Мембрана для удаления вирусов и способ для производства мембраны для удаления вирусов - RU2718981C1

Чертежи

Показать все 8 чертежа(ей)

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001]

Настоящее изобретение относится к мембране для удаления вирусов из раствора, а также к способу для производства мембраны для удаления вирусов.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002]

В последние годы растет потребность в мерах для улучшения вирусной безопасности не только для препаратов плазмы, получаемых из человеческой крови, но также и для биопрепаратов. Поэтому производители фармацевтических препаратов проводят исследования для того, чтобы ввести стадию удаления/инактивации вирусов в производственный процесс. В частности, способ удаления вирусов фильтрацией с помощью мембраны для удаления вирусов является эффективным способом, который может обеспечить уменьшение количества вирусов без денатурации полезных белков.

[0003]

Например, Патентный документ 1 раскрывает полимерную пористую мембрану из полого волокна, имеющую пористую структуру, где пористость в плоскости первоначально уменьшается от поверхности внутренней стенки мембраны в направлении к внутренней части стенки мембраны, проходит по меньшей мере через один локальный минимум, а затем снова увеличивается на внешней части стенки мембраны (в дальнейшем также упоминается как «градиентная структура»), а также способ удаления вирусов, включающий фильтрование водного раствора белка с помощью этой мембраны. Мембрана для удаления вирусов, имеющая такую градиентную структуру и имеющая заданный средний размер пор, когда она используется для удаления вирусов из водного раствора белка, считается подходящей для удаления таких вирусов с высоким коэффициентом удаления, а также для извлечения белка с высокой эффективностью проникновения без какой-либо денатурации белка.

[0004]

Патентный документ 2 раскрывает способ для производства мембраны из полого волокна, в котором медно-аммиачный раствор целлюлозы может отверждаться в U-образной трубке для того, чтобы тем самым в максимально возможной степени подавить разрушение структуры благодаря растяжению во время формирования структуры при разделении микрофаз, обеспечивая тем самым достижение высоких свойств удаления вирусов. Патентный документ 4 раскрывает мембрану для удаления вирусов, подходящую для удаления парвовирусов, имеющую средний размер пор 13 нм или больше и 21 нм или меньше. Патентный документ 3 раскрывает оценку характеристик мембраны для удаления вирусов с использованием вирусов и белков.

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА

[0005]

Патентный документ 1: Японская отложенная патентная заявка № H01-148305

Патентный документ 2: Японская отложенная патентная заявка № H04-371221

Патентный документ 3: Международная патентная заявка WO 2015/156401

Патентный документ 4: Японская отложенная патентная заявка № 2010-14564

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА

[0006]

От мембраны для удаления вирусов требуется, чтобы она имела высокую способность к удалению вирусов, высокую способность к фильтрации без забивания мембраны, а также малую разницу в способности к удалению вирусов и времени фильтрации между продуктами. Задачей настоящего изобретения тогда является предложить мембрану для удаления вирусов, имеющую малую разницу в способности к фильтрации между продуктами, и таким образом обладающую высокой безопасностью, а также способ для производства мембраны для удаления вирусов.

РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ

[0007]

Один аспект настоящего изобретения предлагает мембрану для удаления вирусов из содержащего белок раствора. Мембрана для удаления вирусов включает в себя целлюлозу, первичную поверхность, на которую наносится содержащий белок раствор, и вторичную поверхность, из которой растворенное вещество вытекает из мембраны для удаления вирусов, причем давление появления пузырьков составляет 0,5 МПа или больше и 1,0 МПа или меньше; когда раствор, содержащий коллоиды золота, имеющие диаметр 30 нм, наносится через первичную боковую поверхность на мембрану для удаления вирусов для того, чтобы позволить мембране для удаления вирусов захватить коллоиды золота для измерения яркости в поперечном сечении мембраны для удаления вирусов, значение, получаемое путем деления стандартного отклонения значения площади спектра вариации яркости на среднее значение площади спектра вариации яркости, составляет 0,01 или больше и 0,30 или меньше; а толщина зоны, где захватываются коллоиды золота, имеющие диаметр 30 нм или больше и 40 нм или меньше, в поперечном сечении мембраны для удаления вирусов во влажном состоянии составляет 17,0 мкм или больше и 20,0 мкм или меньше.

[0008]

В мембране для удаления вирусов зона, где захватываются коллоиды золота, имеющие диаметр 50 нм, может быть расположена в месте, соответствующем 5% или больше и 35% или меньше толщины мембраны для удаления вирусов от первичной поверхности, зона, где захватываются коллоиды золота, имеющие диаметр 40 нм, может быть расположена в месте, соответствующем 8% или больше и 50% или меньше толщины мембраны от первичной поверхности, и зона, где захватываются коллоиды золота, имеющие диаметр 30 нм, может быть расположена в месте, соответствующем 10% или больше и 80% или меньше толщины мембраны от первичной поверхности в поперечном сечении мембраны для удаления вирусов во влажном состоянии.

[0009]

В мембране для удаления вирусов логарифмический коэффициент удаления коллоидов золота, имеющих диаметр 40 нм, может составлять 1,00 или больше, логарифмический коэффициент удаления коллоидов золота, имеющих диаметр 30 нм, может составлять 1,00 или больше, и логарифмический коэффициент удаления коллоидов золота, имеющих диаметр 20 нм, может составлять меньше чем 0,10. Никакие коллоиды золота, имеющие диаметр 20 нм, не могут быть захвачены.

[0010]

В мембране для удаления вирусов размер пор может составлять 32,0 нм или больше и 38,0 нм или меньше. Размер пор может уменьшаться, а затем увеличиваться от первичной поверхности к вторичной поверхности в поперечном сечении мембраны для удаления вирусов. Зона, где захватываются коллоиды золота, имеющие диаметр 30 нм, может охватывать ту часть, где размер пор имеет минимальное значение.

[0011]

Толщина мембраны для удаления вирусов в сухом состоянии может составлять 25,0 мкм или больше и 45,0 мкм или меньше. Допустимое отклонение толщины может составлять 5,0 мкм или меньше.

[0012]

В мембране для удаления вирусов давление появления пузырьков может составлять 0,7 МПа или больше и 1,0 МПа или меньше.

[0013]

В мембране для удаления вирусов скорость проникновения чистой воды может составлять 100 л/м²/час/0,1 МПа или больше и 500 л/м²/час/0,1 МПа или меньше.

[0014]

Мембрана для удаления вирусов может быть плоской мембраной. Альтернативно мембрана для удаления вирусов может быть мембраной из полого волокна. В этом случае внутренний диаметр в сухом состоянии может составлять от 250 мкм до 400 мкм. Допустимое отклонение внутреннего диаметра может составлять 15,0 мкм или меньше.

[0015]

В мембране для удаления вирусов логарифмический коэффициент удаления (LRV) вирусов размером 40 нм или больше может составлять 4,0 или больше. Логарифмический коэффициент удаления (LRV) вирусов бычьей вирусной диареи (BVDV) может составлять 4,0 или больше.

[0016]

Другой аспект настоящего изобретения предлагает способ для производства мембраны для удаления вирусов, включающий в себя стадию состаривания, заключающуюся в поддержании сырого прядильного раствора, включающего в себя целлюлозу, медь и диоксид кремния, при температуре 30°C или выше и 40°C или ниже, и стадию формирования мембраны путем использования этого сырого прядильного раствора.

[0017]

В способе для производства мембраны для удаления вирусов стадия состаривания может выполняться в течение 45 час или больше и 100 час или меньше.

[0018]

На стадии формирования мембраны в способе для производства мембраны для удаления вирусов концентрация целлюлозы может составлять 6,0 мас.% или больше и 8,5 мас.% или меньше. Отношение концентрации меди к концентрации целлюлозы может составлять 0,30 или больше и 0,40 или меньше. Концентрация диоксида кремния может составлять 5 частей на миллион или больше и 100 частей на миллион или меньше.

[0019]

В способе для производства мембраны для удаления вирусов сырой прядильный раствор может дополнительно включать в себя аммиак, и отношение концентрации аммиака к концентрации целлюлозы на стадии формирования мембраны может составлять 0,6 или больше и 1,0 или меньше.

[0020]

На стадии формирования мембраны в способе для производства мембраны для удаления вирусов сырой прядильный раствор может выпускаться в коагулирующий раствор. Сырой прядильный раствор может выпускаться с использованием кольцевой прядильного отверстия. Альтернативно сырой прядильный раствор может отливаться на основание, а затем погружаться в коагулирующий раствор.

ПОЛЕЗНЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0021]

Настоящее изобретение позволяет обеспечить мембрану для удаления вирусов, обладающую малой разностью в способности фильтрации между продуктами, и таким образом высокой безопасностью, а также способ для производства мембраны для удаления вирусов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0022]

[Фиг. 1] Фиг. 1 представляет собой схематический вид мембраны для удаления вирусов, имеющей форму мембраны из полого волокна, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

[Фиг. 2] Фиг. 2 представляет собой схематический вид зоны захвата вирусов в мембране для удаления вирусов, имеющей форму мембраны из полого волокна, в соответствии со Справочным примером настоящего изобретения.

[Фиг. 3] Фиг. 3 представляет собой схематический вид зоны захвата вирусов в мембране для удаления вирусов, имеющей форму мембраны из полого волокна, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

[Фиг. 4] Фиг. 4 представляет собой схематический вид мембраны для удаления вирусов, имеющей форму плоской мембраны, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

[Фиг. 5] Фиг. 5 представляет собой схематическую диаграмму, иллюстрирующую процесс производства мембраны для удаления вирусов в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

[Фиг. 6] Фиг. 6 представляет собой таблицу, показывающую условия производства мембраны для удаления вирусов для каждого Примера по настоящему изобретению.

[Фиг. 7] Фиг. 7 представляет собой таблицу, показывающую результаты оценки мембраны для удаления вирусов для каждого Примера по настоящему изобретению.

[Фиг. 8] Фиг. 8 представляет собой таблицу, показывающую результаты оценки мембраны для удаления вирусов для каждого Сравнительного примера настоящего изобретения.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0023]

Далее будут описаны варианты осуществления настоящего изобретения. В последующем описании чертежей одинаковые или подобные детали обозначаются одинаковыми или подобными ссылочными обозначениями. Чертежи, однако, являются схематичными, и неточно отражают конкретные размеры и т.п. Соответственно, конкретные размеры и т.п. следует понимать с учетом последующего описания и включать в рассмотрение любую деталь, соотношение размеров которой отличается от приведенных чертежей.

[0024]

Как проиллюстрировано на Фиг. 1, мембрана 10 для удаления вирусов из содержащего белок раствора в соответствии с одним вариантом осуществления включает в себя первичную поверхность 1, на которую наносится содержащий белок раствор, и вторичную поверхность 2, из которой вытекает растворенное вещество, которое проникло через мембрану 10 для удаления вирусов. Давление появления пузырьков, измеренное в мембране 10 для удаления вирусов, составляет 0,5 МПа или больше и 1,0 МПа или меньше, 0,6 МПа или больше и 1,0 МПа или меньше, или 0,7 МПа или больше и 1,0 МПа или меньше.

[0025]

Вирусы, удаляемые мембраной 10 для удаления вирусов, имеют диаметр, например, 30 нм или больше, 35 нм или больше, 40 нм или больше или 50 нм или больше, и 200 нм или меньше, 150 нм или меньше, 100 нм или меньше или 70 нм или меньше. Конкретные примеры вируса включают в себя вирус бычьей вирусной диареи (BVDV) и вирус гепатита B. Вирус бычьей вирусной диареи имеет диаметр приблизительно 50-70 нм. Вирус гепатита B имеет диаметр приблизительно 42 нм.

[0026]

Мембрана 10 для удаления вирусов имеет в своем поперечном сечении зону захвата вирусов, где захватываются вирусы. В мембране 10 для удаления вирусов количество вирусов, захваченных на зоне захвата вирусов в поперечном сечении, предпочтительно является однородным независимо от точки на поверхности фильтрации (первичной поверхности 1), через которую входит раствор. Причина этого состоит в том, что если количество вирусов, захваченных в мембране 10 для удаления вирусов, является неоднородным в зависимости от точки на поверхности фильтрации, раствор концентрируется в некоторой точке на поверхности фильтрации, частично увеличивая количество вирусов в этой точке, и таким образом вирусы могут просочиться из этой точки при высокопроизводительной фильтрации в условиях высокого давления. Когда мембрана 10 для удаления вирусов имеет форму мембраны из полого волокна, количество вирусов, захваченных на зоне захвата вирусов, не является неоднородным, как проиллюстрировано на Фиг. 2, но предпочтительно однородным, как проиллюстрировано на Фиг. 3, в направлении к периферии в поперечном сечении, перпендикулярном к направлению длины волокна.

[0027]

Кроме того, в мембране 10 для удаления вирусов толщина той части, где захватываются вирусы, предпочтительно является однородной на зоне захвата вирусов. Когда мембрана 10 для удаления вирусов имеет форму мембраны из полого волокна, толщина зоны захвата вирусов предпочтительно является однородной в направлении периферии. Когда толщина зоны захвата вирусов является однородной, раствор может быть равномерно распределен в направлении периферии для уменьшения просачивания вирусов.

[0028]

Структура мембраны 10 для удаления вирусов предпочтительно является асимметричной, где размер пор уменьшается, а затем увеличивается от первичной поверхности ко вторичной поверхности. Зона захвата вирусов охватывает ту часть, где размер пор имеет минимальное значение в поперечном сечении мембраны 10 для удаления вирусов. Структура, включающая часть, в которой размер пор имеет минимальное значение, имеет тенденцию к высокой способности удаления вирусов.

[0029]

Здесь может быть трудно визуально обнаружить вирусы, захваченные мембраной 10 для удаления вирусов. С другой стороны, коллоид золота не позволяет проходить свету, когда он имеет диаметр, сопоставимый с размером вируса, и поэтому он легко обнаруживается визуально. Следовательно, характеристики мембраны 10 для удаления вирусов могут быть оценены, например, путем фильтрования содержащего коллоид золота раствора мембраной 10 для удаления вирусов с последующим измерением относительной яркости зоны захвата коллоида золота, где коллоиды золота захватываются мембраной 10 для удаления вирусов, в поперечном сечении мембраны 10 для удаления вирусов.

[0030]

Что касается мембраны 10 для удаления вирусов в соответствии с вариантом осуществления, когда раствор, содержащий коллоиды золота, имеющие диаметр 30 нм, проходит через первичную поверхность 1 в мембрану 10 для удаления вирусов для захвата коллоидов золота для измерения яркости в поперечном сечении мембраны 10 для удаления вирусов, значение, получаемое путем деления стандартного отклонения значения площади спектра вариации в яркости на среднее значение площади спектра вариации в яркости, составляет 0,01 или больше и 0,30 или меньше. Это значение означает коэффициент вариации количества коллоидов золота, захваченных в мембране 10 для удаления вирусов. Меньший коэффициент вариации означает более высокую однородность количества захваченных коллоидов золота на зоне захвата коллоида золота в мембране 10 для удаления вирусов и более высокие способность к проникновению воды и способность к удалению вирусов мембраны для удаления вирусов.

[0031]

В мембране 10 для удаления вирусов в соответствии с вариантом осуществления значение коэффициента вариации составляет 0,01 или больше и 0,30 или меньше, 0,01 или больше и 0,29 или меньше, 0,01 или больше и 0,28 или меньше, 0,01 или больше и 0,27 или меньше, 0,01 или больше и 0,26 или меньше или 0,01 или больше и 0,25 или меньше. Предел измерения коэффициента вариации составляет менее чем 0,01. Коэффициент вариации больше чем 0,30 может вызывать концентрирование раствора по меньшей мере в некоторой точке в направлении периферии мембраны, приводя тем самым к просачиванию вирусов.

[0032]

Коэффициент вариации 0,01 или больше и 0,30 или меньше может позволить равномерный захват вирусов на зоне захвата вирусов мембраны (в направлении периферии относительно мембраны из полого волокна), и обеспечить поддержание высокой способности к удалению вирусов даже в случае увеличения общего количества вирусов, загружаемого в мембрану для удаления вирусов (количества вирусов, прикрепленных к фармацевтическому белку, или их общего количества, подлежащего фильтрации).

[0033]

Коэффициент вариации измеряется, например, с помощью следующего способа. Образец вырезается из мембраны для удаления вирусов, использованной для фильтрации раствора коллоида золота, и профиль яркости в каждой из множества точек в части, окрашенной коллоидами золота в поперечном сечении этого образца, измеряется с помощью оптического микроскопа. Поскольку коллоиды золота поглощают свет, вариация яркости зависит от количества захваченных коллоидов золота. Здесь фоновый шум может быть в случае необходимости удален из профиля яркости. После этого строится график с толщиной по горизонтальной оси и вариацией яркости по вертикальной оси, и вычисляется площадь спектра вариации яркости, представленного этим графиком. Кроме того, значение, получаемое путем деления стандартного отклонения площади спектра вариации яркости на множестве точек на среднее значение площади спектра вариации яркости на этом множестве точек, вычисляется в качестве значения, указывающего коэффициент вариации количества захваченных коллоидов золота на зоне захвата коллоида золота в мембране 10 для удаления вирусов.

[0034]

Толщина зоны, где захватываются коллоиды золота, имеющие диаметр 30 нм или больше и 40 нм или меньше, в поперечном сечении мембраны 10 для удаления вирусов во влажном состоянии, составляет 17,0 мкм или больше и 20,0 мкм или меньше, 17,5 мкм или больше и 19,8 мкм или меньше, или 18,0 мкм или больше и 19,6 мкм или меньше. Когда толщина зоны захвата коллоида золота составляет больше чем 20,0 мкм, эффективность фильтрации не только содержащего коллоид золота раствора, но также и содержащего вирус раствора имеет тенденцию к уменьшению. Когда эта толщина составляет менее 17,0 мкм, увеличение общего количества вирусов, загружаемых в мембрану для удаления вирусов (количество вирусов, присоединяющихся к фармацевтическому белку, или их общее количество, подлежащее фильтрации), может вызывать просачивание вирусов.

[0035]

Зона, где захватываются коллоиды золота, каждый из которых имеет диаметр 30 нм, 40 нм, и 50 нм, подвергается измерению, например, в соответствии со следующим способом. Образец вырезается из мембраны для удаления вирусов, использованной для фильтрации раствора коллоидов золота, имеющих диаметр 30 нм, 40 нм и 50 нм. Профиль яркости в каждой из множества точек в части, окрашенной коллоидами золота в поперечном сечении этого образца, измеряется с помощью оптического микроскопа. В настоящем документе первое расстояние «a» от первичной поверхности 1 мембраны 10 для удаления вирусов до той части на зоне захвата коллоида золота, которая является самой близкой к первичной поверхности, измеряется в направлении толщины. В дополнение к этому, второе расстояние «b» от первичной поверхности 1 мембраны 10 для удаления вирусов до той части на зоне захвата коллоида золота, которая является самой близкой ко вторичной поверхности 2, измеряется в направлении толщины.

[0036]

Затем значение «A» (= a/c (в процентах)), получаемое путем деления первого расстояния «a» на толщину «c» влажной мембраны для удаления вирусов и выражаемое в процентах, вычисляется в каждой из множества точек, и среднее значение «A» для этого множества точек вычисляется как первый достигаемый уровень. В дополнение к этому, значение «B» (= b/c (в процентах)), получаемое путем деления второго расстояния «b» на толщину «c» влажной мембраны для удаления вирусов и выражаемое в процентах, вычисляется в каждой из множества точек, и среднее значение «В» для этого множества точек вычисляется как второй достигаемый уровень.

[0037]

Кроме того, как представлено следующим выражением (1), значение, получаемое путем умножения разности между средним значением «B₃₀» второго достигаемого уровня в мембране для удаления вирусов, использованной для захвата путем фильтрации коллоидов золота, имеющих диаметр 30 нм, и средним значением «A₄₀» первого достигаемого уровня в мембране для удаления вирусов, использованной для захвата путем фильтрации коллоидов золота, имеющих диаметр 40 нм, на среднее значение «C_AVE» среднего значения «C₃₀» толщины влажной мембраны для удаления вирусов, использованной для захвата коллоидов золота, имеющих диаметр 30 нм, и среднего значения C₄₀ толщины влажной мембраны для удаления вирусов, использованной для захвата коллоидов золота, имеющих диаметр 40 нм, вычисляется как толщина «T» зоны, где захватываются коллоиды золота, имеющие диаметр 30 нм или больше и 40 нм или меньше, в поперечном сечении мембраны 10 для удаления вирусов при пропускании через нее коллоидов золота, имеющих диаметр 30 нм, и коллоидов золота, имеющих диаметр 40 нм.

T= (B₃₀-A₄₀)×C_AVE (1)

[0038]

В вышеописанном способе зона, где захватываются коллоиды золота, имеющие диаметр 30 нм или больше и 40 нм или меньше, определяется как толщина области между первым достигаемым положением в мембране для удаления вирусов, использованной для захвата путем фильтрации коллоидов золота, имеющих диаметр 40 нм, и вторым достигаемым положением в мембране для удаления вирусов, использованной для захвата путем фильтрации коллоидов золота, имеющих диаметр 30 нм, и было подтверждено, что коллоиды золота, имеющие диаметр 30 нм или больше и 40 нм или меньше, с учетом предела погрешности, захватываются внутри этой области.

[0039]

Когда раствор, содержащий коллоиды золота, имеющие диаметр 50 нм, фильтруется мембраной 10 для удаления вирусов, зона, где коллоиды золота, имеющие диаметр 50 нм, захватываются в поперечном сечении мембраны 10 для удаления вирусов во влажном состоянии, располагается в месте, соответствующем, например, 5% или больше и 35% или меньше, или 6% или больше и 30% или меньше толщины мембраны от первичной поверхности 1 при измерении оптическим микроскопом. Мембрана, где коллоиды золота, имеющие диаметр 50 нм, захватываются на зоне, соответствующей менее 5% толщины мембраны от первичной поверхности, вызывает захват вирусов и примесей в положении ближе к первичной поверхности мембраны, что может вызвать забивание мембраны. Мембрана, где коллоиды золота, имеющие диаметр 50 нм, захватываются на зоне, соответствующей более чем 35% толщины мембраны от первичной поверхности, вызывает захват целевых вирусов в положении ближе к вторичной поверхности мембраны, и таким образом есть вероятность того, что вирусы не смогут быть захвачены.

[0040]

Здесь, даже когда небольшое количество коллоидов золота, имеющих диаметр 50 нм, захватывается в области менее чем 5% или более чем 35% толщины мембраны от первичной поверхности 1, случай, когда абсолютное значение спектра вариации яркости, определяемое путем вычитания профиля яркости, измеренного от константы (255) при измерении с помощью оптического микроскопа, составляет 10% или меньше относительно максимума абсолютного значения спектра, может рассматриваться как находящийся внутри пределов погрешности относительно захвата коллоидов золота в этой области в терминах способности к удалению вирусов этой мембраны для удаления вирусов. Соответственно, в этом случае зона, где захватываются коллоиды золота, имеющие диаметр 50 нм, может рассматриваться как находящаяся в месте, соответствующем 5% или больше и 35% или меньше толщины мембраны от первичной поверхности 1.

[0041]

Когда раствор, содержащий коллоиды золота, имеющие диаметр 40 нм, фильтруется мембраной 10 для удаления вирусов, зона, в которой коллоиды золота, имеющие диаметр 40 нм, захватываются в поперечном сечении мембраны 10 для удаления вирусов во влажном состоянии, располагается в месте, соответствующем, например, 8% или больше и 50% или меньше, или 9% или больше и 40% или меньше толщины мембраны от первичной поверхности 1 при измерении оптическим микроскопом. Мембрана, где коллоиды золота, имеющие диаметр 40 нм, захватываются на зоне, соответствующей менее 8% толщины мембраны от первичной поверхности, вызывает захват вирусов и примесей в положении ближе к первичной поверхности мембраны, что может вызвать забивание мембраны. Мембрана, где коллоиды золота, имеющие диаметр 40 нм, захватываются на зоне, соответствующей более чем 50% толщины мембраны от первичной поверхности, вызывает захват целевых вирусов в положении ближе к вторичной поверхности мембраны, и таким образом есть вероятность того, что вирусы не смогут быть захвачены.

[0042]

В настоящем документе, даже когда коллоиды золота наблюдаются в области меньше чем 8% или больше чем 50% толщины мембраны от первичной поверхности 1, как в случае коллоидов золота, имеющих диаметр 50 нм, случай, когда абсолютное значение спектра вариации яркости, определяемое путем вычитания профиля яркости, измеренного от константы (255) при измерении с помощью оптического микроскопа, составляет 10% или меньше относительно максимума абсолютного значения спектра, может рассматриваться как находящийся внутри пределов погрешности.

[0043]

Когда раствор, содержащий коллоиды золота, имеющие диаметр 30 нм, фильтруется мембраной 10 для удаления вирусов, зона, в которой коллоиды золота, имеющие диаметр 30 нм, захватываются в поперечном сечении мембраны 10 для удаления вирусов во влажном состоянии, располагается в месте, соответствующем, например, 10% или больше и 80% или меньше, или 15% или больше и 70% или меньше толщины мембраны от первичной поверхности 1 при измерении оптическим микроскопом. Мембрана, где коллоиды золота, имеющие диаметр 30 нм, захватываются на зоне, соответствующей менее 10% толщины мембраны от первичной поверхности, вызывает захват вирусов и примесей в положении ближе к первичной поверхности мембраны, что может вызвать забивание мембраны. Мембрана, где коллоиды золота, имеющие диаметр 30 нм, захватываются на зоне, соответствующей более чем 80% толщины мембраны от первичной поверхности, вызывает захват целевых вирусов в положении ближе к вторичной поверхности мембраны, и таким образом есть вероятность того, что вирусы не смогут быть захвачены.

[0044]

В настоящем документе, даже когда коллоиды золота наблюдаются в области меньше чем 10% или больше чем 80% толщины мембраны от первичной поверхности 1, как в случаях коллоидов золота, имеющих диаметры 50 нм и 40 нм, случай, когда абсолютное значение спектра вариации яркости, определяемое путем вычитания профиля яркости, измеренного от константы (255) при измерении с помощью оптического микроскопа, составляет 10% или меньше относительно максимума абсолютного значения спектра, может рассматриваться как находящийся внутри пределов погрешности.

[0045]

Когда коллоидам золота позволяют течь в направлении толщины от первичной поверхности к вторичной поверхности, зона, где захватываются коллоиды золота, может быть сформирована непрерывно или прерывисто в направлении толщины в зависимости от структуры мембраны. В мембране для удаления вирусов согласно варианту осуществления зона, где захватываются коллоиды золота, имеющие диаметр 50 нм, предпочтительно формируется непрерывно, зона, где захватываются коллоиды золота, имеющие диаметр 40 нм, предпочтительно формируется непрерывно, и зона, где захватывается коллоид золота, имеющий диаметр 30 нм, предпочтительно формируется непрерывно от внутренней части первичной поверхности к внутренней части вторичной поверхности. Когда зона, где захватываются коллоиды золота, формируется непрерывно в направлении течения без каких-либо неоднородностей, закупорка становится маловероятной.

[0046]

Положение захвата каждого из соответствующих коллоидов золота, имеющих диаметры 50 нм, 40 нм и 30 нм, последовательно измеряется относительно коллоидов золота, захваченных мембраной. Соответственно, коллоиды золота, которые не захвачены мембраной и которые проникли через мембрану, не подвергаются такому измерению. Другими словами, положение захвата каждого коллоида золота, входящего в мембрану, не измеряется, но положение захвата на мембране коллоидов золота, захваченных мембраной, измеряется.

[0047]

Когда раствор, содержащий коллоиды золота, имеющие диаметр 20 нм, фильтруется мембраной 10 для удаления вирусов, почти никакие коллоиды золота, имеющие диаметр 20 нм, не захватываются в поперечном сечении мембраны 10 для удаления вирусов. Это может быть подтверждено следующим: спектр яркости не может быть значимо обнаружен при наблюдении с использованием оптического микроскопа (Biozero, BZ8100, производства компании Keyence Corporation). Это также может быть подтверждено уменьшением логарифмического коэффициента удаления. В настоящем документе то, что никакие коллоиды золота, имеющие диаметр 20 нм, не захватываются, означает, что не только полезный белок, имеющий диаметр приблизительно 10 нм, такой как IgG (молекулярная масса: приблизительно 150000), но также и полезные белки с высокой молекулярной массой, такие как фибриноген (молекулярная масса: 340000) и IgM (молекулярная масса: 900000), могут проникать с высокой проницаемостью, в то время как достигается удаление вирусов.

[0048]

Материал мембраны 10 для удаления вирусов включает в себя целлюлозу. В качестве такой целлюлозы может использоваться регенерированная целлюлоза, натуральная целлюлоза, ацетилцеллюлоза и т.п. Примеры способа для производства регенерированной целлюлозы включают в себя способ для производства регенерированной целлюлозы из медно-аммиачного раствора целлюлозы (способ медно-аммиачного раствора) и способ для производства регенерированной целлюлозы омылением ацетилцеллюлозы щелочью (способ омыления).

[0049]

Мембрана 10 для удаления вирусов имеет, например, форму мембраны из полого волокна. Альтернативно мембрана 10 для удаления вирусов может иметь форму плоской мембраны, как проиллюстрировано на Фиг. 4. Мембрана из полого волокна может быть упакована в контейнер для создания компактного фильтра, даже когда она имеет большую площадь мембраны.

[0050]

Толщина мембраны 10 для удаления вирусов, проиллюстрированной на Фиг. 1, в сухом состоянии составляет, например, 25,0 мкм или больше и 45,0 мкм или меньше, или 30,0 мкм или больше и 40,0 мкм или меньше. Стандартное отклонение толщины мембраны составляет 5,0 мкм или меньше или 4,0 мкм или меньше. Толщина мембраны меньше чем 25 мкм может привести к уменьшению прочности мембраны, так что она не сможет выдерживать давление фильтрации, а толщина мембраны больше чем 45 мкм может привести к уменьшению скорости инфильтрации. Стандартное отклонение толщины мембраны больше чем 5,0 мкм имеет тенденцию к образованию большой вариации толщины мембраны, что приводит к ухудшению однородности.

[0051]

Внутренний диаметр мембраны 10 для удаления вирусов в сухом состоянии составляет, например, 250 мкм или больше и 400 мкм или меньше, или 300 мкм или больше и 360 мкм или меньше. Стандартное отклонение внутреннего диаметра составляет 15,0 мкм или меньше или 10,0 мкм или меньше. Внутренний диаметр меньше чем 250 мкм может увеличивать потерю давления во входном отверстии полого волокна и/или в полом волокне, приводя к уменьшению скорости фильтрации, а внутренний диаметр больше чем 400 мкм имеет тенденцию увеличивать объем полой части, служащей мертвым пространством, приводя к увеличению размера фильтра. Стандартное отклонение внутреннего диаметра больше чем 15,0 мкм имеет тенденцию увеличивать вариацию структуры мембраны из полого волокна, приводя к ухудшению однородности положения захвата коллоида золота.

[0052]

Размер пор в мембране 10 для удаления вирусов составляет например 32,0 нм или больше и 38,0 нм или меньше, или 32,0 нм или больше и 37,0 нм или меньше. Размер пор меньше чем 32 нм может привести к уменьшению скорости фильтрации, а размер пор больше чем 38 нм может вызвать просачивание вирусов. Размер пор в поперечном сечении мембраны 10 для удаления вирусов уменьшается, а затем увеличивается от первичной поверхности ко вторичной поверхности. Например, зона захвата вирусов охватывает ту часть, где размер пор имеет минимальное значение в поперечном сечении мембраны 10 для удаления вирусов. Например, зона, где захватываются коллоиды золота, имеющие диаметр 30 нм, является частью, в которой размер пор имеет минимальное значение.

[0053]

Скорость проникновения чистой воды, измеренная в мембране 10 для удаления вирусов, составляет, например, 100 л/м²/час/0,1 МПа или больше и 500 л/м²/час/0,1 МПа или меньше, 100 л/м²/час/0,1 МПа или больше и 400 л/м²/час/0,1 МПа или меньше, или 150 л/м²/час/0,1 МПа или больше и 300 л/м²/час/0,1 МПа или меньше.

[0054]

Логарифмический коэффициент удаления (LRV) мембраной 10 вирусов, имеющих диаметр 40 нм или больше, составляет, например, 4,00 или больше, 4,50 или больше, 5,00 или больше, или 5,50 или больше. Чем выше LRV, тем больше вирусов удаляется. Считается, что при LRV 5,50 или больше просачивание вирусов практически отсутствует.

[0055]

LRV вирусов бычьей вирусной диареи (BVDV) мембраной 10 для удаления вирусов составляет, например, 4,00 или больше, 4,50 или больше, 5,00 или больше, или 5,50 или больше. Чем выше LRV, тем больше вирусов BVDV удаляется. Считается, что при LRV 5,50 или больше просачивание вирусов BVDV практически отсутствует.

[0056]

Логарифмический коэффициент удаления (LRV) мембраной 10 для удаления вирусов коллоидов золота, имеющих диаметр 40 нм, составляет, например, 1,00 или больше, 1,20 или больше, или 1,40 или больше. Логарифмический коэффициент удаления мембраной 10 для удаления вирусов коллоидов золота, имеющих диаметр 30 нм, составляет, например, 1,00 или больше, 1,20 или больше, или 1,40 или больше. Логарифмический коэффициент удаления мембраной 10 для удаления вирусов коллоидов золота, имеющих диаметр 20 нм, составляет, например, менее 0,10.

[0057]

Предел прочности мембраны 10 для удаления вирусов составляет, например, 0,28 МПа или больше, 0,30 МПа или больше, или 0,32 МПа или больше. Когда предел прочности составляет 0,28 МПа или меньше, есть вероятность того, что мембрана для удаления вирусов может не выдержать давления фильтрации. Когда предел прочности является низким, пористая структура может быть деформирована давлением фильтрации, что приведет к ухудшению способности захвата вирусов.

[0058]

Мембрана для удаления вирусов в соответствии с вариантом осуществления, имеющая описанные выше свойства, производится, например, с помощью описываемого ниже способа. Когда производится мембрана для удаления вирусов в форме мембраны из полого волокна, сначала готовится медно-аммиачный раствор целлюлозы, в котором целлюлоза растворена в медно-аммиачном растворе, и концентрация целлюлозы составляет, например, 6,0 мас.% или больше и 8,5 мас.% или меньше, 7,0 мас.% или больше и 8,5 мас.% или меньше, или 7,0 мас.% или больше и 8,0 мас.% или меньше, и к этому раствору добавляется силикат для того, чтобы обеспечить сырой прядильный раствор. Как проиллюстрировано на Фиг. 5, добавление силиката может проводиться до или одновременно с растворением целлюлозы в медно-аммиачном растворе. В качестве силиката может использоваться любой из силикатов натрия, калия, кальция и магния. Среди них силикаты натрия и калия являются предпочтительными, и метасиликат натрия является более предпочтительным.

[0059]

Количество добавляемого силиката устанавливается так, чтобы концентрация диоксида кремния в медно-аммиачном растворе целлюлозы составляла, например, 5 частей на миллион или больше и 100 частей на миллион или меньше, 5 частей на миллион или больше и 70 частей на миллион или меньше, или 5 частей на миллион или больше и 60 частей на миллион или меньше. Отношение концентрации меди к концентрации целлюлозы составляет, например, 0,30 или больше и 0,40 или меньше. Отношение концентрации аммиака к концентрации целлюлозы составляет, например, 0,6 или больше и 1,0 или меньше.

[0060]

Затем сырой прядильный раствор нагревается при постоянной температуре для того, чтобы выполнить состаривание сырого прядильного раствора. Температура состаривания составляет 30°C или выше и 40°C или ниже, 30°C или выше и 37°C или ниже, или 30°C или выше и 35°C или ниже, а продолжительность состаривания составляет 45 час или больше и 100 час или меньше, более предпочтительно 48 час или больше и 96 час или меньше. Температура состаривания является, например, постоянной внутри вышеупомянутого диапазона. Когда температура состаривания является более высокой, чем 40°C, и/или продолжительность состаривания составляет более 100 час, оксид меди может образовываться в растворе целлюлозы, вызывая образование дефектов структуры во время формирования мембраны. Примеры способа нагревания включают в себя способ, в котором температура состаривания устанавливается равной комнатной температуре, а также способ, в котором используется теплообменник. В качестве теплообменника могут использоваться, например, теплообменники рубашечного типа, типа двойной трубы, типа трубы с оболочкой, и пластинчатого типа. Состаривание сырого прядильного раствора может выполняться с использованием сырого прядильного раствора, посылаемого в трубопровод, или с использованием сырого прядильного раствора, хранящегося в баке.

[0061]

Затем готовится коагулирующий раствор, который включает в себя по меньшей мере один органический растворитель, не имеющий гидроксильной группы и имеющий растворимость в 28 мас.% водном растворе аммиака 10 мас.% или больше, и не разбухающую целлюлозу, и который вызывает микрофазное разделение сырого прядильного раствора. Микрофазное разделение описывается ниже. Например, коагулирующий раствор включает в себя ацетон, аммиак и воду. Когда производится мембрана из полого волокна, внутренний коагулирующий раствор и внешний коагулирующий раствор готовятся как описано ниже. Внутренний коагулирующий раствор имеет, например, концентрацию ацетона приблизительно 40 мас.% или больше и приблизительно 60 мас.% или меньше, и концентрацию аммиака приблизительно 0,5 мас.% или больше и приблизительно 1,0 мас.% или меньше. Внешний коагулирующий раствор имеет, например, концентрацию ацетона приблизительно 30 мас.% или больше и приблизительно 50 мас.% или меньше, и концентрацию аммиака приблизительно 0 мас.% или больше и приблизительно 0,2 мас.% или меньше.

[0062]

Затем сырой прядильный раствор выпускается через кольцевую двойную фильеру с постоянной скоростью 1,5 см³/мин или больше и 8,0 см³/мин или меньше, и в то же самое время внутренний коагулирующий раствор выпускается через центральное вращающееся выходное отверстие, предусмотренное на центре кольцевой двойной фильеры. Выпускаемые сырой прядильный раствор и внутренний коагулирующий раствор немедленно погружаются во внешний коагулирующий раствор в коагуляционной ванне. Здесь микрофазное разделение происходит в сыром прядильном растворе за счет действия внутренних и внешних коагулирующих растворов. Такое микрофазное разделение означает, что фаза концентрации целлюлозы отделяется в виде частиц, имеющих диаметр от 0,01 до нескольких мкм, от растворителя или фазы разбавления целлюлозы, после чего диспергируется и стабилизируется. Микрофазное разделение сначала происходит на границе между сырым прядильным раствором и внутренним и внешним коагулирующими растворами, а также постепенно происходит внутри сырого прядильного раствора. Частицы, сформированные при микрофазном разделении, формируются в большие частицы при повторяющихся столкновениях и слипаниях. В то же самое время эти частицы постепенно отверждаются под действием коагулирующего раствора и формируются в мембрану из полого волокна, имеющую полимерную пористую структуру, в которой частицы связаны трехмерным образом. Сформированная мембрана из полого волокна сматывается.

[0063]

Когда коагуляционная ванна образована узкой трубой, скорость потока сырого прядильного раствора в коагуляционной ванне составляет, например, 5 м/мин или больше и 20 м/мин или меньше, 8 м/мин или больше и 15 м/мин или меньше, или 9 м/мин или больше и 12 м/мин или меньше. Скорость потока сырого прядильного раствора в коагуляционной ванне равна скорости сматывания (скорости прядения) формируемой мембраны из полого волокна. Объемная скорость потока внешнего коагулирующего раствора, направляемого в коагуляционную ванну, составляет, например, 50 см³/мин или больше и 500 см³/мин или меньше, 60 см³/мин или больше и 300 см³/мин или меньше, или 70 см³/мин или больше и 150 см³/мин или меньше.

[0064]

Смотанная мембрана из полого волокна погружается в разбавленную серную кислоту с концентрацией 2 мас.% или больше и 10 мас.% или меньше, после чего промывается чистой водой. Таким образом целлюлоза восстанавливается. Кроме того, вода, содержащаяся в мембране из полого волокна, замещается органическим растворителем. В качестве органического растворителя может использоваться метанол, этанол, ацетон и т.п. После этого оба конца пучка мембраны из полого волокна закрепляются и растягиваются на 1-8%, после чего этот пучок мембраны из полого волокна сушится при температуре 30°C или выше и 60°C или ниже под пониженным давлением 5 кПа или меньше для того, чтобы получить мембрану для удаления вирусов в форме мембраны из полого волокна в соответствии с вариантом осуществления.

[0065]

Медно-аммиачный раствор целлюлозы окисляется и разлагается при контакте с воздухом, вводимым во время растворения целлюлозы, и/или кислорода, включенного в медно-аммиачный раствор, что приводит к уменьшению степени полимеризации и, следовательно, к уменьшению вязкости. Следовательно, в сыром прядильном растворе в трубопроводе возникает вариация вязкости. Когда в сыром прядильном растворе возникает вариация вязкости, в потоке сырого прядильного раствора в трубопроводе может возникать пульсация и т.п., влияющая на стабильность выпуска сырого прядильного раствора через кольцевую двойную фильеру, и вызывающая тем самым вариации толщины в направлении длины волокна и диаметра полого волокна формируемой мембраны из полого волокна, что приводит к обрыву волокна. Кроме того, когда вариация вязкости возникает в сыром прядильном растворе, вариация и т.п. количества выпускаемого сырого прядильного раствора может образовываться в круговом направлении фильеры, вызывая тем самым вариации толщины в круговом направлении и диаметра полого волокна формируемой мембраны из полого волокна, что также приводит к вариации структуры мембраны в круговом направлении. Степень полимеризации также оказывает влияние на скорость коагуляции сырого прядильного раствора. Следовательно, когда вариация степени полимеризации в сыром прядильном растворе является большой, возникает вариация скорости коагуляции сырого прядильного раствора. Когда возникает вариация скорости коагуляции, она приводит к вариации структуры формируемой мембраны и к увеличению распределения размера пор. В результате градиентная структура размера пор становится широкой. Это приводит, например, к увеличению толщины зоны, где захватываются коллоиды золота, имеющие диаметр 30 нм или больше и 40 нм или меньше. С другой стороны, авторы настоящего изобретения провели интенсивные исследования, и в результате нашли, что медно-аммиачный раствор целлюлозы после растворения целлюлозы может быть состарен, чтобы тем самым ингибировать окисление и разложение медно-аммиачного раствора целлюлозы во время его подачи через трубопровод, что приводит к уменьшению вариации вязкости. Следовательно, медно-аммиачный раствор целлюлозы может быть состарен, чтобы тем самым улучшить стабильность выпуска сырого прядильного раствора через кольцевую двойную фильеру, приводящую к формированию мембраны из полого волокна, имеющей структуру мембраны с малой вариацией внутреннего диаметра и толщины, а также однородную в круговом направлении. Кроме того, эта малая вариация также приводит к повышению стойкости к разрушению мембраны из полого волокна.

[0066]

Кроме того, авторы настоящего изобретения нашли, что диоксид кремния может быть добавлен в медно-аммиачный раствор целлюлозы, чтобы тем самым предотвратить образование оксида меди при состаривании. Когда сырой прядильный раствор нагревается при состаривании, образуется оксид меди. Оксид меди представляет собой твердое постороннее включение, и таким образом, когда при формировании мембраны оксид меди содержится в сыром прядильном растворе, растворение оксида меди на последующей стадии регенерации кислотой вызывает образование дефектов в структуре мембраны. Следовательно, оксид меди вызывает вариацию размера пор в круговом направлении. В крайнем случае оксид меди вызывает образование крошечных отверстий в мембране, а также таких дефектов структуры, как макропустоты. Соответственно, для стабильного производства мембраны для удаления вирусов в соответствии с настоящим вариантом осуществления могут выполняться и состаривание медно-аммиачного раствора целлюлозы, и добавление диоксида кремния.

[0067]

Когда оксид меди присоединяется к выпускному отверстию кольцевой двойной фильеры, проход потока может быть частично нарушен, в результате чего формируется полое волокно, имеющее частично более тонкую толщину и имеющее неравномерную толщину, или полое волокно с полосами. Следовательно, оксид меди уменьшает давление появления пузырьков и способность к удалению вирусов сформированной мембраны из полого волокна. С другой стороны, диоксид кремния образует комплексное соединение с медью и подавляет образование оксида меди, и поэтому диоксид кремния может добавляться к медно-аммиачному раствору целлюлозы для подавления образования оксида меди, и в то же самое время для состаривания медно-аммиачного раствора целлюлозы. Кроме того, толщина сформированной мембраны для удаления вирусов может быть однородной, чтобы тем самым улучшить прочность мембраны и подавить образование протечки при фильтрации и герметизации. Однако если количество диоксида кремния является слишком большим, диоксид кремния может также действовать как постороннее включение, и поэтому концентрация диоксида кремния предпочтительно составляет 100 частей на миллион или меньше.

[0068]

Мембрана для удаления вирусов в форме плоской мембраны производится, например, с помощью следующего способа. Силикат добавляется к медно-аммиачному раствору целлюлозы и смешивается с ним для того, чтобы получить раствор для формирования мембраны. После этого раствор для формирования мембраны состаривается, а затем подвергается фильтрации и дегазации.

[0069]

Затем этот раствор для формирования мембраны отливается на основание, движущееся в коагуляционной ванне, и коагулируется. Скорость перемещения основания составляет приблизительно 1,0-10,0 м/мин. Сформированная плоская мембрана подвергается регенерации кислотой, после чего пропускается через дополнительную водяную баню и вытягивается, а затем сушится с использованием сушилки.

[0070]

Полое волокно и мембрана для удаления вирусов в форме плоской мембраны, произведенные вышеупомянутыми способами, могут использоваться для создания фильтра, где первичное пространство ближе ко входу фильтруемого раствора и вторичное пространство ближе к выходу фильтрата разделены мембраной.

[0071]

Хотя настоящее изобретение описано со ссылкой на перечисленные выше варианты осуществления, это описание и чертежи, служащие частью данного раскрытия, не должны пониматься как ограничивающие настоящее изобретение. Различные альтернативные варианты осуществления, примеры и методики работы должны быть очевидны для специалиста в данной области техники из настоящего раскрытия. Следует понимать, что настоящее изобретение охватывает также различные варианты осуществления и т.п., не описанные в настоящем документе.

Пример 1

[0072]

(Производство мембраны для удаления вирусов)

Хлопковый очес (средняя молекулярная масса: 1,44 ×10⁵) и метасиликат натрия (Kishida Chemical Co., Ltd.) были растворены в медно-аммиачном растворе, подготовленном с помощью известного способа, для того, чтобы приготовить медно-аммиачный раствор целлюлозы, имеющий концентрацию диоксида кремния, показанную на Фиг. 6, концентрацию целлюлозы 7,0 мас.%, концентрацию аммиака 4,5 мас.% и концентрацию меди 2,5 мас.%. Отношение концентрации меди к концентрации целлюлозы составило 0,36. Отношение концентрации аммиака к концентрации целлюлозы составило 0,64.

[0073]

Затем этот медно-аммиачный раствор целлюлозы был состарен в подогреваемом баке для хранения рубашечного типа при температуре и продолжительности выдержки, показанных на Фиг. 6. После этого медно-аммиачный раствор целлюлозы был обеспенен для получения сырого прядильного раствора.

[0074]

Затем этот сырой прядильный раствор выпускался со скоростью 3,65 см³/мин через внешнее вращающееся выходное отверстие кольцевой двойной фильеры, и в то же самое время внутренний коагулирующий раствор, содержащий ацетон/аммиак/воду в массовом соотношении, показанном на Фиг. 6, выпускался со скоростью 1,8 см³/мин через центральное вращающееся выходное отверстие кольцевой двойной фильеры. Сырой прядильный раствор и внутренний коагулирующий раствор, выпущенные через кольцевую двойную фильеру, вводились в коагуляционную ванну, заполненную внешним коагулирующим раствором, содержащим ацетон/аммиак/воду в массовом соотношении, показанном на Фиг. 6, для того, чтобы сформировать мембрану из полого волокна, и эта мембрана из полого волокна сматывалась со скоростью сматывания (скоростью прядения) 10 м/мин. В качестве коагуляционной ванны использовалась узкая U-образная трубка, имеющая диаметр 7 мм, описанная в японской отложенной патентной заявке № H04-371221, и скорость потока внешнего коагулирующего раствора составляла 2,6 м/мин.

[0075]

Мембрана из полого волокна сматывалась в воде при 30°C. После того, как мембрана из полого волокна сматывалась в течение 120 мин, она погружалась в отдельную воду при 30°C на 60 мин. После этого, целлюлоза мембраны из полого волокна регенерировалась водным раствором серной кислоты с концентрацией 3 мас.%, и дополнительно промывалась водой. Кроме того, вода, содержащаяся в пучке мембраны из полого волокна, замещалась метанолом. После этого, в то время как оба конца этого пучка мембраны из полого волокна были закреплены и пучок мембраны из полого волокна был растянут на 5,0%, он сушился в вакууме при температуре 50°C и давлении 3 кПа. Мембрана из полого волокна, полученная с помощью вышеописанного способа, была сформирована в мембрану для удаления вирусов в соответствии с каждым Примером. Мембрана для удаления вирусов в соответствии с каждым Сравнительным примером была также произведена при условиях производства, в которых менялись условия состаривания или концентрация диоксида кремния, как показано на Фиг. 6.

[0076]

(Физические свойства мембраны для удаления вирусов)

(1) Внутренний диаметр и толщина (сухое полое волокно)

Образец поперечного сечения, перпендикулярного к направлению длины волокна, каждого из 10 любых сухих полых волокон в пучке волокон, сматывавшемся в течение 120 мин, наблюдался через проектор (V-12B, производства компании Nikon Corporation), и измерение внутреннего диаметра и толщины выполнялось в двух точках и в четырех точках, соответственно, в продольном направлении и боковом направлении для поперечного сечения одного полого волокна, и соответствующие средние значения принимались в качестве измеренных значений внутреннего диаметра и толщины. Средний внутренний диаметр, стандартное отклонение внутреннего диаметра, средняя толщина и стандартное отклонение толщины получаемой мембраны для удаления вирусов в соответствии с каждым из Примеров и Сравнительных примеров показаны на Фиг. 7.

[0077]

(2) Скорость проникновения чистой воды перед стерилизацией

Скорость проникновения чистой воды определялась путем заполнения чистой водой обеих секций мембраны, расположенных со стороны первичной поверхности, где находится фильтруемый раствор, и вторичной поверхности, куда должен вытекать фильтрат, а затем фильтрования чистой воды при температуре 25°C при трансмембранном перепаде давления 20 кПа и преобразования количества проникшей чистой воды, прошедшей через первичную поверхность к вторичной поверхности, в единицы (л/час/0,1 МПа на один квадратный метр площади мембраны из сухого полого волокна). В настоящем документе чистая вода означает воду, очищенную с помощью ультрафильтрации. Скорость проникновения чистой воды мембраны для удаления вирусов, полученной в соответствии с каждым из Примеров и Сравнительных примеров, показана на Фиг. 7.

[0078]

(3) Средний размер пор

Пористость «Pr» вычислялась в соответствии со следующим способом. Кажущаяся плотность ρа полого волокна определялась на основе измерения значений толщины, площади и массы с использованием следующего выражения (2), и кроме того пористость «Pr» (%) определялась с использованием следующего выражения (3).

ρa=Wd/Vw=4Wd/πl (Do²-Di²) (2)

Pr (%)= (1-ρa/ρp)×100 (6) (3)

Здесь ρа представляет собой кажущуюся плотность (г/см³) полого волокна, «Wd» представляет собой массу (г) абсолютно сухого полого волокна, «Vw» представляет собой кажущийся объем (см³) полого волокна, «l» представляет собой длину (см) полого волокна, «Do» представляет собой наружный диаметр (см) полого волокна, «Di» представляет собой внутренний диаметр (см) полого волокна, и ρp представляет собой плотность (г/см³) целлюлозы.

[0079]

Средний размер пор вычислялся в соответствии со следующим способом. Десять волокон были объединены в пучок, чтобы получить модуль с эффективной длиной 16 см. Один конец этого модуля был закрыт, а другой конец был подвергнут применению давления 200 мм рт.ст., и вода пропускалась при 37°C. Количество воды, выходящей из мембраны, измерялось как количество проникшей воды. Внутренний диаметр и толщина измерялись заранее в сухом состоянии, и из этих значений вычислялась площадь мембраны. Средний размер пор (нм) вычислялся в соответствии со следующим выражением (4).

2r=2×10³×√ (V⋅d⋅μ/P⋅A⋅Pr) (4)

Здесь «2r» означает средний размер пор (нм), «V» означает количество проникшей воды (мл/мин), «d» означает толщину (мкм), μ означает вязкость (сПз) воды, «P» означает перепад давления (мм рт.ст.), «A» означает площадь мембраны (см²), и «Pr» означает пористость (%). Вышеописанный способ измерения основывается на способе измерения, описанном в японском патенте № 2707274. Средний размер пор получаемой мембраны для удаления вирусов в соответствии с каждым из Примеров и Сравнительных примеров показан на Фиг. 7.

[0080]

(4) Давление появления пузырьков

Когда мембрана смачивается жидкостью, имеющей поверхностное натяжение γ (Н/м), а затем давление постепенно прикладывается к мембране с помощью газа, воздушные пузырьки начинают непрерывно образовываться на поверхности мембраны при некотором давлении. Это давление газа называют давлением появления пузырьков (МПа). В любом известном способе измерения давления появления пузырьков давление, при котором визуально подтверждается непрерывное образование воздушных пузырьков, определяется как давление появления пузырьков. Такой способ определения, однако, легко вызывает возникновение погрешностей, потому что количество образующихся воздушных пузырьков является малым, и их можно пропустить в случае малой площади мембраны области, и воздушные пузырьки (не те воздушные пузырьки, которые образуются за счет явления разрушения на границе), присоединившиеся к мембранной поверхности перед повышением давления, которые остаются от мембранной поверхности, может быть ошибочно приняты за воздушные пузырьки, которые образуются за счет явления разрушения на границе.

[0081]

В данном Примере для того, чтобы уменьшить погрешность измерения, давление (МПа), при котором воздушные пузырьки образовывались со скоростью 3,0 мл/мин на квадратный сантиметр площади мембраны, определялось как давление появления пузырьков. Перфторуглерод, имеющий поверхностное натяжение 0,012 (Н/м) (FX3250, производства компании 3M), использовался в качестве раствора для увлажнения, и азот использовался в качестве газа для повышения давления. Вышеописанный способ измерения основывается на способе измерения, описанном в патентном документе WO 2001/014047. Давление появления пузырьков, определенное для мембран для удаления вирусов в соответствии с каждым из Примеров и Сравнительных примеров, показано на Фиг. 7.

[0082]

(5) Предел прочности

Мембрана для удаления вирусов в соответствии с каждым из Примеров и Сравнительных примеров использовалась для производства модуля, сделанного из одного волокна, имеющего эффективную длину 9 см. Произведенный модуль погружался в воду при 25°C, один конец мембраны из полого волокна закрывался, и давление прикладывалось с помощью азота с другого конца. Прикладываемое давление постепенно увеличивалось, и давление, при котором полое волокно разрушалось, определялось как предел прочности полого волокна. Предел прочности, определенный для мембран для удаления вирусов в соответствии с каждым из Примеров и Сравнительных примеров, показан на Фиг. 7.

[0083]

(Оценка мембраны для удаления вирусов с использованием коллоидов золота)

(1) Приготовление раствора коллоида золота

Были закуплены соответствующие растворы, включающие коллоиды золота, имеющие размеры частиц 20, 30, 40 и 50 нм (производства компании Cytodiagnostics Inc.). Затем каждый из растворов коллоида золота был разбавлен дистиллированной водой для инъекций, полиоксиэтиленнафтиловым эфиром (1,59 об.%) и поли(4-стиролсульфонатом натрия) (0,20 об.%) так, чтобы коэффициент поглощения света на максимальной длине волны поглощения коллоидов золота каждого из этих растворов, измеренный с помощью УФ-видимого спектрофотометра (UVmini-1240, производства компании Shimadzu Corporation), составлял 0,25.

[0084]

(2) Фильтрация раствора коллоида золота

40 мл каждого из подготовленных растворов коллоида золота фильтровались под давлением 78,4 кПа с помощью мембраны для удаления вирусов, произведенной в каждом из Примеров и Сравнительных примеров. Площадь поверхности фильтрации мембраны для удаления вирусов составляла 0,001 м². В настоящем документе каждый раствор коллоида золота фильтровался своей мембраной для удаления вирусов.

[0085]

(3) Коэффициент удаления коллоидов золота мембраной для удаления вирусов

Для каждого из растворов коллоида золота коэффициент «A» поглощения света раствором до фильтрации и коэффициент «B» поглощения света фильтрата на максимальной длине волны поглощения коллоидов золота измерялись с использованием УФ-видимого спектрофотометра (UVmini-1240, производства компании Shimadzu Corporation), и вычислялся логарифмический коэффициент удаления (LRV) коллоидов золота мембраной для удаления вирусов в соответствии с каждым из Примеров и Сравнительных примеров, определяемый следующим выражением (5). Результаты показаны на Фиг. 8.

LRV=log₁₀ (A/B) (5)

[0086]

(4) Однородность зоны захвата коллоида золота (коэффициент вариации)

Образец (толщина: 8 мкм) вырезался из мембраны для удаления вирусов в соответствии с каждым из Примеров и Сравнительных примеров после фильтрации каждого из растворов коллоида золота, и профиль яркости в каждой из 240 точек, окрашенных коллоидами золота в поперечном сечении этого образца, измерялся с помощью оптического микроскопа (Biozero, BZ8100, производства компании Keyence Corporation). Затем измеренный профиль яркости вычитался из константы (255). После этого строился график с толщиной мембраны (в процентах) по горизонтальной оси и вариацией яркости по вертикальной оси, и вычислялась площадь спектра вариации яркости, представленного этим графиком. Кроме того, значение, получаемое путем деления стандартного отклонения площади спектра вариации яркости в 240 точках на среднее значение площади спектра вариации яркости в этих 240 точках, вычислялось в качестве значения, указывающего коэффициент вариации количества коллоидов золота, захваченных в зоне захвата коллоида золота в мембране для удаления вирусов в соответствии с каждым из Примеров и Сравнительных примеров. Результаты для потока, содержащего только коллоиды золота с диаметром 30 нм, показаны на Фиг. 8. Мембрана для удаления вирусов в соответствии с каждым Примером имела тенденцию к низкому коэффициенту вариации по сравнению с мембраной для удаления вирусов в соответствии с каждым Сравнительным примером. Соответственно, было установлено, что однородность количества коллоидов золота, захваченных в зоне захвата коллоида золота мембраны для удаления вирусов в соответствии с каждым Примером, была высокой. Это означает, что однородность количества вирусов, захваченных на мембране для удаления вирусов в соответствии с каждым Примером, является высокой.

[0087]

(5) Толщина зоны захвата коллоида золота

Образец (толщина: 8 мкм) вырезался из мембраны для удаления вирусов во влажном состоянии, которая использовалась для фильтрации соответствующих растворов коллоидов золота, имеющих диаметры 30 и 40 нм. Профиль яркости в каждой из 240 точек, окрашенных коллоидами золота в поперечном сечении образца во влажном состоянии, измерялся с помощью оптического микроскопа (Biozero, BZ8100, производства компании Keyence Corporation). Первое расстояние «a2» от первичной поверхности мембраны для удаления вирусов до той части, где были захвачены коллоиды золота, и которая была самой близкой к первичной поверхности, измерялось в направлении толщины. В дополнение к этому, второе расстояние «b» от первичной поверхности мембраны для удаления вирусов до той части, где были захвачены коллоиды золота, и которая была самой близкой ко вторичной поверхности, измерялось в направлении толщины.

[0088]

Затем значение «A» (= a/c (в процентах)), получаемое путем деления первого расстояния «a» на толщину «c» мембраны для удаления вирусов во влажном состоянии, вычислялось в каждой из 240 точек, и среднее значение «A» в 240 точках вычислялось как первый достигаемый уровень. В дополнение к этому, значение «B» (= b/c (в процентах)), получаемое путем деления второго расстояния «b» на толщину «c» мембраны для удаления вирусов во влажном состоянии, вычислялось в каждой из 240 точек, и среднее значение «B» в 240 точках вычислялось как второй достигаемый уровень.

[0089]

Кроме того, как представлено выражением (1), значение, получаемое путем умножения разности между средним значением «B₃₀» второго достигаемого уровня в мембране для удаления вирусов, использованной для захвата путем фильтрации коллоидов золота, имеющих диаметр 30 нм, и средним значением «A₄₀» первого достигаемого уровня в мембране для удаления вирусов, использованной для захвата путем фильтрации коллоидов золота, имеющих диаметр 40 нм, на среднее значение «C_AVE» среднего значения «C₃₀» толщины влажной мембраны для удаления вирусов, использованной для захвата коллоидов золота, имеющих диаметр 30 нм, и среднего значения «C₄₀» толщины влажной мембраны для удаления вирусов, использованной для захвата коллоидов золота, имеющих диаметр 40 нм, вычислялось как толщина «T» зоны захвата коллоидов золота мембраны для удаления вирусов. Результаты показаны на Фиг. 8.

[0090]

В вышеупомянутом способе, по меньшей мере две мембраны для удаления вирусов: мембрана для удаления вирусов, использованная для захвата фильтрацией коллоидов золота, имеющих диаметр 30 нм, и мембрана для удаления вирусов, использованная для захвата фильтрацией коллоидов золота, имеющих диаметр 40 нм; использовались для измерения толщины плотного слоя. Однако только одна мембрана для удаления вирусов также может использоваться для измерения толщины плотного слоя. В этом случае, одна мембрана для удаления вирусов использовалась для фильтрации раствора коллоидов золота, имеющих оба диаметра - 30 нм и 40 нм. Альтернативно одна мембрана для удаления вирусов использовалась для фильтрации раствора коллоида золота с диаметром 30 нм, а затем для фильтрации раствора коллоида золота с диаметром 40 нм.

[0091]

После этого образец вырезался из мембраны для удаления вирусов, с помощью которой фильтровался каждый из растворов коллоида золота с диаметрами 30 нм и 40 нм, и профиль яркости в каждой из 240 точек, окрашенных коллоидами золота в поперечном сечении этого образца, измерялся с помощью оптического микроскопа (Biozero, BZ8100, производства компании Keyence Corporation). В настоящем документе первое расстояние «a₁» от первичной поверхности мембраны для удаления вирусов до той части зоны захвата коллоида золота, которая являлась самой близкой к первичной поверхности, измерялось в направлении толщины. В дополнение к этому, второе расстояние «b₁» от первичной поверхности мембраны для удаления вирусов до той части зоны захвата коллоида золота, которая являлась самой близкой ко вторичной поверхности, измерялось в направлении толщины.

[0092]

Затем значение «A₁» (= a₁/c₁ (в процентах)), получаемое путем деления первого расстояния «a₁» на толщину «c» влажной мембраны для удаления вирусов, вычислялось в каждой из 240 точек, и среднее значение «A₁» для 240 точек вычислялось как первый достигаемый уровень. В дополнение к этому, значение «B₁» (= b₁/c₁ (в процентах)), получаемое путем деления второго расстояния «b₁» на толщину «c» мембраны для удаления вирусов во влажном состоянии, вычислялось в каждой из 240 точек, и среднее значение «B₁» в 240 точках вычислялось как второй достигаемый уровень.

[0093]

Кроме того, как представлено следующим выражением (6), значение, получаемое путем умножения разности между средним значением «B₁» второго достигаемого уровня в мембране для удаления вирусов и средним значением «A₁» первого достигаемого уровня в мембране для удаления вирусов на среднее значение «C» толщины влажной мембраны для удаления вирусов, вычислялось как толщина «T» зоны захвата коллоида золота мембраны для удаления вирусов. Было подтверждено, что нет никаких значительных различий между толщиной «T», вычисленной по выражению (1), и толщиной «T», вычисленной по выражению (6).

T= (B₁ - A₁) × C (6)

[0094]

(6) Свойство зависимости размера частиц (свойство градиента) зоны захвата коллоида золота мембраны для удаления вирусов

Образец (толщина: 8 мкм) вырезался из мембраны для удаления вирусов, с помощью которой фильтровались растворы коллоида золота с каждым из диаметров 30 нм, 40 нм и 50 нм. Толщина мембраны для удаления вирусов во влажном состоянии измерялась с использованием оптического микроскопа (Biozero, BZ8100, производства компании Keyence Corporation). Профиль яркости в каждой из 240 точек, окрашенных коллоидами золота в поперечном сечении образца, измерялся с помощью оптического микроскопа (Biozero, BZ8100, производства компании Keyence Corporation). Первое расстояние «a» от первичной поверхности мембраны для удаления вирусов до той части, где были захвачены коллоиды золота, и которая была самой близкой к первичной поверхности, измерялось в направлении толщины. В дополнение к этому, второе расстояние «b» от первичной поверхности мембраны для удаления вирусов до той части, где были захвачены коллоиды золота, и которая была самой близкой ко вторичной поверхности, измерялось в направлении толщины.

[0095]

Затем, значение «A» (%), получаемое путем деления первого расстояния «a» на толщину «c» влажной мембраны для удаления вирусов, вычислялось в каждой из 240 точек, и среднее значение «A» (%) для 240 точек вычислялось как первый достигаемый уровень. В дополнение к этому, значение «В» (%), получаемое путем деления второго расстояния «b» на толщину «c» влажной мембраны для удаления вирусов, вычислялось в каждой из 240 точек, и среднее значение «B» (%) для 240 точек вычислялось как второй достигаемый уровень. Среднее значение первого достигаемого уровня и среднее значение второго достигаемого уровня для каждого из соответствующих коллоидов золота, имеющих диаметры 30 нм, 40 нм и 50 нм, представлены на Фиг. 8. На Фиг. 8, числовые значения слева представляют средние значения первого достигаемого уровня, а числовые значения справа представляют средние значения второго достигаемого уровня. Положение захвата каждого из соответствующих коллоидов золота, имеющих диаметры 50 нм, 40 нм и 30 нм, последовательно измерялось относительно коллоидов золота, захваченных мембраной, а коллоиды золота, не захваченные мембраной, не подвергались такому измерению.

[0096]

(Способность к удалению вирусов мембраны для удаления вирусов)

(1) Подготовка содержащего вирус раствора антител

Поликлональное антитело (человеческий IgG) (Venoglobulin-IH, производства компании Japan Blood Products Organization) использовалось для получения раствора антитела, разбавленного Dulbecco PBS (-) так, чтобы концентрация антитела составляла 10 мг/мл. К полученному раствору антитела добавлялось 5,0 об.% вируса бычьей вирусной диареи (BVDV), и в достаточной степени перемешивалось для того, чтобы получить содержащий вирус раствор антитела.

[0097]

(2) Фильтрация содержащего вирус раствора антител

Произведенная мембрана для удаления вирусов, имеющая площадь мембраны 0,001 м², использовалась при давлении фильтрации 78,4 кПа для того, чтобы выполнить фильтрацию с одним закрытым концом содержащего вирус раствора антитела до тех пор, пока количество фильтрации не достигнет 100 л/м². Давление фильтрации измерялось манометром, расположенным вблизи от емкости с питающим раствором.

[0098]

(3) Измерение коэффициента удаления вирусов

Были подготовлены и культивированы клетки MDBK (NBL-1) (JCRB 9028), полученные от JCRB Cell Bank. В дополнение к этому был подготовлен смешанный раствор 10 об.% лошадиной сыворотки (HS, производства компании Thermo Fisher Scientific Inc.), нагретой в водяной бане при 56°C в течение 30 мин и инактивированной, и D-MEM (производства компании Invitrogen Corporation, с высоким содержанием глюкозы), содержащий 1 об.% пенициллина/стрептомицина (+10000 ед./мл пенициллина, +10000 мкг/мл стрептомицина, производства компании Invitrogen Corporation). В дальнейшем этот смешанный раствор упоминается как «10 об.% HS/D-MEM». Затем клетки MDBK были разбавлены 10 об.% HS/D-MEM для того, чтобы приготовить разбавленную клеточную суспензию, имеющую концентрацию клеток 2,0 ×10⁵ (клеток/мл). После этого разбавленная клеточная суспензия порциями по 100 мкл была перенесена во все лунки 96-луночной плоскодонной пластины для культивирования клеток (производства компании Falcon Corporation).

[0099]

Что касается фильтрата содержащего вирус раствора антитела, были подготовлены разбавленные растворы с разбавлениями 10, 10², 10³, 10⁴ и 10⁵ с 10%-ым HS/D-MEM. В дополнение к этому был подготовлен содержащий вирус нефильтрованный раствор белка (содержащий вирус раствор антитела), взятый непосредственно перед фильтрацией, с разбавлениями 10², 10³, 10⁴, 10⁵, 10⁶ и 10⁷ с 10%-ым HS/D-MEM.

[0100]

Каждый из фильтрата содержащего вирус раствора антитела, разбавленных растворов фильтрата с разбавлениями 10, 10², 10³, 10⁴ и 10⁵, и разбавленных нефильтрованных растворов содержащего вирус раствора белка с разбавлениями 10², 10³, 10⁴, 10⁵, 10⁶ и 10⁷ порциями по 100 мкл был перенесен в каждые восемь лунок каждой из пластин для культивирования клеток, в которые была перенесена разбавленная клеточная суспензия. После этого, каждая из пластин для культивирования клеток была помещена в термостат с температурой 37°C и 5%-ой атмосферой диоксида углерода, и клетки культивировались в течение трех дней.

[0101]

После этого наличие цитопатического эффекта (CPE) в клетках было подтверждено путем наблюдения в микроскоп, и лунки, в которых цитопатический эффект был подтвержден, были подсчитаны как лунки с вирусной инфекцией, а лунки, в которых цитопатический эффект не был подтвержден, были подсчитаны как лунки без вирусной инфекции. Кроме того, степень вирусной инфекции была подтверждена для каждой лунки, в которую были перенесены фильтрат содержащего вирус раствора антитела, разбавленные растворы фильтрата и разбавленные растворы содержащего вирус нефильтрованного раствора белка, log₁₀(TCID₅₀/мл) был вычислен как титр инфекционности в соответствии со способом Рида-Менча (см. публикацию Experimental Study of Viruses, General, edited by National Institute of Infectious Diseases, p. 479-480), и логарифмический коэффициент удаления (LRV) вирусов был рассчитан с использованием следующего выражения (7). Результаты показаны на Фиг. 8. Мембрана для удаления вирусов в соответствии с каждым Примером имела тенденцию к более высокому коэффициенту удаления вирусов, чем мембрана для удаления вирусов в соответствии с каждым Сравнительным примером.

LRV=log₁₀ (C₀/C_F) (7)

Здесь «C₀» означает титр инфекционности содержащего вирус нефильтрованного раствора белка (содержащего вирус раствора антитела) перед фильтрацией с помощью мембраны для удаления вирусов, а «C_F» означает титр инфекционности фильтрата после фильтрации с помощью мембраны для удаления вирусов.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

[0102]

1 - первичная поверхность;

2 - вторичная поверхность;

10 - мембрана для удаления вирусов.

Реферат

Группа изобретений относится к области биотехнологии. Предложена мембрана для удаления вирусов из содержащего белок раствора и способ производства указанной мембраны. Мембрана содержит целлюлозу, первичную поверхность и вторичную поверхность. При этом мембрана имеет значение, получаемое путем деления стандартного отклонения значения площади спектра вариации в яркости на среднее значение площади спектра вариации в яркости, от 0,01 до 0,30, где яркость измеряют для поперечного сечения мембраны после того, как содержащий имеющие диаметр 30 нм коллоиды золота раствор прошел через первичную поверхность в мембрану с предоставлением возможности мембране захватывать коллоиды золота для измерения яркости. Причём толщина зоны, где захватываются имеющие диаметр от 30 нм до 40 нм коллоиды золота в поперечном сечении мембраны во влажном состоянии, составляет от 17,0 мкм до 20,0 мкм. Способ включает стадию состаривания и формирование мембраны. Изобретения обеспечивают малую разность в способности фильтрации между продуктами и высокую безопасность. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 8 ил.

Формула