[发明专利]一次性交替切向流过滤单元

说明书

本文公开坚固的一次性交替切向流(ATF)壳体和隔膜泵单元以及制造、测试、润湿和使用它们的相关方法。

技术领域

本发明涉及一次性交替切向流过滤单元，该一次性交替切向流过滤单元包括壳体和隔膜泵以及附件，壳体和隔膜泵例如用于过滤系统，附件用于在保持无菌环境的同时润湿/冲洗过滤器。

背景技术

通常执行过滤来分离、净化、改变和/或浓缩流体溶液、混合物或悬浮液。在生物技术、制药和医疗行业中，过滤对药物、诊断和化学品以及许多其他产品的成功生产、处理和分析至关重要。作为示例，过滤可用于对流体进行灭菌，以及将复杂的悬浮液净化成过滤的“纯净”部分和未过滤部分。类似地，可通过除去或“过滤掉”悬浮介质来浓缩悬浮液中的成分。另外，通过适当选择过滤器材料、过滤器孔径和/或其他过滤器变量，已经开发出许多其他专用过滤器用途；这些可能涉及对各种源的成分进行选择性隔离，其中，该成分包括微生物培养物、血液以及可能作为溶液、混合物或悬浮液的其他流体。

生物制造过程通过实质性的过程强化而得到发展。现在用于生产重组蛋白、病毒样颗粒(VLP，virus-like particle)、基因治疗颗粒和疫苗的真核生物和微生物细胞培养物二者均包括可实现100e6细胞/ml或更高的细胞生长技术。这使用细胞截留装置来实现，该细胞截留装置去除代谢废物，并通过额外的营养素为培养物补充给养。最常见的细胞截留手段之一是使用交替切向流(ATF,alternating tangential flow)的中空纤维过滤来灌注生物反应器培养。商业规模过程和开发规模过程二者都使用控制隔膜泵执行ATF以通过中空纤维过滤器的装置(参见例如第6,544,424号美国专利)，其中，泵和过滤器封闭在不锈钢件中，并且在使用之前进行高压灭菌以保持无菌。为了经济性和灵活性，许多生产设施都在努力使用一次性产品，然而，由不锈钢ATF转换为一次性预灭菌装置具有重大挑战。

使用ATF装置进行大规模生产需要能承受很大力并保持硅隔膜完整性的泵腔室壳体。需要将隔膜密封在一次性塑料泵的半球内的构件。另外，在用γ辐射或环氧乙烷对装置进行灭菌之后，干燥的过滤器必须用液体冲洗，并且使膜的纤维润湿以获得有效的灌注，因而该装置必须设计成在使用之前允许润湿过程。目前使用过滤装置的做法包括进行完整性测试，以确保该装置以膜两端的预期流体通量速率灌注液体溶液，并且纤维或装置中不存在会导致生产故障的泄漏。

本公开描述了一次性ATF装置和使用方法，该一次性ATF装置和使用方法克服了构建和使用适用于强化细胞培养生产的一次性ATF装置的这些障碍。

发明内容

本公开提供了适用于支持高密度细胞培养过程的一次性ATF装置。本公开还提供了用于使用一次性ATF装置在无菌环境中获得高过滤性能的方法。本公开至少部分基于如下发现：如果使用具有内螺纹的、可灭菌的(例如使用高压釜、蒸汽、γ辐射、环氧乙烷)塑料夹环，其中，该内螺纹专门设计成与顶部和底部半球形ATF泵室阀协同工作，顶部和底部半球形ATF泵室阀具有顶部凸缘和底部凸缘，其中凸缘中的一个进行螺纹连接以与夹环配合，并且凸缘中的一个或多个可具有附加特征以协助密封隔膜以及专门设计的内部泵隔膜，就可简单地制造无菌坚固的一次性ATF过滤壳体和泵单元，该一次性ATF过滤壳体和泵单元可承受商用过滤系统中使用这种一次性ATF单元所固有的巨大压力和巨大压力变化。

本公开还部分地基于端口和流体袋的配置，该端口和流体袋可在封闭式过滤器上提供液体的无菌冲洗同时保持无菌性，以便使所述装置准备用于媒质从生物反应器的交替切向流动，而不将冲洗溶液引入生物反应器。使用ATF装置从隔膜泵的交替切向流的能力提供了新颖的机构，从而在保持无菌环境的同时调节过滤器，以在灌注过程中获得最佳性能。本公开描述了使用无血清生长媒质来完成过滤器的冲洗和润湿的方法。ATF装置的这种配置还允许测试过滤装置的完整性，从而确保具有生物反应器的装置操作期间的通量率性能。