[发明专利]新型吸附性组合物及其用途

说明书

本发明提供了一种新型的用于从流体中回收生物分子的吸附性组合物。该组合物包含以磨碎颗粒的形式的带正电的和带负电的微粒。该吸附剂尤其用于从细胞培养中纯化生物分子。

发明技术领域

本发明一般涉及从流体特别是从生物流体中分离生物分子的领域。本发明涉及应用于从生物流体中回收生物分子的组合物、用途和方法。此外，在另外一个方面，本发明涉及细胞培养和从细胞培养中纯化生物分子的领域。

发明背景

从混合物中分离生物分子传统上已经通过利用色谱技术、过滤或沉淀来实现。生物技术产品和工艺发展的持续激增已经随之带来了对有效且有成本效益的分离和纯化工艺以及装置的需求。通过发酵工艺来制备生物分子能够被分成两个通用类，其通常被称为“上游”工艺和“下游”工艺。该上游工艺解决系统生化设计，以生产所需的生物制药产品，该下游工艺聚焦于收获和纯化最终产品。

下游工艺典型地包括：(1)如必要，例如通过细胞破碎来释放发酵细胞的内容物，这是因为，由于所述宿主细胞的分泌，发酵产品例如蛋白质或多核苷酸诸如质粒可能已经存在于所述培养上清液中；(2)典型地通过从包含所需产品和其它生物实体的母液中分离细胞碎片来离心以净化内容物，；(3)随后的步骤中超滤以浓缩母液；以及(4)典型地通过液体色谱技术使用多方法分离方法例如离子交换、疏水相互作用、反相来纯化最终产品。

用于蛋白质吸附的色谱树脂通常包括大孔亲水材料。在传统的色谱技术中，使用了具有限定粒径和孔径的常规颗粒色谱材料。多孔性对提供用于高容量的足够的表面积是必要的，而亲水性表面则使其能够可逆吸附。用于色谱树脂的基础材料通常是交联天然聚合物，如纤维素、右旋糖苷或琼脂糖，以及由聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸酯和聚苯乙烯二乙烯苯衍生物制成的合成聚合物。后者通常包覆有亲水性聚合物。离子交换树脂、疏水性相互作用树脂或亲和树脂通过化学衍生法或通过表面接枝技术以功能性配体耦合。

在工业上，上游制造能力已经显著增强，众多制造商选择同时操作多个10000L生物反应器。然而，标准的色谱分析方法不允许快速规模化。

在色谱纯化步骤(也称为捕获步骤)的第一阶段，由于必须处理大样本体积，因此通常使用大柱床体积。然而，大型柱会遭受与规模相关的填充问题，例如滞后现象、边缘效应和树脂压缩，这会导致不可预料的流体分布和压力降。

填充色谱柱的性能在工业和制备应用中受最大可允许的压力降的限制。由于压力降的限制，使用大直径诸如使用大于40μm的树脂珠。

捕获生物分子取决于孔隙扩散，但是大生物分子不容易扩散进孔隙中，扩散路径随着较大的树脂颗粒的使用而增加。这会引起传质阻力和降低柱效率，这是因为大分子只能结合至所述树脂珠的外部表面。因此，需要较长停留时间以在树脂颗粒内部寻找结合配体，这反过来会导致缓慢的吸附过程。由于高流通量对处理大样本体积来说很重要，因而，使用大颗粒，特别是对吸附大蛋白质而言，对整体的生产力都具有影响。

总而言之，当前的色谱技术不能容易地被放大来满足工业需求。该方法具有在工业规模中耗时和实施昂贵的缺陷。

因此，需要提供柱色谱法的替代方法。已经提议的色谱法的替代方法包括膜滤法、双水相萃取法、沉淀法、结晶法、整体柱法和膜色谱法(Przybycien等人“Alternativebioseparation operations:life beyond packed-bed chromatography”Curr OpinBiotechnol.2004；15(5):469-78)。

Paril等人J.Biotechnol.2009；141:47-57提供了一种用于在微粒带电表面上吸附pDNA的手段和方法。具体而言，Paril等人使用由Rohm和Haas提供的聚苯乙烯基微粒吸附pDNA。然而，Paril等人没有教导如何制备这些微粒使得它们能够吸附pDNA。通常，微粒是指具有微米尺寸的颗粒。