一种复合材料液体过滤平台，其包括复合材料过滤介质，该介质的特征为收集在多孔膜上的静电纺聚合物纳米纤维层。当使用时，该多孔膜充当聚合物纳米纤维层上游使用的预滤器，来从流过该复合材料过滤结构的液体流中除去粒子。位于该多孔膜下游的该纳米纤维层用作关键过滤的截留性层来提供生物安全性保证，和用于捕集微生物如细菌、支原体或者病毒。这里提供的复合材料液体过滤平台表现出优于纺织在粗的非织造物上的常规多孔膜或者纳米纤维垫的渗透性。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种复合材料液体过滤平台，其包括复合材料过滤介质，该介质的特征为收集在多孔膜上的静电纺聚合物纳米纤维层。当使用时，该多孔膜充当聚合物纳米纤维层上游使用的预滤器，来从流过该复合材料过滤结构的液体流中除去粒子。位于该多孔膜下游的该纳米纤维层用作关键过滤的截留性层来提供生物安全性保证，和用于捕集微生物如细菌、支原体或者病毒。这里提供的复合材料液体过滤平台表现出优于纺织在粗的非织造物上的常规多孔膜或者纳米纤维垫的渗透性。【专利说明】含有纳米纤维的复合材料结构交叉引用的相关申请本申请要求2011年4月I日提交的美国临时专利申请N0.:61/470705的优先权，其整个内容在此通过引用并入。
技术实现思路
专利
本专利技术通常涉及液体过滤介质。在某些实施方案中，本专利技术提供复合材料液体过滤平台以及使用该平台和制造该平台的方法，用于将微生物从过滤的液体中截留。专利技术背景已经使用各种方法例如熔喷、静电纺丝和电吹(electroblowing)将合成聚合物形成了非常小的直径(即，直径处于几微米(Pm)或更低的量级)的纤维的网。这样的网表现出能够用作液体阻挡材料和过滤器。通常将它们与更强的基底组合来形成复合材料。复合材料多孔结构被广泛地用于过滤和分离应用中。作为此处使用的术语“复合材料”表示将两个或更多个不同孔尺寸、孔形态和/或材料的膜的组合用于产生最终的复合材料多孔结构。在例如膜过滤中，复合材料可以包含两个或更多个明显不同孔结构的多孔层。通过在复合材料过滤膜中组合两个或更多个明显不同孔结构的多孔材料层，能够实现过滤效率、通过量和机械坚固性的明显提升。作为例子，复合材料可以如下来形成:将分别制造的多孔材料随后层合，将第二或者更多的层流延到预成型的第一层上，将两个或更多个预成型的层层合在一起，或者通过同时共同形成两个或更多个层，如EMD MilliporeCorporation的美国专利N0.7229665所教导的那样。生物药制造业一直在寻求流水线生产的方式，组合和消除步骤，和降低加工每个批次的药物物质所需的时间。同时，市场和法规的压力驱使生物药制造商降低它们的成本。因为细菌、支原体和病毒的除去占了药物物质净化总成本的主要百分比，因此非常需要提高多孔膜的过滤通过量和降低净化加工时间的方案。由于引入新的预过滤介质和细菌、支原体和病毒的截留过滤器(retentivefilter)的通过量的相应提高，供料流的过滤变成通量受限制的。因此，细菌、支原体和病毒的截留过滤器的渗透性的显著改善将直接对细菌、支原体和病毒过滤步骤的成本产生有益的影响。液体过滤中所用的过滤器通常可以分为含纤维的非织造介质过滤器或者多孔薄膜膜过滤器。多孔薄膜膜液体过滤器或者其他类型的过滤介质可以无载体使用或者与多孔基底或载体一起使用。多孔薄膜液体过滤膜(其典型的孔尺寸小于多孔含纤维非织造介质)可以用于:(a)微滤(MF)，其中从液体过滤的微粒典型地是大约0.1 μ m至大约10 μ m ;(b)超滤(UF)，其中从液体过滤的微粒典型地是大约2纳米(nm)至大约0.1 μ m ;和(c)反渗透(RO)，其中从液体过滤的微粒物质典型地是大约I A至大约lnm。逆转录酶病毒截留性膜通常被认为是处于超滤膜的松散端。高渗透性和高可靠性截留是液体过滤膜中所期望的两种参数。但是，在这两种参数之间存在着折衷，并且对于相同类型的液体过滤膜来说，更大的截留性可以通过牺牲渗透性来实现。制造液体过滤膜的常规方法的固有限制阻止了膜超过某些孔隙率阈值，和因此限制了在任何给定孔尺寸能够实现的渗透性的数量级。含纤维非织造液体过滤介质包括但不限于由纺粘的、熔喷的或者水刺的连续纤维形成的非织造介质；由梳毛过的短切纤维等等形成的水刺的非织造介质和/或其组合。典型的，液体过滤中所用的含纤维非织造介质过滤器的孔尺寸通常大于大约I微米(μπι)。非织造材料被广泛地用于制造过滤产品。褶状膜筒通常包括非织造材料作为排出层(例如参见美国专利N0.6074869，5846438和5652050，每个属于Pall Corporation ;和美国专利 N0.6598749,属于 Cuno Inc,现在的 3M Purification Inc.)。非织造微孔材料也可以用作位于其上的相邻的多孔膜层的支持筛网，例如Billerica, MA 的 EMD Millipore Corporation 的Biomax?超滤膜。非织造微孔材料也可以作为支持骨架来提高位于非织造微孔结构上的多孔膜的强度，例如同样获自EMD Millipore Corporation的Milligard?过滤器。非织造微孔材料也可以用于“粗预过滤”，通过除去直径通常大于大约Iym的悬浮粒子来提高位于非织造微孔材料下游的多孔膜的能力。该多孔膜通常提供了关键生物安全性阻挡或者结构，其具有明确定义的截留孔尺寸或者分子量。关键过滤的特征在于微生物和病毒粒子所预期的和可有效保证的高除去度(典型的>99.99%，如规定的测试所定义的)。通常依靠关键过滤来保证在多个制造阶段以及在使用点的液体药物和液体生物药物配方的无菌性。熔喷和纺粘的含纤维介质经常称作“传统”或“常规”非织造物。这些传统非织造物中的纤维通常是至少大约IOOOnm直径的，所以传统非织造物中有效孔尺寸大于大约I微米。制造传统非织造物的方法典型地导致了非常不均匀的纤维垫。历史上，常规非织造垫形成(例如通过熔喷和纺粘)的无规性已经导致了一般的假设，即，非织造垫不适于液体流的任何关键过滤，和同样地，混有常规非织造物垫的过滤装置典型地将这些垫仅仅用于预过滤的目的，来提高位于常规非织造物垫下游的多孔关键过滤膜的能力。另一类型的非织造包括静电纺纳米纤维非织造垫，其如同“传统”或“常规”非织造物那样，通常被认为不适于液体流的关键过滤。(参见例如Bjorge等人，Performanceassessment of electrospun nanofibers for filter applications,Desalination,249,(2009)，942-948)。静电纺聚合物纳米纤维垫是高度多孔的，其中“孔”尺寸与纤维直径是大致成线性比例的，并且孔隙率相对独立于纤维直径。该静电纺纳米纤维垫的孔隙率通常落入大约85%-90%的范围，产生了这样的纳米纤维垫，其表现出与具有类似厚度和孔尺寸等级的浸溃流延膜相比明显改进的渗透性。静电纺聚合物纳米纤维垫优于多孔膜的孔隙率优势在病毒过滤典型所需的较小的孔尺寸范围内变得增强，这是因为前面讨论的UF膜降低的孔隙率。静电纺纳米纤维非织造垫是通过使用电势纺织聚合物溶液或熔体来生产的，而非制造常规或者传统非织造物中所用的熔喷、湿叠置或者挤出制造方法。通过静电纺丝所获得的典型的纤维直径是10nm-1000nm，并且比常规或者传统非织造物小了 1_3个数量级。静电纺纳米纤维是如下来形成的:将溶解的或熔融的聚合物材料与第一电极相邻放置，并且施加电势，以使得该溶解的或熔融的聚合物材料作为纤维从第一电极朝着第二电极拉出。在制造静电纺纳米纤维垫的方法中，纤维没有通过吹热空气或者其他机械手段(其会导致非常宽的孔尺寸分布)来强制处于垫中。相反，静电纺纳米纤维形成了非常均匀的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：O·Y·卡斯，M·科兹洛夫，G·特卡奇克，D·任，S·A·利昂，P·格达德，
申请(专利权)人：EMD密理博公司，
类型：
国别省市：
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