用于色谱柱的装填系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于利用色谱介质装填色谱柱的系统和用于在这样的色谱柱内使用的装填方法。具体地，本发明专利技术涉及一种用于装填色谱柱的方法和系统，其利用外部驱动装置将颗粒介质的床体压缩至目标床体高度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于利用色谱介质装填色谱柱的系统和用于在这样的色谱柱内使用的装填方法。更具体地，本专利技术涉及用于改进将色谱介质装填到色谱柱内的装填系统和方法。
技术介绍
在液相色谱中使用的色谱柱通常包括封装有多孔色谱介质的管状主体，载液从多孔色谱介质中流过，通过载液和多孔介质固相之间的物质收集而发生分离。在任何分离过程之前，床体的制备必然从必须被引入色谱柱内的浆料颗粒开始。床体成形过程被称为“装填过程”并且床体的正确装填是影响包含填料床的色谱柱性能的关键因素。装填过程的目的是提供以最优压缩量一最优压缩系数压缩的床体。具体地，多孔介质是通过固化被称为“浆料”的离散颗粒悬浊液而形成的，浆料通常从一端被泵送或注入或吸入色谱柱内。通常通过使浆料流向颗粒截留过滤器并进一步压缩形成的滤饼以使其被装填到一定的体积内来实现将浆料固化到填料床内，该体积小于若滤饼仅在重力的影响下沉降而形成的沉降床将会占据的体积。压缩度取决于色谱介质的类型并且通常在2-20%之间的范围变化。随后的色谱分离的效率依赖于填料床的液体入口和出口处的液体分布和收集系统，但是主要是依赖于形成的填料床的均匀性和稳定性。如果填料床不均匀和不稳定，那么对于在床体上进行的色谱分离来说就会受到不好的影响。填料床的均匀性和稳定性取决于最优压缩度，必须针对每一种色谱柱尺寸(宽度或直径)、床体高度和床体介质实验确定最优压缩度。现有技术中有几种用于装填色谱柱的方法是公知的(例如参见US2003/0146159)。“流动装填”是一种通常被用于制备分析色谱柱(也就是色谱柱体直径大约为1-1Omm的色谱柱)和半制备色谱柱(也就是色谱柱体直径为IO-1OOmm的色谱柱)或者更大一些的色谱柱的方法。在流动装填时，通过筛板或过滤器将色谱柱的一端封闭。在另一端，浆料或装填材料的悬浊液被泵送或注入色谱柱管内。滤床靠着筛板形成并且逐渐增长，直到形成滤饼为止。随后通过以高于操作中使用流速的流速渗滤多个(大约3-10个)色谱柱体积的装填溶剂而将床体进一步压缩至其“目标床体高度”。固化和随后的压缩在渗透力的作用下进行，渗透力是床体对用于保持渗滤通过床体的液流流速所需压力梯度的反应。一旦床体被通过流动压缩之后，流动就被停止，关闭位于色谱柱底部的出口并将适配器或上端单元调节至压缩床体的目标高度。该调节被快速完成以避免压缩床体超过目标床体高度时的松弛。流动装填方法具有的缺点是用这种方式压缩的装填材料床体是轴向不均匀的，流动压缩步骤期间在色谱柱的出口附近产生最大压缩而在填料床的顶部则产生零压缩。这就使得一旦装填流动被停止并且上端单元被带到位，就会导致床体的严重松弛并可能出现颗粒重排。根据介质的类型和填料床的几何形状，这种方法所固有的在床体压缩中的梯度可能会造成床体稳定性差和色谱柱效率低。流动装填的标准方法可能并不适合用于在制备色谱法中使用的大口径色谱柱。除其他因素外，设计出的设备需要施加一定的装填流速并因此使装填压力明显高于随后操作所需的压力经常是不合要求的。为了修正该问题，使用了依赖于机械式轴向压缩的装填方法。轴向压缩方法通过适配器(末端单元)的轴向移动来实现床体压缩。因此，在装填期间对色谱柱空间内液体高压的需求得以消除。轴向压缩方法的另一个优点是床体是沿轴向方向被均匀压缩的，这就避免了流动装填方法中出现的松弛和颗粒重排的问题。由于壁部摩擦效应，上述两种方法都会出现床体压缩中的径向梯度和床体空隙。径向不均匀性的影响取决于床体的几何形状，也就是直径和高度的比。如上所述，沿轴向方向的压缩梯度和床体空隙度在流动装填方法和轴向压缩方法之间有显著地不同。轴向压缩的一个缺点是使用这种方法装填的色谱柱需要用于移动末端单元的装置和用于控制该移动的装置。用于该移动的典型方法是电机驱动或液压系统。由于这些装置被连接至色谱柱或者构建在色谱柱内，因此轴向压缩色谱柱的成本和机械复杂性要明显高于流动装填色谱柱。在进行任何固化和压缩之前，必须将介质引入色谱柱内。优选地通过喷射浆料经过中心浆料喷嘴或阀进入色谱柱内而制备大口径色谱柱。这样就实现了一种对于卫生原因来说是优选的封闭系统方法。基于浆料阀设计的色谱柱可以被设计用于使用可移动的适配器进行轴向压缩装填或者使用固定的末端单元进行流动装填。定义“分析物”应该被定义为天然或合成得到的物质、化合物或化学制品，或者是其反应产物或衍生物或代谢物。为了避免疑义，该术语应该包括生物分子例如蛋白质、肽、氨基酸和核酸以及合成分子例如药物和/或前体药物。“介质”应该被定义为在其中可实现色谱分离的任何材料。介质的例子包括但不限于实现离子交换色谱分离、体积排阻色谱分离、亲和结合色谱分离和反相色谱分离的材料。“一次性”色谱柱的特征在于为了减少安装和确认/验证的工作而预处理的色谱介质，否则在非一次性色谱柱中则需要进行这些工作。最低限度地，预处理包括多孔介质的床体成形。另外的预处理可以是降低微生物负荷、杀菌、除热原等。一次性色谱柱可以被用作单用途色谱柱，也就是说使用者不用进行清洁处理，清洁处理要求在重复使用之前对填料床进行确认(例如测试、验证等)。一次性色谱柱的一个实施例是以预装填色谱介质而提供的完整的色谱柱。一次性色谱柱的另一个实施例由第一设备和第二设备构成，第一设备表示框架或导管，设计用于承受操作期间加在填料床的一个或多个侧面上压力和负荷，目的是为了给填料床提供空间稳定性，第二设备表示容纳多孔介质或床体的容器、套管、套筒、料袋等，其被连接至第一设备用于进行操作。对于后一个实施例，多孔介质被容纳在第二容器内并且在框架可重复使用时能够进行更换。在此情况下，用于操作所需的多孔介质压缩度可以在将被容纳的介质插入框架内之后进行调节(参见例如US2002/0166816和W02005/009585)。“不与色谱柱成为一体且从外部连接至色谱柱的驱动装置”是指驱动装置是独立实体，只在装填色谱柱时使用并在操作色谱柱时予以拆除或者与色谱柱分离。因此，当终端用户操作色谱柱时，驱动装置并不存在也没有被连接至色谱柱。
技术实现思路
本专利技术的目标是提供一种克服了现有技术中的方法的各种缺点的装填方法。本专利技术的主要优点是通过轴向压缩方法制备填料床，产生的优点是提高了床体稳定性和色谱柱的高效，而且不需要常规的轴向压缩色谱柱解决方案所要求的色谱柱结构内的高机械复杂性。这就允许显著地降低成本。本专利技术方法的另一个优点是它也适合于低压液体运送设备(例如蠕动泵)，原因在于压缩主要是通过外部驱动装置例如压缩框架实现的，而不是通过流动压缩所需的高压。本专利技术方法的另一个优点是色谱柱的装填/填充能够作为一个封闭系统进行，也就是说色谱柱甚至可以在从预杀菌的色谱柱和预杀菌的色谱介质开始的无菌条件下进行填充/装填。该方法因此能够在“可随时进行处理”或“一次性”的色谱柱上使用。而进一步的优点是色谱柱是可缩放的(也就是增大或者减小色谱柱的尺寸以获得可预测的性能)。这是由于通过浆料喷嘴填充色谱柱是在升高的适配器位置处的轴向压缩步骤之前完成的原因。这就允许浆料在色谱柱的截面区域上与基于一种具有固定末端单元设计的使用喷嘴的流动装填(例如参见US6524484)相比更均匀地分布。对于后者，装填必须在恒定的床体高度和目标床体高度下进行，这可能会分别导致填料床密度和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于以目标床体高度的颗粒介质床体装填轴流式色谱柱的方法，?所述色谱柱包括：包括狭长的管状侧壁的壳体；被所述侧壁分离的相对的、轴向间隔开的第一末端单元和第二末端单元，其中至少一个所述单元可以通过驱动装置相对于另一个所述单元轴向移动；靠近所述第一单元的第一过滤器和靠近所述第二单元的第二过滤器，它们与侧壁一起界定出用于容纳颗粒介质床体的封闭床体空间并且其中第一过滤器和/或第二过滤器的相对移动改变床体高度；所述第一末端单元包括用于利用所述颗粒介质填充床体空间的第一阀装置；以及用于向床体空间中加入液体或者从床体空间中移除液体的第一端口；第二末端单元包括用于向床体空间中加入液体或者从床体空间中移除液体的第二端口；所述方法包括：i.?将所述第一过滤器和第二过滤器之间的轴向间距调节为大于目标床体高度的距离；ii.?将颗粒介质的悬浊液通过第一阀装置引入床体空间内以在其中提供颗粒介质的床体；iii.?通过第一末端过滤器和/或第二末端过滤器的轴向移动压缩所述颗粒介质的床体以形成目标床体高度；其特征在于所述轴流式色谱柱和所述颗粒介质的悬浊液是预杀菌的。

【技术特征摘要】
2007.03.09 GB 0704603.01.一种用于以目标床体高度的颗粒介质床体装填轴流式色谱柱的方法， 所述色谱柱包括: 包括狭长的管状侧壁的壳体； 被所述侧壁分离的相对的、轴向间隔开的第一末端单元和第二末端单元，其中至少一个所述单元可以通过驱动装置相对于另一个所述单元轴向移动； 靠近所述第一单元的第一过滤器和靠近所述第二单元的第二过滤器，它们与侧壁一起界定出用于容纳颗粒介质床体的封闭床体空间并且其中第一过滤器和/或第二过滤器的相对移动改变床体高度； 所述第一末端单元包括用于利用所述颗粒介质填充床体空间的第一阀装置；以及用于向床体空间中加入液体或者从床体空间中移除液体的第一端口； 第二末端单元包括用于向床体空间中加入液体或者从床体空间中移除液体的第二端口； 所述方法包括: i.将所述第一过滤器和第二过滤器之间的轴向间距调节为大于目标床体高度的距离； ii.将颗粒介质的悬浊液通过第一阀装置引入床体空间内以在其中提供颗粒介质的床体； iii.通过第一末端过滤器和/或第二末端过滤器的轴向移动压缩所述颗粒介质的床体以形成目标床体高度； 其特征在于所述轴流式色谱柱和所述颗粒介质的悬浊液是预杀菌的。2.如权利要求1所述的方法,其中通过不与色谱柱成为一体且位于色谱柱外部的所述驱动装置实现步骤iii)。3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述驱动装置是从由致动器、压力机和框架构成的组中选取的。4.如上述权利要求中的任意一项所述的方法，其中颗粒介质是从由离子交换介质、反相介质、体积排阻介质以及亲和介质构成的组中选出的色谱介质。5.如上述权利要求中的任意一项所述的方法，其中第一阀装置是单向阀。6.如上述权利要求中的任意一项所述的方法,其中色谱柱是一次...

【专利技术属性】
技术研发人员：K格鲍尔，
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：