[发明专利]用于膜色谱的系统

说明书

概括本发明，提供了色谱系统。所述色谱系统被配置成处理包含多种组分的进料流体，其中所述进料流体的多种组分中的至少一种组分是目标组分。所述色谱系统包括：流动路径，其包括被配置成控制流体流动的多个流体控制部件；固定相，其中所述固定相是连接到所述流动路径的至少一个膜吸附器，并且所述固定相被配置成分离所述目标组分。所述流动路径被配置成使得所述目标组分的收获被优化。

技术领域

以下描述涉及用于膜色谱的系统。

背景

生物制药或药物生产涉及从其中提取活性药物成分(API)的溶液的纯化。这些溶液，也称为进料，可以化学合成或生物有机地生产。进料包括需要彼此分离的多种组分，例如一种或多种目标组分和杂质。色谱是用于进行这种分离过程的技术。

色谱分离过程的细节可以选自多种可用的选择，例如涉及相互作用机理、过程类型和固定相。基于相互作用机制，色谱可以例如分类为离子交换、疏水相互作用、亲和性或混合模式色谱。过程类型可以涉及过程执行的时间方面，例如分批或连续操作，和/或涉及固定相中目标产物和分离介质之间相互作用的方面，例如捕获、结合和洗脱或流通。色谱固定相例如是基于颗粒/树脂的、基于膜的、基于棒状的(monolith)和基于纤维的。

色谱过程步骤中最大的差异是由动力学限制的和非动力学限制的固定相引起的。动力学限制的固定相是通常需要超过或约2分钟的停留时间来结合的那些固定相，例如基于树脂的固定相，而非动力学限制的固定相需要少于2分钟进行结合，例如基于膜的固定相。

色谱过程通常由多个循环组成，每个循环包括平衡、装载、一个到几个洗涤步骤、洗脱、再生和原位清洗(CIP)。在平衡中，准备用于装载步骤的固定相，在所述装载步骤中，各个目标物质的结合位点必须是可自由接近的。平衡缓冲液除去来自先前的步骤(例如CIP)的残留物，这些残留物对固定相的结合性质有负面影响。

在装载期间中，使包括组分混合物的进料与固定相相互作用，其中一种或多种组分在固定相上停留，而其它组分继续移动。例如，在结合和洗脱模式中，目标组分应该结合到固定相，而要分离的组分应该移动通过固定相。在洗涤步骤中冲洗掉未结合的组分，以防止它们在洗脱过程中被带入到洗脱液中的目标组分中。

在洗脱期间，通过固定相上的物理化学环境性质(pH值、电导率)的改变，用洗脱缓冲液将目标组分从固定相的结合位点置换出来，然后收集。在再生期间，在固定相上的环境的物理化学性质的变化比在洗脱步骤中更明显，溶解性差的杂质(例如脂质、染料、DNA)以恢复固定相的结合能力。为了减少生物负载并消除即使在再生步骤之后仍残留在固定相上的可能污染物，进行CIP步骤。这通常用苛性钠碱液进行。

常规的色谱技术是柱色谱，其中固定相(也称为“分离介质”)是置于柱或管中的树脂。分离机制由树脂的物理化学特性决定。

可以针对柱设计调节的两个参数是柱的直径和分离介质的填充高度。这些确定了固定相的体积，固定相的体积应该基于待处理的进料的体积以及其中存在的目标组分的浓度和分离介质的结合能力来选择。根据影响因素，例如分离介质的成本相对于处理时间和/或缓冲液消耗的成本，选择固定相的体积，使得进行2至20个循环以处理整个进料体积。

特别地，应该选择分离介质的填充高度，以便：

-柱通过期间在由进料覆盖的距离上补偿柱床中的任何不均匀性以及分离的效率、生产率和分辨率的相关降低；

-实现进料在固定相上达到最高可能的结合能力所需的停留时间；

-对于限定的停留时间和所得的流速，填充的分离介质的压降/背压不超过阈值。例如，如果色谱柱填充有3巴的填充压力，则在过程中不能超过这个压力，否则填充床将被压缩，并且在柱中将形成顶部空间(即在柱的上部和被过压压缩的分离介质床之间的液体填充的空腔)。这将损害所述过程和分离机制。

应该选择柱的直径，以便：