DE2803920C2 - - Google Patents
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Description
Aus Der Internist, Bd. 14 (1973), S. 546-553, und den US-PS 39 51 937 und 40 24 243 ist es bekannt, zur Gewinnung von HBsAg die isopyknische Bandenbildung sowie die Geschwindigkeitszonenbandenbildung einzu setzen.From Der Internist, Vol. 14 (1973), pp. 546-553, and US Pat. Nos. 39 51 937 and 40 24 243, it is known to use isopycnic band formation and speed zone band formation to obtain HB s Ag.
Der Gegenstand der Erfindung ist in den Patentansprüchen definiert.The object of the invention is in the claims Are defined.
Als Ausgangsmaterial wird im erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von gereinigtem HbsAg eine Flüssigkeit mit einem Gehalt an HBsAg verwendet. Dazu können beliebige menschliche biologische Flüssigkeiten mit einem Gehalt an HBsAg verwendet werden, wie Plasma, Speichel, Faeces-Extrakte, Nasen- und Rachen sekrete, Gallenflüssigkeit, Rückenmarkflüssigkeit, Schweiß, Urin, Samenflüssigkeit, Vaginalsekrete oder Menstruationsblut. Plasma wird auf herkömmliche Weise erhalten, beispielsweise durch Plasmaphorese. Die Konzentration an HBsAg in menschlichen biologischen Flüssigkeiten kann in bekannter Weise nach be liebigen Verfahren gemessen werden, beispielsweise durch umgekehrte passive Hämagglutination oder Komplementfixierung. Wenn als biologische Flüssigkeit Plasma verwendet wird, kann dieses direkt behandelt werden oder es kann gekühlt werden, wobei das gebildete Kryopräzipitat durch leichte Zentrifu gation entfernt wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, zur Entfernung von Fibrinogen CaCl2 zuzusetzen und zu klären.A liquid containing HB s Ag is used as the starting material in the process according to the invention for the production of purified Hb s Ag. Any human biological fluids containing HB s Ag can be used for this, such as plasma, saliva, faeces extracts, nasal and pharynx secretions, bile, spinal fluid, sweat, urine, semen, vaginal secretions or menstrual blood. Plasma is obtained in a conventional manner, for example by plasmaphoresis. The concentration of HB s Ag in human biological fluids can be measured in a known manner by any method, for example by reverse passive hemagglutination or complement fixation. If plasma is used as the biological liquid, it can be treated directly or it can be cooled, the cryoprecipitate formed being removed by gentle centrifugation. Another option is to add and clarify CaCl 2 to remove fibrinogen.
Die erhaltene Flüssigkeit wird erfindungsgemäß mit Ammonium sulfat behandelt. Das in dieser Flüssigkeit erhaltene HBsAg wird durch eine isopyknische Bandenbildungsstufe und eine an schließende Geschwindigkeitszonenbandenbildungsstufe isoliert.The liquid obtained is treated according to the invention with ammonium sulfate. The HB s Ag obtained in this liquid is isolated by an isopycnic banding step and a subsequent speed zone banding step.
Bei der isopyknischen Bandenbildung wird das teilweise ge reinigte Konzentrat mit einem flüssigen Medium, das einen Dichtgradienten aufweist, der die Dicke des speziellen, zu isolierenden Antigens einschließt, in Kontakt gebracht. Anschließend wird das flüssige Medium der Ultrazentrifugation unterworfen, um eine Gleichgewichtsverteilung der Serumbestand teile über den Dichtegradienten entsprechend ihrer individuellen Dichten zu erreichen. Die aufeinanderfolgenden Fraktionen des Mediums werden verdrängt. Fraktionen mit einem Gehalt am ge wünschten Antigen, d. h. Fraktionen mit einer Dichte von 1,21 bis 1,24 g/cm3, werden abgetrennt. Die Anwendung dieser Technik auf die Reinigung von HBsAg ist in der DE-OS 20 49 515 und in der US-PS 36 36 191 beschrieben. Die Konzen trationen der den Gradienten bildenden Lösungen werden so ge wählt, daß der Dichtebereich von 1,0 bis 1,41 g/cm3 umfaßt wird. Das flüssige Medium kann in Form eines linearen Gradienten oder eines Stufengradienten eingesetzt werden. Vor zugsweise wird wegen der höheren Fraktionierungskapazität ein Stufengradient angewendet.In the isopycnic banding, the partially cleaned concentrate is brought into contact with a liquid medium that has a sealing gradient that includes the thickness of the specific antigen to be isolated. The liquid medium is then subjected to ultracentrifugation in order to achieve an equilibrium distribution of the serum components over the density gradient in accordance with their individual densities. The successive fractions of the medium are displaced. Fractions containing the desired antigen, ie fractions with a density of 1.21 to 1.24 g / cm 3 , are separated. The application of this technique to the cleaning of HB s Ag is described in DE-OS 20 49 515 and in US-PS 36 36 191. The concentrations of the solutions forming the gradient are selected so that the density range is from 1.0 to 1.41 g / cm 3 . The liquid medium can be used in the form of a linear gradient or a step gradient. A step gradient is preferably used because of the higher fractionation capacity.
Bei der Geschwindigkeitszonenbandenbildung ("rate zonal banding") wird das teilweise gereinigte Konzentrat der Ultrazentrifugation in Kontakt mit einem flüssigen Medium, das einen Dichtegradienten aufweist, unterworfen, wobei aber in diesem Fall die Ge schwindigkeitszonentechnik angewendet wird, d. h. die Geschwindig keit und die Dauer der Zentrifugation werden so eingestellt, daß kein Gleichgewicht erreicht wird. Dabei werden HBsAg und die anderen restlichen Serumbestandteile entsprechend in je weiligen Sedimentationskoeffizienten im Medium verteilt. Die Konzentrationen der den Stufengradienten bildenden Lösungen werden so gewählt, daß ein Dichtebereich von 1,0 bis 1,28 g/cm3 umfaßt wird. Die Geschwindigkeitszonenstufe wird so lange durchgeführt, bis sich das HBsAg im Dichtebereich von 1,13 bis 1,16 befindet. An dieser Stelle wird das HBsAg von der Masse der rohen Plasmaproteine abgetrennt. Ferner erfolgt, was besonders wichtig ist, auch eine Abtrennung vom Makro globulin-Komplement des Plasmas. Wenn die Geschwindigkeits zonenstufe so durchgeführt wird, daß das gewünschte HBsAg- Antigen seine Gleichgewichtsstellung, d. h. 1,18 bis 1,20 g/cm3, erreicht, so läßt sich feststellen, daß eine Plasma-Makroglobulin-Fraktion als Verunreinigung in der ge wünschten HBsAg-Antigenfraktion auftritt.In the speed zone banding ("rate zonal banding") the partially cleaned concentrate is subjected to ultracentrifugation in contact with a liquid medium which has a density gradient, but in this case the speed zone technique is used, ie the speed and the duration of the Centrifugation is adjusted so that no equilibrium is reached. HB s Ag and the other remaining serum components are distributed accordingly in the respective sedimentation coefficients in the medium. The concentrations of the solutions forming the step gradient are chosen so that a density range of 1.0 to 1.28 g / cm 3 is covered. The speed zone step is carried out until the HB s Ag is in the density range from 1.13 to 1.16. At this point the HB s Ag is separated from the bulk of the crude plasma proteins. Furthermore, what is particularly important is also a separation from the macro globulin complement of the plasma. If the speed zone step is carried out so that the desired HB s Ag antigen reaches its equilibrium position, ie 1.18 to 1.20 g / cm 3 , it can be seen that a plasma macroglobulin fraction is present as an impurity in the desired HB s Ag antigen fraction occurs.
Bei der isopyknischen Bandenbildungsstufe können als flüssige Medien beliebige Dichtegradienten in den entsprechenden Bereichen verwendet werden. Beispiele für herkömmliche gelöste Stoffe in diesen Lösungen sind Saccharose, Kaliumbromid, Cäsium chlorid und Kaliumtartrat.At the isopycnic banding stage, liquid can Media any density gradient in the corresponding Areas are used. Examples of conventional solved Substances in these solutions are sucrose, potassium bromide, cesium chloride and potassium tartrate.
Die isopyknische Bandenbildungsstufe wird zweckmäßigerweise in einer Zentrifuge, beispielsweise Electronucleonics-K, durch geführt, indem man den stationären Rotor mit Kochsalzlösung füllt und anschließend allmählich die Kochsalzlösung nach oben mit Aliquotanteilen eines flüssigen Mediums von ansteigender Dichte verdrängt, bis sich ein Stufengradient gebildet hat. Das Plasma wird am Rotorkopf eingeführt, wobei am Rotorboden ein Teil der Lösung der höchsten Dichte verdrängt wird. Vor zugsweise beträgt das Plasmavolumen etwa 15 bis 40 Prozent des Volumens des Stufengradienten. Die Zentrifuge wird durch ein programmiertes Steuersystem, das ein Vermischen während der ursprünglichen Reorientierungsphase verhindert, auf Touren gebracht. Nachdem das Gleichgewicht erreicht ist und sich das Produkt in der seiner Dichte entsprechenden Stellung befindet, wird der Rotor mittels des gleichen Steuersystems abgebremst, um ein Vermischen bei der Reorientierung in die ursprüngliche Konfiguration zu verhindern. Anschließend wird der Gradient von unten abgelassen. Eine Fraktion von entsprechender Dichte wird gewonnen. Eine ähnliche Technik wird bei der Geschwindig keitszonenbandenbildung angewendet. Die Fraktion entsprechender Dichte, die nach der Geschwindigkeitszonenbandenbildung ge wonnen wird, ist das gewünschte Konzentrat von Hepatitis B- Antigen.The isopycnic band formation level becomes expedient in a centrifuge, for example Electronucleonics-K guided by placing the stationary rotor with saline fills and then gradually the saline solution upwards with aliquots of a liquid medium of increasing Density is displaced until a step gradient is formed. The plasma is introduced at the rotor head, whereby at the rotor bottom part of the highest density solution is displaced. Before preferably the plasma volume is about 15 to 40 percent the volume of the step gradient. The centrifuge is through a programmed control system that allows mixing during the original reorientation phase prevented from revving up brought. After the balance is reached and that Product is in the position corresponding to its density, the rotor is braked using the same control system, to mix with the reorientation into the original To prevent configuration. Then the gradient drained from below. A fraction of appropriate density is won. A similar technique is used for speed zone banding applied. The faction more appropriate Density after ge zone band formation is the desired concentrate of hepatitis B- Antigen.
Aufgrund der geringen Größe von HBsAg, etwa 20 nm, ist die isopyknische Bandenbildungsstufe relativ zeitaufwendig. Die erforderliche Zentrifugierzeit beträgt etwa 18 Stunden. Somit lassen sich bei einem durchgehenden Tag- und Nachtbereich inner halb von 7 Tagen nur etwa 4 Ansätze pro Zentrifuge verarbeiten. Selbstverständlich kann die Produktivität durch Verwendung zu sätzlicher Zentrifugen gesteigert werden. Dazu ist aber ange sichts der hohen Kosten für die Zentrifugen ein hoher Kapital einsatz erforderlich.Due to the small size of HB s Ag, about 20 nm, the isopycnic band formation stage is relatively time consuming. The centrifugation time required is approximately 18 hours. Thus, with a continuous day and night area, only about 4 batches per centrifuge can be processed within 7 days. Of course, productivity can be increased by using additional centrifuges. In view of the high costs for the centrifuges, however, this requires a high level of capital investment.
Es wurde erfindungsgemäß festgestellt, daß eine wesentliche Produktivitätssteigerung bei einer beträchtlichen Senkung der Betriebskosten möglich ist, wenn man die menschlichen bio logischen Flüssigkeiten vor der isopyknischen Bandenbildung mit Ammoniumsulfat behandelt. Die verwendete Ammoniumsulfat menge soll dabei mindestens so groß sein, daß sie ausreicht, um im wesentlichen das gesamte HBsAg in der Flüssigkeit zu fällen, während einer Fällung von zusätzlichem unerwünschtem Proteinmaterial vermieden werden soll. Als Ergebnis dieser Fällung kann HBsAg von mehreren Litern Flüssigkeit in einem Ansatz der isopyknischen Bandenbildung unterworfen werden, während ohne vorherige Ammoniumsulfatfällung in einem einzigen Ansatz nur eine wesentlich geringere Flüssigkeitsmenge der isopyknischen Bandenbildung unterworfen werden kann. Im allge meinen werden bei Plasma als biologischer Flüssigkeit 200 bis 250 g und vorzugsweise 225 g Ammoniumsulfat pro 1 Liter Plasma verwendet. Bei Verwendung von geringeren Mengen ergibt sich keine vollständige Fällung von HBsAg, während bei Verwendung größerer Mengen zusätzliches unerwünschtes Protein material ausgefällt wird. Bei Plasma als Flüssigkeit kann bei vorheriger Ammoniumsulfatfällung das HBsAg in etwa 20 Litern Flüssigkeit in einem Ansatz der isopyknischen Bandenbildung unterworfen werden. Ohne vorherige Ammoniumsulfatfällung können nur etwa 1,5 Liter Plasma dieser Behandlung unterzogen werden.It has been found according to the invention that a substantial increase in productivity with a considerable reduction in operating costs is possible if the human biological fluids are treated with ammonium sulfate before the isopycnic band formation. The amount of ammonium sulfate used should be at least so large that it is sufficient to precipitate substantially all of the HB s Ag in the liquid, while avoiding the precipitation of additional undesirable protein material. As a result of this precipitation may HB s Ag from several liters of liquid in one approach, the isopycnic banding are subjected, while can be subjected without ammonium sulfate precipitation in one approach, only a much smaller amount of liquid the isopycnic banding. In general, 200 to 250 g and preferably 225 g of ammonium sulfate are used per 1 liter of plasma as the biological fluid in plasma. If smaller amounts are used, HB s Ag does not completely precipitate, whereas if larger amounts are used, additional unwanted protein material is precipitated. In the case of plasma as a liquid, the HB s Ag in approximately 20 liters of liquid can be subjected to isopycnic band formation in a preliminary ammonium sulfate precipitation. Without prior ammonium sulfate precipitation, only about 1.5 liters of plasma can be subjected to this treatment.
Nach der Zugabe des Ammoniumsulfats wird die Flüssigkeit bewegt, um eine Lösung des Ammoniumsulfats zu erleichtern. Vorzugsweise wird die Flüssigkeit mindestens etwa 3 Stunden bei erniedrigten Temperaturen von 0 bis 10°C und vorzugsweise von 5°C bewegt. Vorzugsweise wird die Bewegung mindenstens etwa 4 Stunden vorgenommen, wobei eine längere Bewegungsdauer unschäd lich ist. Der gebildete Niederschlag wird abzentrifugiert, der Zentrifugationsrückstand in Kochsalzlösung resuspendiert und zur Entfernung von Ammoniumsulfat gegen Kochsalzlösung dialysiert. Das erhaltene Flüssigkeitskonzentrat wird anschließend unter Verwendung eines Gradientenmaterials mit einem Dichtebereich von etwa 1,1 bis etwa 1,4 g/cm3 der isopyknischen Bandenbildung unterworfen.After the ammonium sulfate is added, the liquid is agitated to facilitate dissolution of the ammonium sulfate. The liquid is preferably agitated for at least about 3 hours at low temperatures of 0 to 10 ° C. and preferably 5 ° C. The movement is preferably carried out for at least about 4 hours, a longer duration of movement being harmless. The precipitate formed is centrifuged off, the centrifugation residue is resuspended in saline and dialyzed against saline to remove ammonium sulfate. The resulting liquid concentrate is then subjected to isopycnic banding using a gradient material with a density range from about 1.1 to about 1.4 g / cm 3 .
Das bei der isopyknischen Bandenbildung erhaltene Produkt wird gegen PBS dialysiert, um das Gradientenmaterial zu entfernen, sofern dieses dialysierbar ist.The product obtained in the isopycnic banding is dialyzed against PBS to remove the gradient material, if this is dialyzable.
Anschließend wird das Produkt einer Geschwindigkeitszonen bandenbildung unterworfen, bis sich das HBsAg im Dichtebereich von 1,13 bis 1,16 g/cm3 befindet. Es kann ein be liebiges Gradientenmaterial verwendet werden, mit dem dieser Dichtebereich erzielt wird und das dialysierbar und physio logisch verträglich ist. Im allgemeinen dauert diese Banden bildung etwa 16 bis etwa 20 Stunden und vorzugsweise etwa 17 bis etwa 18 Stunden bei etwa 30 000 U/min. Bei höheren Dreh zahlen ist eine geringere Dauer und bei niedrigeren Dreh zahlen eine längere Dauer erforderlich. The product is then subjected to banding until the HB s Ag is in the density range from 1.13 to 1.16 g / cm 3 . Any gradient material can be used with which this density range is achieved and which is dialyzable and physiologically compatible. Generally, this band formation takes from about 16 to about 20 hours, and preferably from about 17 to about 18 hours at about 30,000 rpm. A shorter duration is required at higher speeds and a longer duration at lower speeds.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungs gemäßen Verfahrens wird ein Natriumbromid-Gradient verwendet. Gegenüber herkömmlichen Materialien weist Natriumbromid bestimmte Vorteile auf. Die Löslichkeit von Natriumbromid erlaubt die Verwendung von hochdichten Lösungen bei der Herstellung von Gradienten bei Kühlschranktemperaturen (2 bis 6°C). Die Verwendung von Natriumbromid bringt gegenüber Salzen, wie Cäsiumchlorid, entscheidende wirtschaftliche Vorteile mit sich. Ferner tritt das Problem der Toxizität für den Menschen aufgrund von restlichen und an HBsAg gebundenen Cäsiumionen nicht auf. Bei Natriumbromid-Gradienten treten als an das HBsAg aufgrund von biophysikalischen Eigenschaften gebundene Ionen nur Natriumionen auf, die mit dem menschlichen biologischen System vollkommen verträglich sind und keine Toxizitätspro bleme mit sich bringen.According to a preferred embodiment of the method according to the invention, a sodium bromide gradient is used. Sodium bromide has certain advantages over conventional materials. The solubility of sodium bromide allows the use of high density solutions in the production of gradients at refrigerator temperatures (2 to 6 ° C). The use of sodium bromide has significant economic advantages over salts such as cesium chloride. Furthermore, the problem of human toxicity does not arise due to residual cesium ions bound to HB s Ag. With sodium bromide gradients, only sodium ions appear as bound to the HB s Ag due to biophysical properties, which are completely compatible with the human biological system and do not cause any toxicity problems.
Die überlegene Löslichkeit von NaBr bei niedrigen Temperaturen im Vergleich zu KBr erlaubt ein Arbeiten bei niedrigen Tempera turen, was für die Stabilität der biologischen Materialien günstiger ist. Die Verwendung eines Stufengradienten wird gegen über einem linearen Gradienten bevorzugt, da dabei Verunreini gungen an den Stufengrenzen angereichert werden und in einem einzigen Gradienten ein größeres Plasmavolumen verarbeitet werden kann.The superior solubility of NaBr at low temperatures in comparison to KBr allows working at low temperatures turen what the stability of biological materials is cheaper. The use of a step gradient is opposed preferred over a linear gradient, as doing so Verunreini at the level limits and in one single gradient processed a larger plasma volume can be.
Das Beispiel erläutert die Erfindung.The example explains the invention.
20 Liter geklärtes Plasma von Hepatitis B-Spendern werden durch ein 293 mm-Filter mit einer AP 20-Filtermembran (Millipore) filtriert. Das Filtrat wird mit 4,53 kg Ammoniumsulfat versetzt und sodann über Nacht bei 5°C leicht bewegt. Der gebildete Niederschlag wird durch absatzweise 30minütige Zentrifu gation bei 7000 g unter Verwendung von JA-10-Rotors (3 Liter Fassungsvermögen pro Ansatz) gewonnen. Die nach der Zentrifugation erhaltenen Rückstände werden in etwa 2,25 Liter Kochsalzlösung suspendiert. Die konzentrierte Suspension wird sodann zur Ent fernung des Ammoniumsulfats gegen 40 Liter Kochsalzlösung dialysiert.20 liters of cleared plasma from hepatitis B donors are used a 293 mm filter with an AP 20 filter membrane (Millipore) filtered. 4.53 kg of ammonium sulfate are added to the filtrate and then gently agitated overnight at 5 ° C. The educated Precipitation is by batch centrifuge 30 minutes gation at 7000 g using JA-10 rotors (3 liters Capacity per approach). The after centrifugation Residues obtained are in about 2.25 liters of saline suspended. The concentrated suspension is then Ent removal of the ammonium sulfate against 40 liters of saline dialyzed.
Der Rotor einer Zentrifuge (Electronucleonics K) wird mit 8400 ml Phosphatpuffer gefüllt. Nach einem Betreiben des Rotors bis auf 10 000 U/min zur Entgasung des Systems wird in den stationären Rotor von unten her der folgende Stufengradient gepumpt:The rotor of a centrifuge (Electronucleonics K) is 8400 ml of phosphate buffer filled. After operating the rotor up to 10,000 rpm for degassing the system stationary rotor from below the following step gradient pumped:
- 1. 2000 ml 10% NaBr, ρ = 1,081. 2000 ml 10% NaBr, ρ = 1.08
- 2. 1000 ml 20% NaBr, ρ = 1,172. 1000 ml 20% NaBr, ρ = 1.17
- 3. 1500 ml 30% NaBr, ρ = 1,283. 1500 ml of 30% NaBr, ρ = 1.28
- 4. 3900 ml 40% NaBr, ρ = 1,414. 3900 ml 40% NaBr, ρ = 1.41
Die dialysierte Suspension mit einem Gehalt an HBsAg (2 250 ml) wird von oben in den stationären Rotor gepumpt, wobei 2250 ml 40% NaBr am Rotorboden verdrängt werden. Sodann wird der Rotor auf 30 000 U/min beschleunigt und 18 Stunden bei dieser Dreh zahl betrieben. Nach dem Abbremsen des Rotors werden 2000 ml an HBsAg reichem Material im Dichtebereich von 1,21 bis 1,24 g/ cm3 gewonnen und gegen Phosphatpuffer dialysiert.The dialyzed suspension containing HB s Ag (2 250 ml) is pumped from above into the stationary rotor, 2250 ml of 40% NaBr being displaced at the bottom of the rotor. The rotor is then accelerated to 30,000 rpm and operated at this speed for 18 hours. After the rotor has been braked, 2000 ml of material rich in HB s Ag in the density range from 1.21 to 1.24 g / cm 3 are obtained and dialyzed against phosphate buffer.
Anschließend wird der Rotor mit Phosphatpuffer gefüllt und auf die vorstehend beschriebene Weise entgast. Anschließend wird der nachstehend angegebene Dichtegradient in den Boden des stationären Rotors gepumpt. The rotor is then filled with phosphate buffer and degassed in the manner described above. Subsequently the density gradient given below is in the bottom of the pumped stationary rotor.
- 1. 2000 ml 5% Saccharose, ρ = 1,021. 2000 ml 5% sucrose, ρ = 1.02
- 2. 1650 ml 15% Saccharose, ρ = 1,062. 1650 ml 15% sucrose, ρ = 1.06
- 3. 1750 ml 25% Saccharose, ρ = 1,103. 1750 ml of 25% sucrose, ρ = 1.10
- 4. 3000 ml 50% Saccharose, ρ = 1,234. 3000 ml of 50% sucrose, ρ = 1.23
Das bei der isopyknischen Bandenstufe mit NaBr gewonnene, an HBsAg reiche Material (2000 ml) wird von oben in den Rotor gepumpt, wodurch 2000 ml 50% Saccharose am Rotorboden verdrängt werden. Der Rotor wird sodann 18 Stunden bei 28 000 U/min be trieben. Nach dem Abbremsen des Rotors werden 1000 ml an HBsAg reichem Material im Dichtebereich von 1,135 bis 1,165 gewonnen.The material rich in HB s Ag (2000 ml) obtained in the isopycnic band stage with NaBr is pumped into the rotor from above, whereby 2000 ml of 50% sucrose is displaced on the rotor base. The rotor is then operated at 28,000 rpm for 18 hours. After braking the rotor, 1000 ml of material rich in HB s Ag in the density range from 1.135 to 1.165 are obtained.
Claims (3)
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DE19782803920 DE2803920A1 (en) | 1978-01-30 | 1978-01-30 | Hepatitis B surface antigen particle prepn. - by ammonium sulphate pptn., isopycnic banding and rate zonal banding |
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US4024243A (en) * | 1975-06-16 | 1977-05-17 | Merck & Co., Inc. | Process for isolating hepatitis B antigen |
-
1978
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Also Published As
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