[发明专利]可堆叠的平面吸附装置

说明书

技术领域

本发明的领域涉及吸附装置和吸附工艺，其中色谱是一个实例。更具体地，本发明涉及具有浅吸附床的装置。

背景技术

吸附工艺和吸附装置广泛地用于对化学品进行分析和纯化，所述化学品包括合成的药物、纯天然的药物、血液制品以及重组蛋白。

色谱是一种常规分离技术，其依赖所关注的分子在用于分子分离的固定相和流动相之间的相对亲和力或分布。固定相通常包括吸入有溶剂的多孔介质。流动相包括流经固定相所占据的空间之间所存在的间隙空间的溶剂，该溶剂可以是水性的或有机的。

具有相关联的端盖、配件和管道的柱是最通常的构造，管或柱中填充有介质。流动相被泵送穿过柱。试样在柱的一端——进料端——处引入，并且各种组分通过多个吸附现象中的任一现象与固定相相互作用。组分与介质之间的不同的吸附相互作用导致其以不同速率穿过柱，这引起流动相中的组分的物理分离。在柱的另一端处——洗脱剂端——按被分离的组分在流动相中行进的顺序来收集或检测被分离的组分。在被称为捕获和释放过程的一种吸附工艺中，所述工艺包括多个步骤，首先装载介质，随后清洗介质，然后洗脱介质。

除了其他方法之外，色谱方法包括：凝胶色谱、离子交换色谱、疏水相互作用色谱、反相色谱、亲和色谱、免疫吸附色谱、凝集素亲和色谱、离子亲和色谱以及其他这样的公知的色谱方法。

吸附介质以多种形式出现，最典型的是以珠的形式出现。珠通常被填充到柱中，柱壁和柱端使珠固定到固定的吸附床中，床是多孔三维结构，该多孔三维结构容纳固定相(在这种情况下为珠)以及流动相所流过/渗过的孔隙空间(珠之间的空间)。吸附介质还可以形成为粘结床，所述粘结床借助介质中的粘结力来保持其形状；正如由珠制成的床，这些床具有两个不同的区域，一个区域由固定相占据，而另一个区域由流动相占据；这种类型的介质被称为单体(整体)式介质，或者被简称为单块(单体)。介质还可以形成为织物或网的形状，可以堆叠该介质以形成吸附床。由单体制成的床3维粘结，而由网制成的床仅2维粘结；仅由珠构成的床没有粘结力，需要柱来保持其形状。

平面吸附工艺和装置已经在使用。平面吸附工艺的实例是纸色谱和薄层色谱。在这些工艺中，与常规色谱床的圆柱几何形状相比，吸附床具有平面几何形状。流动相通常凭借多孔介质的毛细现象流过固定相，该毛细现象使溶剂被吸入介质的孔隙空间。因为流体不是被泵送，所以这些工艺不需要包含流体压力。最近，已经开发出了一种其中流体被泵送的平面色谱形式；该工艺被称为过压平面色谱(OPPC)。尽管会使用到压力，但是OPPC需要介质被容纳在保持床的形状的设备中。在所有情况中，在这些工艺中使用的平面吸附床非常薄，通常不厚于1毫米，使得平面吸附床适用于分析应用。

已经开发了膜基吸附装置。在这些装置中，吸附介质通过平坦微孔膜来支承或者被嵌入到平坦微孔膜中，然后将平坦微孔膜制造成过滤装置。这些膜中的两个或更多个膜可以被堆叠以形成流动路径较长的吸附床；然而，可以堆叠的层的数量受限于微过滤膜的低透水性。这样的过滤装置的特征在于下述事实：被处理的流体沿基本上垂直于介质的平面维度的方向流过吸附介质。膜吸附器的优点在于其快速的动力学，使得膜吸附器具有短的床深度和高的进料速率。然而，赋予膜吸附器快速动力学的该优点严重地限制了膜吸附器的容量。此外，现有的膜吸附器的固有几何形状限制了其可扩展性，最大的膜吸附器通常不大于5升。

此外，由于微孔膜的低透水性，对需要分解的纯化步骤而言重要的床深度或吸附路径长度在以膜为基础的装置中受到限制。膜吸附介质昂贵，原因是膜基体的高成本以及将膜表面功能化成具有吸附化学性质的挑战。最后，膜基吸附装置固有地具有低的容量，因此膜吸附装置主要应用于吸附的负荷可忽略的“精制”步骤——例如，病毒和DNA去除，而非应用于核心捕获/纯化步骤。

常规的色谱装置要求珠必须填充到柱中。该填充的质量决定了吸附床的性能。这给色谱工艺添加另一变数的来源，并且必须在使用之前确保填充的质量。此外，填充有珠的床容易出空，一种现象，其中珠沉陷成较密的结构，导致产生间隙并导致床的填充密度不均匀，所有这些导致性能劣化。这在填充有软珠的柱中尤是如此。

发明内容