CN101166818A - 容纳生物材料和腐蚀性试剂的一次性器皿 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种袋子，其包含含氟聚合物袋子和外包装，对包装物进行终端灭菌以获得并保持含氟聚合物袋子的灭菌条件，接着可以使所述袋子成为可用于生物材料和腐蚀性试剂的灭菌的一次性器皿。

Description

容纳生物材料和腐蚀性试剂的一次性器皿

发明领域

本申请涉及用于容纳生物材料和腐蚀性试剂的一次性器皿。

发明背景

生物材料包括活细胞和细胞产品，所述细胞产品是无生命的，其是由活细胞在细胞培养/表达过程期间表达的。生物材料例如治疗性蛋白的生产，例如通过重组DNA技术，包括多个步骤，其包括遗传改变细胞株的形成、发酵或培养所述细胞株以表达蛋白，其包括营养培养基的制备、蛋白的提纯、其包括蛋白分离溶液的制备和蛋白的制剂及储存。在一或多个生产步骤中任何含有蛋白的溶液中存在污染物，都会使蛋白经受不希望的改变，甚至变性。为了工业操作，用于进行方法中的各步骤的器皿主要是不锈钢的，认为这种器皿是耐腐蚀的并因此认为其对存在于生产各步骤中的不同介质无污染。然而，由于使用不锈钢，生产线不得不被定期停产以清洁操作部位(在各产品批次之间)并进行腐蚀修补。当不锈钢器皿显示出腐蚀作用，例如“变红”或在器皿内表面有锈斑时，其表明所述器皿已经成为导致器皿中所含介质污染的原因。清洁过程是昂贵的，其包括下述步骤如器皿的清理、其内表面的电解抛光、所得表面的灭菌、和对再-磨光器皿是否可以重新使用的验证。停产所导致的生产损失和可能地治疗性蛋白的损失也是高代价的。同样的问题也存在于腐蚀性试剂的容纳方面，所述腐蚀性试剂一般与生物材料有关，尤其是在它们的生产中，例如超纯水，通常被称为注射用水(WFI)、酸、缓冲剂和碱，使得这样的试剂不会变成生物材料的污染源。

美国专利6,684,646公开了在一种用于储存生物制药材料的柔性容器，所述容器是依据温度控制装置(用于冷却、冷冻容器内所含物质)的内部形状或者适于接受所述容器的防护结构的形状而成形的。容器是无菌的并且是由层状薄膜形成的，所述薄膜包括多个层。产品接触层，即容器的内层被公开是生物相容的并且可以由许多种聚合材料形成，提到的有以下材料：低密度聚乙烯、极低密度聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯共聚物、聚酯、聚酰胺、聚氯乙烯、聚丙烯、聚氟乙烯、聚偏1，1-二氟乙烯、聚氨基甲酸酯或聚全氟乙丙烯。存在气体及水蒸气层和机械强度层，并且还存在对热焊接具有隔离作用的外层。各层可以与暖和冷的条件相适应并且能够承受灭菌的电离辐射。

在上面提到的专利中柔性容器污染生物制药材料的问题并没有得到解决。将容器用于储存生物制药材料的事实导致生物制药材料与容器接触层之间的长期接触，该接触使得生物制药材料能够从接触层或从用于层状结构的其它层中浸出有机组分，所述其它层中的有机组分能够渗透穿过接触层而成为生物制药材料的组分。污染可以降低或消除生物制药材料的效力和/或对生物制药材料的使用产生有害的结果。

美国专利4,847,462公开了的由多种含氟聚合物薄膜制成的一次性袋子的激光制造，所述袋子是用于培养(使生长)从人体中取出的细胞以最终将使其归还人体，因此提供细胞免疫治疗的。激光接缝操作是在保持无菌的盒子中进行的，所述盒子包含杀菌灯以预防霉菌的生长并杀死全部细菌。将薄膜进行水漂洗作为获得薄膜清洁的另外的方法。还公开了直接对空气进行的气和干燥水漂洗的薄膜。关于如何为用于容纳生物材料和腐蚀性试剂的容器提供无污染的表面，从而避免对定期停产和清洁的需要和费用，并且以灭菌的形式向使用者提供这样的表面的问题仍然存在。

发明简介

本发明通过提供一种具有无污染表面而且是一次性的器皿解决了该问题，从而避免了由于污染的作用而导致的生物材料的损失费用和清洁费用，并且停产仅限于更换器皿。而且，器皿是以灭菌条件提供给使用者的，因此器皿已经为使用者的容纳应用做好了准备，例如将器皿安装在产生过程的所需步骤中。因此，所述器皿能够用于对生物材料和腐蚀性试剂的各种容纳应用，例如用在以上公开的治疗性蛋白生产的所有步骤中。

为了满足这些需要，本发明提供了一种终端灭菌包装物，其包含密封的外包装并含有由薄膜制成的柔性袋子，至少所述袋子的内表面是可熔塑的含氟聚合物，附加条件是当所述含氟聚合物是全氟聚合物时，所述包装物是通过暴露于辐射而进行终端灭菌的。所述灭菌袋子可以用作如前段中所描述的器皿。终端灭菌的意思是指在将柔性袋子密封于外包装内后再对其进行灭菌。优选的灭菌方法包括将柔性袋子通过外包装暴露于伽马辐射中。这样使袋子和外包装的内部均得到了灭菌，并且外包装保持了所述灭菌条件直到包装物被使用者，例如蛋白制造者打开。当薄膜是单层的全氟聚合物时，最好通过电子束(电子串)辐射进行辐射消毒。

如果所有生命形式，尤其是微生物，均被破坏或消灭，则根据术语“灭菌”在S，S.Block的，Disinfection.Sterilization and Preservation，第5版，2001由Lippincott Williams&Wilkins出版，第21页的定义，认为袋子是灭菌的。引用Association for Advancement of MedicalInstrumentation(AAMI)，1995  (版本第25页)的内容，美国食品与药品管理局(FDA)也对灭菌进行了更加详细的定义，即意欲除去或破坏微生物生命的所有可存活形式，包括细菌芽孢，以获得可接受的无菌保证水平的过程。FDA还定义了“无菌保证水平”和“无菌的”，本文引入这些定义作为参考(版本第25页)。本申请中意指的灭菌满足既满足这些一般的定义也满足更具体的定义。

为了满足该灭菌要求，存在于终端灭菌包装物中的灭菌袋子必须是对最终包含于其中的生物材料和/或腐蚀性试剂无污染的。含氟聚合物薄膜是有机的，至少袋子的内表面是由所述含氟聚合物薄膜制成的。对从含氟聚合物中浸出有机物的抵抗性已经通过用注射用水(WFI)装满袋子而得到了证明，所述袋子全部由含氟聚合物作为单层薄膜制成。WFI定义于美国药典(United States Pharmacopeia)(USP)1231，在制药目的用水(Water for Pharmaceutical Purposes)下。实际上，WFI超纯水，其纯度设定的目的是预防微生物感染和微生物内毒素的形成。WFI还是众所周知的高腐蚀性材料，其对来自任何聚合物容器的有机物(有机化合物)的可浸出性提出了的严峻的考验。对浸出作用的抵抗性是通过使共聚物容器保持试验状态并在40℃下含有250ml WFI 63天，接着分析WFI以检测仅能来自于(通过浸出于)含氟聚合物的有机物而确定的。对于以上描述的袋子，在上述条件下在存在于袋子中的WFI中没有发现有机物。分析的检测极限是50ppb。关于分析的更详细的描述将作为浸出试验部分，连同该试验对其它试验液体和其它聚合物的应用一起将在本文后面的部分进行公开。

工业有效的一次性容器所要求的还不仅是对浸出的抵抗性。优选的灭菌方法是伽马辐射，通常认为约25到40kGy的辐射剂量是足以提供灭菌作用的。已知伽马辐射既能使含氟聚合物降解也能使其交联。Y.Rosenberg等人的，“Low DoseγIrradiation of SomeFluoropolymers；Effect of Polymer Chemical structure”，J.of AppliedScience，45，John Wiley&Sons，783-795，公开了对乙烯/四氟乙烯共聚物(ETFE)的辐射引起了交联作用和断链作用之间的竞争(第783页的摘要)，其中所述ETFE是袋子的含氟聚合物内表面优选的含氟聚合物。断链就是共聚物的降解。

对于在进行浸出试验前已经通过暴露于伽马辐射(25-40kGy)进行灭菌的袋子来说仍对存在如上所述的对从含氟聚合物薄膜袋子中浸出有机物的抵抗性。令人惊奇地，伴随着暴露于辐射的断链作用并没有导致薄膜容器用有机物污染容器所含的物质。

优选的灭菌方法包括将柔性袋子通过外包装暴露于灭菌有效量的伽马辐射中。这样对容器的内部和其外表面均进行了灭菌，并且外包装的内表面和外包装均保持了灭菌条件直到包装物被使用者打开用于储存生物材料。对于ETFE来说，容器的完整性基本上不受暴露于伽马辐射的影响。一个容器完整性保持不变的表现是制造容器的伽马辐射ETFE薄膜的抗张强度和断裂伸长至少是所述辐射前同样共聚物薄膜的80％，更优选这些特性中的至少一个受辐射的影响甚至更小，即，是辐射前共聚物薄膜的抗张强度或伸长的至少90％。将这些属性通过含氟聚合物自身应用到含氟聚合物薄膜或者作为层状结构应用到组成薄膜的其它聚合物层。

虽然伽马辐射是优选的对本发明容器进行灭菌的方法，由于该灭菌方法的有效性以及由于工业接受性，但是灭菌辐射的其它形式，例如电子串辐射也可以用于提供实现灭菌所需有效量的辐射，一般地是从约25到约40kGy。该辐射是较少地透入含氟聚合物薄膜内部的，但是其具有较少地降解含氟聚合物的优势，该优势是重要的，至少在含氟聚合物是全氟聚合物的时候。或者，本发明的包装物可以通过暴露于提供灭菌结果有效量的蒸汽中而进行灭菌。

本发明的另一个方面是提供适用于容纳生物材料和腐蚀性试剂的一次性器皿的优选方法，其包括提供包含可熔塑含氟聚合物的软质薄膜，将所述薄膜制成用作所述器皿的袋子使得至少所述袋子的内表面是由所述含氟聚合物制成的，将所述袋子密封与于外包装内，将所述袋子通过所述外包装暴露于有效量的辐射中以对所述袋子进行灭菌，所述外包装使所述袋子保持灭菌状态直到其被打开。包含含氟聚合物的软质薄膜可以全部由所述含氟聚合物制成，或者也可以如下文中所描述的由所述含氟聚合物与不同聚合物其它层的层状结构制成。外包装和包含在外包装内的袋子的结合形成了上述的包装物。

优选外包装也是柔性的，从而使包装物可以被相对扁平地平放。还优选外包装的内部是真空的，其有利于形成扁平的包装物。还优选在终端消毒期间存在于所述外包装内部的任何气体均为惰性气体，例如氮气或氩气。根据真空的程度，这样的气体的量将是相对较小的。惰性气体清除了外包装内部的空气，并因此清除了包含于外包装内部的袋子的外部和内部的空气。所述清除步骤是在密封外包装之前进行的。

发明详述

本发明的柔性袋子尤其能够用于在培养期间容纳细胞培养物以表达不同的细胞产品例如蛋白，治疗性或非治疗性的、毒素和多糖，和用于在后处理例如回收、制剂和储存期间容纳表达的细胞产品，以及用于容纳这种细胞产品生产中所使用的腐蚀性试剂。

发生在不同细胞产品表达过程中的细胞培养不同于仅涉及原始细胞生长而没有生成不同细胞产品的细胞培养。在后的细胞培养的代表是例如美国专利4,847,462中的一次性袋子的免疫疗法应用。相反，发生在表达过程中的细胞培养从活的、生长的细胞培养物中产生了无生命的细胞产品。该不同的细胞产品比宿主细胞培养物更容易受到有机物污染的损害。宿主细胞培养物是活性有机体，因此可以为抵消这样的污染作出一些调节。表达的细胞产品，因为其不是活性有机体，所以不能进行这种调节。因此，有机(细胞产品)反应的有机物(污染物)对细胞产品产生不利影响的可能性要大的多。此外，细胞产品是细胞培养物的一小部分，在所述细胞培养物中所述细胞产品得到了表达。因此，相对于细胞培养物来说可能是很小的有机污染量，相对于细胞产品的量来说将会是大量的。另一个与单纯的细胞培养的差别是表达过程通常是在一连串的体积增大的反应器中进行的，在每个所述反应器的内部进行细胞培养直到达到最佳密度。所以细胞培养物/表达细胞产品培养基要被预先暴露于从一个生物反应器到下一个生物反应器的众多的生物反应器表面，因此其要遭受每个反应器表面的污染而不是象在单纯的细胞培养中那样仅暴露于唯一的一个容器表面，即不会伴随有不同产品的表达。对从含氟聚合物中浸出有机物的令人惊奇的抵抗性，所述含氟聚合物至少形成了在其中进行表达步骤的容器(生物反应器)的内表面，使得能够将细胞产品保存为如形成时的那样以用于提供给从产生所述产品的生物质内部回收该产品的步骤。如下文中将进一步描述的，当容器在用作生物反应器之前通过暴露于降解的电离辐射，例如通过伽马辐射进行了灭菌时，上述抵抗力是特别令人惊奇的。

可以储存在柔性袋子中的生物材料的例子包括生物学多孔材料例如治疗性蛋白、非治疗性蛋白、除蛋白以外的疫苗、抗体、活化剂、核酸、遗传密码碱基、多糖和毒素。用于表达过程中的营养培养基和活化剂(诱导剂)也可以存储于本发明的柔性袋子中。同样地，可用于表达过程以及随后的表达细胞产品分离或其制剂过程的腐蚀性试剂，例如WFI、酸、碱、缓冲剂，也可以在本发明的柔性袋子中制备和储存，从而使得将这些试剂中的任意试剂加入到细胞产品中都不会用有机污染物污染细胞产品。一般地，生物材料在室温下(15-20℃)是液态的，不论是其单独地存在还是被包含于赋形制剂中。在制剂过程中生物材料可以包括缓冲剂以保持pH不变、包括盐以增大溶解性，和/或其它赋形剂例如稳定剂、抗微生物剂、防腐剂、表面活性剂、抗氧化剂和/或等渗剂，以保持效力。还可以加入助剂，所述助剂提高了对抗原的免疫反应，来作为制剂过程的一部分。还可以将赋形剂和助剂制备并存储在单独的本发明的柔性袋子中，从而使它们在加入到生物材料中时也不会污染生物材料。在向容器中加入了生物材料之后，充满的容器一般被存储在约-5℃到-80℃的温度下。

用于本发明的含氟聚合物是可熔塑的，这意味着它们在熔融状态(被加热到高于其熔解温度)能够充分地流动以使它们可以通过熔融加工而制造，优选通过挤出而形成软质薄膜。一般地，含氟聚合物自身是可熔塑的；在聚氟乙烯的情况中，将含氟聚合物与用于挤出的溶剂相混合，即溶剂-辅助挤出。所得的薄膜具有足以使其能够使用的强度。含氟聚合物的熔融流动性可以用术语熔体流动速率来描述，所述熔体流动速率是根据ASTM D-1238测定的，本发明的含氟聚合物优选具有至少1g/10min的熔体流动速率，所述速率是在针对特定含氟聚合物的标准化温度下确定的；参见例如，ASTM D 2116a和ASTM D3159-91a。聚四氟乙烯(PTFE)通常是不可熔融加工的，即其在高于其熔解温度的温度下是不流动的，因此该聚合物不是可熔塑的。低分子量的PTFE是可使用的，其被称作PTFE超细粉，其分子量低到足以使该聚合物在熔解时是可流动的，但是由于低分子量，所产生的模制品不具有强度。强度的缺乏是通过物品的脆性表现的。如果薄膜由超细粉形成，则其会在弯曲时破裂。相反地，用于本发明的可熔塑含氟聚合物可以形成可反复弯曲而不会破裂的薄膜。该柔性可以进一步地通过至少500周，优选至少1000周，并且更优选至少2000周的MIT弯曲寿命来表征，所述柔性是在8mil(0.2mm)厚的在冷水中淬火的压模薄膜上使用描述于ASTM D-2176F中的标准MIT耐折性检测器测定的。容器的柔性使其能够压瘪成扁平的形状。柔性还可以通过试图刺穿用来制造容器的薄膜而确定，例如通过按照ASTM F1342的程序来确定，其结果是在刺穿之前，用于冲孔试验的铁笔使薄膜从其在试验中的平面位置偏转到至少约5倍测试薄膜厚度的程度，并且优选偏转到至少10倍薄膜厚度的程度。

用于本发明的含氟聚合物还是这样的以致于由其制成的薄膜是光学透明的。光学透明性是所期望的，从而使得当将薄膜制成袋子时，可以穿过袋子的薄膜壁来观察袋子的内部，使观测者能够确定不存在可见的污染。PTFE薄膜不是光学透明的。含氟聚合物对袋子所含的液体物质还是非附着性的，所述液体物质即生物材料和/或腐蚀性试剂例如用于蛋白生产过程中的，也就是说液体及其所含的成分均不会附着在由含氟聚合物薄膜制成的袋子上。

优选的用于本发明的可熔塑含氟聚合物包含一或多个选自-CF₂-CF₂-、-CF₂-CF(CF₃)-、-CF₂-CH₂-、-CH₂-CHF-和-CH₂-CH₂-的重复单元，选择这些重复单元及其组合的附加条件是所述含氟聚合物包含至少35wt％的氟，优选至少50wt％的氟。因此，虽然在形成聚合物的碳原子链中可以存在碳氢单元，但是在聚合物链上应存在足够多的氟取代碳原子以提供所需的氟存在最低量，以使含氟聚合物呈现化学惰性。含氟聚合物优选还具有至少150℃，优选至少200℃，更优选至少240℃的熔解温度。全氟聚合物，即，其中除了在聚合物链的端基处可能存在其它原子外，键合于碳原子上的一价原子全部是氟，的例子包括四氟乙烯(TFE)与一或多个具有3到8个碳原子的全氟链稀的共聚物、优选六氟丙烯(HFP)。TFH/HFP共聚物可以含有另外的共聚合全氟单体例如全氟(烷基乙烯醚)，其中烷基含有1到5个碳原子。优选这样的烷基是全氟(甲基乙烯醚)、全氟(乙基乙烯醚)和全氟(丙基乙烯醚)。一般地，以共聚物的总重量为基础，共聚物的HFP含量是约7到17wt％，更一般地为约9到17wt％(计算：HFPI×3.2)，其它的共聚单体当存在时其含量为约0.2到3wt％。TFE/HFP共聚物通常被称为FPE，其可以含或不含另外的共聚物单体。碳氢/碳氟聚合物(以下称为氢氟聚合物)的例子包括偏二氟乙烯聚合物(均聚物和共聚物)，一般地称作PVDF，乙烯(E)与TFE的共聚物，对于总的100mol％来说，一般地含有40到60mol％的各单体，优选含有另外的共聚单体例如全氟烷基乙烯，优选全氟丁基乙烯。这些共聚物通常被称作ETFE。虽然ETFE主要是由组成聚合物链的乙烯和四氟乙烯重复单元组成的，但一般地还存在另外的单元或者来自不同氟化单体的单元以提供希望共聚物具有的熔解、外观、和/或物理特性，例如为了避免高温脆性。另外的单体的例子包括全氟烷基乙烯，例如全氟丁基乙烯，全氟(乙基或丙基乙烯醚)，六氟异丁稀和CH₂＝CFR_f其中R_f是C₂-C₁₀氟代烷基，例如CH₂＝CFC₅F₁₀H、六氟丙烯、和偏二氟乙烯。一般地，以四氟乙烯和乙烯的总摩尔数为基础，另外的单体将以0.1到10摩尔％的量存在。这样的聚合物进一步地描述于美国专利3,624,250，4,123,602，4,513,129，和4,677,175中。另外的氢氟聚合物包括EFEP和TFE/HFP的共聚物和偏二氟乙烯，通常称其为THV。当含氟聚合物是氢氟聚合物时，终端灭菌可以通过不同于将外包装内的袋子暴露于辐射的方式进行；含有外包装和包含于外包装内的袋子的包装物可以通过暴露于蒸汽进行灭菌。这些全氟聚合物和氢氟聚合物的薄膜都是可商购获得的。一般地用于制造袋子的薄膜的厚度为2到20mil(0.05到0.5mm)，优选2到10mil(0.25mm)。

在本发明的一个实施方案中，含氟聚合物形成了薄膜的全部厚度，因此由所述薄膜形成的袋子的内表面也是含氟聚合物的。单(单一)层薄膜具有下述优点，即其避免了分层或者相反其避免了将一种含氟聚合物薄膜或层粘合到另一种薄膜或层上以形成层状结构的需要。另外其在将薄膜制成袋子时在形成接缝方面也具有优势。接缝包括将含氟聚合物与其自身热粘合，并且存在于袋子内部接缝处的薄膜的边缘将全部是含氟聚合物的。热粘合不必穿过层状结构的全部厚度来加热，所述层装结构含有含氟聚合物薄膜作为将要形成袋子内表面的层，其中层状结构可能含有较低熔点的聚合物层。

在另一个实施方案中，含氟聚合物薄膜是软质薄膜层状结构的一部分，其中含氟聚合物形成了由层状结构制成的袋子的最内层或接触层，中间层和外层是那些例如在美国专利6,684,646中被描述为层状结构的非接触层的层。层状结构中的含氟聚合物薄膜层的厚度可以与上面所描述的相同，但是优选不大于约10mil(0.25mm)。

袋子可以具有特定应用所期望的任意结构和大小。例如，袋子可以通过将两片薄膜沿着它们的边缘热封在一起从而形成信封状而形成。或者，袋子可以由多片薄膜形成从而形成具有明显的底和侧面的袋子，其中既可以形成圆形侧面的袋子也可以形成在拐角处具有结合在一起的明显侧面的袋子。不论是何种结构，袋子形成了一种容器或器皿，在所述容器或器皿中可以进行蛋白生产或其它应用中的步骤。由于袋子是由柔性薄膜制成得，所以袋子本身也是柔性的。袋子可以是顶端开口的(在使用中)或者除了所制备、处理或储存的介质的入口外，其是封闭的。入口可以简单地为一段热封到薄膜上的管子，其中所述薄膜形成了袋子。入口可以位于袋子的其它位置并且可以提供另外的开口，例如安装有热封到袋子薄膜上的管子以用于下述操作活动，如从将介质从袋子中排出、向袋子供入气体或多种气体，如在将袋子用作生物反应器的情况下，其中将氧气和氮气二者引入到袋子中的发酵肉汤/营养培养基或细胞培养物/营养培养基中，并且提供了另外的孔以使二氧化碳能够从袋子中排出。可以提供另外的孔以用于将搅拌叶片引入到袋子内。袋子结构的例子显示于美国专利申请5,941,635、5,988,422、6,071,005、6,287,284、6,432,698、6,494,613、6,453,683和6,684,646中。

袋子的内部体积可以是能够容纳蛋白的研究性生产或其工业生产的体积。一般地，袋子的体积至少是500ml，但是更一般地，至少是1升，但至少10升，至少50升，至少100升，以及至少1000升，甚至至少10,000升的尺寸(体积)也是可能的。由于含氟聚合物薄膜实际上可以被制成无限长，所以唯一需要的就是将该长度剪切为所需的长度并将这些长度装配到一起以形成具有预期结构和尺寸的袋子。小的袋子尺寸可以无支撑地使用，而刚性支撑可以用于较大的袋子尺寸。刚性支撑可以仅仅是一个基座，容器被放置在该基座上，或者是一个容器，袋子被置于该容器内从而使袋子的底和侧面都得到了支撑。什么时候必须使用刚性支撑取决于袋子的尺寸和其薄膜的厚度。刚性支撑可以是用于生产治疗性蛋白的现存的器皿，凭借该刚性支撑所述袋子形成了器皿的一次性衬里。所述一次性衬里是与刚性支撑分别形成的，因此其可以位于刚性支撑的上部或内部以用于进行本发明的过程，并且在过程结束时可以将其从支撑物上除去。这与永久性衬里形成了对比，永久性衬里是形成并附着在器皿的内表面上的。

袋子可以通过将一或多片含氟聚合物薄膜热封在一起而形成，这取决于袋子的尺寸和结构。热封包括通过向重叠处施加热而将薄膜的重叠段焊接在一起。焊接是通过加热重叠表面而完成的，加热通常在压力下进行，例如通过使用加热棒或热空气、脉冲、感应或超声波加热。将重叠薄膜表面加热到高于含氟聚合物的熔解温度以获得重叠薄膜表面的熔融粘结。热封FEP(溶解温度为约260℃)重叠薄膜的例子如下：将一对热棒加热到290℃，并在30psi的压力下将其压在重叠的FEP薄膜上，所述薄膜的总膜厚度为5mil(0.125mm)，从而在0.5秒中内提供熔融密封。对于ETFE，每个重叠薄膜4mil(0.1mm)厚，将脉冲热封机的热棒加热到230℃并在60psi(42MPa)的压力下持续约10秒以获得熔融热封。对于熔解温度较低的含氟聚合物可以使用较低的温度。一般地，热封可以在不超过15秒的时间内完成。一般地热封可以在不超过5秒的时间内完成。S.Ebnesajjad，Fluoroplastics，第2卷，Melt Processible Fluoropolymers，Plastics DesignLibrary 2003出版，第493-496页中提供了关于热封的补充信息。可以将袋子的入口通过热封技术或者通过如Fluoroplastics第461-493页公开的应用于各种含氟聚合物的焊接和密封技术焊接到薄膜上。

在袋子制成后，将其插入到可密封的外包装中，所述外包装被制成能够将所述袋子合适地放置在外包装内的尺寸。优选地，袋子的柔性使其能够压瘪成基本上扁平的形状，因此外包装可以具有比袋子的体积更小的内部体积。或者，可以将袋子自身折叠，这使得能够使用甚至更小尺寸的外包装。外包装本身优选是柔性的，并因此由例如约1到10mil(0.025到0.25mm)厚的聚合物薄膜形成。由于外包装不是用于生产蛋白的，所以相对于蛋白的生产来说其不必具有含氟聚合物袋子的无污染特性。可以使用便宜的聚合物薄膜例如聚稀烃如聚乙烯或聚丙烯，或聚酯，如聚对苯二甲酸乙二酯可以用作外包装。制造外包装的聚合物薄膜可以通过热封来形成预期尺寸或形状的袋子，其中所述热封采用了对所使用的特定聚合物适合的条件。只要含氟聚合物袋子被插入到外包装中，就可以使用同样的热封来密封外包装。

对包装物进行灭菌，所述包装物是由密封含有含氟聚合物袋子的外包装产生的，优选通过将包装物以有效剂量暴露于电离辐射，优选伽马辐射以完成对含氟聚合物袋子的灭菌。一般地，这样的剂量在约25到40kGy的范围内。AAMITIR17-1997公开了关于什么样的聚合物材料能够通过辐射得到灭菌的指导，其中包括了某些含氟聚合物。举例来说，将两片FEP薄膜，每片5mil(0.125mm)厚，的三个侧边如上所述地热封在一起以留出顶部开口就形成了所述的袋子，袋子的容积为5升。或者如，由两片ETFE薄膜，每片4mil(0.1mm)厚，如上所述地进行热封而制成的袋子。还可以形成相似尺寸的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜1.2mil(0.03mm)厚的袋子，并且将FEP或ETFE袋子置于聚对苯二甲酸乙二酯袋子的内部。PET袋子是使用AudionVac-VMS103真空密封机热封的，其中在程序2下进行操作以通过将薄膜抵在砧座上用停留时间为2.5秒的热棒将其压在一起而热封PET袋子的重叠薄膜。机器首先使PET袋子膨胀，接着将袋子内部抽成1Bar的真空，然后进行热封。所得的内部具有压瘪的FEP或ETFE袋子的真空密封PET袋子形成了扁平的包装物。将所得的包装物暴露于来自C⁶⁰源的伽马辐射以提供26kGy剂量的辐射，该剂量是足以对PET外包装内部的FEP或ETFE袋子进行灭菌的剂量。或者可以通过同样辐射剂量的电子束进行辐射暴露以对包装物，包括包装物内所含的含氟聚合物袋子，进行灭菌。PET外包装使保持了FEP或ETFE袋子的灭菌条件直到将PET外包装开封以使所述袋子能够用作用于治疗性蛋白生产的容器。如上所述，当用于制造袋子的含氟聚合物是氢氟聚合物时，还可以使用蒸汽终端灭菌。

角牵容器是通过将FEP或ETFE软质薄膜在它们的边缘处热封在一起而制成的。当充满液体介质时，从一个方向上观察该容器具有矩形形状，当从垂直方向上观察时其为直立的椭圆形。因此，当充满(展开)时容器具有枕头的形状。该容器还可以是定向在水平方向上的，从而使角牵侧壁面向上方。容器的定向将决定在何处设置端口(开口)。在接下来要描述的实施方案中，容器被定向为垂直的，从而使角牵侧壁是垂直的。角牵板可以由分开的薄膜碎片形成，或者可以整个用侧壁形成。例如，可以将筒形的热封薄膜捏成向内延伸的褶，在它们的顶部和底部进行热封以使容器在被压瘪时仍保持褶的形状。将筒形的底部和顶部热封以形成容器。当将容器展开时，褶在它们的中段展开以形成容器侧面的角牵板。在不同的实施方案中，容器的椭圆形侧壁是由剪切成该椭圆形状的FEP或ETFE薄膜制成的。将侧壁通过脉冲加热热封到容器的矩形前后壁上，其包括向重叠的薄膜部分施加受控加热，使热棒和砧座之间夹紧，将夹紧的薄膜部分热封在一起，以及在仍处于夹紧压力下时对封口进行受控冷却。将热棒和砧座制成获得预期热封口形状所需的形状。如果袋子在治疗性蛋白生产方面的特别应用需要，能够在容器顶部沿着上面的矩形边缘处提供一或多个端口。例如，提供了一个端口，并且提供第二个端口以用于放入搅拌叶片。还在容器底部矩形边缘处提供了单一的端口以用于排出容器所含的液体物质。除了存在的端口外，容器是密闭的器皿。每个端口均由具有阀门的管子形成，所述阀门用于开放和关闭所述管子。将管子通过脉冲加热热封到容器的薄膜壁上，即管子被夹在形成容器对侧的薄膜和密封在管子周围并延伸至管子周边的薄膜之间。或者，端口可以是一体的，其具有带有锥形尾部的管基，所述管基被热封到相对的薄膜上。该容器的内部体积为200升。当通过加入液体介质而膨胀时，容器可以在矩形槽的内部得到支撑，将容器的底缘放在槽的底部上，所述槽的底部具有孔，通过该孔三个底部端口的管子可以得到伸展，椭圆形的侧壁通过相应的槽侧壁而得到支撑，矩形侧壁与相应的槽侧壁接触以提供支撑。在该容器制成后，FEP或ETFE薄膜的柔性使得容器能够压瘪成扁平形状，可以将所述容器热封入外包装内，接着如前段所描述的通过将所得的密封包装物暴露于伽马辐射来对所述容器进行灭菌。伽马辐射也对热封入袋子中的端口进行了灭菌。

对于从聚合物薄膜容器中浸出有机物的试验的细节如下，所述容器已经经受了40kGy的伽马辐射：

将软质薄膜容器用250ml的WFI或其它试验液体充满，将所得的充满了的容器在40℃下加热63天。在此期间，腐蚀性的WFI或其它试验液体具有从用于制造容器的薄膜中浸出有机物(有机化合物)的机会。该浸出是否会发生或者其发生的程度是由WFI或其它试验液体的受检样品决定的，视情况而定，通过气相色谱进行分离，接着通过检测设备分析所分离的产物。对在该过程中浸出并在HP 6890 GC(柱子：SPB-1 sulfur，30m×0.32mm ID，4.0微米厚膜，在50-180℃范围内操作)中分离出的挥发性有机化合物(VOC)使用火焰电离检测器(FID)进行确定。将试验液体的样品在270℃的温度下注射到柱子中。将火焰检测谱图用电子仪器与谱图库进行比较，以识别存在于WFI或其它试验液体中的有机物。单个VOC的分离是以在柱子中的保留时间为基础的，VOC的识别是通过它们的离子化信号进行的。

可以从储存、加热容器中浸出的较高分子量的有机物可被认为是半挥发性有机化合物(半VOC)，也将其在GC柱中进行分离，接着对存在的所有半VOC进行检测。用于分离WFI或其它试验液体样品的柱子是GC(HP 6890)柱，30m×250微米ID，使用0.25微米的HP-5MS膜，将穿过柱子的分离样品用质谱(MS)进行分析，分析使用HP 5973 MSD分析器。将样品在220℃下注射到柱子中。对于半VOC的分析，将WFI或其它试验液体的样品用1000ppb的2-氟联苯示踪(内部检测标准)并用二氯甲烷萃取若干次。VOC和半VOC形成了有机物的沸点连续区，所述有机物可能是从被试验聚合物薄膜的容器中浸出的。VOC和半VOC的检测极限是50ppb。在表1和2中对WFI和其它试验液体中的可浸出物进行了检测，其中所报告的零(0)的意思是指如果存在可浸出物，则它们以小于50ppb的量存在。

软质薄膜容器中的WFI或其它试验液体的加热储存条件，连同对在这样的容器内储存后而存在于试验液体样品中的任何有机物的GC分离，以及对GC流出物的分析一起在本文中可以简单地称为浸出试验(长期的)。

如上所述，对于含有WFI的含氟聚合物软质薄膜容器来说，在浸出试验中没有检测到有机物。

使含氟聚合物薄膜袋子和不同聚合物薄膜袋子经受WFI和其它浸出剂的浸出实验的结果显示于表1和2中。

表1.浸出试验结果比较——半VOC

浸出液	浸出作用后浸出液中的有机物(ppb)
					FEP	ETFE	EVA*	PE**
	WFI1N HCl，15wt％NaCl1N NaOH，15wt％NaClPBS(磷酸酯缓冲盐水)胍HCl	00000	00000	007400					570070210395

^*层状结构，其中乙烯/醋酸乙烯酯共聚物是内层

^**层状结构，其中超低密度聚乙烯是内层

表2.浸出试验结果比较——VOC

浸出液	浸出作用后浸出液中的有机物(ppb)
					FEP	ETFE	EVA	PE
									WFI1N HCl，15wt％  NaCl1N NaOH，15wt％ NaClPBS(磷酸酯缓冲盐水)胍HCl	00000	00000	13952820124712711127	29462961199718201200

表1和2中所显示的这些浸出液(浸出溶液(challenge solutions))模拟了凭借生物材料制备过程而可能包含在生物材料中的液体，所述制备过程例如细胞产品如治疗性蛋白的制造过程。如这些表中所显示的，作为袋子的内层，由FEP薄膜或ETFE薄膜制成的袋子要远远优于由所显示的烃聚合物制成的袋子，即碳氢接触层对各种浸出实验液体是更加具有污染性的。在EVA和/或PE袋子中的浸出液中检测到的有机物包括以下物质：乙醇、异丙醇、和二甲基苯二羧酸酯。令人惊讶的是FEP和ETFE薄膜没有产生可浸出物，因为伽马辐射对这些聚合物的作用没有通过聚合物链断裂而引起降解，如表3和4中的物理试验结果所示该作用对FEP比对ETFE更加严重。

使用烃聚合物袋子的浸出结果的可变性，即不同的浸出液对相同的袋子给出了不同的浸出结果，是使用者担心的原因，因为其它不同试剂的浸出结果，如果在使用中可能遇到，是不可预知的。相反，含氟聚合物的一致的低浸出值提供了该浸出值也将会扩展到不同试剂的置信度。

进行了另一个试验，其中将以上提到的袋子样品在干净的Perkin-Elmer ADT-400不锈钢管中暴露于脱附条件。将管子加热，在50℃保持30min以从袋子样品中产生挥发物。接着对所得的气体进行GC分离(HP 6890 GC)，其中柱温为40℃到280℃并用正癸烷标定，质谱分光计分析(HP 5973 MS检测器)。这是进行脱气试验。检测极限是1ppm(1微克/gm)。对于FEP薄膜或ETFE薄膜均没有检测到脱出的气体。对于PE薄膜，检测到了67ppm的有机物，其中包括异丙醇、支链烷烃、辛烷、链稀烃、癸烷、十二烷、烷基苯、2，6-二-叔丁基苯醌、1，4-苯二羧酸、二甲酯和2，4-双(1，1-二甲基乙基)-苯酚。对于EVA薄膜，检测到了140ppm的有机物，其中包括乙酸、庚烷、辛烷、支链烷烃、八甲基环四硅氧烷、十甲基环戊硅氧烷、烷基苯聚硅氧烷、烷基苯酚、和2，6-二叔丁基苯醌。

在暴露于浸出和脱气条件下时，由四氟乙烯/六氟丙烯共聚物或乙烯/四氟乙烯共聚物薄膜制成的容器显示出高得多的稳定性。

检测了伽马辐射对几个含氟聚合物的物理性能的影响。在暴露于40kGy的伽马辐射之前和之后，根据ASTM D638测试了4到5mil(102-127微米)厚的挤塑薄膜的抗张强度和伸长，其结果如表3中所报导。

表3-含氟聚合物薄膜的抗张强度和伸长

抗张强度，psi(Mpa)	ETFE	PVDF	FEP
				辐射前	(62.3)8900	(56)8000	(42.7)6100
辐射后	(52.5)7500	(56.7)8100	(26.6)3800
				断裂伸长，％
辐射前	430	310	460
				辐射后	440	140	450

这些结果显示辐射大大地使PVDF(聚偏1，1-二氟乙烯)和FEP(四氟乙烯/六氟丙烯共聚物)变软，就FEP来说是大大地减少了抗张强度，就PVDF来说是大大地减少了伸长。PVDF伸长的减少本身表明了制造容器的薄膜的柔性降低，这使其在弯曲时倾向于开裂。

40kGy的伽马辐射对氟乙烯(聚四氟乙烯)的影响甚至比对PVDF和FEP的更严重。抗张强度和伸长二者均降低到比PVDF和FEP更低的水平。

形成试验对象的薄膜，其结果显示于表3中，它们还接受了根据ASTM D1004-94a的抗撕裂试验，其中试验样品具有压印在其上的如ASTM试验程序的图1所显示的切口。在该试验中，试验样品被紧夹在一对钳夹之间并以51mm/min的速度拉分所述钳夹，其中应力集中在试验样品中的切口处。随着对钳夹的拉分，在切口区域形成了试验样品对抗扩张所需负荷的曲线。绘制所得的曲线直到负荷到达峰值然后从峰值下降了25％或者直到样品断裂，其中选取在前发生的那种情况。通过计算机程序MathCAD确定的曲线下方的面积代表了使薄膜断裂所需的能量。该试验模拟了可能施加在由薄膜制成的容器上的局部应力，例如可能因与锋利的物体接触或者因容器所含液体物质内部的内压力增大而遇到的情况。在抗撕裂试验中高负荷伴随低伸长具有下述缺点，即在遭受局部应力时薄膜易于被击穿而不是被拉长。中等负荷伴随高伸长对击穿提供了较大的阻力。表4显示了表3薄膜的断裂能。

表4-断裂能

薄膜	伽马辐射剂量(KGy)	断裂能(cm·N/cm)
			ETFEPVDFFEP	025400254002540	22502695269412051033753108518191567

这些结果是由室温下(15-20℃)的抗撕裂试验获得的，平均5个试验薄膜/辐射条件。根据试验薄膜的厚度对断裂能值进行了归一化，这是分母中存在“cm”的原因。

在本发明中优选，在暴露于40kGy的伽马辐射后薄膜的断裂能是辐射暴露前薄膜断裂能的至少90％，更优选辐射暴露后与辐射暴露前至少是一样大的。表4显示了当暴露于伽马辐射时ETFE薄膜的断裂能没有损失，并且具有比PVDF或FEP大得多的断裂能。

这些物理试验的结果表明乙烯/四氟乙烯共聚物薄膜袋子是比由PVDF或FEP制成的袋子优选的，因为乙烯/四氟乙烯共聚物袋子的伽马辐射可灭菌性没有对挥发性化合物的浸出或者对袋子应用的重要物理性能造成明显的损害。因此，优选将用于制造根据本发明的柔性容器的FEP和PVDF薄膜通过伽马辐射以外的方法进行灭菌，例如通过暴露于电子串辐射或者通过暴露于蒸汽。如果将伽马辐射用于对全氟聚合物例如FEP进行灭菌或用于对氢氟聚合物例如PVDF进行辐射降解，则这些含氟聚合物将优选作为层状结构的内表面(薄膜)而处于将要被灭菌的袋子中，其中层状结构的外层基本上不会通过辐射而降解。外层聚合物的例子是那些以上公开的用作终端灭菌包装物的外包装的聚合物。

Claims (14)

1.终端灭菌包装物，其包含密封的外包装并含有由薄膜制成的柔性袋子，至少所述袋子的内表面是可熔塑的含氟聚合物，附加条件是当所述薄膜完全由所述可熔塑含氟聚合物制成并且所述可熔塑含氟聚合物是全氟聚合物时，所述包装物是通过暴露于辐射进行终端灭菌的。

2.如权利要求1所述的终端灭菌包装物，其中所述外包装是柔性的。

3.如权利要求1所述的终端灭菌包装物，其中所述外包装的内部是真空的。

4.如权利要求1所述的终端灭菌包装物，其中所述外包装还含有惰性气体。

5.如权利要求1所述的终端灭菌包装物，其中所述含氟聚合物是氢氟聚合物。

6.如权利要求5所述的终端灭菌包装物，其中所述氢氟聚合物是乙烯/四氟乙烯共聚物。

7.如权利要求1所述的终端灭菌包装物，其中所述包装物的终端灭菌是通过将所述包装物暴露于辐射进行的。

8.提供适用于容纳生物材料和腐蚀性试剂的一次性器皿的方法，所述方法包括提供包含可熔塑含氟聚合物的软质薄膜，将所述薄膜制成用作所述器皿的袋子使得至少所述袋子的内表面是所述含氟聚合物，将所述袋子密封在外包装内部，穿过所述外包装将所述袋子暴露于有效量的辐射中以对所述袋子进行灭菌，所述外包装保持了所述袋子的终端灭菌状态直到其被打开。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述含氟聚合物包含一或多个选自-CF₂-CF₂-、-CF₂-CF(CF₃)-、-CF₂-CH₂-、-CH₂-CHF-和-CH₂-CH₂-的重复单元，附加条件是所述含氟聚合物包含至少35wt％的氟。

10.如权利要求9所述的方法，其中所述含氟聚合物是四氟乙烯/六氟丙烯共聚物或乙烯/四氟乙烯共聚物。

11.如权利要求8所述的方法，其中所述辐射是伽马或电子束辐射。

12.如权利要求11所述的方法，其中所述辐射是伽马辐射，并且制造所述袋子的所述薄膜显示出至少80％的所述薄膜在所述辐射前的抗张强度和伸长。

13.一种终端灭菌包装物，其包括密封的外包装并含有由薄膜制成的柔性袋子，至少所述袋子的内表面是由可熔塑的含氟聚合物制成的，所述密封外包装的内部是真空的。

14.一种终端灭菌包装物，其包括密封的外包装并含有由薄膜制成的柔性袋子，至少所述袋子的内表面是由可熔塑的含氟聚合物制成的，所述外包装的内部是用惰性气体冲洗过的。