[发明专利]使用中空纤维膜浓缩对剪切敏感的生物聚合物的方法

说明书

技术领域

本申请的公开大体涉及浓缩对剪切敏感的生物聚合物如冯威勒布兰特因子(vWF)的方法。

背景技术

浓缩(以及渗滤)生物聚合物的已知方法包括在平板式和中空纤维装置中的切向流超滤(以及渗滤)。这些装置在足够高的流速和跨膜压力下运行以便保证适合于成本有效的操作的滤液通量。然而，这些工作条件造成了高剪切速率。另外，这些装置可以包括筛子以便进一步增加滤液通量。这些筛子也增加了施加于生物聚合物的剪切应力。当试图浓缩对剪切敏感的生物聚合物如蛋白质或者病毒粒子时，这种剪切应力是特别不期望有的，因为剪切应力可以使得生物聚合物受到破坏、变性或者失活。

有各种已知的方法用于减少浓缩和/或渗滤期间在平板式或者切向流中空纤维装置中的剪切应力。那些方法包括降低流速、增加膜表面面积和增加膜截留尺寸。然而，这些方法中每一个都有各种问题。例如，降低流速也降低了滤液通量，从而不期望地增加了总操作时间、增加了膜堵塞的风险以及增加了对剪切敏感的生物聚合物暴露于剪切应力的时间值。在低流速下增加膜表面面积可保持高的滤液通量并且可以防止总操作时间的增加。然而，在降低的流速下，膜堵塞的风险会增加。由于增加的表面吸附，增加膜的表面面积会引起更多的产物损失，用于增加膜面积和缓冲剂消耗的成本会更多，并且可能死体积比浓缩后预期的产物体积还要大。由于更大的孔径，增加膜的截留尺寸可得到足够的滤液通量。然而，还存在着增加膜堵塞或者与对剪切敏感的生物聚合物不相容(即生物聚合物可以穿过膜并且在滤液中丢失)的问题。

洗涤剂被用于许多生物工艺操作中，以便避免蛋白质的表面吸附和形成聚集。然而，这些操作可能需要专门的缓冲剂添加剂来稳定对剪切敏感的生物聚合物。

用于切向流中空纤维装置的剪切速率建议是2000至8000秒^-1，用于对剪切敏感的原料的剪切速率建议是2000至4000秒^-1。参见通用电气医疗集团的《操作指南：用于膜分离的中空纤维滤柱8(2004)》。然而，在超出2000秒^-1的剪切速率下，对剪切敏感的生物聚合物如冯威勒布兰特因子或者病毒粒子开始降解、变性或者解折叠。因此，本领域仍然需要用于浓缩对剪切敏感的生物聚合物且没有提供高剪切应力的方法。

大体上，现有技术没有教导或者为本领域的普通技术人员建议一种成本有效的浓缩对剪切敏感的生物聚合物的方法，且没有由于蛋白质沉淀、膜堵塞以及膜表面吸附而引起生物聚合物的大量损失。类似地，通过减少含有生物聚合物的混合物的流速，借此来降低装置中的剪切应力，这并没有提供一种有效的替换方法，因为这仍然需要一定的最小流速来避免膜堵塞和沉淀物吸附。

发明内容

本申请公开的是一种浓缩对剪切敏感的生物聚合物的方法，该方法包括使含有对剪切敏感的生物聚合物如冯威勒布兰特因子的混合物流入中空纤维透析组件中以便形成滞留物，该滞留物中对剪切敏感的生物聚合物的浓度比该混合物中的对剪切敏感的生物聚合物的浓度要高。该方法可以进一步包括在浓缩期间或者在浓缩后使缓冲液与含有对剪切敏感的生物聚合物的混合物交换或者透析。

中空纤维透析组件的膜优选厚度小于大约200微米，比如膜可以是大约10微米至大约100微米厚度，并且优选是大约30微米厚度。在优选的实施方式中，中空纤维透析组件的腔壁剪切速率是小于大约2300秒^-1，并且优选大约50秒^-1至大约1800秒^-1。中空纤维透析组件中的跨膜压力优选是大约1mmHg至大约600mmHg(大约0.1kPa至大约80kPa)，并且更优选大约10mmHg至大约150mmHg(大约1kPa至大约20kPa)。

含有对剪切敏感的生物聚合物的混合物可以任选地包含溶液缓冲剂。如果该混合物包括溶液缓冲剂，则该方法可以进一步包括用透析缓冲剂取代一部分溶液缓冲剂。

在优选的实施方式中，滞留物包含混合物中至少大约70％的对剪切敏感的生物聚合物，优选混合物中至少大约80％的对剪切敏感的生物聚合物，并且更加优选混合物中至少大约90％的对剪切敏感的生物聚合物。所述滞留物优选保留混合物中对剪切敏感的生物聚合物的至少大约70％的活性，并且更加优选保留混合物中对剪切敏感的生物聚合物的至少大约80％的活性。

本申请公开的方法提供了一种成本有效的方法，以便浓缩对剪切敏感的生物聚合物，同时避免生物聚合物由于蛋白质沉淀、膜堵塞以及膜表面粘附而引起的大量损失。