[发明专利]改进的色谱介质的制备方法以及使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过自由基聚合来制备具有共价键合的聚合物配体链的单分散大孔聚合介质的改进方法。所述介质可以用于色谱纯化，获得具有改进的蛋白质结合容量、动力学性质和选择性的聚合物载体，本发明还涉及所述介质的制备和使用方法。

背景技术

在现代卫生保健当中，由活性有机体制得的治疗用蛋白质的重要性在日益提高。这些蛋白质提供了很多优于常规药物的优点，包括对目标疾病的专一性和功效的提高。哺乳动物的免疫系统使用很多蛋白质来控制和消除疾病威胁。随着基因和蛋白质工程学的发展，人们能够开发出许多“设计的”或者重组蛋白质疗法。这些疗法可能基于单独的蛋白质、化学改性的蛋白质、蛋白质片段或蛋白质结合体。在这些生物药物的生产中，人们广泛地采用色谱分离。随着工业日趋成熟，如果能够采用新颖的/先进的技术和方法来提高分离效果，将使得生物药物制造商能够将这些药物以更低的价格提供给更多的病人。

用来纯化蛋白质的常用色谱法包括亲和色谱法、生物亲和色谱法、离子交换色谱法、反相色谱法、疏水性相互作用色谱法、亲水性相互作用色谱法、尺寸排阻色谱法和混合模式色谱法(包括树脂的上述种类的组合)等。这些种类的色谱的应用和效率取决于溶质分子与色谱系统的固定相(色谱介质)之间的表面-表面相互作用的选择性，所述溶质分子和固定相各自都与液体流动相发生相互作用。很多种固定相色谱载体材料可以在市场上购得。

将产品与杂质成功分离的关键通常在于以下对象的正确组合：固定相、基础基质(化学组成和孔结构)和配体性质(配体种类、配体密度、孔结构、配体分布、配体长度和材料组成)，以及流动相或者溶液性质(缓冲剂种类、pH和电导性)。基础基质和配体的具体设计得到了色谱介质，色谱介质的特征包括一些关键属性，包括蛋白质结合容量、处理通量、选择性、床渗透性和化学稳定性。纯化方法包括主要结合产品(结合和洗脱)、主要结合杂质(流过)以及上述情况的组合(所谓的弱分配等)。在设计这些技术的时候，最关键的一点是控制上述色谱介质的性质，以便能够进行和确保可靠的分离，以得到纯化的蛋白质产品。

可以在很多种聚合物载体或基础基质上进行蛋白质分离。用于树脂或珠粒结构的常用材料包括多糖(琼脂糖、纤维素)、合成聚合物(聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯基醚和聚丙烯酰胺)以及陶瓷材料，例如二氧化硅、氧化锆和孔受控的玻璃。这些材料主要通过孔径通常约为200-的“扩散孔”吸附蛋白质。

薄膜和整体料也常用于色谱，特别是用于流通应用。常规的薄膜组合物包括合成聚合物，例如聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚醚砜，、尼龙和多糖，例如纤维素。人们已经由以下材料开发出了整体料：聚苯乙烯、多糖、聚甲基丙烯酸酯和其他合成聚合物、多糖和陶瓷。薄膜和整体型色谱与珠粒的区别在于，前者将蛋白质吸附在相同的“对流孔”中，所述对流孔控制薄膜和整体料的渗透性。常规的薄膜和整体型对流孔的孔径约为0.6-10微米。可以通过各种开发成熟的技术向这些基材添加配体。

通过使用聚合配体“触手(tentacle)”或“延伸剂(extender)”改进蛋白质结合容量和改进树脂选择性的做法包括例如通过接枝将聚合配体偶联在基础基质上，所述配体从基础基质的表面延伸出来。聚合配体延伸剂通常能够产生更大的结合容量和动力学性质，这是因为目标分子结合到聚合配体上的现象超过了蛋白质在聚合物载体表面上的单层吸附，因此延伸剂增大了配体可达性。

人们已经开发出了两种用来接枝聚合物延伸剂的标准方法，以便在聚合物载体上形成表面延伸剂，所述聚合物载体是例如用于分离蛋白质等的色谱中的那些，这两种方法是：1)通过表面基团接枝单体于载体(“接枝单体于”)，2)通过活性基团将预先形成的聚合物接枝到载体(“接枝聚合物到”)。

采用自由基聚合反应对来自聚合材料的单体进行接枝是一种开发成熟的技术。一般来说，所述反应可以由聚合表面材料引发，或者由溶液中的引发剂引发。

可以通过暴露于活性环境，例如温度、辐射、金属氧化或通过吸附的引发性物质的引发作用，在表面产生自由基，从而实现从表面引发自由基聚合。但是，这些“接枝单体于”的方法需要特别的设备严格控制溶液条件和/或需要以一定的方式对载体进行预先活化，例如用可聚合的连接剂、引发物质或特定的官能团进行预处理，因而使这种方法的实施变得复杂而耗时。