[发明专利]使用径迹蚀刻膜过滤生物流体的方法

说明书

本发明提供了用于过滤的径迹蚀刻膜。还提供了使用这种膜的过滤方法和细胞培养方法。

技术领域

本公开内容涉及径迹蚀刻膜在切向流过滤系统中的用途。

背景技术

过滤被用于分离、澄清、改性和/或浓缩流体溶液、混合物或悬浮液。它通常是生物技术、制药和医疗行业在药物、诊断和化学品的生产、加工和分析阶段的必要步骤。例如，过滤可被用于从溶液中去除所需化合物，或去除副产物，留下更浓缩的介质。可以通过选择各种过滤材料、孔径和/或其他过滤器变量来适当地调整这些过程。

切向流过滤(TFF)，也称为错流过滤(CFF)，在整个行业中用于根据材料流体悬浮液或溶液的尺寸或电荷差异来对其分离或纯化。在TFF系统中，包含各种分子或颗粒物质的流体进料沿平行于半透膜表面的方向流入过滤容器。在过滤容器中，进料被分成两个组分流：渗透物流(也称为滤液)，其通过膜并包括进料中的某些物质；以及截留物流，其不通过膜并包括未进入渗透物的任何物质。

与TFF相比，流体垂直于膜表面流动的常规直流过滤系统(或死端过滤系统)中，保留物质在膜表面上的积累发生得快得多，这可能导致膜结垢。TFF系统与死端系统相比有多个优点，例如过滤器表面上材料的堆积较慢，并且由于进料被切向流冲走，结垢率较低。这使得它们特别适用于各种应用(包括生物加工和制药应用)的高固体含量和高粘度进料流。

TFF系统通常使用板框或盒设计来实现。这些设计通常包括布置在外部平板和歧管之间的多个平板膜。在使用中，流体进料通过歧管的入口进入盒中，并与膜的第一(上)表面相切。渗透物流通过膜，然后通过盒进入歧管的专用渗透通道，而截留物不穿过膜并进入歧管的单独的截留物通道。

传统上，通过将多层膜与压敏粘合剂(PSA)和筛网交织，并可选地将一些或所有层固定在一起，例如通过使用硅树脂或聚氨酯聚合物进行封装来制造盒。TFF盒通常包括用于与歧管接口的孔或其他特征。当层彼此错位或与歧管接口错位时，盒设计可能容易泄漏。因此，在使用中，盒经常夹在平板或垫圈之间以密封盒子以防止这种泄漏。

在生产细胞培养物时，通常需要过滤正在生长的培养物中的废物。生物制造工艺的进步现在允许大规模生产细胞培养物，从而能够生产重组蛋白、病毒样颗粒(VLP)、基因治疗颗粒和疫苗，其通常使用过程容器装置。去除代谢废物并用额外的营养物更新培养物的细胞保留装置广泛可用。通常，这种保留用利用切向流过滤或交替切向流(ATF)过滤的膜使用过程容器培养物的灌注来进行。。

膜通常用于细胞培养物澄清，但它们在应用中的使用可能因带有细胞碎片使膜结垢的可能性而变得复杂。反过来，结垢可能导致膜保留预期产品而不是使其通过。这些是通常在超滤(UF)和微滤(MF)范围内在750kDμm至0.65μm之间的大尺寸孔隙。然而，膜需要一直改进，使其在允许过滤具有高固体含量的溶液的同时抗结垢。此外，传统膜的另一个问题是孔隙堵塞。由于孔隙的形成方法，孔隙通常在它们的尺寸或分布上不是线性的或不特别均一。当滤液试图移动通过孔隙时，这导致堵塞，其阻碍溶液的进一步过滤。值得注意的是，孔隙的产生是不可预测的，并且通常导致孔隙具有蜿蜒的路径、可变的长度和大小以及各种形状。

膜也被用于单克隆抗体浓缩、蛋白质纯化和其他超滤/渗滤应用。极化和膜结垢都可能对这些应用造成影响。由于其均一的孔径和窄的孔径分布，TE膜在这些应用中也可以有很大用处。

一种适合过滤的潜在材料是径迹蚀刻(TE)膜。通常，TE膜太薄而不适用于TFF组装或加工。这种薄度已导致膜无法承受这些类型的分离所需的操作压力。无论如何，TE膜的光滑表面、均一的孔径和路径长度以及一致的孔隙率提供了寻找其用途的解决方案的动力。进一步的动力来自对孔径和形状的可控水平。

过去TE膜的另一个潜在限制是低孔隙率和因此的低渗透性。但是，可以使用添加剂对膜表面进行改性，使其更具亲水性。这些添加剂可以包括聚乙烯吡咯烷酮、胺基团或其他亲水基团。