[发明专利]用于连续膜吸附的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于色谱分离的方法和装置。具体而言，本发明涉 及一种适用于生物制药产品的纯化的膜吸附系统。

背景技术

生物制药产品的生产一般涉及细菌、酵母、动物、植物和/或转 基因细胞的培养过程。发酵或培养过程产生在溶液中含有生物质、 所需产物和许多其它组分的培养液。在其它组分中，人们会发现污 染物和与产物相关的杂质。例如，这些组分可以包括培养基组分(抗 生素、葡萄糖、氨基酸)、病毒、内毒素、DNA、聚集体和宿主细 胞蛋白。

为了生产具有所要求的安全性和效能要求的生物制药产品，一 般需要利用多个纯化步骤来除去污染物和产物相关杂质。对于色谱 工艺过程，可以分为两种工作模式：

-流通：处理溶液穿过色谱床，同时一种或多种污染物结合于 树脂。其中溶解有所关心产品的处理溶液流动通过色谱床并且被收 集，其中的污染物显著降低；

-结合&洗脱：将所关心的产品优先结合于树脂，而其中溶解 有大部分污染物的处理溶液流动通过色谱床。然后所关心的产品在 随后的阶段中被洗脱并且以较高的纯度进行收集。

膜吸附器的优点在流通工作方式中得到了成功展现。然而，对 于结合&洗脱型色谱，膜吸附器的本质表现出了几个显著的缺点， 尤其是其低体积容量：每单位体积的膜材料能够结合到膜吸附器的 产物的量。因此，人们期望能够提供一种使用膜吸附器而同时改进 所关心产物的产率的方法。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种涉及色谱分离过程的生产 生物制药产品的方法，该方法包括：提供多个膜吸附器筒；提供多 个阀，连通地连接于所述多个膜吸附器筒；以及切换(或开合)该 阀，以使得所述膜吸附器筒互相连接而以逆流模式工作。

根据本发明的另一个方面，所提供的色谱系统包括：多个膜吸 附器筒；阀组件，连通地连接于该多个膜吸附器筒；以及处理器， 设置用于控制所述阀的切换(或开合)，其中这些膜吸附器筒是互 相连接的并且被构造成以逆流模式工作。

通过采用与本文中所描述的系统相结合的膜吸附器，采用这些 膜吸附器的工艺方法的经济性对于填充床而言变得更具竞争力，甚 至在膜吸附器被设计成一次性使用(即，可抛弃的)时也是如此。

具体实施方式

对于结合&洗脱和流通操作两种工作方式，填充床色谱是常用 的实践操作。然而，填充床色谱具有几个主要缺点。最明显的缺点 就是填充床色谱不能承受非常高的线性流速。在许多情况下，连续 色谱法的通过量都受限于填充床的液压容量，而不受工艺过程动力 学或结合容量的限制。

因此，柱直径由工艺方法的体积通过量决定。对于大规模单克 隆抗体的生产工艺方法，已经报道了直径高达2米的柱。填充如此 大直径的柱所需的树脂体积可能高达几百升，这远远高于流通模式 中捕获溶液中所有痕量物质的树脂量。

为此，膜吸附器越来越多地被用于流通色谱。其中，Roper和 Lightfoot(Journal of Chromatography A(1995)702，pp.3-26)，C.Boi 等(J.Of Chrom.A.(2007)，doi：10.1016/j.chroma.2007.02.008)和 Charcosset(Biotechnology Advances，24(2006)pp.482-492)描述了 膜吸附器的基本性质。膜吸附器与标准流过滤膜系统基本上相同， 其中膜材料用配体进行了功能化。这就使得膜吸附器能够结合流过 膜的溶液中的组分。因此，膜吸附器基本上结合了色谱床的功能和 标准流过滤膜的流体力学特性。

现在，大多数膜吸附器被设计成一次性使用(即，可抛弃的形 式)。这意味着整个筒被设计成用于仅能处理单一一批物料。处理 溶液的批料处理完后，该筒就停止工作并被处理掉。对于流通工作 模式，其具有的优点在于并不需要为了再利用而冲洗和再生该膜吸 附器。这种方法也产生了采用膜吸附器代替填充床色谱用于流通工 作模式的几个其他优点。最重要的优点是成本开支降低，并消除了 确认工作和成本(例如，Gottschalk et al.，Bioprocess International， 2004年5月，pp.56-65)。