[发明专利]用于色谱介质的容器

说明书

发明领域

本发明涉及通过柱色谱法分离化合物。具体地，本发明涉及用于色谱介质的容器或袋和使用所述容器填充色谱柱或制备色谱介质的固结的床的方法。

发明背景

在液体色谱法中使用的柱通常包含封入多孔色谱介质的填充床的管状或圆柱形主体，通过该色谱介质载体液体流动，其中通过在载体液体和多孔介质的固相之间分配而发生分离。圆柱形柱通常称为‘轴向’柱，色谱分离通常在沿着柱的长度向下的垂直方向发生，而管状柱通常称为‘径向’柱，随着载体液体流动至圆筒的中心，在径向方向发生分离。

在任何分离过程之前，床必须通过从待引入到柱中的粒状介质开始制备。目的是高效率分离的常规柱使用床形成的过程，其称为‘填充程序’。在高效率分离中，正确填充的床是影响含有填充床的柱的性能的关键因素。通常，填充床通过浆料填充而制备，即，固结离散的颗粒或纤维在液体中的悬浮液(称为浆料)，将其泵送、倒入或抽吸入柱中。一旦已将预定体积的浆料递送至柱中，需要将其进一步固结和压缩。

在轴向柱中或在轴向色谱法中，可通过将可移动的适配器(adapter)向下沿着柱的纵轴朝向柱的底部移动来压缩浆料，适配器通常以恒定的速度移动。在该程序期间过量的液体在柱出口排出，而介质颗粒借助过滤材料(所谓的‘床载体’或‘玻璃料(frit)’)被保留，过滤材料的孔太小而不能使介质颗粒通过。一旦填充床已压缩了最优压缩程度，则填充过程完成。

在轴向和径向柱两者中使用的用于柱浆料填充的另一种方法为流动填充方法，其中多孔结构的压缩主要通过在柱上施加高流速而实现，由此在出口床载体处开始形成多孔结构。在多孔结构中的颗粒上所得到的曳力最终引起压力下降和床的压缩。压缩的床最终通过将适配器放入就位而限制。目前，仅已知流动填充方法用于填充径向柱。

随后的色谱分离的效率强烈取决于：1) 在填充床的流体入口和出口处的液体分配和收集系统，2) 介质颗粒在填充床中特别的取向(也称为填充几何学)，和3) 填充床的压缩。如果填充床的压缩太低，则在该床上进行的色谱分离遭受“拖尾”，并且通常这种不充分压缩的床不稳定。如果填充床的压缩太高，则该床进行的色谱分离遭受“前伸(leading)”，并且这种过度压缩的床可影响生产量和结合容量，并且，一般而言，得到高得多的操作压力。如果压缩最优，则在使用期间形成的分离峰呈现小得多的前伸或拖尾，并且实质上是对称的。最优压缩程度对于实现多孔结构的良好的长期稳定性也是关键的，因此通过多个过程周期确保最优性能。对于每一种柱尺寸(宽度或直径)、床高度和介质类型，柱所需的最优压缩程度通过实验来确定。

用于轴向柱的备选的填充方法称为“干填充”，其中使用多孔介质的干颗粒填充柱，后来将液体引入柱中。这样的优点在于预填充的柱可干递送至消费者，而无需向填充液体中加入任何防腐剂，并且使在运输期间重量最小化。干填充通常用于目标为分离小分子的二氧化硅介质，例如由G Guiochon J Chromatogr A 704 (1995) 247-268所描述的，但是得到相当差的柱效率。然而，对于可溶胀的色谱介质，例如常用于分离生物分子的基于右旋糖酐或琼脂糖的介质，由于了解颗粒的溶胀可引起填充床的性能差，已避开了干填充。

对于适用于高效率色谱分离的填充床的制备的以上描述的背景，同样适用于目标为高效率地实现生物反应的填充床或固定床，所述生物反应例如酶转化、细胞的处理或粘附于填充床的细胞的生长和培育。

上述柱和填充床也可用于稳定物质，特别是生物分子，例如蛋白、抗体和细胞。例如，这种稳定可改进和促进分子的储存和运输。比起其它浓缩方法(例如过滤、沉淀或冷冻-干燥)可实现的，物质(特别是生物分子)与色谱介质的结合可保存物质的活性和稳定性。

技术问题

存在许多与制备和填充柱的现有方法相关的问题。介质通常在大的容器中载运至操作者，并且在准备填充程序时必须小心称重和转移至柱。由于许多介质不使用并且必须储存，它涉及经过培训的技术人员，这可能为耗时、浪费和昂贵的过程。当介质用于制备需要批准的产品(例如药物和食品)时，还必须满足规章要求。灭菌和清洁介质和/或柱以降低微生物载荷可证明对于使用者来说是困难的。此外，柱通常复杂并且具有大的‘占地面积(footprint)’以进行填充程序。

另一个问题在于，在现有技术中已知的柱由于高成本、复杂性和低灵活性而不适于稳定物质，用于储存和运输的目的。因此，需要提供一种简单的和成本有效的装置和方法，用于通过吸附于色谱介质和在进一步加工或使用之前解吸的过程来实现物质的稳定。