[发明专利]用于磁性分离的新工艺和系统

说明书

提供了一种用于大规模地分离分子的工艺，其包括以下步骤：提供磁性多孔颗粒，其对所述待分离分子具有亲和性；将所述磁性多孔颗粒与含有所述分子的溶液混合在一起；使所述混合物与包括流动通道和至少一个磁性元件的磁性分离装置接触；除去所述至少一个磁性元件并收集携带所述分子的磁性多孔颗粒；使所述分子与所述磁性多孔颗粒分离；获得所述分子的浓缩级分；以及使所述磁性多孔颗粒再循环。提供了一种用于执行这种工艺的系统。

技术领域

本发明说明书大致地涉及用于分离分子与细胞的新型工艺、装置和系统，其中磁性过滤器和对所述分子具有高容量和/或亲和性的磁性颗粒是主要组件。这种工艺及相应装置和系统可用于其中一种或多种反应物，例如催化剂或酶结合至固体介质的化学和生物化学过程中，如可用于化学和生物化学合成中以及可用于各种纯化步骤中。

所述工艺、装置和系统还适用于除去和/或富集期望或不想要的组分，例如但不限于从饮用水中除去药物残留物、重金属或其他不想要的污染物，以及富集化学和生物化学合成、生产和回收中的中间产物及最终产物。

背景技术

用于分离低或高分子量化合物、生物分子和细胞的技术在诸如但不限于生物制药和生物技术，包括食品技术和水净化的许多技术应用中都至关重要。大量层析介质及层析装置和系统是可用的。例如，基于生物亲和性的层析工艺已使用超过50年。一种重要的生物亲和性系统是固定化蛋白A，免疫球蛋白将通过它相互作用，表现出生物特异性相互作用。这使得以非常高效的方式分离单克隆抗体成为可能。

现今最频繁使用的分离技术是层析技术，其中分离介质装填在圆柱体中并且连接至使得分离感兴趣的分子成为可能的层析系统。这种技术存在的数个缺陷之一是处理时间。不但分离本身需要相当长的时间，而且搭建层析系统也费时。在待分离材料可被施加到柱子中之前，诸如过滤、离心和除杂工艺的额外步骤经常是必须的。仪器和设备价格昂贵而且需要时间搭建。此外，还需要有专业知识和经验才能够操纵该系统和评价结果。

存在可替代方案，磁性颗粒的使用是其中的一种。

美国专利序列号6,623,655公开了制备金属螯合化合物的方法。

Zhao等人在Lab Chip,2009,9,2981-2986中描述了一种制造具有用于细胞的隔室和带有磁性纳米颗粒的隔室的颗粒的技术。

美国专利序列号4,438,179描述了一种具有结合至其表面的磁性颗粒的聚合物颗粒。所述磁性材料与一层结合聚合物结合，所述结合聚合物包含这样的官能团，所述官能团是离子的或能够形成金属螯合物或络合物。替代地，磁性材料与聚乙二醇和/或聚丙二醇结合。

国际公布WO 2012/015891公开了一种颗粒，所述颗粒可能是多孔的，具有位于其表面上的较小无机颗粒。所述颗粒以供打印机用的调色剂颗粒形式来提供。

GB 1577930公开了包埋在多孔聚合物基体中的吸附颗粒和磁性颗粒。所述基体的孔隙率是这样的，其仅允许至多某特定分子量的分子能够穿透到基体的间隙中，以便所述产品选择性地吸附溶液中溶解的物质。复合材料，尤其珍珠形式的复合材料，在食品工业中尤其有用，例如，用来从各种食物产品中分离出不想要的微量风味剂或者从各种产品中回收诸如维他命之类的有用材料。具体应用包括从浓缩的酵母提取物中除去苦味的异葎草酮(isohumulone)及从乳清中回收核黄素。含有被选择性吸附的物质的颗粒，因为它们的磁性特性而容易与介质分离，因而克服了现有技术领域中这种类型的吸附材料遇到的分离问题。所述吸附颗粒可以是例如碳、Al2O3、硅胶、活性硅酸镁、粘土等的颗粒。所述磁性颗粒可以是例如磁铁矿、γ-Fe2O3、铁氧体等的颗粒。多孔基体可以是例如PVC、聚丙烯酰胺(任选地与表氯醇交联)酚醛树脂、与HCHO交联的尼龙-6,6等。