一种应用于纯化血红蛋白的滤膜的清洁液
技术领域
本发明涉及生物制药领域,具体涉及一种应用于纯化血红蛋白的滤膜的清洁液。
背景技术
超滤和微滤等作为一种压力驱动的膜分离技术,在生物制药方面得到了成功的应用。由于该项技术具有独特的优点,在常温下即能完成浓缩、纯化、澄清、除菌等单元操作,因此,在生物食品工业中的应用越来越广泛,被誉为生物工程的下游技术、生物食品工程的高新技术。滤膜是超滤装置的核心,污染后的滤膜的清洁是该项技术的研究热点,直接影响超滤或微滤技术的进一步推广应用。
在血红蛋白生产过程中,粗洗、粗纯、浓缩、分离等工艺都会用到滤膜,但由于血红蛋白上的血红素在超滤过程中易于脱落,被滤膜吸附,留存在膜的表面和膜孔,形成凝胶层,导致膜通量下降,超滤效果恶化,滤膜寿命缩短,清洁难度大,严重影响了超滤的工作效率和经济效益。
因此,能够有效清洁生产血红蛋白时使用的滤膜的清洁液急需研究开发。
发明内容
目前,为了能够有效清洁生产血红蛋白时使用的滤膜,科研人员尝试了多种酸类、碱类、表面活性剂等常用滤膜清洁试剂,然而,最终效果都不理想,残留的脂类、血红素和内毒素的去除以及通量恢复问题都没有得到有效解决。为此,发明人经过大量的实验研究,在实践中发现,通过将氢氧化钠与次氯酸钠在特定浓度组合下联合使用,可显著增强去除脂类、血红素的能力,较好地恢复滤膜的通量,同时,还彻底地去除了内毒素,既整体提高了滤膜的使用寿命、节约了生产成本,也保证了产品的生产质量。
为此,在本发明的第一方面,本发明提供了一种清洁液,其由以下物质组成:0.8~1.0mol/L的氢氧化钠;600~800ppm的次氯酸钠;和水。发明人发现,一方面,若只用氢氧化钠、只用次氯酸钠或者用其他清洁试剂如硝酸洗涤滤膜时,无法有效去除脂类、血红素和内毒素,同时水通量恢复效果也不理想;另一方面,若氢氧化钠或次氯酸钠的浓度过低或过高,脂类、血红素、内毒素的去除和水通量的恢复效果同样不理想。由此,所述清洁液中,所述氢氧化钠的浓度为0.8~1.0mol/L,且所述次氯酸钠的浓度为600~800ppm时,氢氧化钠与次氯酸钠通过协同作用,可有效去除脂类和血红素,较好地恢复滤膜的通量,同时,还可以彻底去除内毒素。
在一些实施例中,所述氢氧化钠的浓度为0.8mol/L,所述次氯酸钠的浓度为600ppm。
在一些实施例中,所述氢氧化钠的浓度为1.0mol/L,所述次氯酸钠的浓度为800ppm。
在本发明的第二方面,本发明提供了前述的清洁液用于清洁附着在滤膜表面的血红素、脂类和内毒素的用途。需要说明的是,所述滤膜表面指的是滤膜的外表面和滤膜的膜孔表面。
在一些实施例中,所述滤膜为微滤膜或超滤膜。
在本发明的第三方面,本发明提供了一种清洁附着在滤膜表面的血红素、脂类和内毒素的方法,其包括:
利用前述的清洁液清洁待处理滤膜表面。
在一些实施例中,所述清洁是在温度为40~60℃(如50℃)的条件下进行0.5~1.5h(如60min)。
在一些实施例中,所述滤膜为微滤膜或超滤膜。
在一些实施例中,所述方法进一步包括:利用注射用水洗涤所述清洁后的滤膜表面。
在一些实施例中,所述洗涤后滤膜表面残留液的pH为中性。
在本发明的第四方面,本发明提供了前述清洁液用于清洁滤膜的用途,所述滤膜是生产血红蛋白时使用的滤膜。
在一些实施例中,所述滤膜为微滤膜或超滤膜。
在本发明的第五方面,本发明提供了一种清洁滤膜的方法,其包括:
利用前述清洁液清洁待处理滤膜,所述待处理滤膜是生产血红蛋白时使用的滤膜。
在一些实施例中,所述清洁是在温度为40~60℃(如50℃)的条件下进行0.5~1.5h(如60min)。
在一些实施例中,所述滤膜为微滤膜或超滤膜。
在一些实施例中,所述方法进一步包括:利用注射用水洗涤所述清洁后的滤膜。
在一些实施例中,所述洗涤后滤膜表面残留液的pH为中性。
有益效果
1、由于滤膜上的脂类和血红素很难去除,发明人通过多种尝试后,发现氢氧化钠与次氯酸钠联合使用,在特定浓度组合下,可显著增强去除脂类和血红素的能力,较好地恢复滤膜的通量,同时,也彻底地去除了内毒素,既整体提高了滤膜的使用寿命、节约了生产成本,也保证了产品的生产质量。
2、本发明的清洁方法不需要复杂的设备投入和昂贵的试剂采购,方法简单,较易推广应用。
附图说明
图1是本发明实施例的膜包清洁的系统连接示意图;
图2是本发明实施例的膜包清洗的系统连接示意图。
附图标记:
1-30KD滤膜
2-滤出阀
3-回流阀
4-蠕动泵
5-给料端压力表
6-回流端
7-进料端
8-清洁缓冲液
9-滤出液
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
需要说明的是,TOC测的是物质的总有机碳含量,脂类、血红素都是含碳化合物,因此可以用TOC值代表脂类和血红素的总含量。
为了解决当前存在的问题,本发明提供了一种用于清洁生产血红蛋白使用滤膜的缓冲液及方法,可快速有效地去除超滤血红蛋白后残留在膜上的污物,有效恢复膜的通量。
为此,本发明提供了一种用于清洁生产血红蛋白使用滤膜的缓冲液及方法,具体为,采用碱液和漂白剂复合缓冲液,按清洁程序(复合缓冲液清洁→注射水清洗→效果检测)除去超滤血红蛋白后残留在膜上的污物,以恢复膜的水通量和“洁净”状态。其中,所述碱液和漂白剂为氢氧化钠和次氯酸钠溶液;所述复合缓冲液为0.8~1.0N NaOH和600~800ppm NaOCl;所述膜的水通量指的是膜通透性恢复的程度指标;所述“洁净”状态指的是较低残留的内毒素以及血红素和脂类;本发明提供的生产血红蛋白使用滤膜的清洁方法,还包括对膜清洁后的清洗方法,其主要步骤为:进料口接入注射水,完全打开滤出阀,逐渐关闭回流阀,至回流速度为给料速度的10%,调整泵速,保持压力为30psi,清洗至滤出端为pH中性。
详细步骤如下:
1、滤膜的清洁:
滤膜的清洁过程为:清洁生产血红蛋白使用后的滤膜→注射水清洗→指标检测;
取血红蛋白生产使用后的面积为0.2m2、孔径为30KD的滤膜,对其处理过程为:
取血红蛋白使用后的滤膜,打开滤出阀、回流阀,适当调整回流阀,保持10psi压力,直至没有气泡出现,关闭滤出阀,提高回流速度为工艺流速的1.5~2倍;运行一分钟,赶走气泡;完全打开滤出阀,逐渐关闭回流阀,至回流速度为给料速度的10%,调整泵速,保持压力为30psi;用NaOH&NaOCl溶液进行滤膜清洁,结束后,进入注射水,进入清洗程序,打开回流阀,关闭滤出阀,调整泵速为工艺流速的1.5~2倍,运行2~3分钟,期间回流端、滤出液均走废液,完全打开滤出阀,逐渐关闭回流阀,至回流速度为给料速度的10%,调整泵速,保持压力为30psi,清洗至滤过端pH值至中性,取滤出液检测TOC值、内毒素和通量。不同的滤膜清洁方法会差异,请参考相关说明进行。
2、内毒素检测方法:
打开Charles River Endosafe nexgen-PTS分析仪后面右侧的蓝色开关按钮,启动分析仪,输入试验人员账号和密码;打开插口盖,从包装袋中小心取出一个检测卡,避免手指或物品触碰样品池,确保样品池面向上插入插孔中;根据提示,输入操作人的ID和检测卡的批号,点击“Next”,核对曲线编号点击“Next”;根据显示提示,填入相应信息,并点击“Next”,直至显示“请加入样品”;用移液器分别向卡片的4个样品槽加入25uL清洗后的滤出液;点击“Done-Start Test”,进行检测,记录结果,完成检测。
3、总有机碳(TOC)检测方法:
打开Sievers M9自动进样器电源开关,打开电脑电源,登录个人账户以完成开机;双击电脑桌面上的DataPro2软件图标,输入账户和密码,登录软件;进入Home-设置Set Up-新建方法New Method,设定参数,在弹出的对话框中输入方法名,即完成新方法的建立;点击任务框,新建一个任务,放入检测清洗后的滤出液,点击运行;打印报告,完成检测。
4、滤膜通量检测方法:
首先对系统循环运行纯化水,排除膜包和系统内气泡;滤出阀完全打开,回流阀完全关闭,调节泵速以达到5psi;测量此时滤出端的流速,标示为LMH(L/m2/hr);重新调整蠕动泵速度,使TMP值达到10psi,再记录滤出端的流速;绘制流速-TMP的点线图表,获得回归方程。确定10psi下的流速;参考温度校正因子,计算水通量。水通量=LMH/TMP*TCF20℃;最后确认水通量:调整TMP为10psi,测量LMH,看检测结果是否与计算结果基本相符。不同滤膜的水通量测定方法会有差异,请参考相关说明进行。
下面将结合具体的实施例对本发明进行进一步的解释说明。
实施例1
取血红蛋白生产使用后的面积为0.2m2、孔径为30KD的滤膜1(清洁前,内毒素检测结果为0.11Eu/mL,TOC检测结果为8110ppb,水通量检测结果为520mL/min),依照附图1,打开滤出阀2、回流阀3,适当调整回流阀3,保持给料端压力表5的压力为10psi,直至没有气泡出现,关闭滤出阀2,提高回流端6的回流速度(CFF)至1500mL/min;运行一分钟,赶走气泡;完全打开滤出阀2,逐渐关闭回流阀3,至回流端6的回流速度为进料端7给料速度的10%,调整蠕动泵4的泵速,保持给料端压力表5的压力为30psi;用清洁缓冲液8(0.8N NaOH&600ppm NaOCl溶液),在50℃下,清洁60min,结束后,依照附图2,打开回流阀3,关闭滤出阀2,调整蠕动泵4使泵流速至1500mL/min,运行2~3分钟,期间回流端6、滤出液9均走废液,完全打开滤出阀2,逐渐关闭回流阀3,至回流端6回流速度为进料端7给料速度的10%,调整蠕动泵4的泵速,保持给料端压力表5的压力为30psi,清洁缓冲液8更换为注射水清洗至滤出液9pH值至中性,取滤出液9检测TOC值和内毒素值,然后进行通量测试。不同的滤膜清洁方法会有差异,请参考相关说明进行。
用本发明提供的检测方法检测上述清洗完成后滤出液的内毒素为<0.005Eu/mL、总有机碳(TOC)为68ppb,检测的水通量为1540mL/min,说明此清洁方案可有效去除膜上的污染物,性能得到良好的恢复,达到了可再次使用的要求。
实施例2
取血红蛋白生产使用后的面积为0.2m2、孔径为30KD的滤膜1(清洁前,内毒素检测结果为0.11Eu/mL,TOC检测结果为8230ppb,水通量检测结果为530mL/min),依照附图1,打开滤出阀2、回流阀3,适当调整回流阀3,保持给料端压力表5的压力为10psi,直至没有气泡出现,关闭滤出阀2,提高回流端6的回流速度(CFF)至1500mL/min;运行一分钟,赶走气泡;完全打开滤出阀2,逐渐关闭回流阀3,至回流端6的回流速度为进料端7给料速度的10%,调整蠕动泵4的泵速,保持给料端压力表5的压力为30psi;用清洁缓冲液8(1.0N NaOH&800ppm NaOCl溶液),在50℃下,清洁60min,结束后,依照附图2,打开回流阀3,关闭滤出阀2,调整蠕动泵4使泵流速至1500mL/min,运行2~3分钟,期间回流端6、滤出液9均走废液,完全打开滤出阀2,逐渐关闭回流阀3,至回流端6的回流速度为进料端7给料速度的10%,调整蠕动泵4的泵速,保持给料端压力表5的压力为30psi,清洁缓冲液8更换为注射水清洗至滤出液9pH值至中性,取滤出液9检测TOC值和内毒素值,然后进行通量测试。不同的滤膜清洁方法会有差异,请参考相关说明进行。
用本发明提供的检测方法检测上述清洗完成后滤出液的内毒素为<0.005Eu/mL、总有机碳(TOC)为72ppb,检测的水通量为1480mL/min,说明此清洁方案可有效去除膜上的污染物,性能得到良好的恢复,达到了可再次使用的要求。
试验例
本试验例选择面积为0.2m2、孔径为30KD的滤膜,在血红蛋白生产使用后,进行清洁液配方和清洁液浓度的筛选,过程如下:
1、清洁液配方的选择
在50℃,60min条件下,对三个生产批次的滤膜(清洁前,内毒素检测结果为0.12Eu/mL,TOC检测结果为8430ppb,水通量检测结果为540mL/min)用下述清洁液进行清洁,然后用注射用水冲洗至滤出液pH中性,取滤出液检测TOC和内毒素值并取平均值,然后进行通量测试并取平均值,具体如下表1所示。
表1:清洁液配方的筛选结果
由上表1可知,对比试验3,只用次氯酸钠溶液清洁,内毒素去除不彻底,不符合要求,TOC去除量也不理想;对比试验2,只用氢氧化钠清洁,TOC去除不彻底,不符合要求;对比试验4,用硝酸清洁,内毒素、TOC去除量和水通量都不理想;对比实验5,用0.5N氢氧化钠&400ppm次氯酸钠清洁,内毒素去除不彻底,不符合要求,TOC去除量也不理想。而本发明方案的内毒素去除、TOC残留、水通量恢复都显著更优,所以优选本发明方案。
2、清洁液浓度的选择
在50℃,60min条件下,对三个生产批次的滤膜(清洁前,内毒素检测结果为0.13Eu/mL,TOC检测结果为8540ppb,水通量检测结果为540mL/min)用下述清洁液进行清洁,然后用注射用水冲洗至滤出液pH中性,取滤出液检测TOC和内毒素值并取平均值,然后进行通量测试并取平均值,具体如下表2所示。
表2:清洁液浓度的筛选结果
清洁液 |
浓度1 |
浓度2 |
浓度3 |
浓度4 |
氢氧化钠浓度 |
0.6N |
0.5N |
0.8N |
1.0N |
次氯酸钠浓度 |
500ppm |
400ppm |
600ppm |
800ppm |
内毒素结果 |
0.007Eu/mL |
0.013Eu/mL |
<0.005Eu/mL |
<0.005Eu/mL |
TOC结果 |
152ppb |
316ppb |
68ppb |
72ppb |
水通量结果 |
1370mL/min |
1270mL/min |
1540mL/min |
1480mL/min |
由上表2可知,用0.5N氢氧化钠&400ppm次氯酸钠(浓度2)或0.6N氢氧化钠&500ppm次氯酸钠(浓度1)清洁,内毒素去除不彻底,不符合要求,TOC去除量也不理想。由此,通过上述不同浓度的比较,优选浓度3或4,综合效果和成本,更优选浓度3。
以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。