Пористая мембрана - RU2657059C1

Чертежи

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001]

Настоящее изобретение относится к пористой мембране.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002]

В последние годы терапевтическое лечение с использованием фракционированных продуктов плазмы и биофармацевтических препаратов в качестве лекарств широко распространилось из-за малого количества побочных эффектов и высокой эффективности лечения. Однако фракционированные продукты плазмы получают из человеческой крови, биофармацевтические препараты получают из животных клеток, и поэтому имеется риск того, что патогенные вещества, такие как вирусы, могут загрязнить лекарства.

[0003]

Для того чтобы предотвратить загрязнение лекарств вирусами, проводится надежное удаление или инактивация вирусов. Примеры способа для удаления или инактивации вируса включают в себя термическую обработку, оптическую обработку и обработку химикатами. Способ мембранной фильтрации, который является эффективным для всех вирусов, независимо от их термических и химических характеристик, привлек к себе внимание с точки зрения проблем денатурации белков, эффективности инактивации вируса и загрязнения химическими веществами.

[0004]

Примеры вируса, подлежащего удалению или инактивации, включают в себя: вирус полиомиелита (диаметр от 25 до 30 нм); парвовирус (диаметр от 18 до 24 нм) в качестве самого мелкого вируса и вирус ВИЧ (диаметр от 80 до 100 нм) в качестве относительно большого вируса. В последние годы существует все возрастающая потребность в удалении вирусов, особенно малых вирусов, таких как парвовирус.

[0005]

Первой характеристикой, требуемой от мембраны для удаления вируса, является безопасность. Безопасность включает в себя недопущение загрязнения фракционированных продуктов плазмы и биофармацевтических препаратов патогенными веществами, такими как вирусы, а также недопущение загрязнения фракционированных продуктов плазмы и биофармацевтических препаратов посторонними веществами, такими как элюат из мембраны для удаления вируса.

Что касается безопасности в плане недопущения загрязнения патогенными веществами, такими как вирусы, становится важным удалять вирусы в достаточной степени с помощью мембраны для удаления вируса. В Непатентном документе 1 говорится, что целевой коэффициент очищения (LRV, то есть количество порядков, на которое фильтр снижает число микроорганизмов) для мелкого вируса мышей или свиного парвовируса составляет 4.

Кроме того, что касается безопасности в плане недопущения загрязнения посторонними веществами, такими как элюат, становится важным не позволять элюату выходить из мембраны для удаления вируса.

[0006]

Второй характеристикой, требуемой от мембраны для удаления вируса, является ее производительность. Производительность означает эффективное извлечение белка, такого как альбумин размером 5 нм и глобулин размером 10 нм. Мембрана ультрафильтрации и мембрана гемодиализа, каждая из которых имеет диаметр пор приблизительно в несколько нанометров, и мембрана обратного осмоса, имеющая еще меньший диаметр пор, не являются подходящими в качестве мембраны для удаления вируса, потому что белок блокирует поры во время фильтрации. В частности, в том случае, когда планируется удаление малого вируса, такого как парвовирус, трудно одновременно достичь безопасности и производительности, потому что размер вируса и размер белка подобны.

[0007]

Патентный документ 1 раскрывает способ удаления вируса с использованием мембраны, которая содержит регенерированную целлюлозу.

Патентный документ 2 раскрывает мембрану для удаления вируса, получаемую путем гидрофилизации поверхности мембраны способом прививочной полимеризации, причем мембрана формируется с помощью способа термически индуцированного разделения фаз и содержит поливинилиденфторид (PVDF).

[0008]

Кроме того, Патентный документ 3 раскрывает мембрану для удаления вируса, имеющую поверхность, покрытую гидроксиалкилцеллюлозой, и имеющую первоначальное логарифмическое значение LRV по меньшей мере 4,0 для PhiX174.

Патентный документ 4 раскрывает мембрану для удаления вируса, формируемую из смешанного состояния полимера на основе полисульфона и поливинилпирролидона (PVP).

Патентный документ 5 раскрывает мембрану для удаления вируса, получаемую путем покрытия мембраны, сформированной из смешанного состояния полимера на основе полисульфона и сополимера винилпирролидона и винилацетата, полисахаридом или производным полисахарида.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА

[0009]

Патентный документ 1: Японский патент № 4024041

Патентный документ 2: Международная патентная заявка № WO 2004/035180

Патентный документ 3: Японский патент № 4504963

Патентный документ 4: Международная патентная заявка № WO 2011/111679

Патентный документ 5: Японский патент № 5403444

НЕПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА

[0010]

Непатентный документ 1: PDA Journal of GMP and Validation in Japan, vol. 7, No. 1, p. 44(2005)

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА

[0011]

Однако в соответствии с методикой, раскрытой в Патентном документе 1, даже при том, что удовлетворительный коэффициент извлечения белка может быть показан при условии низкого потока, трудно установить давление фильтрации высоким, потому что целлюлоза имеет низкую прочность в том состоянии, когда она смачивается водой, что мешает получению высокой скорости проникновения, и поэтому все еще имеется необходимость в улучшении с точки зрения эффективного извлечения белка.

В соответствии с методикой, раскрытой в Патентном документе 2, для мембран, производимых с помощью способа термически индуцированного разделения фаз, трудно приготовить мембрану, имеющую градиентную асимметричную структуру, в которой диаметры мелких пор изменяются в направлении толщины мембраны, и мембраны, производимые с помощью способа термически индуцированного разделения фаз, обычно имеют однородную структуру. Соответственно при этом не может быть получена высокая скорость проникновения по сравнению со скоростью проникновения мембран, имеющих градиентную асимметричную структуру.

[0012]

Кроме того, что касается методики, раскрытой в Патентном документе 3, даже при том, что имеется раскрытие первоначального значения LRV, изменение эффективности удаления вируса со временем не описано в достаточной степени. Кроме того, для того чтобы реализовать эффективное извлечение белка, важно подавить уменьшение потока со временем, но исследования по подавлению уменьшения потока не были проведены в достаточной степени.

Методика, раскрытая в Патентном документе 4, относится к мембране, в которой, когда 0,5 мас.% раствор иммуноглобулина подвергается заглушенной фильтрации при постоянном давлении 1,0 бар в течение 60 мин, время фильтрации и интегрированное количество извлеченного фильтрата находятся по существу в линейном соотношении, но на графике, полученном путем откладывания времени фильтрации по горизонтальной оси и интегрированного количества извлеченного фильтрата по вертикальной оси, не изображено интегрированное количество фильтрата, извлеченного в диапазоне от 0 до 5 мин после начала фильтрации, а именно во время того интервала, в котором понижение проницаемости по своей природе встречается наиболее часто. Таким образом, если график продлевается с помощью линейной регрессии к начальной точке, оказывается, что, по существу, закупоривание мембраны не подавляется в достаточной степени. Кроме того, когда используется мембрана для удаления вируса, фильтрация обычно проводится в течение 60 мин или дольше, и поэтому для того, чтобы достичь одновременно высокоэффективного извлечения и поддержания способности к удалению вируса в течение длительного времени, необходимо подавлять уменьшение потока на более поздней стадии времени фильтрации, однако еще не были проведены достаточные исследования уменьшения потока, когда фильтрация проводится в течение 60 мин или дольше.

В методике, раскрытой в Патентном документе 5, показано, что способность к фильтрации белка улучшается путем покрытия мембраны полисахаридом. Это улучшение является эффектом, получаемым за счет подавления адсорбции белка. Однако тот факт, что давление фильтрации увеличивается до 3 бар при фильтрации с постоянным потоком, означает, что закупоривание по существу происходит во время фильтрации, и поэтому можно полагать, что физическое блокирование пор во время фильтрации подавляется в недостаточной степени. Кроме того, способ для подавления уменьшения потока со временем изучен в недостаточной степени.

[0013]

Задача, решаемая настоящим изобретением, состоит в том, чтобы предложить пористую мембрану, с помощью которой полезный компонент может быть извлечен очень эффективным образом с одновременным подавлением закупоривания во время фильтрации белкового раствора и из которой элюируется только небольшое количество элюата даже тогда, когда фильтруется водный раствор.

[0014]

В результате проведения тщательных исследований с целью решения этой проблемы авторы настоящего изобретения совершили настоящее изобретение за счет обнаружения того, что эта проблема может быть решена с помощью пористой мембраны, имеющей конкретную конфигурацию.

[0015]

Иначе говоря, настоящее изобретение заключается в следующем.

(1)

Пористая мембрана, содержащая:

гидрофобный полимер и

нерастворимый в воде гидрофильный полимер,

причем эта пористая мембрана имеет:

плотный слой с выходной стороны мембраны по направлению фильтрации;

градиентную асимметричную структуру, в которой

средний диаметр мелких пор увеличивается от выходной части в направлении фильтрации к входной части в направлении фильтрации и

индекс градиента среднего диаметра пор от плотного слоя к крупнопористому (рыхлому) слою составляет от 0,5 до 12,0.

(2)

Пористая мембрана, содержащая:

гидрофобный полимер и

нерастворимый в воде гидрофильный полимер,

причем эта пористая мембрана имеет:

плотный слой с выходной стороны мембраны по направлению фильтрации;

градиентную асимметричную структуру, в которой

средний диаметр мелких пор увеличивается от выходной части в направлении фильтрации к входной части в направлении фильтрации;

интегрированная проницаемость иммуноглобулина за 180 мин составляет от 8,0 до 20,0 кг/м², когда 1,5 мас.% иммуноглобулин фильтруется при постоянном давлении 2,0 бар; и

отношение потока иммуноглобулина F180 через 180 мин после начала фильтрации к потоку иммуноглобулина F60 через 60 мин после начала фильтрации составляет 0,70 или больше.

(3)

Пористая мембрана в соответствии с пунктом (1) или (2), в которой доля пор с размером 10 нм или меньше в плотном слое составляет 8,0% или меньше.

(4)

Пористая мембрана в соответствии с любым из пунктов (1) - (3), в которой значение отношения «среднеквадратичное отклонение диаметра пор/средний диаметр пор в плотном слое» составляет 0,85 или меньше.

(5)

Пористая мембрана в соответствии с любым из пунктов (1) - (4), в которой доля пор с размером больше чем 10 нм и 20 нм или меньше в плотном слое составляет 20,0% или больше и 35,0% или меньше.

(6)

Пористая мембрана в соответствии с любым из пунктов (1) - (5), в которой пористость в плотном слое составляет 30,0% или больше и 45,0% или меньше.

(7)

Пористая мембрана в соответствии с любым из пунктов (1) - (6), в которой нерастворимый в воде гидрофильный полимер является электрически нейтральным.

(8)

Пористая мембрана в соответствии с любым из пунктов (1) - (7), в которой скорость проницаемости для чистой воды составляет от 160 до 500 л/ч×м²×бар.

(9)

Пористая мембрана в соответствии с любым из пунктов (1) - (8), в которой давление появления первого пузырька составляет от 1,40 до 1,80 МПа.

(10)

Пористая мембрана в соответствии с любым из пунктов (1) - (9), в которой толщина плотного слоя составляет от 1 до 8 мкм.

(11)

Пористая мембрана в соответствии с любым из пунктов (1) - (10), в которой гидрофобный полимер представляет собой полимер на основе полисульфона.

(12)

Пористая мембрана в соответствии с любым из пунктов (1) - (11), в которой нерастворимый в воде гидрофильный полимер представляет собой полимер на основе винила.

(13)

Пористая мембрана в соответствии с любым из пунктов (1) - (12), в которой нерастворимый в воде гидрофильный полимер представляет собой полисахарид или его производное.

(14)

Пористая мембрана в соответствии с любым из пунктов (1) - (13), в которой нерастворимый в воде гидрофильный полимер представляет собой полиэтиленгликоль или его производное.

(15)

Пористая мембрана в соответствии с любым из пунктов (1) - (14) для удаления вируса, содержащегося в белковом растворе.

ПОЛЕЗНЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0016]

В соответствии с настоящим изобретением может быть обеспечена пористая мембрана, с помощью которой полезный компонент, такой как белок, может быть извлечен очень эффективным образом с одновременным подавлением закупорки во время фильтрации белкового раствора и из которой элюируется только небольшое количество элюата даже тогда, когда фильтруется водный раствор.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0017]

[Фиг. 1] Фиг. 1 показывает пример результата, полученного путем бинаризации изображения, наблюдаемого в сканирующий электронный микроскоп, на поровые части и твердые части, где белые части представляют собой поровые части, а черные части представляют собой твердые части.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0018]

Далее будут описаны варианты осуществления настоящего изобретения (в дальнейшем называемые «настоящими вариантами осуществления»). Настоящее изобретение не ограничено следующими вариантами осуществления, и различные модификации вариантов осуществления могут быть выполнены в пределах области охвата настоящего изобретения.

[0019]

Пористая мембрана в соответствии с настоящими вариантами осуществления содержит гидрофобный полимер и нерастворимый в воде гидрофильный полимер, имеет плотный слой в выходной части фильтрации в мембране, градиентную асимметричную структуру, в которой средний диаметр мелких пор увеличивается от выходной части фильтрации к входной части фильтрации и индекс градиента среднего диаметра пор от плотного слоя к крупнопористому слою составляет от 0,5 до 12,0.

[0020]

Пористая мембрана в соответствии с настоящими вариантами осуществления содержит гидрофобный полимер и нерастворимый в воде гидрофильный полимер.

В настоящих вариантах осуществления примеры гидрофобного полимера, используемого в качестве основного материала мембраны, включают в себя полиолефины, полиамиды, полиимиды, полиэфиры, поликетоны, поливинилиденфторид (PVDF), поли(метилметакрилаты), полиакрилонитрил и полимеры на основе полисульфона.

Полимеры на основе полисульфона являются предпочтительными с точки зрения высоких мембранообразующих свойств и управления мембранной структурой.

Гидрофобные полимеры могут использоваться по отдельности или в смесях двух или более из них.

[0021]

Полимеры на основе полисульфона относятся к полисульфонам (PSf), имеющим повторяющийся блок, представленный нижеприведенной формулой 1, или к полиэфирсульфонам (PES), имеющим повторяющийся блок, представленный нижеприведенной формулой 2, причем полиэфирсульфоны являются предпочтительными.

[0022]

Формула 1:

[0023]

Формула 2:

[0024]

Полимеры на основе полисульфона могут содержать заместитель, такой как функциональная группа или алкильная группа, или атом водорода в углеводородных цепях может быть замещен другим атомом, таким как галоген или заместитель, в структурах, представленных формулой 1 и формулой 2.

Полимеры на основе полисульфона могут использоваться по отдельности или в смесях двух или более из них.

[0025]

Пористая мембрана в соответствии с настоящими вариантами осуществления содержит нерастворимый в воде гидрофильный полимер.

Принимая во внимание предотвращение резкого снижения скорости фильтрации, вызываемого закупориванием мембраны благодаря адсорбции белка, пористая мембрана в соответствии с настоящими вариантами осуществления гидрофилизируется за счет разрешения нерастворимому в воде гидрофильному полимеру присутствовать на поверхности мелких пор основного материала мембраны, содержащего гидрофобный полимер.

Примеры способа для гидрофилизации основного материала мембраны включают в себя покрытие, прививочную реакцию и реакцию сшивки после формирования основного материала мембраны, содержащего гидрофобный полимер. Основной материал мембраны может также гидрофилизироваться путем покрытия, прививочной реакции, реакции сшивки и т.п. после подвергания гидрофобного полимера и гидрофильного полимера смешиванию для формирования мембраны.

[0026]

В настоящих вариантах осуществления гидрофильный полимер относится к полимеру, который имеет краевой угол, равный 90 градусам или меньше, при контакте PBS (забуференного фосфатом физиологического раствора, т.е. раствора, полученного путем растворения 9,6 г порошкообразного забуференного фосфатом Дульбекко физиологического раствора (-) «Nissui», коммерчески доступного от компании Nissui Pharmaceutical Co., Ltd., в воде до общего объема 1 л) с пленкой полимера.

В настоящих вариантах осуществления предпочтительно, чтобы краевой угол гидрофильного полимера составлял 60 градусов или меньше и более предпочтительно 40 градусов или меньше. В том случае, когда содержится гидрофильный полимер, имеющий краевой угол 60 градусов или меньше, пористая мембрана легко смачивается водой, а в том случае, когда содержится гидрофильный полимер, имеющий краевой угол 40 градусов или меньше, тенденция того, что пористая мембрана будет легко смачиваться водой, является еще более замечательной.

Краевой угол означает угол, образуемый поверхностью водной капельки с пленкой, когда водная капелька оказывается на поверхность пленки, и этот краевой угол определяется в японском промышленном стандарте JIS R3257.

[0027]

В настоящих вариантах осуществления термин «нерастворимый в воде» означает коэффициент элюирования 0,1% или менее в том случае, когда фильтр, собранный так, чтобы он имел эффективную площадь мембраны 3,3 см², используется для заглушенной фильтрации при постоянном давлении 2,0 бар со 100 мл чистой воды с температурой 25°C.

Коэффициент элюирования вычисляется в соответствии со следующим способом.

Фильтрат, полученный путем фильтрования 100 мл чистой воды с температурой 25°C, извлекается и концентрируется. Количество углерода измеряется с использованием полученной концентрированной жидкости с помощью измерителя полного содержания органического углерода TOC-L (производства компании Shimadzu Corporation) для того, чтобы вычислить коэффициент элюирования из мембраны.

[0028]

В настоящих вариантах осуществления нерастворимый в воде гидрофильный полимер относится к веществу, которое удовлетворяет вышеописанным требованиям к краевому углу и коэффициенту элюирования. Нерастворимые в воде гидрофильные полимеры включают в себя не только гидрофильные полимеры, в которых само вещество является нерастворимым в воде, но также включают в себя и гидрофильные полимеры, которые переводятся в нерастворимую в воде форму в процессе их производства даже при том, что сами гидрофильные полимеры являются изначально растворимыми в воде гидрофильными полимерами. Иначе говоря, даже при том, что гидрофильный полимер является водорастворимым гидрофильным полимером, этот гидрофильный полимер включается в нерастворимые в воде гидрофильные полимеры в настоящих вариантах осуществления, если этот гидрофильный полимер представляет собой вещество, которое удовлетворяет вышеописанным требованиям к краевому углу, а также удовлетворяет вышеописанным требованиям к коэффициенту элюирования при заглушенной фильтрации при постоянном давлении после изготовления фильтра в результате его перевода в нерастворимую в воде форму в процессе его производства.

[0029]

Предпочтительно, чтобы нерастворимый в воде гидрофильный полимер был электрически нейтральным, принимая во внимание предотвращение адсорбции белка в качестве растворенного вещества.

В настоящих вариантах осуществления термин «электрически нейтральный» означает «не имеющий заряда внутри молекулы» или означает, что количество катионов и количество анионов внутри молекулы равны.

[0030]

Примеры нерастворимого в воде гидрофильного полимера включают в себя полимеры на основе винила.

Примеры основанного на виниле полимера включают в себя: гомополимеры гидроксиэтилметакрилата, гидроксипропилметакрилата, дигидроксиэтилметакрилата, диэтиленгликольметакрилата, триэтиленгликольметакрилата, поли(этиленгликоль)метакрилата, винилпирролидона, акриламида, диметилакриламида, глюкоксиоксиэтилметакрилата, 3-сульфопропилметакрилоксиэтилдиметиламмонийбетаина, 2-метакрилоилоксиэтилфосфорилхолина, 1-карбоксидиметилметакрилоилоксиэтилметанаммония и т.п.; а также статистические сополимеры, привитые сополимеры и блок-сополимеры гидрофобного мономера, такого как стирол, этилен, пропилен, пропилметакрилат, бутилметакрилат, этилгексилметакрилат, октадецилметакрилат, бензилметакрилат или метоксиэтилметакрилат, и гидрофильного мономера, такого как гидроксиэтилметакрилат, гидроксипропилметакрилат, дигидроксиэтилметакрилат, диэтиленгликольметакрилат, триэтиленгликольметакрилат, поли(этиленгликоль)метакрилат, винилпирролидон, акриламид, диметилакриламид, глюкоксиоксиэтилметакрилат, 3-сульфопропилметакрилоксиэтилдиметиламмонийбетаин, 2-метакрилоилоксиэтилфосфорилхолин или 1-карбоксидиметилметакрилоилоксиэтилметанаммоний.

Кроме того, примеры полимера на основе винила также включают в себя сополимеры катионного мономера, такого как диметиламиноэтилметакрилат или диэтиламиноэтилметакрилат, анионного мономера, такого как акриловая кислота, метакриловая кислота, винилсульфоновая кислота, сульфопропилметакрилат или фосфоксиэтилметакрилат, и вышеописанного гидрофобного мономера, и полимер на основе винила также может быть полимером, содержащим равное количество анионных мономеров и катионных мономеров для того, чтобы быть электрически нейтральным.

[0031]

Примеры нерастворимого в воде гидрофильного полимера также включают в себя целлюлозу, являющуюся полисахаридом, и триацетат целлюлозы, являющийся производным целлюлозы. Кроме того, полисахариды и их производные включают в себя материалы, получаемые путем подвергания сшивке гидроксиалкилцеллюлозы и т.п.

Нерастворимые в воде гидрофильные полимеры могут быть полиэтиленгликолями и их производными, блок-сополимерами этиленгликоля и вышеописанного гидрофобного мономера, статистических сополимеров или блок-сополимеров этиленгликоля и пропиленгликоля, этилбензилгликоля и т.п. Кроме того, полиэтиленгликоли и вышеописанные сополимеры могут быть переведены в нерастворимую в воде форму путем замещения одного их конца или обоих концов гидрофобной группой.

Примеры соединения, получаемого путем замещения одного конца или обоих концов полиэтиленгликолей гидрофобной группой, включают в себя α-дибензилполиэтиленгликоли и α-дидодецилполиэтиленгликоли, и это соединение может быть, например, сополимером полиэтиленгликоля и гидрофобного мономера, такого как дихлордифенилсульфон, имеющий группу галогена на обоих концах своей молекулы.

Примеры нерастворимого в воде гидрофильного полимера также включают в себя полиэтилентерефталаты и полиэфирсульфоны, которые получаются путем поликонденсации и которые гидрофилизируются путем замещения атомов водорода в главной цепи полиэтилентерефталатов и полиэфирсульфонов гидрофильными группами. В гидрофилизированных полиэтилентерефталатах, полиэфирсульфонах и т.п. атомы водорода в главной цепи могут быть замещены анионными группами или катионными группами или количества анионных групп и количество катионных групп могут быть равными.

Нерастворимый в воде гидрофильный полимер может быть полимером, получаемым путем размыкания кольца эпоксигруппы в эпоксидной смоле типа бисфенола А или типа новолака либо путем введения винилового полимера, полиэтиленгликоля и т.п. в эпоксигруппу.

Кроме того, нерастворимый в воде гидрофильный полимер может быть подвергнут связыванию с силаном.

Нерастворимые в воде гидрофильные полимеры могут использоваться по отдельности или в смесях двух или более из них.

[0032]

В качестве нерастворимого в воде гидрофильного полимера гомополимеры гидроксиэтилметакрилата, гидроксипропилметакрилата или дигидроксиэтилметакрилата; а также статистические сополимеры гидрофильного мономера, такие как 3-сульфопропилметакрилоксиэтилдиметиламмонийбетаин, 2-метакрилоилоксиэтилфосфорилхолин или 1-карбоксидиметилметакрилоилоксиэтилметанаммоний, и гидрофобного мономера, такого как бутилметакрилат или этилгексилметакрилат, являются предпочтительными с точки зрения легкости производства, и гомополимеры гидроксиэтилметакрилата или гидроксипропилметакрилата; а также статистические сополимеры гидрофильного мономера, такие как 3-сульфопропилметакрилоксиэтилдиметиламмонийбетаин, 2-метакрилоилоксиэтилфосфорилхолин, и гидрофобного мономера, такого как бутилметакрилат или этилгексилметакрилат, являются более предпочтительными с точки зрения легкости выбора растворителя для покрывающей жидкости, диспергируемости в покрывающей жидкости и работоспособности в проводящем покрытии с нерастворимым в воде гидрофильным полимером.

[0033]

Нерастворимый в воде гидрофильный полимер, получаемый путем перевода в нерастворимую в воде форму водорастворимого гидрофильного полимера в процессе производства мембраны, может быть, например, водорастворимым гидрофильным полимером, который переводится в нерастворимую в воде форму таким образом, что основной материал мембраны из гидрофобного полимера покрывается водорастворимым гидрофильным полимером, получаемым путем сополимеризации мономера, имеющего группу азида в своей боковой цепи, и гидрофильного мономера, такого как 2-метакрилоилоксиэтилфосфорилхолин, и после этого полученная мембрана из основного материала подвергается термической обработке, ковалентно связывая тем самым водорастворимый гидрофильный полимер с мембраной из основного материала. Кроме того, гидрофильный мономер, такой как 2-гидроксиалкилакрилат, также может быть привит к основному материалу мембраны из гидрофобного полимера.

[0034]

Пористая мембрана в соответствии с настоящими вариантами осуществления или мембрана из основного материала в настоящих вариантах осуществления может быть мембраной, получаемой путем подвергания гидрофильного полимера и гидрофобного полимера смешиванию для формирования мембраны.

Гидрофильный полимер для использования в формировании смешанной мембраны особенно не ограничивается, при условии, что этот гидрофильный полимер является совместимым с хорошим растворителем вместе с гидрофобным полимером, но сополимеры, содержащие поливинилпирролидон или винилпирролидон, являются предпочтительными в качестве гидрофильного полимера.

Конкретные примеры поливинилпирролидона включают в себя LUVITEC (торговая марка) K 60, K 80, K 85 и K 90, все из которых являются коммерчески доступными от компании BASF SE, и при этом LUVITEC (торговая марка) K 80, K 85 и K 90 являются предпочтительными.

В качестве сополимера, содержащего винилпирролидон, сополимеры винилпирролидона и винилацетата являются предпочтительными, принимая во внимание совместимость с гидрофобными полимерами и подавление взаимодействия белка с поверхностью мембраны.

Предпочтительно, чтобы отношение сополимеризации винилпирролидона к винилацетату составляло от 6:4 до 9:1 с точки зрения адсорбции белка к мембранной поверхности и взаимодействия белка с полимерами на основе полисульфона в мембране.

Конкретные примеры сополимера винилпирролидона и винилацетата включают в себя LUVISKOL (торговая марка) VA 64 и VA 73, все из которых являются коммерчески доступными от компании BASF SE.

Эти гидрофильные полимеры могут использоваться по отдельности или в смесях двух или более из них.

[0035]

В настоящих вариантах осуществления промывка горячей водой после формирования смешанной мембраны является предпочтительной в том случае, когда водорастворимый гидрофильный полимер используется при формировании смешанной мембраны с точки зрения подавления элюирования посторонних материалов из мембраны во время фильтрации. В результате промывки гидрофильные полимеры, которые недостаточно переплелись с гидрофобными полимерами, удаляются из мембраны, и элюирование во время фильтрации подавляется.

В качестве промывки горячей водой может проводиться обработка горячей воды при высоком давлении или обработка теплой водой после покрытия.

[0036]

Пористая мембрана в соответствии с настоящими вариантами осуществления имеет плотный слой в мембране в выходной части фильтрации.

Примеры формы пористой мембраны в настоящих вариантах осуществления включают в себя мембраны из полого волокна и плоские мембраны.

С точки зрения намеченных целей использования пористой мембраны в качестве мембраны разделения/фильтрации пористая мембрана используется таким образом, что входная часть фильтрации в мембране имеет крупнопористую (рыхлую) структуру, а выходная часть фильтрации в мембране имеет плотную структуру в настоящих вариантах осуществления.

В том случае, когда раствор для фильтрации вводится в пористую мембрану из полого волокна, когда раствор подается на сторону наружной поверхности, часть внутренней поверхности является выходной частью фильтрации, а когда раствор подается на сторону внутренней поверхности, часть наружной поверхности является выходной частью фильтрации.

В плоской пористой мембране часть поверхности мембраны с одной стороны является входной частью фильтрации мембраны, а часть поверхности мембраны с другой стороны является выходной частью фильтрации, но в плоской мембране жидкость подается от той части поверхности мембраны, которая имеет крупнопористую (рыхлую) структуру, к той части поверхности мембраны, которая имеет плотную структуру.

В настоящих вариантах осуществления выходная часть фильтрации обозначает диапазон, который достигает 10% толщины мембраны от выходной поверхности фильтрации, соответствующей поверхности мембраны с одной стороны, а входная часть фильтрации, соответствующая поверхности мембраны с другой стороны, обозначает диапазон, который достигает 10% толщины мембраны от входной поверхности фильтрации.

В пористой мембране из полого волокна, когда жидкость подается со стороны наружной поверхности, диапазон, который достигает 10% толщины мембраны от внутренней поверхности, является выходной частью фильтрации, и диапазон, который достигает 10% толщины мембраны от наружной поверхности, является входной частью фильтрации, а когда жидкость подается со стороны внутренней поверхности, диапазон, который достигает 10% толщины мембраны от внутренней поверхности, является входной частью фильтрации, и диапазон, который достигает 10% толщины мембраны от наружной поверхности, является выходной частью фильтрации.

[0037]

Пористая мембрана в соответствии с настоящими вариантами осуществления имеет плотный слой в выходной части фильтрации в мембране, а также градиентную асимметричную структуру, в которой средний диаметр мелких пор увеличивается от выходной части фильтрации в мембране к входной части фильтрации и индекс градиента среднего диаметра пор от плотного слоя к крупнопористому слою составляет от 0,5 до 12,0.

В настоящих вариантах осуществления плотный слой и крупнопористый слой пористой мембраны определяются с помощью получения изображений поперечного сечения мембраны под сканирующим электронным микроскопом (SEM). Например, поле зрения устанавливается горизонтально по отношению к направлению толщины мембраны в произвольной части поверхности поперечного сечения мембраны с увеличением 50000х. После получения изображения одного установленного поля зрения поле зрения перемещается горизонтально по отношению к направлению толщины мембраны, а затем получается изображение следующего поля зрения. Путем повторения операции получения изображения фотографии поверхности поперечного сечения мембраны получались без каких-либо промежутков, и полученные таким образом фотографии были соединены для того, чтобы получить одну фотографию поверхности поперечного сечения мембраны. На этой фотографии поверхности поперечного сечения средний диаметр пор в диапазоне (2 мкм в направлении, перпендикулярном к направлению толщины мембраны) × (1 мкм от выходной поверхности фильтрации в направлении к входной поверхности фильтрации в направлении толщины мембраны) вычисляется для каждого микрометра от выходной поверхности фильтрации к входной поверхности фильтрации.

[0038]

Средний диаметр пор вычисляется с использованием анализа изображения. В частности, поровые части и твердые части подвергаются бинаризации с помощью программного обеспечения Image-pro plus производства компании Media Cybernetics, Inc. Поровые части и твердые части различаются на основе яркости, а шум или те участки, которые не могут быть различены, корректируются с помощью инструмента рисования от руки. Краевая секция, которая образует контур поровой части, и пористая структура, наблюдаемая позади поровой части, определяются как поровая часть. После бинаризации диаметр пор вычисляется от значения площади на одну пору в предположении о том, что форма поры представляет собой правильную окружность. Вычисление проводится для каждой поры с тем, чтобы вычислить средний диаметр пор для каждого диапазона размером 1 мкм и 2 мкм. Следует отметить, что прерывистые поровые части на концах полей зрения также подсчитываются.

[0039]

Пористая мембрана в соответствии с настоящими вариантами осуществления имеет плотный слой и крупнопористый слой.

Поле зрения, имеющее средний диаметр пор 50 нм или меньше, определяется как плотный слой, а поле зрения, имеющее средний диаметр пор больше, чем 50 нм, определяется как крупнопористый слой. Фиг. 1 показывает результат, полученный путем бинаризации одного конкретного изображения со сканирующего электронного микроскопа.

[0040]

Наличие градиентной асимметричной структуры, в которой средний диаметр мелких пор увеличивается от выходной части фильтрации в мембране к входной части фильтрации, означает, что средний диаметр мелких пор увеличивается от области, где средний диаметр пор является самым малым в выходной части фильтрации, к области, где средний диаметр пор является самым большим во входной части фильтрации. В настоящих вариантах осуществления градиентная асимметричная структура может быть подтверждена путем вычисления средних диаметров пор на основе анализа оцифрованных изображений со сканирующего электронного микроскопа.

В том случае, когда пористая мембрана в настоящих вариантах осуществления представляет собой пористую мембрану из полого волокна, может иметь место случай, в котором пористая мембрана из полого волокна имеет крупнопористый слой в части внутренней поверхности и имеет плотный слой в части наружной поверхности, либо может иметь место случай, в котором пористая мембрана из полого волокна имеет крупнопористый слой в части наружной поверхности и имеет плотный слой в части внутренней поверхности. В том случае, когда пористая мембрана из полого волокна имеет крупнопористый слой в части внутренней поверхности и имеет плотный слой в части наружной поверхности, часть внутренней поверхности представляет собой входную часть фильтрации, а часть наружной поверхности представляет собой выходную часть фильтрации. В том случае, когда пористая мембрана из полого волокна имеет крупнопористый слой в части наружной поверхности и имеет плотный слой в части внутренней поверхности, часть наружной поверхности представляет собой входную часть фильтрации, а часть внутренней поверхности представляет собой выходную часть фильтрации.

[0041]

Индекс градиента среднего диаметра пор от плотного слоя к крупнопористому слою вычисляется на основе первого поля зрения, определенного как плотный слой, и второго поля зрения, определенного как крупнопористый слой, причем второе поле зрения является смежным с первым полем зрения. Выявляется то место, где поле зрения переходит от поля зрения, имеющего средний диаметр пор 50 нм или меньше, определяемого как плотный слой, к полю зрения, имеющему средний диаметр пор больше чем 50 нм, определяемому как крупнопористый слой. Индекс градиента вычисляется с использованием смежных полей зрения плотного слоя и крупнопористого слоя. В частности, индекс градиента среднего диаметра пор от плотного слоя к крупнопористому слою может быть вычислен с помощью нижеприведенного выражения (1).

Индекс градиента среднего диаметра пор от плотного слоя к крупнопористому слою=(средний диаметр пор крупнопористого слоя (первое поле зрения) - средний диаметр пор плотного слоя (второе поле зрения))/1. (1)

[0042]

В пористой мембране в соответствии с настоящими вариантами осуществления предпочтительно, чтобы доля (%) мелких пор с размером 10 нм или меньше в плотном слое составляла 8,0% или меньше и более предпочтительно 5,0% или меньше.

Доля (%) мелких пор с размером 10 нм или меньше в плотном слое относится к среднему из значений, вычисленных на основе анализа изображений со сканирующего электронного микроскопа с использованием нижеприведенного выражения (2) для всех полей зрения, определенных как плотный слой.

(Общее количество мелких пор, имеющих диаметр 10 нм или меньше, в одном поле зрения, определенном как плотный слой/общее количество мелких пор в том же самом поле зрения) × 100. (2)

[0043]

В пористой мембране в соответствии с настоящими вариантами осуществления предпочтительно, чтобы доля (%) мелких пор с размером больше чем 10 нм и 20 нм или меньше в плотном слое составляла 20,0% или больше и 35,0% или меньше.

Доля (%) мелких пор с размером больше чем 10 нм и 20 нм или меньше в плотном слое относится к среднему из значений, вычисленных на основе анализа изображений со сканирующего электронного микроскопа с использованием нижеприведенного выражения (3) для всех полей зрения, определенных как плотный слой.

(Общее количество мелких пор, имеющих диаметр больше чем 10 нм и 20 нм или меньше, в одном поле зрения, определенном как плотный слой/общее количество мелких пор в том же самом поле зрения) × 100. (3)

[0044]

В пористой мембране в соответствии с настоящими вариантами осуществления предпочтительно, чтобы пористость (%) в плотном слое составляла 30,0% или больше и 45,0% или меньше.

Пористость (%) в плотном слое относится к среднему из значений, вычисленных на основе анализа изображений со сканирующего электронного микроскопа с использованием нижеприведенного выражения (4) для всех полей зрения, определенных как плотный слой.

(Общая площадь пор в одном поле зрения, определенном как плотный слой/площадь того же самого поля зрения) × 100. (4)

[0045]

В пористой мембране в соответствии с настоящими вариантами осуществления предпочтительно, чтобы значение отношения среднеквадратичное отклонение диаметров пор/средний диаметр пор в плотном слое составляло 0,85 или меньше и более предпочтительно 0,70 или меньше.

Значение отношения среднеквадратичное отклонение диаметров пор/средний диаметр пор в плотном слое относится к среднему из значений, вычисленных на основе анализа изображений со сканирующего электронного микроскопа с использованием нижеприведенного выражения (5) для всех полей зрения, определенных как плотный слой.

Среднеквадратичное отклонение диаметров пор, вычисленное для одного поля зрения, определенного как плотный слой/средний диаметр пор в том же самом поле зрения. (5)

[0046]

Механизм удаления вируса в мембране для удаления вируса предположительно является следующим. Раствор, содержащий вирус, проникает через удаляющий вирус слой, в котором уложены в стопку множество захватывающих вирус плоскостей, каждая из которых является перпендикулярной направлению проникновения. В размере пор захватывающих вирус плоскостей всегда существует конкретное распределение, и вирус захватывается в поре, имеющей размер меньший, чем сам вирус. В этом случае коэффициент захвата вируса одной плоскостью является низким, но когда множество плоскостей уложено в стопку, достигается высокая эффективность удаления вируса. Например, даже при том, что коэффициент захвата вируса одной плоскостью составляет 20%, когда 50 слоев таких плоскостей уложено в стопку, общий коэффициент захвата вируса становится равным 99,999%. Много вирусов захватывается в той области, где средний диаметр пор составляет 50 нм или меньше.

[0047]

Поток, который означает скорость проникновения раствора для фильтрации, зависит от скорости, с которой раствор проникает через плотный слой, где диаметры пор являются самыми малыми в мембране. За счет подавления блокирования пор в плотном слое уменьшение потока со временем в ходе фильтрации может быть подавлено. Подавление уменьшения потока со временем в ходе фильтрации приводит к эффективному извлечению белка.

[0048]

Размер молекулы иммуноглобулина, являющегося физиологически активным веществом в качестве главного объекта фильтрации, составляет приблизительно 10 нм, а размер парвовируса составляет приблизительно 20 нм. Раствор иммуноглобулина, являющийся раствором для фильтрации, который подается к пористой мембране, содержит примеси, такие как агрегаты иммуноглобулинов, в количестве намного большем, чем количество вирусов.

Эмпирически известно, что когда количество примесей в белковом растворе хотя бы немного увеличивается, поток заметно снижается. Блокирование пор в плотном слое благодаря примесям является одной из причин уменьшения потока со временем. Для того чтобы подавить блокирование пор в плотном слое благодаря примесям, становится важным не позволять примесям проникать через плотный слой, и поэтому предпочтительно захватывать примеси в крупнопористом слое до того, как белковый раствор проникнет через плотный слой.

Для того чтобы захватить примеси в крупнопористом слое в максимально возможной степени, предпочтительно сделать объем захвата примесей в крупнопористом слое большим. Распределение диаметра пор также присутствует в плоскости проникновения в крупнопористом слое, и поэтому когда градиент среднего диаметра пор от плотного слоя к крупнопористому слою является небольшим, количество плоскостей, которые могут захватывать примеси, увеличивается, что приводит к увеличению области, которая может захватывать примеси в качестве слоя.

Следовательно, становится важным сделать градиент среднего диаметра пор от плотного слоя к крупнопористому слою небольшим для того, чтобы подавить уменьшение потока, вызываемое блокированием пор в плотном слое благодаря примесям. Для того чтобы эффективно захватывать примеси в крупнопористом слое непосредственно перед плотным слоем, предпочтительно, чтобы индекс градиента среднего диаметра пор от плотного слоя к крупнопористому слою составлял от 0,5 до 12,0, более предпочтительно от 2,0 до 12,0 и еще более предпочтительно от 2,0 до 10,0.

[0049]

Пористая мембрана в соответствии с настоящими вариантами осуществления, в качестве другого иллюстративного варианта осуществления, содержит: гидрофобный полимер и нерастворимый в воде гидрофильный полимер, причем пористая мембрана имеет: плотный слой в выходной части фильтрации в мембране; градиентную асимметричную структуру, в которой средний диаметр мелких пор увеличивается от выходной части фильтрации к входной части фильтрации; интегрированная проницаемость для раствора иммуноглобулина в течение 180 мин составляет от 8,0 до 20,0 кг/м², когда 1,5 мас.% раствор иммуноглобулина фильтруется с постоянным давлением 2,0 бар; и отношение потока иммуноглобулина F180 через 180 мин после начала фильтрации к потоку иммуноглобулина F60 через 60 мин после начала фильтрации составляет 0,70 или больше.

[0050]

В настоящих вариантах осуществления белок может быть извлечен высокоэффективным образом с помощью пористой мембраны, которая обеспечивает работу при высоких давлениях фильтрации и которая подавляет уменьшение потока со временем во время фильтрации.

Кроме того, с помощью пористой мембраны в соответствии с настоящими вариантами осуществления белок может быть извлечен более эффективным образом благодаря высокому коэффициенту проницаемости чистой воды.

В настоящих вариантах осуществления использование гидрофобного полимера в качестве основного материала, обладающего сопротивлением напору, обеспечивает работу при высоких давлениях фильтрации.

Кроме того, в настоящих вариантах осуществления, когда 1,5 мас.% раствор иммуноглобулина фильтруется при постоянном давлении 2,0 бар со стороны внутренней поверхности к стороне наружной поверхности мембраны, отношение потока иммуноглобулина F180 через 180 мин после начала фильтрации к потоку иммуноглобулина F60 через 60 мин после начала фильтрации составляет 0,70 или больше, обеспечивая тем самым высокую проницаемость для белка со временем, и интегрированная проницаемость для иммуноглобулина за 180 мин становится равной от 8,0 до 20,0 кг/м², обеспечивая тем самым извлечение белка высокоэффективным образом.

[0051]

В процессах очистки фракционированных продуктов плазмы и биофармацевтических средств с помощью мембраны фильтрация обычно проводится в течение 1 ч или дольше или может проводиться в течение 3 ч или дольше. Для извлечения белка высокоэффективным образом важно, чтобы поток не уменьшался в течение длительного времени. Однако существует общая тенденция того, что при фильтрации белка поток уменьшается со временем и количество извлеченного фильтрата снижается. Предположительно это можно приписать закупориванию (блокированию) пор со временем в ходе фильтрации. Увеличение количества заблокированных пор со временем приводит к уменьшению количества пор в мембране, которые могут захватывать вирус. Соответственно считается, что когда поток уменьшается со временем, возникает риск снижения со временем эффективности удаления вируса из-за блокирования пор, даже при том, что первоначальная эффективность удаления вируса является высокой.

Таким образом, в настоящих вариантах осуществления, когда 1,5 мас.% раствор иммуноглобулина фильтруется при постоянном давлении 2,0 бар, отношение потока иммуноглобулина F180 через 180 мин после начала фильтрации к потоку иммуноглобулина F60 через 60 мин после начала фильтрации составляет 0,70 или больше, обеспечивая тем самым подавление снижения потока со временем, реализацию извлечения белка высокоэффективным образом и проявление устойчивой эффективности удаления вируса, и, следовательно, может быть приготовлена мембрана для обработки белка, обладающая эффективностью, достаточной для удаления вирусов и т.д., загрязняющих раствор.

В настоящих вариантах осуществления мембрана для обработки белка, которая обеспечивает как извлечение белка высокоэффективным образом, так и устойчивую эффективность удаления вируса, может быть приготовлена путем подавления уменьшения потока на более позднем этапе фильтрации в мембране для удаления вируса.

[0052]

В настоящих вариантах осуществления отношение потока иммуноглобулина F180 через 180 мин после начала фильтрации к потоку иммуноглобулина F60 через 60 мин после начала фильтрации означает, что значение F₁₈₀/F₆₀ является отношением количества фильтрата, извлеченного за период от 40 мин до 60 мин, к количеству фильтрата, извлеченного за период от 160 мин до 180 мин, когда 1,5 мас.% раствор иммуноглобулина фильтруется при постоянном давлении 2,0 бар со стороны внутренней поверхности к стороне наружной поверхности мембраны и фильтрат извлекается каждые 20 мин.

[0053]

В настоящих вариантах осуществления, когда 1,5 мас.% раствор иммуноглобулина фильтруется при постоянном давлении 2,0 бар, интегрированная проницаемость иммуноглобулина за 180 мин и отношение потока иммуноглобулина F180 через 180 мин после начала фильтрации к потоку иммуноглобулина F60 через 60 мин после начала фильтрации измеряются в соответствии со способом, описанным как «Тест фильтрации иммуноглобулина» в Примерах.

[0054]

Коэффициент проницаемости для чистой воды также является стандартом для потока и является скоростью фильтрации белкового раствора. Скорость фильтрации белкового раствора становится более высокой, когда коэффициент проницаемости для чистой воды становится более высоким, хотя скорость фильтрации белкового раствора является более низкой, чем коэффициент проницаемости для чистой воды, потому что вязкость белкового раствора является более высокой, чем вязкость чистой воды. Таким образом, в настоящих вариантах осуществления мембрана для обработки белка, которая может реализовать извлечение белка более эффективным образом, может быть приготовлена путем увеличения коэффициента проницаемости для чистой воды.

Предпочтительно, чтобы коэффициент проницаемости для чистой воды мембраны для обработки белка в соответствии с настоящими вариантами осуществления составлял от 160 до 500 л/ч×м²×бар.

Когда коэффициент проницаемости для чистой воды составляет 160 л/ч×м²×бар или больше, может быть реализовано извлечение белка высокоэффективным образом. Кроме того, когда коэффициент проницаемости для чистой воды составляет 500 л/ч×м²×бар или меньше, может быть обеспечена устойчивая эффективность удаления вируса.

В настоящих вариантах осуществления коэффициент проницаемости для чистой воды измеряется в соответствии со способом, описанным как «Измерение коэффициента проницаемости воды» в Примерах.

[0055]

В настоящих вариантах осуществления, когда пористая мембрана имеет градиентную асимметричную структуру, поток может быть сделан высоким в том случае, когда пористая мембрана используется для обработки белка.

[0056]

Кроме того, в настоящих вариантах осуществления блокирование пор в плотном слое благодаря мономерам иммуноглобулина, содержащимся в самом большом количестве в растворе для фильтрации, также является одной из причин снижения потока со временем. Соответственно, для того чтобы предотвратить уменьшение потока, становится важно уменьшить долю пор с размером 10 нм или меньше, которые могут быть причиной блокирования мономеров иммуноглобулина. Однако когда доля пор с размером 10 нм или меньше уменьшается просто за счет увеличения среднего диаметра пор, толщина плотного слоя уменьшается, и поэтому эффективность удаления вируса снижается. Для того чтобы уменьшить долю пор с размером 10 нм или меньше с одновременным сохранением эффективности удаления вируса, становится важным уменьшить долю пор с размером 10 нм или меньше в плотном слое путем управления распределением диаметра пор в плотном слое, где средний диаметр пор составляет 50 нм или меньше. В соответствии с исследованиями, проведенными авторами настоящего изобретения, для того, чтобы реализовать подавление блокирования пор мономерами и извлечение белка высокоэффективным образом с одновременным сохранением эффективности извлечения вируса, предпочтительно, чтобы доля пор с размером 10 нм или меньше составляла 8,0% или меньше и более предпочтительно 5,0% или меньше. Предпочтительно, чтобы доля пор с размером больше чем 10 нм и 20 нм или меньше в плотном слое составляла 20,0% или больше и 35% или меньше с точки зрения эффективности удаления вируса.

[0057]

Коэффициент проницаемости для чистой воды является стандартом для потока и является скоростью фильтрации белкового раствора. Скорость фильтрации белкового раствора становится более высокой, когда коэффициент проницаемости для чистой воды становится более высокой, хотя скорость фильтрации белкового раствора является более низкой, чем коэффициент проницаемости для чистой воды, потому что вязкость белкового раствора является более высокой, чем вязкость чистой воды. В настоящих вариантах осуществления мембрана, которая может реализовать извлечение белка более эффективным образом, может быть приготовлена путем увеличения проницаемости для чистой воды. Для того, чтобы реализовать высокую проницаемость для воды вместе со стойкостью к напору, предпочтительно устанавливать пористость в плотном слое равной 30,0% или больше и 50,0% или меньше. Когда эта пористость составляет 30,0% или больше, извлечение белка может быть реализовано очень эффективным образом. Кроме того, увеличение пористости в плотном слое означает увеличение общего количества пор в плотном слое, что приводит к увеличению количества вирусов, захватываемых захватывающим вирус слоем, и поэтому может быть реализована устойчивая эффективность удаления вируса. Кроме того, когда эта пористость составляет 45,0% или меньше, работа может проводиться при высоких давлениях фильтрации.

[0058]

Кроме того, для того, чтобы реализовать извлечение белка высокоэффективным образом с одновременным сохранением эффективности удаления вируса, также важно, чтобы значение отношения среднеквадратичное отклонение диаметра пор/средний диаметр пор в плотном слое было малым. Когда существует большое количество чрезмерно больших пор, эффективность удаления вируса снижается, а когда существует большое количество чрезмерно малых пор, эффективное извлечение белка не может быть проведено. То, что значение отношения среднеквадратичное отклонение диаметра пор/средний диаметр пор в плотном слое является малым, означает, что количество существующих чрезмерно больших пор и количество существующих чрезмерно малых пор являются малыми. В соответствии с исследованиями, проведенными авторами настоящего изобретения, для того, чтобы реализовать подавление блокирования пор мономерами в плотном слое и извлечение белка высокоэффективным образом с одновременным сохранением эффективности удаления вируса, предпочтительно, чтобы значение отношения среднеквадратичное отклонение диаметра пор/средний диаметр пор в плотном слое составляло 0,85 или меньше и более предпочтительно 0,70 или меньше.

[0059]

Как было описано выше, вирус захватывается главным образом в той области, где средний диаметр пор в мембране для удаления вируса составляет 50 нм или меньше, и поэтому для того, чтобы улучшить эффективность удаления вируса, предпочтительно делать плотный слой толстым. Однако, когда плотный слой делается толстым, поток белка снижается. Для того чтобы извлечь белок высокоэффективным образом, предпочтительно, чтобы толщина плотного слоя составляла от 1 до 8 мкм и более предпочтительно от 2 до 6 мкм.

[0060]

В настоящих вариантах осуществления для того, чтобы обеспечить пористую мембрану, с помощью которой полезный компонент мог бы быть извлечен высокоэффективным образом с одновременным подавлением забивания во время фильтрации белкового раствора в процессах очистки фракционированных продуктов плазмы и биофармацевтических препаратов и из которой элюировалось бы лишь небольшое количество элюата, даже когда фильтруется водный раствор, предпочтительно, чтобы (1) работа могла проводиться при высоких давлениях фильтрации, (2) когда фильтруется белковый раствор, уменьшение потока со временем подавлялось, и количество извлеченного белка было большим, (3) чтобы коэффициент проницаемости чистой воды был высоким и (4) чтобы мембрана состояла из нерастворимого в воде гидрофилизированного материала.

[0061]

(1) Работа при высоких давлениях фильтрации может быть реализована путем использования в качестве основного материала гидрофобного полимера, обладающего стойкостью к напору.

(2) Фильтрация в процессах очистки фракционированных плазменных продуктов и биофармацевтических препаратов обычно проводится в течение 1 ч или дольше. Для того чтобы подавить уменьшение потока со временем при фильтрации белкового раствора, можно рассмотреть отношение потока через 180 мин от начала фильтрации к потоку через 60 мин от начала фильтрации. Кроме того, в качестве белка глобулин может использоваться как объект фильтрации, потому что глобулин наиболее часто фильтруется с помощью удаляющей вирус мембраны.

Что касается концентрации иммуноглобулина во время фильтрования, предпочтительно устанавливать эту концентрацию равной 1,5 мас.%, потому что в последние годы имеется тенденция к увеличению концентрации раствора иммуноглобулина с целью улучшения эффективности производства. Кроме того, что касается давления фильтрации, когда фильтрация проводится при высоком давлении, поток становится высоким, и извлечение иммуноглобулина может быть проведено высокоэффективным образом, но предпочтительно устанавливать давление фильтрации равным 2,0 бар с точки зрения поддержания герметичности системы фильтрации.

В настоящих вариантах осуществления предпочтительно, чтобы отношение потока (F₁₈₀) через 180 мин от начала фильтрации к потоку (F₆₀) через 60 мин от начала фильтрации, то есть F₁₈₀/F₆₀, было равно 0,70 или больше.

Кроме того, в настоящих вариантах осуществления, когда 1,5 мас.% раствор иммуноглобулина фильтруется при постоянном давлении 2,0 бар, интегрированная проницаемость иммуноглобулина за 180 мин составляет от 8,0 до 20,0 кг/м², и поэтому извлечение белка может быть проведено высокоэффективным образом.

(3) Коэффициент проницаемости для чистой воды является стандартом для потока и является скоростью фильтрации белкового раствора. Скорость фильтрации белкового раствора становится более высокой, когда коэффициент проницаемости для чистой воды становится более высокой, хотя скорость фильтрации белкового раствора является более низкой, чем коэффициент проницаемости для чистой воды, потому что вязкость белкового раствора является более высокой, чем вязкость чистой воды.

Предпочтительно, чтобы коэффициент проницаемости для чистой воды пористой мембраны составлял от 160 до 500 л/ч×м²×бар. Предпочтительно, чтобы коэффициент проницаемости для чистой воды составлял 160 л/ч×м²×бар для извлечения белка высокоэффективным образом, и предпочтительно, чтобы коэффициент проницаемости для чистой воды составлял 500 л/ч×м²×бар с точки зрения эффективности удаления вируса и диаметра пор.

(4) То, что мембрана состоит из гидрофобного полимера, который гидрофилизируется нерастворимым в воде гидрофильным полимером, может быть реализовано вышеописанным способом.

[0062]

В процессах очистки фракционированных продуктов плазмы и биофармацевтических средств с помощью мембраны фильтрация обычно проводится в течение 1 ч или дольше или может проводиться в течение 3 ч или дольше. Для извлечения белка высокоэффективным образом важно, чтобы поток не уменьшался в течение длительного времени. Иначе говоря, существует общая тенденция того, что при фильтрации белка поток уменьшается со временем, и количество извлеченного фильтрата снижается. Считается, что это связано с уменьшением количества пор, способных захватывать вирус в мембране, вызываемым увеличением количества заблокированных пор из-за явления закупоривания (блокировки) пор с течением времени в процессе фильтрации. Соответственно, когда поток уменьшается со временем, возникает риск того, что накопленное количество извлеченного фильтрата будет уменьшаться, а эффективность удаления вируса понижаться вследствие блокировки пор со временем даже при том, что начальная эффективность удаления вируса является высокой.

С помощью пористой мембраны настоящих вариантов осуществления снижение потока со временем может быть подавлено, и могут быть достигнуты как извлечение белка высокоэффективным образом, так и устойчивая эффективность удаления вируса.

[0063]

В настоящих вариантах осуществления давление появления первого пузырька (BP) означает давление, при котором пузырек образуется на стороне выходной поверхности фильтрации, когда давление прикладывается с помощью воздуха к входной поверхности фильтрации в мембране, погруженной в гексафторэтилен. Когда воздух проникает через мембрану, погруженную в растворитель, воздух проникает через поры при тем более высоком прикладываемом давлении, чем меньше диаметр пор. Максимальный диаметр пор мембраны может быть оценен путем оценки давления, при котором воздух начинает проникать через мембрану.

Соотношение между давлением появления первого пузырька и максимальным диаметром пор определяется нижеприведенным выражением (6).

D_BP=4γ⋅cosθ/BP, (6)

где D_BP представляет собой максимальный диаметр, γ представляет поверхностное натяжение (Н/м) растворителя, cosθ представляет собой краевой угол (-) между растворителем и мембраной и BP представляет собой давление появления первого пузырька (МПа).

[0064]

Предпочтительно, чтобы коэффициент очищения по парвовирусу пористой мембраны составлял 4 или больше, и более предпочтительно 5 или больше в том случае, когда пористая мембрана используется в качестве мембраны для удаления вируса. Предпочтительно, чтобы парвовирус представлял собой свиной парвовирус (PPV) с точки зрения подобия вирусам, загрязняющим реальный процесс очистки, а также легкости работы.

Максимальный диаметр пор мембраны связан с LRV, и эффективность удаления вируса становится более высокой по мере того, как давление появления первого пузырька становится более высоким, но для того, чтобы обеспечить эффективность удаления вируса при одновременном сохранении проницаемости для белка, являющегося полезным компонентом, или с точки зрения управления коэффициентом проницаемости для чистой воды, предпочтительно, чтобы давление появления первого пузырька составляло от 1,40 до 1,80 МПа, более предпочтительно от 1,50 до 1,80 МПа и еще более предпочтительно от 1,60 до 1,80 МПа.

В настоящих вариантах осуществления давление появления первого пузырька измеряется в соответствии со способом, описанным как «Измерение давления появления первого пузырька» в Примерах.

[0065]

Коэффициент очищения для парвовируса определяется из следующего эксперимента.

(1) Подготовка раствора для фильтрации

Раствор готовится с использованием Venoglobulin IH 5% I. V. (2,5 г/50 мл), коммерчески доступного от компании Mitsubishi Tanabe Pharma Corporation, так, чтобы он имел концентрацию иммуноглобулина 15 г/л, концентрацию хлористого натрия 0,1 M и значение pH 4,5. Раствор, полученный путем добавления 0,5 об.% раствора свиного парвовируса (PPV), используется в качестве раствора для фильтрации.

(2) Стерилизация мембраны

Фильтр, собранный так, чтобы он имел эффективную площадь мембраны 3,3 см², подвергается стерилизационной обработке паром высокого давления с температурой 122°C в течение 60 мин.

(3) Фильтрация

Раствор для фильтрации, приготовленный на стадии (1), подвергается заглушенной фильтрации при постоянном давлении 2,0 бар в течение 180 мин.

(4) Коэффициент очищения от вируса

Титр (значение TCID₅₀) фильтрата, полученного путем фильтрования раствора для фильтрации, измеряется с помощью вирусной пробы. Коэффициент очищения от вируса PPV вычисляется по формуле LRV=Log (TCID₅₀)/мл (раствора для фильтрации)-Log (TCID₅₀)/мл (фильтрата).

[0066]

В настоящих вариантах осуществления пористая мембрана особенно не ограничивается, и, например, в том случае, когда в качестве пористой мембраны используется пористая мембрана из полого волокна, которая является пористой мембраной, имеющей форму полого волокна, пористая мембрана из полого волокна может быть произведена описанным ниже образом. Дальнейшее описание использует в качестве примера случай, в котором основанный на полисульфоне полимер используется в качестве гидрофобного полимера.

Например, раствор, полученный путем смешивания и растворения основанного на полисульфоне полимера, растворителя и нерастворителя, с последующей дегазацией полученной смеси, используется в качестве прядильного раствора. Прядильный раствор извлекается одновременно с канальной жидкостью из отверстия и трубки фильеры типа «трубка в отверстии» соответственно и вводится в коагуляционную ванну через часть воздушного зазора для того, чтобы сформировать мембрану. Полученная мембрана сматывается после промывки водой, подвергается удалению жидкости из полой части, а затем термической обработке, и сушится. После этого полученная мембрана подвергается гидрофилизирующей обработке.

[0067]

В качестве растворителя для использования в прядильном растворе может использоваться широкий спектр растворителей, при условии, что этот растворитель является хорошим растворителем, таким как N-метил-2-пирролидон (NMP), N,N-диметилформамид (DMF), N-N-диметилацетамид (DMAc), диметилсульфоксид, или ε-капролактам, для основанных на полисульфоне полимеров, но растворители на основе амида, такие как NMP, DMF и DMAc, являются предпочтительными и NMP является более предпочтительным.

[0068]

Предпочтительно добавлять нерастворитель к прядильному раствору. Примеры нерастворителя для использования в прядильном растворе включают в себя глицерин, воду и соединения диола, причем соединения диола являются предпочтительными.

Соединение диола относится к соединению, имеющему гидроксильную группу на обоих концах молекулы, и в качестве соединения диола предпочтительным является соединение, которое представлено нижеприведенной формулой 3 и которое имеет структуру этиленгликоля, имеющего количество повторяющихся звеньев n, равное 1 или больше.

Примеры соединения диола включают в себя диэтиленгликоль (DEG), триэтиленгликоль (TriEG), тетраэтиленгликоль (TetraEG), и полиэтиленгликоли (PEG) являются предпочтительными, и DEG, TriEG и TetraEG являются предпочтительными, и TriEG является более предпочтительным.

[0069]

Формула 3:

[0070]

Подробный механизм этого неясен, но добавление нерастворителя в прядильный раствор увеличивает вязкость прядильного раствора и подавляет скорость диффузии растворителя и нерастворителя в коагулирующей жидкости, облегчая тем самым управление коагуляцией и предпочтительной структурой в качестве пористой мембраны, и поэтому является подходящим для формирования желаемой структуры.

Предпочтительно, чтобы отношение растворитель/нерастворитель в прядильном растворе составляло от 40/60 до 80/20 в массовых долях.

[0071]

Предпочтительно, чтобы концентрация основанного на полисульфоне полимера в прядильном растворе составляла от 15 мас.% до 35 мас.% и более предпочтительно от 20 мас.% до 30 мас.%, принимая во внимание прочность мембраны и эффективность проникновения.

[0072]

Прядильный раствор получается путем растворения основанного на полисульфоне полимера, хорошего растворителя и нерастворителя при перемешивании при постоянной температуре. Предпочтительно, чтобы эта температура была более высокой, чем обычная температура, и составляла от 30°C до 80°C. Третичные соединения или соединения с низким содержанием азота (NMP, DMF, DMAc) окисляются в воздухе, и это окисление еще сильнее прогрессирует, когда эти соединения нагреваются, и поэтому предпочтительно, чтобы прядильный раствор готовился в атмосфере инертного газа. Примеры инертного газа включают в себя азот и аргон, и азот является предпочтительным с точки зрения производственных затрат.

[0073]

Предпочтительно, чтобы прядильный раствор дегазировался, принимая во внимание предотвращение разрушения волокна во время прядения и подавление образования макропустот после формирования мембраны.

Процесс дегазации может быть проведен следующим образом. Давление внутри резервуара, содержащего полностью растворенный прядильный раствор, уменьшается до 2 кПа, и прядильный раствор оставляют выстояться в течение 1 ч или дольше. Эта операция повторяется 7 раз или больше. Раствор может перемешиваться во время дегазации для того, чтобы улучшить эффективность удаления пены.

[0074]

Предпочтительно, чтобы посторонние материалы удалялись из прядильного раствора до его попадания в фильеру. Удаление посторонних материалов может предотвратить разрушение волокна во время прядения и управления структурой мембраны. Предпочтительно устанавливать фильтр до того, как прядильный раствор будет выпущен из фильеры, также и для того, чтобы предотвратить загрязнение посторонними материалами из упаковки и т.д. Фильтры, имеющие различные диаметры пор, могут быть установлены в многоступенчатой конфигурации и особенно не ограничиваются, например, подходящим является установить сетчатый фильтр, имеющий диаметр пор 30 мкм, и сетчатый фильтр, имеющий диаметр пор 10 мкм, в указанном порядке от положения ближе к резервуару для прядильного раствора.

[0075]

Что касается состава прядильного раствора для использования при формировании мембраны, предпочтительно использовать тот же самый компонент, который используется в качестве хорошего растворителя в прядильном растворе или в коагулирующей жидкости.

Например, когда NMP используется в качестве растворителя для прядильного раствора, и NMP/вода используются в качестве смеси хороший растворитель/нерастворитель для коагулирующей жидкости, предпочтительно, чтобы прядильный раствор состоял из NMP и воды.

Когда количество растворителей в прядильном растворе становится большим, проявляется эффект запаздывания коагуляции, обеспечивающий медленное протекание формирования мембранной структуры, а когда количество воды становится большим, проявляется эффект ускорения коагуляции. Для того чтобы облегчить прогресс коагуляции подходящим образом с тем, чтобы управлять мембранной структурой и тем самым получать предпочтительную мембранную структуру для пористой мембраны, предпочтительно, чтобы значение отношения хороший растворитель/вода в прядильном растворе составляло от 60/40 до 80/20 в массовых долях.

[0076]

Предпочтительно, чтобы температура фильеры составляла от 25°C до 50°C для того, чтобы получить соответствующие диаметры пор.

Прядильный раствор вводится в коагуляционную ванну через часть воздушного зазора после выхода из фильеры. Предпочтительно, чтобы время удержания в этой части зазора составляло от 0,02 до 0,6 с. При установке этого времени удержания равным 0,02 с или больше коагуляция перед входом в коагуляционную ванну делается достаточной, и диаметры пор могут быть сделаны подходящими. При установке этого времени удержания равным 0,6 секунды или меньше избыточная коагуляция может быть предотвращена, и может быть достигнуто точное управление мембранной структурой в коагуляционной ванне.

[0077]

Кроме того, предпочтительно, чтобы часть воздушного зазора была герметичной. Подробный механизм этого неясен, но считается, что при герметизации части воздушного зазора атмосфера паров воды и хорошего растворителя формируется в части воздушного зазора, обеспечивая медленное протекание разделения фаз, прежде чем прядильный раствор будет введен в коагуляционную ванну, подавляя тем самым формирование чрезмерно малых пор и делая значение CV диаметров пор малым.

[0078]

Скорость прядения особенно не ограничивается, если скорость прядения удовлетворяет условию, при котором может быть получена мембрана без дефектов, но для того, чтобы сделать обмен жидкостью между мембраной и коагуляционной ванной медленным и управлять мембранной структурой, предпочтительно, чтобы скорость прядения была настолько медленной, насколько это возможно. Соответственно, скорость прядения предпочтительно составляет от 4 до 15 м/мин с точки зрения производительности и обмена растворителем.

[0079]

Отношение вытягивания относится к отношению скорости приемки нити к линейной скорости выхода прядильного раствора из фильеры. Высокое отношение вытягивания означает, что степень вытяжки после того, как прядильный раствор извлекается из фильеры, является высокой.

Как правило, в том случае, когда мембрана формируется с использованием способа влажного разделения фаз, мембранная структура является почти определенной, когда прядильный раствор выходит из коагуляционной ванны через часть воздушного зазора. Внутренняя часть мембраны конфигурируется из твердых частей, сформированных переплетением полимерных цепей и поровых частей поры, в которых полимер отсутствует. Подробный механизм этого неясен, но когда мембрана чрезмерно вытягивается до того, как закончится коагуляция, другими словами, когда мембрана чрезмерно вытягивается до того, как полимерные цепи станут запутанными, переплетения полимерных цепей разрываются, и поровые части соединяются, и в результате формируются чрезмерно большие поры, либо поровые части разделяются, и в результате формируются чрезмерно малые поры. Чрезмерно большие поры становятся причиной утечки вирусов, а чрезмерно малые поры становятся причиной закупорки.

Предпочтительно, чтобы отношение вытягивания делалось настолько малым, насколько это возможно, принимая во внимание управление структурой, и отношение вытягивания предпочтительно составляет от 1,1 до 6 и более предпочтительно от 1,1 до 4.

[0080]

Прядильный раствор проходит через фильтр и фильеру, умеренно коагулируется в части воздушного зазора и после этого вводится в коагулирующую жидкость. Подробный механизм этого неясен, но считается, что при малой скорости прядения пленка жидкости, образующаяся на границе между наружной поверхностью мембраны и коагулирующей жидкостью, становится толстой, и обмен жидкостью на этой границе происходит медленно, позволяя тем самым коагуляции развиваться медленно по сравнению с коагуляцией в том случае, когда скорость прядения является высокой, и поэтому градиент среднего диаметра пор от плотного слоя к крупнопористому слою становится небольшим.

Хороший растворитель обладает эффектом задержки коагуляции, вода обладает эффектом ускорения коагуляции, и поэтому для того, чтобы позволить коагуляции развиваться с подходящей скоростью с тем, чтобы сделать толщину плотного слоя адекватной, получая тем самым мембрану, имеющую предпочтительный диаметр пор, предпочтительно, чтобы значение отношения хороший растворитель/вода в составе коагулирующей жидкости составляло от 50/50 до 5/95 в массовых долях.

Предпочтительно, чтобы температура коагуляционной ванны составляла от 10°C до 40°C, принимая во внимание управление диаметром пор.

[0081]

Мембрана, вынимаемая из коагуляционной ванны, промывается теплой водой.

В процессе промывки водой предпочтительно удостовериться в удалении хороших растворителей и нерастворителей. Когда мембрана сушится и при этом еще содержит растворитель, растворитель концентрируется в мембране во время сушки, и основанный на полисульфоне полимер растворяется или набухает. В результате возникает вероятность того, что мембранная структура изменится.

Для того чтобы увеличить скорость диффузии удаляемых растворителей и нерастворителей и увеличить производительность промывки водой, предпочтительно, чтобы температура теплой воды составляла 50°C или выше.

Для того чтобы выполнить промывку водой в достаточной степени, предпочтительно, чтобы время удержания мембраны в ванне для промывки водой составляло от 10 до 300 с.

[0082]

Мембрана, вынимаемая из ванны для промывки водой, сматывается на намоточную раму с помощью намоточного устройства. В этом случае, когда мембрана наматывается в воздухе, мембрана постепенно высыхает, и мембрана может слегка сжаться. Для того чтобы сохранить однородность мембранных структур, предпочтительно, чтобы мембраны сматывались в воде.

[0083]

Оба конца мембраны, смотанной на намоточную раму, обрезаются, и мембрана затем превращается в пачку и удерживается основанием так, чтобы она не ослабевала. Удерживаемая таким образом мембрана погружается в горячую воду и подвергается процессу обработки горячей водой.

В полой части мембраны, смотанной на намоточную раму, остается мутная белая жидкость. В этой жидкости суспендированы частицы полимера на основе полисульфона, имеющие размер от нанометров до микрометров. Когда мембрана сушится без удаления этой мутной белой жидкости, эти частицы могут заблокировать поры мембраны, снижая ее эффективность, и поэтому предпочтительно удалять жидкость из полой части.

В процессе обработки горячей водой мембрана также промывается изнутри, и хорошие растворители и нерастворители, которые не были удалены в процессе промывки водой, эффективно удаляются.

Предпочтительно, чтобы температура горячей воды в процессе обработки горячей водой составляла от 50°C до 100°C, а время промывки составляло от 30 до 120 мин.

Предпочтительно, чтобы горячая вода менялась несколько раз во время промывки.

[0084]

Предпочтительно, чтобы смотанная мембрана подвергалась обработке горячей водой под высоким давлением. В частности, предпочтительно, чтобы мембрана помещалась в паровой стерилизатор высокого давления в таком состоянии, чтобы мембрана была полностью погружена в воду, и подвергалась обработке в течение от 2 до 6 ч при температуре 120°C или выше. Подробный механизм этого неясен, но при обработке горячей водой высокого давления не только полностью удаляются растворители и нерастворители, в незначительном количестве оставшиеся в мембране, но также оптимизируются переплетения и состояние присутствия полимеров на основе полисульфона в области плотного слоя.

[0085]

Мембрана из основного материала, содержащая полимер на основе полисульфона, получается путем сушки мембраны, подвергнутой обработке горячей водой высокого давления. Способ сушки, такой как естественная сушка, сушка под пониженным давлением или сушка горячим воздухом, особенно не ограничивается, но предпочтительно, чтобы мембрана сушилась в таком состоянии, в котором оба ее конца фиксируются так, чтобы мембрана не сжалась во время сушки.

[0086]

Мембрана из основного материала становится пористой мембраной в соответствии с настоящими вариантами осуществления посредством процесса покрытия.

Например, в том случае, когда гидрофилизирующая обработка проводится путем покрытия, процесс покрытия включает в себя: процесс погружения мембраны из основного материала в покрывающую жидкость; процесс отжима мембраны из основного материала; а также процесс сушки отжатой мембраны из основного материала.

В процессе погружения мембрана из основного материала погружается в раствор гидрофильного полимера. Растворитель покрывающей жидкости особенно не ограничивается при условии, что он является хорошим растворителем для гидрофильного полимера и является также слабым растворителем для полимеров на основе полисульфона, но спирты являются предпочтительными.

Предпочтительно, чтобы концентрация нерастворимого в воде гидрофильного полимера в покрывающей жидкости составляла 1,0 мас.% или больше с точки зрения подавления снижения потока со временем из-за адсорбции белка во время фильтрации за счет достаточного покрытия поровой поверхности мембраны из основного материала гидрофильным полимером, а также предпочтительно, чтобы эта концентрация составляла 10,0 мас.% или меньше с точки зрения предотвращения снижения потока из-за чрезмерно малого диаметра пор за счет покрытия этой поровой поверхности с подходящей толщиной.

Предпочтительно, чтобы время погружения мембраны из основного материала в покрывающую жидкость составляло от 8 до 24 ч.

[0087]

Мембрана из основного материала, погруженная в покрывающая жидкость на предопределенное время, отжимается в процессе отжима, в котором лишняя покрывающая жидкость, прилипшая к полой части и внешней окружности мембраны, отжимается с помощью операции центрифугирования. Предпочтительно устанавливать центробежную силу во время операции центрифугированияравной 10g или больше и устанавливать продолжительность операции центрифугированияв 30 мин или больше, принимая во внимание предотвращение склеивания мембран друг с другом после сушки благодаря остаточному гидрофильному полимеру.

[0088]

Пористая мембрана в соответствии с настоящими вариантами осуществления может быть получена путем сушки отжатой мембраны. Способ сушки особенно не ограничивается, но вакуумная сушка является предпочтительной, потому что она является самым эффективным способом.

Предпочтительно, чтобы внутренний диаметр пористой мембраны составлял от 200 до 400 мкм, а толщина мембраны - от 30 до 80 мкм из-за легкости обработки фильтра.

[ПРИМЕРЫ]

[0089]

Далее настоящее изобретение будет подробно описано со ссылками на Примеры, однако настоящее изобретение не ограничивается этими Примерами. Тестовые методы, показанные в Примерах, являются следующими.

[0090]

(1) Измерение внутреннего диаметра и толщины мембраны

Внутренний диаметр и толщина пористой мембраны определялись путем получения изображения вертикального поперечного сечения пористой мембраны с помощью стереоскопического микроскопа. Толщина мембраны определялась как (наружный диаметр - внутренний диаметр)/2.

Кроме того, площадь мембраны вычислялась на основе внутреннего диаметра и эффективной длины мембраны.

В Примере 14 толщина мембраны определялась путем получения изображения вертикального поперечного сечения пористой мембраны с помощью стереоскопического микроскопа.

[0091]

(2) Измерение градиентной асимметричной структуры и измерение индекса градиента среднего диаметра поры от плотного слоя к крупнопористому слою

Изображение вертикального поперечного сечения пористой мембраны было получено с помощью сканирующего электронного микроскопа таким образом, что поле зрения было установлено горизонтально в направлении толщины мембраны в вертикальном поперечном сечении с увеличением 50000х. После получения изображения одного установленного поля зрения поле зрения перемещалось горизонтально по отношению к направлению толщины мембраны, а затем получалось изображение следующего поля зрения. Путем повторения операции получения изображения фотографии поверхности поперечного сечения мембраны получались без каких-либо промежутков, и полученные таким образом фотографии были соединены для того, чтобы получить одну фотографию поверхности поперечного сечения мембраны. На этой фотографии поверхности поперечного сечения мембраны средний диаметр пор в диапазоне (2 мкм в направлении, перпендикулярном к направлению толщины мембраны) × (1 мкм от выходной поверхности фильтрации в направлении толщины мембраны к входной поверхности фильтрации) вычислялся для того, чтобы оцифровать структуру градиента поверхности поперечного сечения мембраны на каждом микрометре от выходной поверхности фильтрации к входной поверхности фильтрации.

Средний диаметр пор вычислялся описанным ниже образом.

Поровые части и твердые части подвергались бинаризации с помощью программного обеспечения Image-pro plus производства компании Media Cybernetics, Inc. таким образом, что поровые части и твердые части различались на основе яркости, шум или те участки, которые не могли быть различены, корректировались с помощью инструмента рисования от руки, и краевая секция, которая образует контур поровой части, и пористая структура, наблюдаемая позади поровой части, определялись как поровая часть. После бинаризации диаметр пор вычислялся путем рассмотрения непрерывных секций в качестве одной поры и предположения о том, что значение площади одной поры равно значению площади правильного круга. Прерывистые поровые части на концах полей зрения подсчитывались, и вычисление выполнялось для каждой поры с тем, чтобы вычислить средний диаметр пор для каждого диапазона 2 мкм и 1 мкм. Диапазон, в котором средний диаметр пор составлял 50 нм или более малый, определялся как плотный слой, а диапазон, в котором средний диаметр пор был больше, чем 50 нм, определялся как крупнопористый слой.

В том случае, когда оценка проводилась при перемещении от выходной части фильтрации в направлении толщины мембраны, индекс градиента среднего диаметра пор от плотного слоя к крупнопористому слою определялся по смежным плотному слою и крупнопористому слою с помощью приведенного ниже выражения (1) для места, где диапазон переходит от диапазона, имеющего средний диаметр пор 50 нм или меньше, определенного как плотный слой, к диапазону, имеющему средний диаметр пор больше чем 50 нм, определенному как крупнопористый слой.

Индекс градиента среднего диаметра пор от плотного слоя к крупнопористому слою=(средний диаметр пор крупнопористого слоя - средний диаметр пор плотного слоя)/1. (1)

[0092]

(3) Измерение доли пор с размером 10 нм или меньше, доли пор с размером больше чем 10 нм и 20 нм или меньше, пористости и значения среднеквадратичное отклонение диаметра пор/средний диаметр пор в плотном слое

Доля пор с размером 10 нм или меньше в плотном слое определялась с помощью нижеприведенного выражения (2).

Доля пор с размером 10 нм или меньше в плотном слое=общее количество пор с размером 10 нм или меньше в диапазоне размером 2 мкм × 1 мкм, определенном как плотный слой/общее количество пор в том же самом диапазоне × 100. (2)

Доля пор с размером больше чем 10 нм и 20 нм или меньше в плотном слое=общее количество пор с размером больше чем 10 нм и 20 нм или меньше в диапазоне размером 2 мкм 1 мкм, определенном как плотный слой/общее количество пор в том же самом диапазоне × 100. (3)

Пористость в плотном слое=общая площадь пор в диапазоне размером 2 мкм 1 мкм, определенном как плотный слой/площадь поля зрения (2 мкм²). (4)

Значение среднеквадратичное отклонение диаметра пор/средний диаметр пор в плотном слое=среднеквадратичное отклонение диаметра пор/средний диаметр пор в одном поле зрения, определенном как плотный слой. (5)

[0093]

(4) Толщина плотного слоя

Толщина плотного слоя определялась как количество диапазонов, имеющих средний диаметр пор 50 нм или меньше × 1 (мкм).

[0094]

(5) Измерение коэффициента проницаемости чистой воды

Количество отфильтрованной чистой воды с температурой 25°C измерялось с помощью заглушенной фильтрации при постоянном давлении 1,0 бар с использованием фильтра, собранного таким образом, чтобы он имел эффективную площадь мембраны 3,3 см², и коэффициент проницаемости чистой воды вычислялся на основе времени фильтрации.

[0095]

(6) Измерение давления появления первого пузырька

Выходная сторона поверхности фильтрации мембраны в фильтре, собранном таким образом, чтобы он имел эффективную площадь мембраны 0,83 см², заполнялась гексафторэтиленом, затем давление сжатого воздуха с входной стороны фильтрации в заглушенной системе увеличивалось, и давление, при котором образование пузырька подтверждалось на выходной стороне фильтрации (когда скорость потока воздуха достигала 2,4 мл/мин), определялось как давление появления первого пузырька.

[0096]

(7) Тест фильтрации иммуноглобулина

Фильтр, собранный так, чтобы он имел эффективную площадь мембраны 3,3 см², подвергался стерилизационной обработке паром высокого давления с температурой 122°C в течение 60 мин. Раствор готовился с использованием Venoglobulin IH 5% I. V. (2,5 г/50 мл), коммерчески доступного от компании Mitsubishi Tanabe Pharma Corporation, так, чтобы он имел концентрацию иммуноглобулина 15 г/л, концентрацию хлористого натрия 0,1 M и значение pH 4,5. Приготовленный раствор подвергался заглушенной фильтрации при постоянном давлении 2,0 бар в течение 180 мин.

Фильтрат извлекался с 20-минутным интервалом, и отношение количества фильтрата, извлеченного за период от 160 мин до 180 мин, к количеству фильтрата, извлеченного за период от 40 мин до 60 мин, определялось как значение F₁₈₀/F₆₀.

Кроме того, интегрированная проницаемость иммуноглобулина за 180 мин вычислялась из количества фильтрата, извлеченного за 180 мин, концентрации иммуноглобулина в этом фильтрате и площади мембраны фильтра.

[0097]

(8) Измерение коэффициента очищения для свиного парвовируса

Раствор, полученный путем добавления 0,5 об.% раствора PPV к раствору, приготовленному в разделе (7) Тест фильтрации иммуноглобулина, использовался в качестве раствора для фильтрации. Приготовленный раствор для фильтрации подвергался заглушенной фильтрации при постоянном давлении 2,0 бар в течение 180 мин.

Титр (значение TCID₅₀) фильтрата измерялся с помощью вирусной пробы. Коэффициент очищения от вируса PPV вычислялся по формуле LRV=Log (TCID₅₀)/мл (раствора для фильтрации)-Log (TCID₅₀)/мл (фильтрата).

[0098]

(9) Оценка элюирования

Фильтр, приготовленный тем же самым способом, что и в разделе (7), использовался для заглушенной фильтрации при постоянном давлении 2,0 бар 100 мл чистой воды с температурой 25°C, и фильтрат извлекался и концентрировался. Количество углерода измерялось с использованием полученной концентрированной жидкости с помощью измерителя полного содержания органического углерода TOC-L (производства компании Shimadzu Corporation) для того, чтобы вычислить коэффициент элюирования из мембраны.

[0099]

Поли(гидроксиэтилметакрилат), статистический сополимер 2-метакрилоилоксиэтилфосфорилхолина и н-бутилметакрилата и статистический сополимер 2-(N-3-сульфопропил-N,N-диметиламмоний)этилметакрилата и н-бутилметакрилата, используемые в Примерах, синтезировались с использованием α,α-азобисизобутиронитрила (производства компании Kanto Chemical Co., Inc.) в качестве инициатора посредством обычной радикальной полимеризации.

Кроме того, блок-сополимер полистирола и поли(этиленгликоля) синтезировался в соответствии с публикацией Biomaterials, vol. 20, p. 963 (1999).

[0100]

(Пример 1)

Раствор, полученный путем смешивания 24 массовых частей PES (ULTRASON (R) E 6020 P производства компании BASF SE), 36 массовых частей NMP (производства компании Kishida Chemical Co., Ltd.) и 40 массовых частей TriEG (производства компании Kanto Chemical Co., Inc.) при температуре 35°C с последующей повторной дегазацией 7 раз при пониженном давлении 2 кПа, использовался в качестве прядильного раствора. Прядильный раствор выдавливался из отверстия фильеры типа «трубка в отверстии» при температуре фильеры 35°C, и смешанная жидкость из 75 массовых частей NMP и 25 массовых частей воды выдавливалась в качестве канальной жидкости из трубки. Выдавленные прядильный раствор и канальная жидкость вводились в коагуляционную ванну, содержащую коагулирующую жидкость, состоящую из 25 массовых частей NMP и 75 массовых частей воды и имеющую температуру 20°C, через герметичную часть воздушного зазора.

Мембрана из коагуляционной ванны передавалась в резервуар для промывки водой с температурой 55°C с помощью ролика Нельсона, а затем сматывалась в воде с помощью намоточной рамы. Скорость прядения была установлена равной 5 м/мин, а коэффициент вытягивания был установлен равным 2.

Смотанная мембрана была обрезана на обоих концах намоточной рамы, превращена в пачку и удерживалась основанием так, чтобы она не ослабевала. После этого мембрана была погружена в горячую воду с температурой 80°C и промывалась в течение 60 мин. Промытая мембрана подвергалась обработке горячей водой под высоким давлением при температуре 128°C в течение 3 ч и после этого сушилась в вакууме для того, чтобы получить мембрану из полого волокна из основного материала.

Полученная мембрана из полого волокна из основного материала погружалась в покрывающую жидкость, содержащую 2,5 массовых части поли(гидроксиэтилметакрилата) (произведенного с использованием гидроксиэтилметакрилата (производства компании Kanto Chemical Co., Inc.)), имеющего средневесовую молекулярную массу 80 кДа, и 97,5 массовых частей метанола, на 24 ч, после чего подвергалась отжиму на центрифуге при 12,5g в течение 30 мин. После отжима на центрифуге мембрана из полого волокна из основного материала сушилась в вакууме в течение 18 ч для того, чтобы получить пористую мембрану из полого волокна.

Результаты измерений (1) - (9) для полученной пористой мембраны показаны в Таблице 1.

[0101]

(Пример 2)

Пористая мембрана из полого волокна была получена тем же самым образом, что и в Примере 1, за исключением того, что состав коагулирующей жидкости был изменен на 15 массовых частей NMP и 85 массовых частей воды, а температура коагулирующей жидкости была изменена на 15°C.

[0102]

(Пример 3)

Пористая мембрана из полого волокна была получена тем же самым образом, что и в Примере 1, за исключением того, что состав покрывающей жидкости был изменен на: 3,5 массовых части статистического сополимера (с молярным соотношением MPC/BMA=3/7) 2-метакрилоилоксиэтилфосфорилхолина (MPC, производства компании Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) и н-бутилметакрилата (BMA, производства компании Kanto Chemical Co., Inc.), имеющего средневесовую молекулярную массу 80 кДа; и 96,5 массовых частей метанола.

[0103]

(Пример 4)

Пористая мембрана из полого волокна была получена тем же самым образом, что и в Примере 1, за исключением того, что состав покрывающей жидкости был изменен на: 3 массовых части статистического сополимера (с молярным соотношением SPMA/BMA=3/7) 2-(N-3-сульфопропил-N,N-диметиламмоний)этилметакрилата (SPMA, производства компании Sigma-Aldrich Co., LLC.) и н-бутилметакрилата (BMA, производства компании Kanto Chemical Co., Inc.), имеющего средневесовую молекулярную массу 90 кДа; и 97 массовых частей метанола.

[0104]

(Пример 5)

Пористая мембрана из полого волокна была получена тем же самым образом, что и в Примере 1, за исключением того, что состав покрывающей жидкости был изменен на 3 массовых части гидроксипропилцеллюлозы (производства компании Nippon Soda Co., Ltd., торговая марка SSL) и 97 массовых частей метанола для того, чтобы покрыть мембрану из основного материала, и после этого покрытая мембрана из основного материала была подвергнута стерилизационной обработке паром высокого давления при температуре 122°C в течение 20 мин.

[0105]

(Пример 6)

Пористая мембрана из полого волокна была получена тем же самым образом, что и в Примере 1, за исключением того, что состав покрывающей жидкости был изменен на 2,5 массовых части блок-сополимера полистирола (3 кДа) и поли(этиленгликоля) (2 кДа) и 97,5 массовых частей метанола.

[0106]

(Пример 7)

Мембрана из основного материала, полученная в Примере 1, была облучена γ-лучами с дозой 25 кГр, а затем погружена в раствор, содержащий 7 массовых частей 2-гидроксипропилакрилата (производства компании Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 25 массовых частей трет-бутанола (производства компании Kanto Chemical Co., Inc.) и 68 массовых частей воды и имеющий температуру 50°C, для проведения прививочной полимеризации в течение 1 ч. После этой прививочной полимеризации привитый полимеризированный продукт был промыт трет-бутанолом с температурой 50°C для того, чтобы удалить непрореагировавшие вещества, и после этого высушен в вакууме в течение 18 ч для того, чтобы получить пористую мембрану из полого волокна.

[0107]

(Пример 8)

Пористая мембрана из полого волокна была получена тем же самым образом, что и в Примере 1, за исключением того, что температура коагуляционной ванны была изменена на 25°C.

[0108]

(Пример 9)

Пористая мембрана из полого волокна была получена тем же самым образом, что и в Примере 1, за исключением того, что температура фильеры была изменена на 40°C, состав канальной жидкости был изменен на 74 массовых части NMP и 26 массовых частей воды, состав коагулирующей жидкости был изменен на 45 массовых частей NMP и 55 массовых частей воды, а температура коагуляционной ванны была изменена на 18°C.

[0109]

(Пример 10)

Пористая мембрана из полого волокна была получена тем же самым образом, что и в Примере 1, за исключением того, что температура фильеры была изменена на 25°C, состав канальной жидкости был изменен на 73 массовых части NMP и 27 массовых частей воды, состав коагуляционной ванны был изменен на 10 массовых частей NMP и 90 массовых частей воды, а температура коагуляционной ванны была изменена на 15°C.

[0110]

(Пример 11)

Пористая мембрана из полого волокна была получена тем же самым образом, что и в Примере 1, за исключением того, что температура коагуляционной ванны была изменена на 15°C.

[0111]

(Пример 12)

Пористая мембрана из полого волокна была получена тем же самым образом, что и в Примере 1, за исключением того, что мембрана была сформирована таким образом, что состав прядильного раствора был изменен на 27 массовых частей PES (ULTRASON (R) E 6020 P производства компании BASF SE), 30,4 массовых частей NMP (производства компании Kishida Chemical Co., Ltd.), 33,6 массовых частей TriEG (производства компании Kanto Chemical Co., Inc.) и 9 массовых частей сополимера винилпирролидона и винилацетата (LUVISKOL (R) VA64 производства компании BASF SE), температура фильеры была изменена на 50°C, состав канальной жидкости был изменен на 45,1 массовых частей NMP, 49,9 массовых частей TriEG и 5 массовых частей воды, состав коагулирующей жидкости был изменен на 28,5 массовых частей NMP, 31,5 массовых частей TriEG и 40 массовых частей воды, и температура коагулирующей жидкости была изменена на 30°C, сформированная мембрана была затем погружена в раствор 0,5 массовых частей гидроксипропилцеллюлозы (SSL (торговая марка) производства компании Nippon Soda Co., Ltd.), 20 массовых частей 2-пропанола (производства компании Kanto Chemical Co., Inc.) и 79 массовых частей воды с температурой 25°C, а затем оставлена на 20 мин после уменьшения давления до -0,07 МПа, и после этого мембрана была вынута, жидкость из полой части была удалена, и мембрана была затем погружена в воду с температурой 80°C на 60 мин.

[0112]

(Пример 13)

Пористая мембрана из полого волокна была получена тем же самым образом, что и в Примере 1, за исключением того, что состав прядильного раствора был изменен на 23 массовые части PVDF (SOFEF 1012 производства компании SOLVAY S. A.), 37 массовых частей NMP и 40 массовых частей TriEG, состав канальной жидкости был изменен на 73 массовых части NMP и 27 массовых частей воды, температура фильеры была изменена на 40°C, состав коагуляционной ванны был изменен на 10 массовых частей NMP и 90 массовых частей воды, а температура коагуляционной ванны была изменена на 50°C.

[0113]

(Пример 14)

Раствор, полученный путем смешивания 22 массовых частей PES (ULTRASON (R) E 6020 P производства компании BASF SE), 33 массовых частей NMP (производства компании Kishida Chemical Co., Ltd.) и 45 массовых частей TriEG (производства компании Kanto Chemical Co., Inc.) при температуре 35°C с последующей повторной дегазацией 7 раз при пониженном давлении 2 кПа, использовался в качестве прядильного раствора.

Прядильный раствор был нанесен в форме листа, в то время как его температура поддерживалась равной 55°C, на движущийся носитель с помощью прижимной литейной машины так, чтобы толщина мембраны составила 80 мкм. Скорость выдавливания была установлена равной 5 м/мин, а коэффициент вытягивания был установлен равным 2. Сформированный лист был погружен на 10 мин в коагуляционную ванну, которая состояла из 5 массовых частей NMP и 95 массовых частей воды, и температура коагуляции была установлена равной 30°C, и полученный лист был промыт водой и высушен в вакууме для того, чтобы получить плоскую мембрану из основного материала.

Полученная мембрана из плоского основного материала погружалась в покрывающую жидкость, содержащую 2,5 массовых части поли(гидроксиэтилметакрилата) (произведенного с использованием гидроксиэтилметакрилата (производства компании Kanto Chemical Co., Inc.)), имеющего средневесовую молекулярную массу 80 кДа, и 97,5 массовых частей этанола, на 24 ч, после чего подвергалась отжиму на центрифуге при 12,5g в течение 30 мин. После отжима на центрифуге плоская мембрана из основного материала сушилась в вакууме в течение 18 ч для того, чтобы получить плоскую пористую мембрану.

[0114]

(Сравнительный пример 1)

Пористая мембрана из полого волокна была получена тем же самым образом, что и в Примере 1, за исключением того, что состав коагулирующей жидкости был изменен на 100 массовых частей воды.

[0115]

Доля пор с размером 10 нм или меньше в плотном слое стала большой, и стала образовываться закупорка, и поэтому эффективное извлечение белка не могло быть выполнено.

[0116]

(Сравнительный пример 2)

Пористая мембрана из полого волокна была получена тем же самым образом, что и в Примере 1, за исключением того, что скорость прядения была изменена на 20 м/мин, а коэффициент вытягивания был изменен на 10.

[0117]

За счет изменения скорости прядения и коэффициента вытягивания в сторону повышения доля пор с размером 10 нм или меньше в плотном слое стало более высокой, и поэтому стала образовываться закупорка, и, кроме того, за счет изменения коэффициента вытягивания в сторону повышения в мембране образовались микроотверстия, и поэтому эффективность удаления парвовируса понизилась.

[0118]

(Сравнительный пример 3)

Пористая мембрана из полого волокна была получена тем же самым образом, что и в Примере 1, за исключением того, что состав покрывающей жидкости был изменен на 4 массовых части Tetronic 1307 (производства компании BASF SE) и 96 массовых частей метанола.

[0119]

Поскольку гидрофильный полимер был водорастворимым, элюирование гидрофильного полимера было подтверждено после фильтрации воды. Кроме того, фильтрация в течение 180 мин не была завершена из-за адсорбции белка на мембране.

[0120]

(Сравнительный пример 4)

Пористая мембрана из полого волокна была получена тем же самым образом, что и в Примере 1, за исключением того, что состав покрывающей жидкости был изменен на 3,5 массовых части сополимера (с молярным соотношением SPM/BMA=3/7) сульфопропилметакрилата (SPM) и BMA, имеющего средневесовую молекулярную массу 80 кДа, и 96,5 массовых частей метанола.

[0121]

Фильтрация в течение 180 мин не была завершена из-за адсорбции белка на мембране.

[0122]

Результаты измерений (1) - (9) для пористых мембран, полученных в Примерах 1-14 и Сравнительных примерах 1-4, показаны в Таблице 1 и в Таблице 2.

[0123]

[Таблица 1]

[0124]

[Таблица 2]

[0125]

Настоящая патентная заявка основана на японской Патентной заявке № 2014-170768, зарегистрированной 25 августа 2014 г., содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

[0126]

Пористая мембрана в соответствии с настоящим изобретением может использоваться подходящим образом для очистки фракционированных продуктов плазмы, биофармацевтических препаратов и т.д., и поэтому имеет промышленную применимость.

Реферат

Изобретение относится к пористой мембране для фильтрации белковых растворов. Пористая мембрана содержит гидрофобный полимер и нерастворимый в воде гидрофильный полимер, причем данная пористая мембрана имеет: плотный слой с выходной стороны мембраны по направлению фильтрации; градиентную асимметричную структуру, в которой средний диаметр мелких пор увеличивается от выходной части в направлении фильтрации к входной части в направлении фильтрации и индекс градиента среднего диаметра пор от плотного слоя к крупнопористому слою составляет от 0,5 до 12,0. Технический результат – предотвращение загрязнения фракционированных продуктов плазмы и биофармацевтических препаратов посторонними веществами. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.

Формула