CN101489637A - 轴向式色谱柱和方法 - Google Patents

轴向式色谱柱和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101489637A
CN101489637A CN200780027226.9A CN200780027226A CN101489637A CN 101489637 A CN101489637 A CN 101489637A CN 200780027226 A CN200780027226 A CN 200780027226A CN 101489637 A CN101489637 A CN 101489637A
Authority
CN
China
Prior art keywords
chromatographic column
liquid
bed
port
post
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN200780027226.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101489637B (zh
Inventor
K·格鲍尔
D·赫曼森
H·斯范伯格
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cytiva Bioprocess R&D AB
Original Assignee
GE Healthcare Bio Sciences AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GE Healthcare Bio Sciences AB filed Critical GE Healthcare Bio Sciences AB
Publication of CN101489637A publication Critical patent/CN101489637A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101489637B publication Critical patent/CN101489637B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02Column chromatography
    • G01N30/60Construction of the column
    • G01N30/6004Construction of the column end pieces
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D15/00Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/10Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features
    • B01D15/20Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to the conditioning of the sorbent material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D15/00Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/10Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features
    • B01D15/14Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to the introduction of the feed to the apparatus
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D15/00Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/10Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features
    • B01D15/22Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to the construction of the column
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02Column chromatography
    • G01N30/60Construction of the column
    • G01N30/6004Construction of the column end pieces
    • G01N30/6017Fluid distributors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02Column chromatography
    • G01N30/60Construction of the column
    • G01N30/6052Construction of the column body
    • G01N30/606Construction of the column body with fluid access or exit ports
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02Column chromatography
    • G01N30/60Construction of the column
    • G01N30/6004Construction of the column end pieces
    • G01N30/603Construction of the column end pieces retaining the stationary phase, e.g. Frits

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Steroid Compounds (AREA)

Abstract

本发明涉及轴流式色谱柱和用于通过利用这种色谱柱分离液体中的一种或多种分析物的方法。色谱柱包括用于流动相的第一端口和用于在整个填充床上均匀地分配流体的横向流体分配通道。第一端口包括具有在其间的通路的入口和出口,该出口具有相对于流体分配通道的不对称构造。

Description

轴向式色谱柱和方法
技术领域
本发明涉及轴向式色谱柱和利用这种色谱柱使存在于液体中的一种或多种分析物彼此分离的方法。
背景技术
色谱法是用于分离化学物质和生物物质的沿用已久的并且有价值的技术,并且广泛地用于研究和工业,而且在化合物的制备、提纯和分析中存在多种应用。存在在用于蛋白质、缩氨酸和核酸的制备、提纯和分析的制药工业和生物工业中尤其重要的许多不同形式的色谱法、液体色谱法。
通常的液体色谱仪具有竖直壳体,在该壳体中通常实际上为颗粒的并且由多孔介质构成的填充材料床(bed)靠在可透过的保持层上。液体流动相通常通过多孔的且穿孔的过滤器、网或熔料(frit)通过例如在柱的顶部处的入口进入,穿过填充材料床并且通常通过第二过滤器、网或过滤板经由出口而移开。
在液体色谱法中使用的柱通常包括管状体,其包围载液或流动相所流过的多孔色谱介质,其中物质或分析物的分离出现在多孔介质的流动相与固相之间。通常,多孔介质包围在作为填充床的柱中,其通常通过凝结离散颗粒的悬浮液而形成,并且已知为通常从位于柱的一端处的中心孔或喷嘴泵入、注入或吸入该柱内的浆料。稳定、平坦的床的产生对最终的分离过程是关键的,并且发现当利用通过柱的端部居中地定位的孔时结果最优。
在物质分离中的另一关键特征是流体分配系统,尤其当色谱柱的截面增加时。色谱分离的效率依赖于在填充床的流体入口和出口处的液体分配及收集系统。
理想地,载液在填充件顶部的整个表面上均匀地引入,以相同的速度在填充件截面上流过该填充件,并且在由填充床的底部限定的平面处被均匀地移开。
用于液体色谱法的传统的分配系统必须解决对柱的分离效率存在有害影响的许多固有问题。这些问题之一是在填充床的顶部处的不均匀的初始流体分配。不均匀的初始流体分配的问题通常涉及将样本体积同时施加在填充床的截面区域上的问题。该问题将由于增宽整个系统内的与流体一起输送的追踪物质的对流驻留时间分配而导致色谱系统中的分散增大。在不存在在由床的顶部限定的平面中同时引入流体的情况下,实际上不可能实现所谓的活塞流特性,其是样本分别通过填充床和柱的均匀且明确的运动,从而导致均匀的驻留时间分配。
针对由色谱填充床本身由于扩散和混合效应而引入的分散量,必须控制由液体分配系统产生的分散。
标准的流体分配系统包括用于流动相的一个中心入口和在过滤器(网、编织网或烧结物)之后的细分配通道(间隙),以限制填充床的入口和出口的顶部平面和底部平面。理论上并通过经验已知这种系统在性能上随柱的直径的增加而劣化。这是由于从入口移动到外柱壁的流体单元与可直接进入过滤器或网和进入口以下的填充床区域的那些流体单元之间的驻留时间差。该驻留时间差随柱的直径而增加,并导致随小的颗粒变得非常严重的色谱带增宽。该问题对应于不均匀的初始流体分配。
提出了具有多个入口的柱。多个入口减少了驻留时间差但制造昂贵。
US 4,537,217公开了又一技术,其包括分层分配结构,该结构包括:第一层,其作为覆盖并且流体入口形成在其中;第二层,在该第二层中形成许多通道,该通道均终止在延伸通过第二层的出口中。作为该技术的进一步改进,类似于上述的分层分配结构,US 5,354,460公开了许多扇形的“逐级下降的喷嘴”的使用,该喷嘴布置成同心环并通过歧管系统互连。由于模块结构,所以可利用大规模生产技术来生产该系统,但是高度的复杂性仍然导致高的生产成本。与分层分配结构相同,这种复杂系统难于清洁,从而增加卫生问题的风险。
所有上述系统采用用于流动相的中心入口系统,其围绕用于浆料的中心入口构造。尽管该中心构造对于填充该柱以获得均匀的介质床是关键的,但是这种构造对色谱柱的设计产生约束,尤其在其结构和成本方面。
尽管许多年在色谱法领域的高水平活动和推测性的以及试验性评估的针对轴向式色谱柱提出的许多分配系统,但是仍然需要允许使用超过100毫升体积的高效、简单且合算的色谱柱。至今,没有提供满足该需求的任何轴向式色谱柱。
定义
“分析物”应限定为自然源或合成源的物质、化合物或化学制品,或者它们的反应产物或衍生物或代谢物。为了避免疑惑,术语应包括诸如蛋白质、缩氨酸、氨基酸和核酸的生物分子以及诸如药物和/或药物前体的合成物分子。
“不对称”是相对术语并意味着非中心的。
“分配通道”指的是一种结构,流体通过该结构从截面区域引入到用于色谱介质的填充床的包围物或床空间。
一次性柱的特征在于色谱介质的预处理,以便减少非一次性柱所需要的安装和鉴定工作。至少,预处理包括多孔介质的床的形成。附加的预处理可为减少微生物含量、杀菌、去除热原法等。
一次性柱可用作单次使用柱,这意味着用户在重复使用之前不执行需要鉴定(例如测试、确认等)填充床的清洁制度。
一次性柱的一个实施例是预填充有色谱介质的输送的完整柱。
一次性柱的另一实施例包括:第一装置,其表示设计为用于抵抗在操作期间施加在填充床的一个或多个侧表面上的压力和载荷以便为填充床提供尺寸稳定性的框架或盛器;和第二装置,其表示包含附连到第一装置的用于操作的多孔介质或床的容器、壳、盒、袋等。在后一实施例中,多孔介质包含在次级容器中并且可在框架可重复使用的同时替换。在该情况下,在将包含的介质插入框架之后可调节多孔介质进行操作所需的压缩度(例如见US2002/0166816和WO2005/009585)。
“水平”应限定为水平面或指定高度。
发明内容
本发明的目的是提供一种色谱柱,其克服现有技术的系统的缺点。
这种色谱柱的一个优点是提供优良的分配特性。
另一优点是与现有的柱相比较,本发明的制造容易和便宜。
色谱柱的又一优点是比传统的柱更容易使用。
包括很少的互连元件的设计的简单性有利于减少对密封件的数量的需求,因此减少由于卫生问题而产生的泄漏或污染的可能性。这些特征对于一次性柱尤其重要,包括在柱的制备(生产)期间减少微生物含量以及在柱的存储和装运期间保持这些状态。
采用填充阀的设计的又一优点是柱的填充/装填可作为封闭系统而执行,这意味着甚至可在来自于预杀菌的柱和预杀菌的色谱介质的无菌条件下装填/填充该柱。
又一优点是色谱柱是可缩放的(即柱的尺寸的增大或减小导致可预测的性能)。
根据本发明的第一方面,提供一种轴流式色谱柱,包括:
壳体,其包括侧壁;
由侧壁分开的相对的且轴向间隔开的第一端单元和第二端单元;
横向流体分配通道,其是第一端单元的一部分或与第一端单元相邻;
第一过滤器,其与横向流体分配通道相邻,和第二过滤器,其与第二端单元相邻,其中过滤器与侧壁一起限定用于在其中容纳颗粒介质床的封闭床空间;
第一端单元包括阀装置,其具有与封闭床空间处于流体连通的中心孔,该阀装置包括延伸通过第一过滤器和流体分配通道的纵向部件并且在其中具有通路,该阀可操作为可打开的和可关闭的,以允许通过该通路利用颗粒介质装填该床空间;和第一端口,用于添加液体至床空间或从床空间移开液体;
包括第二端口的第二端单元,该第二端口与封闭床空间相流体连通,以允许倒空床空间或利用液体装填该床空间;
其中,第一端口包括在其间具有通路的入口和单个出口,该单个出口与流体分配通道处于直接流体连通,并且所述出口具有相对于流体分配通道的不对称构造。
在本发明的第二方面中,提供用于一种用于使液体中的一种或多种分析物彼此分离的方法,包括:将包含一种或多种分析物的液体施加于上述的轴向式色谱柱,该柱在其中包含颗粒介质床;利用流动相洗提(elute)一种或多种分析物;并且收集从柱中洗提出的流动相的部分。
根据本发明的第三方面,提供用于一种用于在液体的分析物之间或者在液体的一种或多种分析物与附着于颗粒介质的物质之间进行化学或生化反应的方法,包括:将包含一种或多种分析物的液体施加于上述的轴向式色谱柱,所述柱在其中包含所述颗粒介质床。因此,例如,附着于颗粒介质的物质可用作催化剂来催化在液体的分析物之间的反应,以产生新的分析物;可选地,物质可直接与液体中的分析物反应以产生新的分析物。于是,得到的反应产物(或新的分析物)可与柱上的反应物(即初始分析物)分离。
在本发明的第四方面中,提供一种用于使液体中的一种或多种分析物彼此分离的系统,该系统包括:
与液体相流体连通的入口或入口歧管;
泵;
上述的色谱柱;和
出口或出口歧管。
在从属权利要求中限定了本发明的实施例。
附图说明
图1是现有技术的色谱柱的示意性横向剖视图,示出了该色谱柱的基本特征。
图2是示出根据本发明的色谱柱的横向剖视图的三维示意图。
图3是根据本发明的色谱柱的端板的放大的示意性横向剖视图,用于详述端口相对于流体分配通道的不对称构造。
图4是根据本发明的色谱柱的三维示意图。
图5是图4的柱的横截面。
图6是示出在上流(虚线)和下流(实线)模式中、在根据本发明的色谱柱上的丙酮的色谱分离的色谱图。
图7描述用于从洗提顶点计算减小的板高和不对称因数的方法。
具体实施方式
图1示意性地示出从现有技术已知的色谱柱1的通用构件(例如见US6,524,484)。柱具有例如由不锈钢或透明的高强度/加强聚合材料制成的圆柱形不透流体的侧壁11。侧壁11的敞开的顶端和底端由顶端组件或单元12和底端组件或单元13封闭。端单元各具有不透流体的端板3,其密封地装配以堵塞圆柱形壁11的开口并且优选地由不锈钢或高强度工程塑料材料、例如聚丙烯制成。端板由承靠其外表面并且径向地突出到侧壁之外作为保持凸缘22的金属保持板2支持,拉杆14通过保持凸缘22固定。这些部件连接顶部组件12和端部组件13并帮助该结构承受高的流体压力。
各端板3具有用于在柱的外部与由侧壁11和端部组件12,13限定的填充床空间9之间连通的中心贯通开口31。通过开口31的通路再分成通过连接歧管8在外部连接的单独导管。
通常由过滤的或编织的塑料或钢铁形成的过滤层4延伸横过在端板3的内表面处的床空间9的区域。端板3的内表面35在过滤层4后方凹进,例如图示的圆锥形凹进,并且优选地与支承肋(未示出)一起从后面支承过滤层4,以在它们之间限定分配通道34。连通导管之一、流动相导管33向内通向该分配通道34、以及向外通向歧管8的流动相连接器81。
通向阀装置5从歧管8向内突出通过端板开口31并密封地通过过滤层4的中心孔口41。通向阀5控制从歧管8直接到床空间9的一个或多个导管的连通,即绕过该过滤层4。在此示出的是由阀5控制、并通过歧管8的连接器82在外部连接的第一和第二阀导管51,61。
在柱的通常操作中,颗粒固定相材料的填充床装填顶部过滤层4与底部过滤层4之间的床空间9。在阀装置5关闭时,流动相通过流动相连接器81(箭头“A”)送入,通过导管33进入分配通道34并通过过滤层4以通过填充床向下洗提,实现其成分或分析物的分离。液体洗提物通过底端组件13的过滤层4并通过其流动相连接器81(箭头“B”)流出以便合适地收集。尽管这是“下流式”色谱法的实例,其中由流动相通过柱的向下运动而实现色谱分离,但是技术人员要理解的是,分离通过简单地通过柱向上泵送流动相并因此使流动方向反向而可选地由“上流式”色谱法实现。在该模式下,流动相在连接器81(箭头“B”)处进入柱,通过固定相或颗粒介质向上移动,并从在柱的顶部处的连接器81(箭头“A”)收集。
采用如图1所示的中心通向阀的从现有技术已知的柱通常设计有导管(33),其作为在流动相连接器(81)与液体分配通道(34)之间的通路,其中所述导管(33)具有相对于分配通道(34)对称地预分配液体的目的。因此设计成使得将液体对称地送入分配通道(34),这可通过将导管(33)设计成围绕中心孔口(41)的环状物或设计成多个孔或通道的布置实现(例如见US2002/0125181)。
图1和以上说明用于示出通常的构件关系和典型的操作模式。技术人员要理解、并且还通过以下的说明显现的是,其它特定的结构和操作模式可适合于各种过程。
图2示出根据本发明的柱的示意性剖视图。柱101包括管状壳体111,其通过拉杆114固定至第一端单元112和第二端单元113,从而限定床空间109。壳体111和端单元112,113通常由不锈钢或诸如聚丙烯的高强度塑性材料构成。在柱用于生物活性物质的分离的优选实施例中,该材料是生物惰性的,使得根据美国药典(USP)<88>ClassVI,该材料不会引起人的免疫反应。具有头部116的拉杆114将端单元112,113固定至侧壁111,以形成能够承受高操作压力的液密床空间109。
柱可通过阀装置120和喷嘴124填充有采用浆料形式的颗粒介质,该阀装置120包括中心孔(121)和在其中具有通路(未示出)的纵向部件122。在图2中,喷嘴124示出为处于其缩回位置,但要理解的是,喷嘴可移动到床空间109内的位置,以便于柱的装填(见图3)。可使用便于床空间内的浆料的分配甚至填充的多种喷嘴。用于分别在填充阀和喷嘴处实现打开/关闭功能的一个可选方案是具有一种喷嘴,该喷嘴固定在床空间中(从而不可缩回),并且与在喷嘴内侧或外侧的可动元件或套管相邻,该可动元件或套管取决于其位置而打开和/或关闭该喷嘴。过滤器104各位于端单元112,113的内表面上,并与侧壁111一起作用,以限定床空间109并且还防止颗粒介质从床空间109泄漏。分配通道106横向地横过第一端单元112的表面并与过滤器104相流体连通。液体分配通道用于促进液体的径向分配。
在简单的形式中,分配通道106包括在第一端单元的表面中的周向凹槽106a。凹槽定位成使得其实现从第一端口133的出口137流出的液体均匀地围绕喷嘴124进行周向分配。
在另一实施例中,分配通道还包括平坦的不透性盘106c,其夹在处于流体连通的第一网106b与第二网106d之间。网的厚度的范围为从大约0.1mm到10mm,第一网106b优选地比第二网106d厚。网用作间隔物并限定分配通道的高度。合适的网例如包括
Figure A200780027226D0013181648QIETU
Propyltex 05-1000/45和05-2400/50(SEFAR AG,Rushlikon,Switzerland)。
在不同的实施例中,分配通道包括与细网相邻并与该细网处于流体连通的肋板。板上的肋具有与先前说明的网相同的功能,以限定分配通道的高度。
在又一实施例中,分配通道包括穿孔板,其中该板的一个表面具有凹痕。同样,该凹痕用作间隔物,以限定分配通道的高度。
因此,分配通道的不同实施例都用于产生类似的三维几何形状并从而实现相同的技术效果。
经由具有入口135、出口137和入口与出口之间的通路134的第一端口133添加用于在柱上分离的包含一种或多种分析物或物质的流动相或液体。在端单元112内的第一端口133的构造使得其相对于流体分配通道106不对称地设置;在图表中,示出将流动相或液体吸入到柱中的入口135和流动相或液体离开到分配通道106的出口137具有这种不对称构造。然而,技术人员要认识到的是,本发明的本质特征是出口137相对于流体分配通道的不对称构造。
离开出口137进入床空间109的流动相在分配通道106上平稳地分配,通过过滤器106,并且然后通过颗粒介质床均匀地洗提。流动相最终将通过第二端口140离开柱。出口137相对于分配通道106的不对称构造简化了在生产端单元112中的设计要求,并且因此降低制造成本。
技术人员要理解的是,柱可以以上述的“下流”模式操作,或者以使流动相的流动方向反向而使得流动相在柱上向上移动的“上流”模式操作。在上流模式中,流动相将经由第二端口140进入柱,通过颗粒介质床向上移动,并离开柱且经由第一端口133被收集。
在所示的图表中,第二端口140包括垂直地延伸通过端单元113并在该单元的相对外表面上离开的通路142。在另一实施例(未示出)中,第二端口140通过单元113的侧表面离开;该构造通过合适的连接器或中空部件(未示出)允许流动相/液体在与其施加于柱的高度相同的高度处(即在端单元112处;例如见实例图4和图5)的收集。在单个端单元上流动相在相同高度处的施加和收集简化了使用,在操作者进入和处理方面,减小空气进入系统的危险和减少安装柱所需的空间。
把手150便于柱的提升和操纵。
要理解的是,可能有各种各样的柱容量,范围通常为0.1到2000升。当使用作为一次性柱的柱时,优选的容量在0.5到50升的范围内。
图3是根据本发明的色谱柱的端板212的放大的横向剖视图(如图2所示),其示出入口235并详述端口233的出口237相对于流体分配通道206的不对称构造。图3中示出阀装置231相对于流体分配通道206的中心位置。如图所示,喷嘴224降低到床空间209中,以便可利用采用浆料形式的颗粒介质装填床空间209。要理解的是,一旦柱填充有颗粒介质并且在柱上的任何色谱分离之前,喷嘴224将缩回到纵向部件222的主体中。通过本领域众所周知的传统方法、例如通过端单元中的一个的移动来压缩床,获得填充的颗粒介质床。
将包含待分离的一种或多种分析物的液体经由第一端口233的入口235、经由通路234和出口237引到柱上。在所示的实施例中,流体分配通道206包括周向凹槽206a、和夹在处于流体连通的第一网206b和第二网206d之间的平坦的不透性盘206c。这些元件实现液体在与过滤器204相邻的颗粒介质(未示出)的表面上的径向分配。然后液体通过过滤器204进入由颗粒介质(未示出)填充的床空间209。
采用该方式引到颗粒介质上的(多种)分析物的色谱分离通过流动相的引入和洗提而实现。采用与上文针对液体说明的方式相同的方式(即经由端口233的入口235并由此从出口237通过分配通道206和过滤器204进入床空间209)将流动相添加到柱。得到的流动相的部分被收集,如以上的图2所示。
如关于以上的图2所述,要理解的是,在图3中例示的柱也可以以上流模式操作,其中流动相在第二端口(未示出)处进入柱,通过柱向上移动并从第一端口233被收集。
图4示出根据本发明的色谱柱301的另一实施例的三维示意图。通过附图清楚地观察到柱的外部特征。柱包括第一端单元312、第二端单元313和壳体311,它们通过拉杆314和头部316固定到一起以形成液密密封。采用浆料形式的颗粒介质可经由阀装置320引入床空间(未示出)。第一端口333作为用于包含待在颗粒介质上分离的分析物的流动相或液体的导管。与用于来自床空间的流动相的第二端口(未示出)处于流体连通的中空部件360终止于第三端口365,从该第三端口365可收集从柱洗提的流动相的合适部分。如可观察到的,第三端口365位于与通过其引入流动相的第一端口333相同的水平或高度。该布置便于用户操作和样本处理。在图4所示的实施例中,柱的容量大约为10升;要理解的是,可能有各种各样的柱容量,通常范围为从0.1至2000升。当使用作为一次性柱的柱时,优选的容量的范围为0.5到50升。
图5示出图4的柱的横向剖视图。柱401包括通过拉杆414固定到一起以形成液密密封的管状壳体411、第一端单元412(部分地示出)和第二端单元413。附图中示出阀装置420和第一端口433。第二端口440包括通路442,其延伸通过第二端单元413到第三端口465并且(经由中空部件460)与该第三端口465流体连通,其中液体可通过该第三端口465添加或收集。如通过附图明显地,第三端口465基本位于与第一端口433相同的水平或高度处,从而便于流动相到柱/流动相从柱的添加和收集。该布置具有其它的优点,例如辅助柱的安装、减小虹吸的危险和减小空气引入柱的可能性。
图6示出以下流(实线)模式和上流(虚线)模式操作的、根据本发明的例如在10升的柱上实现的跟踪脉冲试验的色谱分离效率。柱由85μm琼脂糖(agarose)粒径的CaptoTM Q阴离子交换树脂(GEHealthcare,Uppsala,Sweden)的床所填充。柱具有10.81的体积、263mm的直径和200mm的床高度。丙酮(1%的填充床体积)用作追踪物质并利用作为流动相的水和在280nm监控的吸收率从柱中洗提。如可从下表1观察到,在下流(实线)模式或上流(虚线)模式中,在使用85μm的琼脂糖介质的情况下观察到极好的柱效率。
表1
 
观察值 接受值
板/米(N/m) 4430 >3700(对于85μm)
减小的板高(h) 2.5 <3.0
峰不对称性(Af) 1.14 0.8-1.8
表1的数据来源于下述的图6的色谱图。
作为对柱效率的测量,通过洗提顶点的一半高度处的峰宽Wh的帮助确定减小的板高度,如图7所示。该程序是对高斯形状适用的近似法。在实践中,洗提顶点常常偏离该理想的高斯形状,并且顶点偏斜由所谓的不对称因数Af定性地说明,其中RTD中的“首(heading)”由Af<1指示而“尾(trailing)”由Af>1指示。取决于应用类型,对于不对称因数通常的接受标准为0.8<Af<1.5-1.8。
h = HETP d P = L d P 1 5.54 ( w h V R ) 2
                   (见图7)
Af=b/a
作为经验法则,当考虑生物工艺学的下游过程中用于蛋白质色谱法的高孔隙度的介质时,介质的特征分散通常以最优的表面速度给出在范围h=1.5-2.0内的减小的板高。介质的理想效率必须与色谱系统的试验确定效率相比较,其中所减小的板高的增加是由于周边的附加分散、样本体积、床不均匀性和分配系统的结果。在实践中,用于蛋白质的离子交换分离的色谱单元的通常标准安装鉴定是hUnit,Apparent<3.0的试验确定的减小的板高。
Af    不对称因数
dp    粒径
h     减少的板高
HETP  理论板的高度当量
L     床高度,填充床
us    填充床中的表面速度
VR    保持体积
Wh    在50%的最大峰高处的峰宽

Claims (18)

1.一种轴流式色谱柱,其包括:
包括侧壁的壳体;
由所述侧壁分开的、相对的且轴向间隔开的第一端单元和第二端单元;
横向流体分配通道,其作为所述第一端单元的一部分或与所述第一端单元相邻;
与所述横向流体分配通道相邻的第一过滤器和与所述第二端单元相邻的第二过滤器,其中,所述过滤器与所述侧壁一起限定用于在其中容纳颗粒介质床的封闭床空间;
所述第一端单元包括阀装置,该阀装置具有与所述封闭床空间处于流体连通的中心孔,所述阀装置包括延伸通过所述第一过滤器和所述流体分配通道的纵向部件并且具有在其中的通路,所述阀可操作为可打开的和可关闭的,以允许通过所述通路利用所述颗粒介质装填所述床空间;和用于添加液体至所述床空间或从所述床空间移开液体的第一端口;
所述第二端单元包括第二端口,所述第二端口与所述封闭床空间处于流体连通,以允许倒空所述床空间或利用液体装填所述床空间;
其中,所述第一端口包括入口和单个出口,在所述入口与所述单个出口之间存在通路,所述单个出口与所述流体分配通道直接流体连通,并且所述出口具有相对于所述流体分配通道的不对称构造。
2.根据权利要求1所述的色谱柱,其特征在于,所述流体分配通道包括周向凹槽。
3.根据权利要求1或2所述的色谱柱,其特征在于,所述流体分配通道另外包括平面盘。
4.根据权利要求1、2或3所述的色谱柱,其特征在于,所述流体分配通道另外包括网。
5.根据权利要求1、2或3所述的色谱柱,其特征在于,所述流体分配通道包括肋板。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的色谱柱,其特征在于,所述流体分配通道包括穿孔板,其中,所述板的一个表面具有凹痕。
7.根据前述权利要求中任一项所述的色谱柱,其特征在于,所述第二单元包括横向流体分配通道。
8.根据权利要求7所述的色谱柱,其特征在于,所述第二端单元的所述横向流体分配通道是如权利要求2至7中任一项所述的流体分配通道。
9.根据前述权利要求中任一项所述的色谱柱,其特征在于,所述阀装置的所述纵向部件包括喷嘴。
10.根据权利要求9所述的色谱柱,其特征在于,所述喷嘴可缩回到所述床空间外的位置。
11.根据前述权利要求中任一项所述的色谱柱,其特征在于,所述中心出口不允许倒空颗粒介质的床空间。
12.根据前述权利要求中任一项所述的色谱柱,其特征在于,所述色谱柱预填充有颗粒介质。
13.根据权利要求11或12所述的色谱柱,其特征在于,所述色谱柱是一次性色谱柱。
14.根据前述权利要求中任一项所述的色谱柱,其特征在于,所述色谱柱另外包括与所述第二端口处于流体连通的中空部件,所述部件在其中具有用于液体的收集或添加的第三端口。
15.根据权利要求14所述的色谱柱,其特征在于,所述第一端口和所述第三端口在所述色谱柱的床空间的水平上方基本位于相同的水平或高度处。
16.一种用于使液体中的一种或多种分析物彼此分离的方法,包括将包含所述一种或多种分析物的所述液体施加于根据权利要求1至15中任一项所述的轴向式色谱柱,所述色谱柱在其中包含颗粒介质床、利用流动相洗提所述一种或多种分析物和收集从所述色谱柱洗提出的所述流动相的部分。
17.一种用于在液体的分析物之间或者在液体的一种或多种分析物与附着于颗粒介质的物质之间进行化学反应或生化反应的方法,包括将包含所述一种或多种分析物的所述液体施加于根据权利要求1至15中任一项所述的轴向式色谱柱,所述色谱柱在其中包含所述颗粒介质床。
18.一种用于使液体中的一种或多种分析物彼此分离的系统,所述系统包括:
与所述液体处于流体连通的入口或入口歧管;
泵;
根据权利要求1至15中任一项所述的色谱柱;和
出口或出口歧管。
CN200780027226.9A 2006-07-19 2007-07-17 轴向式色谱柱和方法 Active CN101489637B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB0614316.8A GB0614316D0 (en) 2006-07-19 2006-07-19 Axial Chromatography Columns and Methods
GB0614316.8 2006-07-19
PCT/EP2007/006320 WO2008009412A1 (en) 2006-07-19 2007-07-17 Axial chromatography columns and methods

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101489637A true CN101489637A (zh) 2009-07-22
CN101489637B CN101489637B (zh) 2014-11-26

Family

ID=36998322

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200780027226.9A Active CN101489637B (zh) 2006-07-19 2007-07-17 轴向式色谱柱和方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20080017579A1 (zh)
EP (1) EP2081659B1 (zh)
JP (1) JP5198446B2 (zh)
CN (1) CN101489637B (zh)
AT (1) ATE542581T1 (zh)
CA (1) CA2657720A1 (zh)
GB (2) GB0614316D0 (zh)
WO (1) WO2008009412A1 (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101912697A (zh) * 2010-08-13 2010-12-15 利穗科技(苏州)有限公司 一种快拆型大体积制备色谱柱
CN102422156A (zh) * 2009-05-15 2012-04-18 通用电气健康护理生物科学股份公司 层析柱中的过滤器夹持器
CN102772917A (zh) * 2012-08-10 2012-11-14 黄山毛峰茶业集团有限公司 一种层析柱
CN102933961A (zh) * 2010-06-15 2013-02-13 通用电气健康护理生物科学股份公司 流体分配器单元
CN103764243A (zh) * 2011-05-26 2014-04-30 赛默电子制造有限公司 用于改进的分辨率的色谱法的方法和设备
CN104338345A (zh) * 2013-08-07 2015-02-11 帕尔公司 层析柱
CN104428663A (zh) * 2012-06-21 2015-03-18 通用电气健康护理生物科学股份公司 用于层析柱的适配器
US10092858B2 (en) 2012-05-25 2018-10-09 Thermo Electron Manufacturing Limited Method and apparatus for improved resolution chromatography
US10099158B2 (en) 2011-05-26 2018-10-16 Thermo Electron Manufacturing Limited Method and apparatus for improved resolution chromatography
CN115487539A (zh) * 2018-01-22 2022-12-20 Jemp公司 使用大珠粒色谱介质的直接捕获

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9597611B2 (en) 2007-03-09 2017-03-21 Ge Healthcare Bioprocess R&D Ab Packing system and method for chromatography columns
US9597610B2 (en) 2007-03-09 2017-03-21 Ge Healthcare Bioprocess R&D Ab Packing system and method for chromatography columns
GB0704603D0 (en) 2007-03-09 2007-04-18 Ge Healthcare Bio Sciences Ab Packing system and method for chromatography columns
GB2467207A (en) * 2009-01-26 2010-07-28 Agilent Technologies Inc Separation device with moveable filing channel
US9958421B2 (en) 2009-12-22 2018-05-01 Ge Healthcare Bioprocess R&D Ab Method for dry packing chromatography columns
GB0922426D0 (en) * 2009-12-22 2010-02-03 Ge Healthcare Bio Sciences Ab Containers for chromatography media
US11395980B2 (en) * 2010-01-25 2022-07-26 Spf Technologies Llc Chromatographic cassette
GB2485837A (en) * 2010-11-29 2012-05-30 Ge Healthcare Bio Sciences Ab Securing a distributor plate of a chromatography column by generating a vacuum
WO2012072029A1 (zh) * 2010-11-30 2012-06-07 Gu Xiongyi 一种用于生化分离过程的膨胀床色谱分离柱及工艺流程
US9844741B2 (en) * 2010-12-16 2017-12-19 Jemp Holding Bv Disposable horizontal or radial flow type chromatographic column
US8685241B1 (en) 2011-12-21 2014-04-01 Sepragen Corporation Axial and radial flow columns with inflatable seals to facilitate packing and unpacking
US9327213B2 (en) 2012-02-22 2016-05-03 Bio-Rad Laboratories, Inc. Preparative chromatography column
JP6111330B2 (ja) * 2012-06-21 2017-04-05 ジーイー・ヘルスケア・バイオサイエンス・アクチボラグ クロマトグラフィーカラムノズル
CN104768536B (zh) 2012-09-17 2019-03-29 格雷斯公司 官能化微粒状载体材料和其制备和使用方法
ES2868093T3 (es) 2012-09-17 2021-10-21 Grace W R & Co Medio y dispositivos de cromatografía
CN104837536B (zh) * 2012-12-14 2018-01-02 通用电气医疗集团生物工艺研发股份公司 清洁填充床层析柱的方法
DE102013020400A1 (de) 2013-12-10 2015-06-11 Merck Patent Gmbh Reinigungsvorrichtung
US11229896B2 (en) 2014-01-16 2022-01-25 W.R. Grace & Co.—Conn. Affinity chromatography media and chromatography devices
US20150298025A1 (en) * 2014-04-17 2015-10-22 Munson Technology LLC Focused sample delivery and eluent selection for chromatography
US11389783B2 (en) 2014-05-02 2022-07-19 W.R. Grace & Co.-Conn. Functionalized support material and methods of making and using functionalized support material
FR3020964B1 (fr) * 2014-05-16 2021-11-12 Novasep Process Unite de distribution de fluide pour une colonne de chromatographie
ES2896897T3 (es) 2015-06-05 2022-02-28 Grace W R & Co Agentes de clarificación para el bioprocesamiento de adsorbentes y métodos para producir y usar los mismos
GB201701576D0 (en) * 2017-01-31 2017-03-15 Ge Healthcare Bio Sciences Ab Method and system for transferring separation resin
WO2018087339A1 (en) * 2016-11-11 2018-05-17 Ge Healthcare Bio-Sciences Ab Chromatography column
US12061179B2 (en) 2018-10-11 2024-08-13 Tosoh Corporation Chromatography column with dual-purpose valve assembly

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3640813A (en) * 1969-06-09 1972-02-08 Samuel T Nerenberg Adapter for a macromolecule separation device
US4155846A (en) * 1977-10-19 1979-05-22 Bowdle Paul H Multi-segmented adsorption ion exchange or gell filtration column apparatus and process
US4389313A (en) * 1981-12-09 1983-06-21 Scientific Systems, Inc. Chromatographic column with improved seals
US4537217A (en) * 1982-12-09 1985-08-27 Research Triangle Institute Fluid distributor
US4582608A (en) * 1985-02-15 1986-04-15 Separations Technology, Inc. HPLC column
US4737292A (en) * 1986-06-05 1988-04-12 Separations Technology, Inc. HPLC column and a column packing method
US5213683A (en) * 1991-08-08 1993-05-25 Chromaflow, Inc. Apparatus for charging and discharging of chromatography column bed
US5354460A (en) * 1993-01-28 1994-10-11 The Amalgamated Sugar Company Fluid transfer system with uniform fluid distributor
US5902485A (en) * 1994-10-03 1999-05-11 Amersham Pharmacia Biotech Ab Access valve devices, their use in separation apparatus and corresponding methods
JPH11248695A (ja) * 1998-03-05 1999-09-17 Japan Nuclear Fuel Co Ltd(Jnf) イオン交換分離用カラム装置
JP4346309B2 (ja) * 2001-03-09 2009-10-21 ジーイー・ヘルスケア・バイオサイエンス・アクチボラグ クロマトグラフィーデバイス
US6576124B2 (en) * 2001-03-09 2003-06-10 Amersham Biosciences Ab Chromatography device
GB0111485D0 (en) * 2001-05-11 2001-07-04 Amersham Pharm Biotech Ab Scalable liquid distribution system for large scale chromatography columns
US20020166816A1 (en) * 2001-05-14 2002-11-14 Allen Stephen E. Chromatography apparatus and methods
GB0116345D0 (en) * 2001-07-04 2001-08-29 Amersham Pharm Biotech Ab Chromatography column
US6736974B1 (en) * 2001-11-02 2004-05-18 Mann Welding Company Chromatography column and method of operation
US20050011835A1 (en) * 2003-07-17 2005-01-20 Sigma-Aldrich Co. High throughput flash purification stand and cartridge
US7452471B2 (en) * 2005-10-21 2008-11-18 Ge Healthcare Bio-Sciences Ab Automated packing system and method for chromatography columns

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102422156A (zh) * 2009-05-15 2012-04-18 通用电气健康护理生物科学股份公司 层析柱中的过滤器夹持器
CN102422156B (zh) * 2009-05-15 2014-04-16 通用电气健康护理生物科学股份公司 层析柱中的过滤器夹持器
CN102933961B (zh) * 2010-06-15 2015-02-11 通用电气健康护理生物科学股份公司 流体分配器单元
CN102933961A (zh) * 2010-06-15 2013-02-13 通用电气健康护理生物科学股份公司 流体分配器单元
CN101912697B (zh) * 2010-08-13 2012-05-23 利穗科技(苏州)有限公司 一种快拆型大体积制备色谱柱
CN101912697A (zh) * 2010-08-13 2010-12-15 利穗科技(苏州)有限公司 一种快拆型大体积制备色谱柱
CN103764243B (zh) * 2011-05-26 2017-02-15 赛默电子制造有限公司 用于改进的分辨率的色谱法的方法和设备
CN103764243A (zh) * 2011-05-26 2014-04-30 赛默电子制造有限公司 用于改进的分辨率的色谱法的方法和设备
US10099158B2 (en) 2011-05-26 2018-10-16 Thermo Electron Manufacturing Limited Method and apparatus for improved resolution chromatography
US10092858B2 (en) 2012-05-25 2018-10-09 Thermo Electron Manufacturing Limited Method and apparatus for improved resolution chromatography
CN104428663A (zh) * 2012-06-21 2015-03-18 通用电气健康护理生物科学股份公司 用于层析柱的适配器
US10201768B2 (en) 2012-06-21 2019-02-12 Ge Healthcare Bio-Sciences Ab Adaptor for a chromatography column
CN102772917B (zh) * 2012-08-10 2014-12-24 黄山华绿园生物科技有限公司 一种层析柱
CN102772917A (zh) * 2012-08-10 2012-11-14 黄山毛峰茶业集团有限公司 一种层析柱
CN104338345A (zh) * 2013-08-07 2015-02-11 帕尔公司 层析柱
CN104338345B (zh) * 2013-08-07 2016-08-17 帕尔公司 层析柱
CN115487539A (zh) * 2018-01-22 2022-12-20 Jemp公司 使用大珠粒色谱介质的直接捕获
CN115487539B (zh) * 2018-01-22 2024-02-23 普罗克西斯公司 使用大珠粒色谱介质的直接捕获

Also Published As

Publication number Publication date
GB0713572D0 (en) 2007-08-22
JP5198446B2 (ja) 2013-05-15
EP2081659B1 (en) 2012-01-25
GB2440244A (en) 2008-01-23
CA2657720A1 (en) 2008-01-24
GB2440244B (en) 2009-06-10
JP2009544025A (ja) 2009-12-10
EP2081659A1 (en) 2009-07-29
WO2008009412A1 (en) 2008-01-24
CN101489637B (zh) 2014-11-26
GB0614316D0 (en) 2006-08-30
US20080017579A1 (en) 2008-01-24
ATE542581T1 (de) 2012-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101489637B (zh) 轴向式色谱柱和方法
US10928365B2 (en) Chromatography columns, systems and methods
CN101631600B (zh) 用于色谱柱的装填系统和方法
US20170361245A1 (en) Valve Manifolds for Simulated Moving Bed Chromatography
CN102422156B (zh) 层析柱中的过滤器夹持器
CN103687654B (zh) 用于改进的分辨率的色谱法的方法和设备
CN113164832B (zh) 利用两用阀组件的色谱柱
CN206096052U (zh) 萃取柱阵列

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20170818

Address after: uppsala

Patentee after: GE HEALTHCARE BIO-SCIENCES AB

Address before: uppsala

Patentee before: GE Health Bio-science Co., Ltd.

TR01 Transfer of patent right
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: uppsala

Patentee after: Situofan Biotechnology R & D Co., Ltd

Address before: uppsala

Patentee before: GE HEALTHCARE BIOPROCESS R&D AB

CP01 Change in the name or title of a patent holder