CN113751085A - 多孔装置和使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了多孔装置和使用该多孔装置的过滤方法。

Description

多孔装置和使用方法
技术领域
本发明涉及多孔装置和使用方法
背景技术
在培养细胞后，获得目标蛋白质的一些程序包括在离心管中离心细胞样品，吸出上清液，并使用注射器过滤器将蛋白质与剩余液体中的其它物质分离。
需要用于获得目标蛋白质的改进的装置和方法。
发明内容
本发明至少减轻了现有技术的一些缺点。通过下面的描述，本发明的这些和其它优点将变得明显。
本发明的实施例提供一种用于处理流体样品的多孔装置，其包括：上部接收板、中间过滤板和下部收集板；(a)上部接收板包括用于接收含有细胞的流体样品的多个孔，上部接收板中的多个孔均包括具有内表面的侧壁、具有向下突出的套管的底端部和底部流体流动端口，其中上部接收板包括两对相对的侧壁，并且在上部接收板的两对相对的侧壁中的至少一对侧壁中的每个相对的侧壁包括凹槽，该凹槽的下开口用于在中间过滤板上的对应侧壁处接收对应孔的侧壁；(b)中间过滤板包括多个孔，中间过滤板中的多个孔每个都包括过滤器，以用于过滤穿过上部接收板中的对应孔的底部流体流动端口的流体样品；每个过滤器包括：上部深度过滤器层，其平均孔径在约1微米至约20微米范围内，该上部深度过滤器层具有上游表面和下游表面，深度过滤器层的上游表面提供过滤器的上游表面；中间层，其包括平均孔径在约0.4微米至约0.8微米范围内的微孔膜；以及底部层，其具有上游表面和下游表面，包括平均孔径为约0.2微米的微孔膜，平均孔径为约0.2微米的微孔膜的下游表面提供过滤器的下游表面；其中中间过滤板中的多个孔每个都包括具有内表面并且位于过滤器的下游表面下方的侧壁、具有流体流动端口的底壁和从底壁向上突出的肋结构，肋结构具有与侧壁的内表面间隔开的顶表面，其中过滤器通过在上部接收板的向下突出的套管的端部和中间过滤板中的肋结构的顶表面之间的压缩而被密封在孔中；其中中间过滤板中的多个孔中的每一个孔的底壁还包括围绕流体流动端口的向下突出的套管，其中相邻的中间过滤板的孔的向下突出的套管之间的空间形成凹槽，该凹槽的下开口用于接收下部收集板中的对应孔的顶端部，其中中间过滤板中的流体流动端口布置成允许过滤后的流体样品从中间过滤板中的孔流到下部收集板中的对应孔；并且其中中间过滤板的侧壁处的孔的侧壁能够接收在上部接收板的对应的相对侧壁中的对应凹槽内；以及(c)下部收集板包括多个孔，这些孔布置成接收穿过中间过滤板的对应孔中的流体流动端口的过滤后的流体样品，所述多个孔每个都具有顶端部和底端部，其中下部收集板中的多个孔中的每个孔的顶端部能够接收在围绕中间过滤板中的对应孔的向下突出的套管的凹槽中。
还提供了使用多孔装置的实施例的过滤方法。
附图说明
图1A是根据本发明实施例的组装好的多孔装置的俯视图；图1B是沿图1A的线A-A截取的组装好的多孔装置的横截面图，示出了上部接收板、中间过滤板和下部收集板；图1C是放大截面图，示出了接收在上部接收板的孔的底部中的过滤板中的孔，还示出了密封在上部接收板中的套管的下端部和中间过滤板中的肋结构的上表面之间的过滤器，其中套管的端部和肋结构的顶表面压缩过滤器的圆周。
图2A-2D示出了上部接收板的各种视图。图2A示出了俯视透视图，也示出了具有大体方形孔口的孔的上部部分；图2B示出了俯视图；图2C示出了仰视图，也示出了具有大体环形孔口的孔的下部部分；图2D示出了沿图2B的线AA-AA截取的横截面图，还示出了每个孔的侧壁的内表面和每个孔的向下倾斜的侧壁，其中孔口从大致方形变为大致环形，每个孔包括向下突出的套管，以提供底部流体流动端口，套管具有内表面和外表面，其中侧壁的内表面与套管的内表面连续，并且相邻套管的外表面之间的空间形成凹槽，凹槽的下开口用于接收中间过滤板中的孔的上端部，上部接收板的相对侧壁均形成凹槽，凹槽的下开口用于在过滤板的对应侧壁处接收对应孔的侧壁。
图3A-3E示出了没有过滤器的中间过滤板的各种视图。图3A示出了俯视透视图，还示出了流体流动端口和具有从中间过滤板的孔的底壁向上突出的径向构造的肋结构；图3B示出了俯视图；图3C示出了仰视图；图3D示出了沿图3A的线A-A截取的中间过滤板的横截面图，示出了从中间过滤板的孔的底壁的下表面向下突出的套管，以及与每个流体流动端口流体连通的向下突出的喷口，其中每个套管与居中定位的喷口间隔开，并且相邻套管的外表面之间的空间形成凹槽，凹槽的下开口用于接收下部收集板中的孔的上端部，以及孔的上端部布置成接收在上部接收板的对应孔中的向下突出的套管之间的凹槽中；图3E示出了沿图3A的线B-B截取的孔的横截面图，示出了底壁具有肋结构，该肋结构具有与侧壁的内表面间隔开的顶表面，底壁朝向流体流动端口向下倾斜，面向下的喷口与流体流动端口连通；
图4A-4C示出了下部收集板的各种视图。图4A示出了俯视图；
图4B示出了仰视图；图4C示出了沿图4A的线A-A截取的横截面图，还示出了下部收集板中的孔的上端部，这些孔配合在中间过滤板的对应凹槽中。
图5是组装好的装置中的三个板中每个板的孔的示意性横截面图，示出(左侧)添加含细胞流体样品之前的孔，并示出(右侧)在上部接收板中的具有细胞的孔和在下部收集板中的具有滤液的孔。
具体实施方式
根据本发明的一个实施例，提供了一种用于处理流体样品的多孔装置，其包括：上部接收板、中间过滤板和下部收集板；(a)上部接收板包括用于接收含有细胞的流体样品的多个孔，上部接收板中的多个孔均包括具有内表面的侧壁、具有向下突出的套管的底端部和底部流体流动端口，其中上部接收板包括两对相对的侧壁，并且在上部接收板的两对相对的侧壁中的至少一对侧壁中的每个相对的侧壁包括凹槽，该凹槽的下开口用于在中间过滤板上的对应侧壁处接收对应孔的侧壁；(b)中间过滤板包括多个孔，中间过滤板中的多个孔每个都包括过滤器，以用于过滤穿过上部接收板中的对应孔的底部流体流动端口的流体样品；每个过滤器包括：上部深度过滤器层，其平均孔径在约1微米至约20微米范围内，该上部深度过滤器层具有上游表面和下游表面，深度过滤器层的上游表面提供过滤器的上游表面；中间层，其包括平均孔径在约0.4微米至约0.8微米范围内的微孔膜；以及底部层，其具有上游表面和下游表面，包括平均孔径为约0.2微米的微孔膜，平均孔径为约0.2微米的微孔膜的下游表面提供过滤器的下游表面；其中中间过滤板中的多个孔每个都包括具有内表面并且位于过滤器的下游表面下方的侧壁、具有流体流动端口的底壁和从底壁向上突出的肋结构，肋结构具有与侧壁的内表面间隔开的顶表面，其中过滤器通过在上部接收板的向下突出的套管的端部和中间过滤板中的肋结构的顶表面之间的压缩而被密封在孔中；其中中间过滤板中的多个孔中的每一个孔的底壁还包括围绕流体流动端口的向下突出的套管，其中相邻的中间过滤板的孔的向下突出的套管之间的空间形成凹槽，该凹槽的下开口用于接收下部收集板中的对应孔的顶端部，其中中间过滤板中的流体流动端口布置成允许过滤后的流体样品从中间过滤板中的孔流到下部收集板中的对应孔；并且其中中间过滤板的侧壁处的孔的侧壁能够接收在上部接收板的对应的相对侧壁中的对应凹槽内；以及(c)下部收集板包括多个孔，这些孔布置成接收穿过中间过滤板的对应孔中的流体流动端口的过滤后的流体样品，所述多个孔每个都具有顶端部和底端部，其中下部收集板中的多个孔中的每个孔的顶端部能够接收在围绕中间过滤板中的对应孔的向下突出的套管的凹槽中。
优选地，上部接收板中的向下突出的套管均具有内表面和外表面，并且上部接收板中的相邻的向下突出的套管的外表面之间的空间形成凹槽，该凹槽的下开口用于接收中间过滤板中的对应孔的锥形顶端部。
还提供了使用多孔装置的实施例的过滤方法。
在一个实施例中，提供了一种从含有细胞的流体中获取蛋白质的方法，该方法包括：将含有细胞的流体样品放置在多孔装置的实施例的上部接收板的孔中；过滤样品；以及在下部收集板的孔中获取含有蛋白质的流体。
有利地，可以以较少劳动密集型的方式并且在更短的时间内获得蛋白质。此外，使用多壁装置代替多个离心管、移液器吸头、无菌过滤器和注射器，更加环保。此外，使用具有上部方形或大体方形孔口和下部环形或大体环形孔口的上部接收板，允许过滤更大体积的样品，同时仍将过滤器密封在孔中.
每个板(通常呈矩形排列)包括多个孔，在所示实施例中为24个孔，但是板可以包括更多数量的孔，例如94个孔，或384个孔，或比384个更多的孔，或少于24个孔。通常，孔以二维构造排列。除了上部接收板中的孔的上部部分之外，孔通常是圆柱形的，并且孔具有不透流体的壁，并且具有用于所需用途和待采样流体量的深度和宽度。
过滤板中的每个孔包括具有三个层或三个过滤元件的过滤器，在一些实施例中，过滤器由三个层或三个过滤元件组成。过滤器位于孔的底部处。如下文将更详细地描述的，上部接收板和过滤板包括接触过滤器的相应顶表面和底表面的部分的结构，使得过滤器被密封在孔中而没有流体旁通。
现在将在下面更详细地描述本发明的每个部件，其中相似的部件具有相似的附图标记。
根据特别在图1B和5中示出的图示实施例，多孔装置1000包括：上部接收板100，其包括多个孔101；中间过滤板200，其包括多个孔201，每个孔包括过滤器250；以及包括多个孔301的下部收集板300。
在图1A-1C、2A-2D中更详细地示出了上部接收板100的图示实施例。图示的上部接收板具有上部部分100A和下部部分100B、两对相对的侧壁110和120、以及用于接收含有细胞的流体样品的多个孔101。孔101具有侧壁102(其具有内表面102A)、顶端部130A、底端部130B、底壁103、具有接收板底部流体流动端口105的向下突出的套管104。每个孔具有孔口125。向下突出的套管104具有与内表面102A连续的内表面104A、外表面104B和端部104C(见图1C)。如下文将更详细地讨论的，套管端部104C压缩中间过滤板的孔中的过滤器的上表面，以帮助密封孔中的过滤器。
优选地，接收板中相邻的向下突出的套管104的外表面104B之间的空间形成凹槽109'，其具有用于接收中间过滤板200中的对应孔201的顶端部230A的下开口(参见图1B和1C)。使用图1C作为参考，优选地，接收在凹槽109'中的顶端部230A是锥形的，并且在一些实施例中，外表面104B的下部部分是带有压痕的，并且锥形顶端部230将相邻的外表面推开并且当被接收到上部接收板中时超过压痕。
优选地，特别如图2A所示，孔的上部孔口125A具有方形构造，而下部孔口125B具有环形构造。
至少一对相对的侧壁(图示为相对的侧壁110)在下部部分100B处包括凹槽109，该凹槽具有用于接收中间过滤板200上的对应侧壁210处的对应孔的侧壁202的下开口(参见图1B和1C)。
如图2C和2D所示，接收板的下部部分可以包括多个加强肋180。
在图1B、1C和3A-3E中更详细地示出了中间过滤板200的图示实施例。图示的中间过滤板包括两对相对的侧壁210和220以及多个孔201，这些孔用于接收从上部接收板的孔101通过的含有细胞的流体样品。孔201具有：侧壁202；其具有内表面202A；顶端部230A(对于装配在凹槽109'中的那些端部而言是锥形的，如图1C中所示)；底端部230B；具有肋结构215的底壁203，肋结构从底壁向上突出，肋结构具有与侧壁的内表面间隔开的顶表面215A(见图1C和3E)；与喷口207连通的过滤板流体流动端口205；以及向下突出的套管204，其围绕喷口并且与喷口间隔开，套管具有内表面204A和外表面204B。图3E示出了朝向流体流动端口向下倾斜的底壁。相邻的中间过滤板孔的向下突出的套管的外表面之间的空间形成具有下开口的凹槽209，该下开口用于接收下部收集板300中的对应孔301的顶端部330A(见图1B)。
所示的肋结构215具有靠近侧壁的环形向上突出的外肋，以及更居中定位的多个径向布置的向上突出的肋。优选地，如图所示，肋的上表面是非平面的，例如是倒圆的。多个径向布置的向上突出的肋可为孔提供排放网格。
如图3C所示，中间过滤板的下部部分可包括多个加强肋280。
如图1B和1C所示，中间过滤板200的孔201包括过滤器250，每个过滤器包括具有深度过滤器251的上部层、具有微孔膜252的中间层和具有微孔膜253的底部层。每个层具有上游表面和下游表面，其中上部层的上游表面包括过滤器的上游表面251A，底部层的下游表面包括过滤器的下游表面253A。
如图1C所示，上部接收板100的套管端部104C压缩中间过滤板的孔中的过滤器的上游表面，肋结构215的上表面215A(特别是环形外肋的靠近侧壁的上表面)压缩过滤器的下游表面，从而将过滤器密封在孔中而不允许旁通。
过滤器层可以具有任何合适的孔结构，例如孔尺寸(例如，如通过鼓泡点所证实的，或者如例如美国专利4,340,479中所描述的那样通过KL所证实的，或者通过毛细管冷凝流孔法所证实的)、孔等级、孔径(例如，使用例如美国专利4,925,572中所述的改进的OSUF2测试为特征)、或者当流体穿过该层时降低或允许一种或多种目标物质通过的去除率。
通常，深度过滤器层的平均孔径在约1微米至约20微米的范围内，优选在约6微米至约15微米的范围内。通常，中间层的膜的平均孔径在约0.4微米至约0.8微米的范围内，并且在一些实施例中，其具有约0.65微米的平均孔径。底部层的膜优选标称用于提供无菌过滤，例如具有标称为约0.2微米的平均孔径。
多种合适的过滤器层是可商购获得的。
过滤器层可具有任何所需的临界润湿表面张力(CWST，如例如美国专利4,925,572所限定的)。可以如本领域中已知的那样选择CWST，例如，如在美国专利5,152,905、5,443,743、5,472,621和6,074,869中另外公开的。
在图1B和4A-4C中更详细地示出了下部收集板300的图示实施例。图示的下部收集板包括两对相对的侧壁310和320以及多个孔301，这些孔用于接收从中间过滤板的孔201通过的过滤后的流体样品。孔301具有侧壁302(具有内表面302A)、顶端部330A、底端部330B、底壁303。如图1B所示，下部收集板300中的孔的顶端部330A可接收在围绕中间过滤板200中的对应孔201的向下突出的套管204的凹槽209中。
板可以由任何合适的刚性不透性材料制成，包括与要处理的流体相容的任何不透性的热塑性材料。例如，板可以由诸如不锈钢的金属制成或由聚合物制成。在优选实施例中，板由聚合物制成，例如丙烯酸、聚丙烯、聚苯乙烯或聚碳酸酯树脂。
下列示例进一步说明了本发明，但是当然不应解释为以任何方式限制本发明的范围。
示例
本示例展示了从哺乳动物(中国仓鼠卵巢；(CHO))的含有细胞的流体样品中分离蛋白质。样品是5ml的CHO细胞培养物，密度>2500万个细胞/ml，添加了伽马球蛋白(含有IgG)以评估更多蛋白质(总蛋白质约10mg，IgG约3mg)。
多孔装置的组装大致如图所示。过滤器包含三个层。最上游的一层是深度过滤器片材(SEITZ K Cellulose 700P；帕尔公司；纽约华盛顿港)，中间层是0.65μm不对称聚醚砜膜，底部层是0.2μm对称聚醚砜膜(中间层结合底部层可商购获得，为SUPOR EKV过滤器；帕尔公司；纽约华盛顿港)。
一组样品使用真空歧管设备(帕尔公司的多孔板真空歧管)进行过滤，另一组细胞使用离心进行过滤(Eppendorf 5810离心机)。
结果如下：
Figure BDA0003096463490000091
使用真空和离心过滤的结果通常是相似的。
该示例表明，该装置去除了影响吸光度和浊度的细胞，并提供了蛋白质的回收。
本文引用的所有参考文献，包括出版物、专利申请和专利，均以引用的方式并入本文，就如同每个参考文献均被单独地且具体地指示为通过引用并入本文并在此全文阐述一样。
在描述本发明的上下文中(特别是在所附权利要求的上下文中)，术语“一”和“该”、“所述”和“至少一个”以及类似指代的使用应被解释为涵盖两个方面：单数和复数，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。术语“至少一个”后面所跟随的一个或多个项目的列表(例如，“A和B中的至少一个”)应理解为是指从所列项目(A或B)中选择的一个项目，或者两个或更多个所列项目(A和B)的任意组合，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。除非另有说明，否则术语“包括”、“具有”、“包含”和“带有”应被解释为开放式术语(即，意思是“包括但不限于”)。除非在此另外指出，否则本文中数值范围的列举仅旨在用作分别指代落入该范围内的每个单独值的简写方法，并且每个单独值都被并入说明书中，如同其在本文中被单独叙述一样。除非本文另外指出或与上下文明显矛盾，否则本文描述的所有方法可以以任何合适的顺序执行。除非另外要求，否则本文提供的任何和所有示例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地阐明本发明，并且不对本发明的范围构成限制。说明书中的任何语言都不应解释为指示任何未要求保护的要素对于实施本发明必不可少。
本文描述了本发明的优选实施例，包括发明人已知的用于实施本发明的最佳模式。通过阅读前述说明，那些优选实施例的变型对于本领域普通技术人员而言将变得显而易见。发明人期望熟练的技术人员适当地采用这样的变型，并且发明人希望以不同于本文具体描述的方式来实践本发明。因此，本发明包括适用法律所允许的所附权利要求书中所述主题的所有修改和等同形式。而且，除非本文另外指出或与上下文明显矛盾，否则本发明涵盖上述元件在其所有可能的变化中的任何组合。

Claims (3)

1.一种用于处理流体样品的多孔装置，其包括：
上部接收板、中间过滤板和下部收集板；
(a)上部接收板包括用于接收含有细胞的流体样品的多个孔，上部接收板中的所述多个孔均包括具有内表面的侧壁、具有向下突出的套管的底端部和底部流体流动端口，其中上部接收板包括两对相对的侧壁，并且在上部接收板的两对相对的侧壁中的至少一对相对的侧壁中的每个相对的侧壁包括凹槽，该凹槽的下开口用于接收在中间过滤板上的对应侧壁处的对应孔的侧壁；
(b)中间过滤板包括多个孔，中间过滤板中的所述多个孔每个都包括过滤器，以用于过滤穿过上部接收板中的对应孔的底部流体流动端口的流体样品；
每个过滤器包括：上部深度过滤器层，其平均孔径在约1微米至约20微米范围内，该上部深度过滤器层具有上游表面和下游表面，上部深度过滤器层的上游表面提供过滤器的上游表面；中间层，其包括平均孔径在约0.4微米至约0.8微米范围内的微孔膜；以及底部层，其具有上游表面和下游表面，包括平均孔径为约0.2微米的微孔膜，平均孔径为约0.2微米的微孔膜的下游表面提供过滤器的下游表面；
其中中间过滤板中的所述多个孔每个都包括具有内表面并且位于过滤器的下游表面下方的侧壁、具有流体流动端口的底壁和从底壁向上突出的肋结构，肋结构具有与侧壁的内表面间隔开的顶表面，其中过滤器通过在上部接收板的向下突出的套管的端部和中间过滤板中的肋结构的顶表面之间的压缩而被密封在孔中；
其中中间过滤板中的所述多个孔中的每一个孔的底壁还包括围绕流体流动端口的向下突出的套管，其中中间过滤板的相邻的孔的向下突出的套管之间的空间形成凹槽，该凹槽的下开口用于接收下部收集板中的对应孔的顶端部，
其中中间过滤板中的流体流动端口布置成允许过滤后的流体样品从中间过滤板中的孔流到下部收集板中的对应孔；并且
其中中间过滤板的侧壁处的孔的侧壁能够接收在上部接收板的对应的相对侧壁中的对应凹槽内；
以及
(c)下部收集板包括多个孔，这些孔布置成接收穿过中间过滤板的对应孔中的流体流动端口的过滤后的流体样品，下部收集板的所述多个孔每个都具有顶端部和底端部，其中下部收集板中的所述多个孔中的每个孔的顶端部能够接收在围绕中间过滤板中的对应孔的向下突出的套管的凹槽中。
2.根据权利要求1所述的多孔装置，其中上部接收板中的向下突出的套管均具有内表面和外表面，并且上部接收板中的相邻的向下突出的套管的外表面之间的空间形成凹槽，该凹槽的下开口用于接收中间过滤板中的对应孔的锥形顶端部。
3.一种从含有细胞的流体中获取蛋白质的方法，该方法包括：
将含有细胞的流体的样品放置在根据权利要求1或2所述的多孔装置的上部接收板的孔中；
过滤样品；以及
在下部收集板的孔中获取含有蛋白质的流体。
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