专利申请序列号60/773，067的优先权。
技术介绍
聚合物网可以通过挤压，熔融纺丝，干法工艺和湿法成形工艺等制成。已经证实聚合物网可以用作细胞培养和组织培养用途的基片。例如，参见U. S. 20050095695和W02006/094076。生物反应器目前提供了生产工业化学制品，处理和除去污染废水，和制造高价值药物，生物制品，和小分子的有效手段。生物反应器一般划分为四种不同的类型(搅拌罐式，气升式，中空纤维式和固定床式)并且能够以批量或连续的模式工作。分离的酶，催化分子(有机和无机)，微生物，动物细胞，或植物细胞通常被用作生物反应器内的功能助齐U。细胞或微生物通常在悬浮液中培养或固定在表面或颗粒上。当细胞或微生物被固定至 表面时，细胞增殖，细胞密度，培养物稳定性，按比例增加的潜力，和产量是最高的，而由于剪切应力造成的细胞损伤是最低的。当纯化的酶被系留至生物反应器的表面时，存在类似的操作优势。与溶液中的酶活性相比，所需要的酶的数量减少，而酶的稳定性和产物形成增力口。另外，培养物/酶的固定化显著改进了产物分离过程的时间和成本。考虑到上述因素，在优化参数下使生物反应器的产量和反应速度最大化的最重要的变量是产生的细胞或微生物的质量(对于基于培养物的生物反应器)或功能性酶的数量(对于基于酶的生物反应器)。上述考虑因素导致了开发具有3维结构的纤维基质，它具有高表面对体积之比，高空穴空间，和低压力降，以及高传质效率。尽管现有的纤维状和中空纤维反应器与标准的固定床反应器相比已获得了某种水平的效率和性能，行业中仍相当需要纤维状反应器，在等同的反应器覆盖区内具有改进的催化和连接表面密度。
技术实现思路
本专利技术的网，基片，或结构可以包括基本连续的细纤维或纳米纤维，层压以形成多薄层基质，包含本专利技术的颗粒。颗粒形式的生物活性，反应性，吸收性或吸附性纤维间隔或隔离装置可以与纤维团结合，或以其他方式分散在纤维团中。本专利技术的网包括纤维网或层，和粘接至纤维的纤维隔离装置或纤维间隔装置，它能够以生物活性，反应性，吸收性或吸附性结构的形式使用。在某些实施例中，本专利技术的网，基片或结构用作生物反应器的生长介质。细纤维或纳米纤维层包括非细胞毒性的，非生物可降解的或生物可降解的聚合物，和生物活性颗粒，它包括细胞，微生物，酶，生物活性分子，或其混合物。在各方面，本专利技术的生物反应器可用于过滤或纯化流体流，包括废水流。在其他方面，本专利技术的生物反应器被用于将纤维素生物转化成乙醇，用于废水处理中的生物薄膜形成，或用于纤维素生物质的生物加工，或用于生产高价值药物，抗体或小分子，如具有治疗活性的抗体或重组多肽。在其他实施例中，本专利技术的网，基片或结构可用作培养容器。在各方面，细纤维层和/或颗粒层用作基片，用于细胞的增殖和分化。在其他实施例中，本专利技术的网，基片或结构可用作生物人造器官。具体实施例方式本专利技术涉及聚合组合物，以细纤维的形式，如微纤维，纳米纤维，以纤维网的形式，或纤维垫，与颗粒一起使用。纤维网或纤维垫可形成为高密度多薄层层叠或基质。在某些实施例中，本专利技术的网包括基本连续的纤维或纳米纤维相和分散在纤维团中的纤维隔离装置。在本专利技术的多个方面，纤维隔离装置可以包括网中的颗粒相。颗粒可以在网的表面上，表面产物中或遍及网内形成的空穴空间中找到。所述网的纤维相可以形成大体单个连续层，可以包含在多个独立定义的层中或可以形成无定形的纤维团，具有颗粒包含相，遍及所述网，围绕颗粒和内部网表面随机形成包含空间。 术语"细纤维"表示纤维的纤维尺寸或直径为0.001-小于5微米或大约0. 001-小于2微米，并在某些情况，直径为0. 001-0. 5微米。可以采用多种方法来制造细纤维。Chung等，美国专利号6，743，273 ；Kahlbaugh等，美国专利号5，423，892 ；McLead,美国专利号 3，878，014 ;Barris，美国专利号 4，650，506 ;Prentice，美国专利号 3，676，242 ；Lohkamp等，美国专利号3,841, 953 ;和Butin等，美国专利号3，849，241 ;美国专利公开号20050095695，和W006/094076，所有这些在此被结合入本文参考的文献，披露了多种细纤维生产技术。本专利技术的细纤维通常电纺丝在基片上。基片可以是可渗透的或不可渗透的材料。在过滤应用中，无纺过滤介质可用作基片。在其他应用中，纤维可以纺丝在不渗透的层上，并且可被取出用于下游加工。在所述应用中，纤维可以纺丝在金属桶或箔上。基片可以包括膨胀的PTFE层或Teflon K II。所述层可用于多种用途，它可以提供过滤和来自活性颗粒的活性。在一个实施例中基片包括薄膜。薄膜可以是水溶性的或水不溶性的，生物可降解的或生物可溶解的。在一个实施例中，薄膜是非细胞毒性的。在一个实施例中，薄膜包括聚乙烯醇，聚氯三氟乙烯，聚苯乙烯，聚甲基戊烯，或聚环烯烃。对于本专利技术，术语"介质"包括一种结构，该结构包括网，它包括基本连续的细纤维团和分散在纤维中的本专利技术的隔离或间隔装置。在本文中，术语"介质"表示本专利技术的网，包括细纤维和分散的颗粒结合本文所披露的某些活性或惰性类型的基片。术语"生长介质"或"培养介质"包括一结构，它包括多薄层层叠或基质，包括基本连续的纤维团，它可用作生长表面，即支持细胞或组织生长的合成表面。生物活性颗粒分散在多薄层基质中。术语"元件"表示本专利技术的"介质"或"生长介质"与其他部件的组合，包括(例如)圆柱体或平板结构形式的滤芯部件。在本文中，术语"网"包括基本连续的或不间断的细纤维相。在一个实施例中，所述网包括间隔颗粒相。对于过滤和纯化应用，连续网对于阻碍运动相中装载的颗粒杂质的通过是需要的。可以组合单个网，两个网或多个网，以制成本专利技术的多薄层叠层或基质。 在很多应用中，特别是涉及较高流速的应用，使用另一类型的过滤介质，有时一般称之为"深度"介质。通常的深度介质包括较厚缠绕的纤维材料。深度介质一般根据它的孔隙度，密度或百分比固体含量定义。例如，2-3%的密实度介质是这样的纤维深度介质垫，设置使得大约2-3%的总体积包括纤维材料(固体)，其余部分是空气或气体空间。所述网能够以下述方式纺成，以便将活性颗粒或活性隔离装置分散到纤维中。优选的活性颗粒或间隔装置包括生物活性，吸收或吸附颗粒。所述颗粒可以分散在含有聚合物的溶液中，或所述颗粒可以是包括纤维网的复合物中的凝胶相。在纤维网或纳米纤维网络是生物反应器系统的生长介质的部分时，颗粒包括生物活性颗粒。生物活性颗粒可以通过接种，或通过分散在纤维网或纳米纤维网络中，被添加到多薄层基质。颗粒可以在形成期间被添加到所述网或者在形成之后添加。当电纺丝时，所述网通过大量相互连接的纳米纤维或细纤维与分散在纤维网内纤维网表面上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生物反应器的生长介质，包括基片和两个或多个基本连续的细纤维网络，层压以形成多薄层基质，其中，每个纤维层包括厚度为大约25nm？大约2000nm，密实度为70%或以下分散在所述纤维层中的生物活性颗粒，并且所述纤维包括直径为大约10nm？大约1000nm。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M·S·辛德勒，V·E·卡雷西，M·A·戈金斯，
申请(专利权)人：唐纳森公司，
类型：发明
国别省市：