[发明专利]用来改进色谱介质性能的接枝法

说明书

技术领域

本发明涉及用来对聚合物配体进行接枝的改进方法。本发明还涉及对用来将聚合物配体接枝到用于蛋白质分离的基材上的方法的改进，结果形成具有改进的蛋白质结合量、改进的纯化工艺操作窗口和树脂选择性的基材，本发明还涉及所述基材的制备和使用。

背景技术

在现代医疗保健中，由活性有机体制得的治疗用蛋白质起日益重要的作用。这些蛋白质提供了很多优于常规药物的优点，包括对疾病靶向的专一性和功效的提高。哺乳动物的免疫系统使用很多蛋白质来控制和消除疾病威胁。随着基因和蛋白质工程的发展，使得人们能够开发出许多“设计的”或者重组蛋白质的治疗法。这些治疗法可基于单独的蛋白质，化学修饰的蛋白质，蛋白质片段或蛋白质结合体。这些治疗蛋白质的一个子类，单克隆抗体(MAb)在医疗保健和诊断方面有很广的应用。在这些生物药物的生产中，人们广泛地采用色谱分离。随着工业日趋成熟，采用新颖的/先进的技术和方法来提高分离作用，将使得生物治疗制造商能够将这些药物以更低的价格提供给更多患者。

用来纯化蛋白质的常用色谱法包括亲合色谱法，生物亲合色谱法，离子交换色谱法，反相色谱法，疏水相互作用色谱法，亲水相互作用色谱法，尺寸排阻色谱法和混合模式色谱法(上述种类的组合)等。这些种类的色谱操作中的每一种操作的应用和效率取决于溶质分子与色谱系统的固定相(色谱介质)之间的表面-表面相互作用的选择性，所述溶质分子和固定相各自都与液体流动相发生相互作用。很多种固定相色谱载体材料可以在市场上购得。

要将产品与杂质成功分离的关键通常取决于以下因素的正确组合：固定相，基础基质及配体性质(配体种类，配体密度，孔结构，配体分布，材料组成)，以及流动相或者溶液性质(缓冲剂种类，pH值和电导率)。基础基质和配体的具体设计得到了一种色谱介质，该色谱介质的特征为一些关键特性，包括蛋白质结合量或通过量，选择性，床渗透性和化学稳定性。纯化方法包括主要结合产品(结合和洗脱)，主要结合杂质(流过)以及上述情况的结合(所谓的弱分配等)。在设计这些技术的时候，关键是控制上述色谱介质的性质，以便能够进行和确保可靠的分离，以得到纯化的蛋白质产品。

可以在很多种基材或基础基质上完成蛋白质分离。用于树脂或珠粒结构的常用材料包括多糖(琼脂糖，纤维素)，合成聚合物(聚苯乙烯，聚甲基丙烯酸酯，和聚丙烯酰胺)以及陶瓷材料，例如二氧化硅、氧化锆和孔受控的玻璃。这些材料通过“扩散孔”吸附蛋白质，所述扩散孔的孔径通常约为至远小于通常约＞5μm的“对流孔”。

膜和整体材料也常用于色谱，特别是用于流通应用。常规的膜组合物包括合成聚合物，例如聚偏二氟乙烯，聚乙烯，聚醚砜，尼龙和多糖，例如纤维素。

人们已经由以下聚合物开发出了整体料：聚苯乙烯、多糖、聚甲基丙烯酸酯和和许多其他合成聚合物。膜和整体型色谱与珠粒的区别在于，用于膜和整体型色谱的这些材料将蛋白质吸附在相同的“对流孔”中，所述对流孔控制薄膜和整体型材料的渗透性。常用的薄膜和整体型对流孔的孔径约为0.6-10微米。可以通过各种很好开发的技术实现向这些基材添加配体。

使用配体“触手剂(tentacle)”或“延伸剂”改进蛋白质结合量和改进树脂选择性的做法包括例如通过接枝将配体放在与基础基质连接的聚合物链上，所述配体从基础基质的表面延伸出来。配体延伸剂通常产生更大的结合量，这是因为延伸剂增加了配体可利用性，使得目标分子的结合超过了表面上单层吸附的结合。

人们已经开发出了两种用来接枝聚合物配体的标准方法，用于在基材上形成表面延伸剂，所述基材是例如用于分离蛋白质等的色谱法中的那些：1)通过表面基团由载体接枝单体(“由……接枝单体”)，2)通过活性基团将预先形成的聚合物接枝到载体上(“将聚合物接枝到……上”)。

采用自由基聚合反应由材料接枝单体是一种很好开发的技术。一般来说，所述反应可以由表面材料引发，或者由溶液中的引发剂引发。

可以通过暴露于活性环境，例如辐射、金属氧化或通过吸附的引发性物质，在表面产生自由基，从而实现由表面引发自由基聚合。但是，这些“由……接枝单体”方法需要受到严格控制的溶液条件和/或特别的设备，使得它们实施复杂且耗时。