DE60217845T2

DE60217845T2 - Beschichtete membranen

Info

Publication number: DE60217845T2
Application number: DE60217845T
Authority: DE
Inventors: John Carlisle CHARKOUDIAN; P. Neil Merrimack SOICE
Original assignee: Millipore Corp
Current assignee: EMD Millipore Corp
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2002-04-26
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2022-04-27
Also published as: JP5219231B2; JP4192091B2; US20120288630A1; DE60217845D1; EP1390087B1; US7648034B2; US20030077435A1; US20100065498A1; DE60236696D1; JP2005508398A; DE60212965T2; DE60212965D1; EP1390087A1; WO2002087734A1; US20120024787A1; JP2010059427A; JP2004532724A; EP1381447B1; EP1381447A1

Description

Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet poröser Medien mit einer voluminösen Matrix eines ersten Materials und einer Oberflächenbeschichtung aus einem zweiten Material. Die Oberflächenbeschichtung enthält ein kreuzvernetztes Terpolymer, welches eine überragende Kombination von Eigenschaften aufweist einschließlich wärmestabiler biomolekular resistenter adsorptiver Eigenschaften, Widerstandsfähigkeit gegenüber starken alkalischen Lösungen und extraktfähige Substanz auf niedrigem Niveau. Die porösen Medien sind eine poröse Membran.
Hintergrund der Erfindung
Poröse Medien sind nützlich in vielen Separations- und Adsorptionstechnologien, wie der Chromatographie. Ein spezieller Typ einer von porösen Medien, poröse Membranen, werden für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet.
Poröse Membranen haben eine erste poröse Oberfläche, eine zweite poröse Oberfläche und eine kontinuierliche poröse Struktur, die sich über die Membran von der ersten zur zweiten Oberfläche erstreckt. Die kontinuierliche poröse Struktur schließt die voluminöse Materialmatrix und das Netzwerk der Poren ein. Das Interface, welches die voluminöse Matrix vom Porenvolumen separiert (d.h. die Oberfläche des internen Porennetzwerkes) ist bekannt als die Zwischenraumoberfläche.
Poröse Membranen können klassifiziert werden als „mikroporöse" Membranen oder „Ultrafiltrations" membranen auf der Basis der Porengröße der Membran.
Allgemein wird der Bereich der Porengrößen für mikroporöse Membranen angesehen von ungefähr 0,05 bis ungefähr 10,00 Mikron, wobei der Bereich der Porengrößen für Ultrafiltrationsmembranen angesehen wird von ungefähr 0,002 Mikron bis ungefähr 0,05 Mikron. Die Porengrößen beziehen sich auf Porendurchmesser für runde und ungefähr runde Poren oder auf eine charakteristische Dimension für nicht runde Poren.
Die Porengröße einer Membran kann bestimmt werden durch die Größe der kleinsten Teilchen (Partikel oder Molekül) die nicht durch die Membran hindurchtreten können oberhalb einer spezifizierten Teilpassage. Eine allgemeine Bewertung ist die unterhalb 10% Passage, die mit 90% Abschneiden oder Zurückhaltung korrespondiert. Andere Verfahren sind im Stand der Technik bekannt einschließlich der Bildanalyse von Scanningelektronenmikroskopie zum Erhalt von Charakteristiken der Porengrößenverteilung. Mikroporöse Membranen werden typischerweise zum Entfernen von Partikeln aus Flüssigkeiten und Gasen verwendet. Eine wichtige Anwendung mikroporöser Membranen ist die sterile Filtration pharmazeutischer Lösungen zur Entfernung jeglicher Bakterien, die in der Lösung vorliegen können. Mikroporöse Membranen werden ebenfalls verwendet als sterile Gasdurchtrittsöffnungen, welche einen Gasfluss erlauben aber verhindern, dass in der Luft enthaltene Bakterien durch den Filter treten. Ultrafiltrationsmembranen werden allgemein verwendet in Anwendungen, bei denen die Zurückhaltung kleinerer Spezien gewünscht ist. Beispielsweise werden Ultrafiltrationsmembranen in der Biotechnologieindustrie verwendet um Proteine zu konzentrieren und in Diafiltrationsanwendungen um Salze und Spezien mit niedrigem Molekulargewicht aus Eiweißlösungen zu entfernen. Sowohl Ultrafiltration als auch mikroporöse Membranen können in unterschiedlichen Formen hergestellt werden, einschließlich Blättern, Rohren und hohlen Fasern.
Poröse Membranen werden aus einer Vielzahl von Materialien gemacht, von denen die Polymere die am meist verbreitetsten sind. Viele kommerzielle Membranen werden aus technischen Kunststoffen gemacht wie aus Polyethersulfon, Polysulfon, Polyvinylidenfluorid, Polyethylen, Polytetrafluoroethylen, Polypropylen usw. unter den Vorteilen von deren robusten thermischen, mechanischen und chemisch resistenten Eigenschaften.
Unglücklicherweise sind diese Materialien hydrophob und haben eine hohe Neigung, Biomoleküle zu adsorbieren.
Im allgemeinen wird eine hydrophile Membran zur Filtration wässriger Lösungen bevorzugt.
Dies liegt daran, dass mit hydrophoben Membranen der Kontakt mit einer vorbefeuchtenden Flüssigkeit niedriger Oberflächenspannung, gefolgt von Wasseraustausch für den Start der Permeation benötigt wird. Dies führt nicht nur zu zusätzlichen Materialkosten bei den Verfahren, sondern jegliche befeuchtende Flüssigkeit muß vollständig entfernt werden, was die Verfahrensdauer und die Kosten umfangreich erhöht.
Zusätzlich zur Permeabilität und den Zurückhaltungseigenschaften besitzen poröse Membranen andere Eigenschaften, die durch die Natur der Anwendung diktiert werden. Beispielsweise müssen sie eine ausreichende mechanische Stärke aufweisen, um den Betriebsdrücken und Temperaturen zu widerstehen. In Anwendungen, bei denen Sauberkeit eine Hauptanforderung ist, wie in der pharmazeutischen oder mikroelektronischen Waver herstellenden Industrie, muss die Menge des Materials, welches aus der Membran während des Gebrauchs extrahiert, sehr klein sein. In Anwendungen, bei denen die Mem bran in Kontakt mit Biomolekülen kommt, muß die Membranoberfläche gegenüber biomolekularer Adsorption widerstandsfähig sein. Eine biomolekular widerstandfähige Oberfläche ist eine Oberfläche, die minimale Mengen von Biomolekülen adsorbiert oder bindet, wie Proteine oder Nukleinsäuren; insbesondere eine Oberfläche, die weniger als ungefähr 30 Mikrogramm IgG pro Quadratzentimeter Membranfläche adsorbiert, wie durch den IgG Bindungstest der nachfolgend beschrieben wird. Es wird maximal bevorzugt, dass eine Membranoberfläche maximal biomolekular resistent ist, um den Permeationsverlust durch Faulen zu verringern, der durch Oberflächenadsorption oder Porenblockage entsteht und um den Produktverlust zu verhindern der durch irreversible Adsorption oder zugeordnete biomolekulare Denaturierung entsteht.
In vielen Anwendungen kommen poröse Membranen in Kontakt mit hochgradig alkalischen Lösungen in Reinigungs- oder sanitären Anwendungen. Folglich muß die Membran ausreichende chemische Widerstandsfähigkeit besitzen um derartigem Kontakt ohne Verlust an Filtrationseigenschaften oder gewünschten Oberflächeneigenschaften zu widerstehen.
Um die oben genannten Eigenschaften an porösen Medien oder Membranen zu erreichen, modifizieren die Hersteller typischerweise die Membranoberfläche (d.h. die ersten und zweiten Oberflächen und die Zwischenraumoberfläche) der voluminösen Matrix durch Aufmachen der porösen Medien oder der Membran, um auf diese Weise die Oberfläche hydrophil oder biomolekular widerstandsfähig zu machen. Dies wird durch eine Unterschiedlichkeit von Verfahren herbeigeführt, die Beschichten, Anbringen oder auf andere Weise die Oberfläche des voluminösen Matrixmaterials bedecken mit einem hydrophilem Polymer oder einer Gruppe.
Während derartige Modifikation einige Probleme bezüglich der hydrophoben oder hochbiomolekularen Bindung der voluminösen Matrixmaterialoberfläche lösen, können andere Probleme hinzutreten. Beispielsweise vergrößern solche Modifikationen die Materialmenge die während des Gebrauchs aus der Membran extrahiert werden kann und das Modifikationsmaterial kann niedrige Toleranz aufweisen, wenn es alkalischen Lösungen ausgesetzt ist. Zusätzlich werden in vielen Anwendungen die Membranen aufgeheizt, entweder durch feuchte Hitze wie in einem Autoklaven oder Dampfbehandlung oder durch trockene Hitze wie in einem Trocknungsschritt. Es ist beobachtet worden, dass derartiges Aufheizen die Hydrophilität verringern wird und die biomolekulare Widerstandsfähigkeit einiger modifizierter Oberflächen verringert.
Einige Membranen der vorbekannten Art werden durch Modifikation der Oberfläche vorgeformter poröser Membranen mit kreuzvernetzten Hydroxyacrylaten hergestellt, wobei das kreuzvernetzte Monomer ein difunktionales Acrylat ist (Fall A Membranen). Derartige Membranen haben ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegenüber biomolekularer Adsorption, ausgezeichnete Wärmestabilität der biomolekularen Widerstandsfähigkeit und akzeptablen Durchflussverlust (d.h. die Verringerung im Durchfluss oder der Permeabilität im Vergleich zu einer unmodifizierten Membran). Während jedoch diese Membranen akzeptable Reinigungseigenschaften aufweisen (d.h. Eigenschaften, um die Membran durch Waschen zu säubern derart, dass die übrigbleibende extrahierbare Substanz (Extraktabilität) auf einen akzeptablen Level verringert wird, wurde herausgefunden, dass zur Verringerung der Extraktabilität unterhalb eines bestimmten Niveaus (ungefähr 2 Mikrogramm pro Quadratzentimeter unter Verwendung des TOC-Tests (im folgenden beschrieben in dem Abschnitt "Verfahren"), ein sehr extensives Extraktionsmittel benötigt wurde. Zusätzlich waren diese Membranen sensibel gegenüber stark alkalischen Lösungen.
Viel Stand der Technik beschreibt die Verwendung von Hydroxyl enthaltenen Monomeren, üblicherweise Karbonylester enthaltende Acrylatpolymere, um Membranoberflächenmodifika tionen mit hydrophilem Charakter und hoher Widerstandsfähigkeit gegenüber Eiweißbindung herzustellen. Es ist jedoch bekannt, dass Polymere aus derartigen Monomeren nicht widerstandsfähig gegenüber stark alkalischen Lösungen sind. Beispielsweise wird eine Lösung von 1,0 normalem Natriumhydroxid die Karbonyl enthaltenden Acrylatpolymere zu Acrylsäure enthaltenden Polymeren hydrolisieren. Solche Acrylsäure enthaltenden Polymere werden unter bestimmten pH-Bedingungen ionisch geladen und werden gegensätzlich geladene Proteine oder Biomoleküle anziehen und binden, um auf diese Weise die Sorption und das Faulen der Membranen vergrößern. Zusätzlich schwellen Acrylsäure enthaltende Polymere in Wasser, so dass sie die Porendurchgänge verstopfen und auf diese Weise die Permeabilität und Produktivität der Membran verringern. Darüber hinaus reagieren Polymere aus Hydroxyl enthaltenden Monomeren, wie Hydroxyacrylate, weiterhin in stark alkalischen Lösungen und degradieren zu löslichen nieder molekularen Gewichtsfragmenten, die sich verflüchtigen und die darunter liegenden porösen Medien oder die Membran exponieren.
Verschiedene Verfahren der Modifikation poröser Membranen sind im Stand der Technik bekannt.
Beispielsweise offenbart und beansprucht US PS 4,618,533 eine zusammengesetzte poröse thermoplastische Membran, die ein poröses Membransubstrat enthält, mit einer durchschnittlichen Porengröße zwischen ungefähr 0,001 und 10 Mikron, gebildet aus einem ersten Polymer, wobei das Substrat unmittelbar auf der gesamten Oberfläche mit einem kreuzvernetzten zweiten Polymer beschichtet ist, welches aus einem Monomer gebildet wird, in situ polymerisiert mit einem freien Radikalinitiator auf dem Substrat, wobei die zusammengesetzte poröse Membran im wesentlichen dieselbe poröse Konfiguration wie das Membransubstrat aufweist.
US PS 4,944,879 offenbart eine zusammengesetzte poröse Membran mit den gewünschten voluminösen Eigenschaften, auf welcher ein kreuzvernetztes Polymer beschichtet ist, welches die gewünschten Oberflächenprioritäten besitzt. Das kreuzvernetzte Oberflächenpolymer ist aus einem kreuzvernetzbaren Monomer oder Polymer herstellbar durch Energie aus einem Elektronenstrahl in Abwesenheit eines chemischen Polymerisationsinitiators.
Einfach modifizierte poröse Medien werden in der US PS 4,906,374, 4,968,533 und 5,019,260 offenbart, in welchen Hydroxyl enthaltendes Polymermaterial aus Monomeren abgeleitet wird, welche Hydroxylgruppen und Feuchtigkeiten aufweisen, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie eine polymerisierbare ungesättigte Einheit haben, wie Hydroxy oder hydroxybildende substituierte Acrylate oder Methacrylatester. Polymere aus solchen Monomeren besitzen bekannterweise keine Widerstandsfähigkeit gegen Degradation durch stark alkalische Lösungen.
Chapmann at al (J. Am.Chem. Soz. 2000, 122,8303-8304) beschreibt die Verwendung selbst zusammengestellter Monolayer (SAM) zum Screening funktioneller Gruppen gegenüber Eiweißwiderstandsfähigkeit.
Sie berichten über einige funktionale Gruppen die proteinresistent sein sollen einschließlich N-substituierte Amidfunktionalitäten.
US PS 4,695,592 und 4,678,813 beschreiben ein Verfahren und ein Produkt für eine hydrophilisierte poröse Polyolefinmembran mit einem kreuzvernetzten Polymer, die zusammengesetzt ist aus 50% oder mehr eines Diacetonacrylamidmonomers.
Iwata at al (J.Membrane Sci. 1991, 55 119-130) berichten über Acrylamidbeschichtungen von Membranen, die temperaturbeständige Eigenschaften haben (TRP), spezielle Polyacrylamide und insbesondere Poly(N-Isopropylacrylamid(polyIPAA)). Iwata berichtet über gepfropfte Polymerisation von Homopolymeren aus polyIPAA und Co-Polymeren aus Acrylamid zu einer ersten Oberfläche einer PVDF-Membran. Jedoch werden die Polymere nicht kreuzvernetzt weil das das Polymer-TRP hindern würde.
US PS 5,929,214 von Peters et al beschreibt poröse Monolite funktionalisiert und/oder gepfropft mit TRP Polymeren, einschließlich nicht kreuzvernetzter Co-Polymere aus polyIPAA. Diese Membranen sind vorgesehen zur Adsorption von Biomolekülen und das Peters et al Patent lehrt nicht die Herstellung von Protein oder biomolekular widerstandsfähigen Oberflächen.
US-A-6045694 betrifft hydrophobe Membranen, die mit einem Befeuchtungsmittel und einem kationisch geladenen Mittel behandelt werden. Solche Membranen sollen nützlich zur Entfernung bestimmter biologischer Anwendungen sein.
EP-A-0402993 offenbart die Verwendung bestimmter Polyamidmembranen mit Oberflächenhydroxidgruppen zur Bindung bestimmter Antigene an die Membran.
Es kann gesehen werden, dass Praktiker bei den Versuchen zur Entwicklung optimierter Membranen für Sterilfiltration und andere Anwendungen in der pharmazeutischen und biotechnologischen Industrie signifikante Probleme überwinden müssen. Unter Beachtung von Kostenbeschränkungen, Ausrüstungen und Sicherheitsanforderungen hat ein Praktiker Materialien zu verwenden und Herstellverfahren zu entwickeln, die Membranen herstellen lassen, die nicht nur optimierten Durchfluss und Zurückhaltungscharakteristiken aufweisen, sondern auch wirtschaftlich in der Herstellung sind, Sauberkeitskriterien erfüllen und unterschiedlichen chemischen Umweltbedingungen stabil gegenüberstehen, die allgemein gefordert werden und sehr resistent gegenüber biomolekularer Adsorption sind. Auf diese Weise wäre es wünschenswert, eine Membranmodifikation zu erhalten, die in einer hydrophilen biomolekular widerstandsfähigen Oberfläche resultiert, welche wärmestabil ist, die resistent gegenüber Degradation durch alkalische Lösungen ist und in sehr niedriges Niveau in Bezug auf das von ihr extrahierte Material aufweist. Diese Erfindung wird auf diese und ebenso auf andere wichtige Aspekte gerichtet.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine saubere poröse Membran enthaltend ein poröses Substrat und eine separat geformte wärmestabile biomolekular resistente Oberfläche, wobei:
besagtes poröses Substrat eine mikroporöse Membran ist, besagte mikroporöse Membran gebildet aus einer oder mehreren aus der Gruppe, die besteht aus aromatischen Sulfonpolymeren, Polytetrafluorethylen, perfluorierten thermoplastischen Polymeren, Polyolefinpolymeren, Polyethylen mit ultra hohem Molekulargewicht und Polyvinylidendifluoriden, und
besagte wärmestabile biomolekular resistente Oberfläche eine Beschichtung ist, welche ein kreuzvernetztes Terpolymer enthält, besagtes Terpolymer enthaltend wenigstens zwei monofunktionale Monomere, ausgewählt aus der Gruppe die besteht aus Acrylamiden, Methacrylamiden und N-Vinyl Pyrrolidonen und wenigstens ein polyfunktionales Monomer, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus polyfunktionalen Acrylamiden, polyfunktionalen Methacrylamiden und Diacroylpiperazinen.
Die vorliegende Erfindung sieht weiterhin ein Verfahren zur Vorbereitung einer sauberen kaustisch resistenten porösen Membran vor, besagte Membran enthaltend ein poröses Membransubstrat und eine wärmestabile biomolekulare resistente Oberflächenbeschichtung, besagtes Verfahren enthaltend die Schritte:

a. Bereitstellung eines porösen Membransubstrats;
b. optionales Waschen besagten porösen Membransubstrats mit einer Befeuchtungsflüssigkeit zur Befeuchtung von deren Oberflächen;
c. optionales Waschen besagten befeuchteten porösen Membransubstrats mit einer zweiten Befeuchtungsflüssigkeit um besagte erste Befeuchtungsflüssigkeit zu entfernen, zurücklassend besagtes poröses Membransubstrat befeuchtet mit besagter zweiten Flüssigkeit;
d. Kontaktieren der Oberflächen besagten porösen Membransubstrats mit einer Lösung enthaltend: (1) wenigstens zwei monofunktionale Monomere ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Acrylamide, Methacrylamide und N-Vinyl Pyrrolidone; sowie (2) wenigstens ein poliofunktionales Monomer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus polyfunktionalen Acrylamiden, polyfunktionalen Methacrylamiden und Diacroylpiperazinen; besagte Lösung optional weiterhin erhaltend einen oder mehrere Polymerisationsinitiatoren ;
e. Polymerisierung besagter Monomere zur Bildung besagter wärmestabiler biomolekular widerstandsfähiger Oberfläche und
f. Waschen besagter Membran.

Bevorzugterweise sind die Poren des porösen Substrats vor der Ausführung der Schritte (a) bis (e) nicht wesentlich unterschiedlich von den Abmessungen besagter Poren nach der Ausführung der Schritte (a) bis (e). In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen ist das poröse Membransubstrat eine mikroporöse Membran.
In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen der Verfahren der Erfindung, bei denen das poröse Substrat eine mikroporöse Membran ist, wird die mikroporöse Membran gebildet aus einer oder mehreren aus der Gruppe, die aromatische Sulfonpolymere, Polytetrafluoroethylen, perfluorierte thermoplastische Polymere, Polyolefinpolymer, Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht und Polyvinylidendifluorid enthält, wobei Polyvinylidendifluorid besonders bevorzugt ist.
In einigen bevorzugteren Ausführungsbeispielen der Verfahren und Membranen der vorliegenden Erfindung enthält das kreuzvernetzte Terpolymer wenigstens ein monofunktionales Monomer, welches ein Acrylamid ist, wobei das Acrylamidnitrogen besagten Acrylamids substituiert ist mit wenigstens einem gem Dialkyl substituierten Karbon.
In einigen besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen der Verfahren und Membranen vorliegender Erfindung ist das kreuzvernetzte Terpolymer ein Co-Polymer gebildet aus Dimethylacrylamid, Diacetonacrylamid und Methylen-Bis-Acrylamid. In anderen insbesondere bevorzugten Ausführungsbeispielen ist das kreuzvernetzte Terpolymer ein Co-Polymer gebildet aus Methylen-bis-Acrylamid, N-Vinyl Pyrrolidon und entweder Dimethylacrylamid oder Diacetonacrylamid.
In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen von Membranen der Erfindung ist die wärmestabile biomolekular widerstandsfähige Oberfläche der Membranen eine separat gebildete Oberflächenbeschichtung enthaltend ein kreuzvernetztes Terpolymer, wobei das kreuzvernetzte Terpolymer enthält:
wenigstens ein polyfunktionales Monomer ausgewählt aus der Gruppe, die aus polyfunktionalen Acrylamidmonomeren, polyfunktionalen Methacrylamidmonomeren und Diacroylpiperazinen besteht; sowie
wenigstens zwei unterschiedliche monofunktionale Monomere enthält, ausgewählt aus der Gruppe aus N-Vinyl Pyrrolidonmonomeren und Monomeren der allgemeinen Formel:
alternativ beschrieben als H₂C=C(R¹)C(=O)N(R²)(R³)
wobei:
R¹ ist -H oder CH₃,
R² ist H oder C₁-C₆, bevorzugterweise C₁-C₃ Alkyl, entweder linear oder verzweigt,
R³ ist H oder C₁-C₆, bevorzugterweise C₁-C₃ Alkyl entweder linear oder verzweigt oder
C(CH₃)₂CH₂C(=O)CH₃; oder (P=O) ((NCH₃)₂)₂, oder C=ON(CH₃)₂, oder CH₂-O-R⁴, wobei
R⁴ ist C₁-C₅ Alkyl, entweder linear oder verzweigt oder (CH₂-CH₂-O)n-R⁵, wobei R⁵ bedeutet: H oder -CH₃ und n = 2 oder 3; vorausgesetzt, dass R² und R³ nicht gleichzeitig H sind.
In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen der Verfahren und Membranen vorliegender Erfindung enthält das kreuzvernetzte Terpolymer der Membranen der Erfindung weiterhin ein ergänzendes eigenschaftsveränderndes Monomer, welches bevorzugterweise in einer Menge vorliegt, die weniger als jedes der monofunktionalen Monomere ist.
In einigen bevorzugteren Ausführungsbeispielen der Verfahren und Membranen der Erfindung wird das ergänzende eigenschaftsmodifizierende Monomer ausgewählt aus der Gruppe die aus positiv oder negativ geladenen Ionen enthaltenden Monomeren besteht, Monomeren mit Affinitätsgruppen oder Monomeren mit signifikantem hydrophoben Charakter. In weiteren Ausführungsbeispielen wird das ergänzende eigenschaftsmodifizierende Monomer ausgewählt aus der Gruppe bestehend (3-(Methacryloylamino)Prophyl)Trimethylammoniumchlorid, (3-Arcrylamidopophyl) Trimethylamoniumchlorid, 2-Acrylamid-2-Methyl-1 prophansulfonischer Säure und Aminopropylmethacrylamid.
In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen der Verfahren und Membranen der Erfindung liegen zwei der monofunktionalen Monomere des Terpolymers in einem Gewichtsverhältnis von 1 bis 5, bevorzugterweise von 1 bis 2 vor.
In weiteren bevorzugten Ausführungsbeispielen der Verfahren und Membranen der Erfindung liegt die Gesamtmenge der monofunktionalen Monomere von 0,5% bis 20%, von 2% bis 10% bevorzugterweise und noch weiter bevorzugt von 4% bis 8% vor.
In noch weiteren bevorzugten Ausführungsbeispielen der Verfahren und Membranen der Erfindung beträgt das Verhältnis der Gesamtmenge an monofunktionalen Co-Momonomeren zu polyfunktionalem kreuzvernetztem Monomer 1 bis 10, bevorzugterweise 2 bis 6.
In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen der Membranen der Erfindung ist die wärmestabile biomolekular resistente Oberfläche hydrophil.
In einigen bevorzugteren Ausführungsbeispielen der Verfahren und Membranen der Erfindung besitzen die Membranen der Erfindung eine biomolekulare Bindung von weniger als 30 Mikrogramm pro Quadratzentimeter, gemessen durch den IgG-Bindungstest.
In weiterhin bevorzugten Ausführungsbeispielen besitzen die Membranen der Erfindung TOC Extraktabilitäten von weniger als 2 Mikrogramm extrahierbarer Substanz pro Quadratzentimeter der Membran, gemessen durch den NVR-Extraktabilitätentest. Noch mehr bevorzugt weisen die Membranen der Erfindung weniger als 1,5, noch bevorzugterweise weniger als 1,4 und besonders bevorzugterweise weniger als 1,3, insbesondere bevorzugterweise weniger als 1,2 und noch bevorzugter weniger als 1,1 und noch mehr bevorzugt weniger als 1,0 Mikrogramm extrahierbarer Substanz pro Quadratzentimeter der Membran auf, gemessen durch den NVR-Extraktabilitätentest.
In noch weiter bevorzugten Ausführungsbeispielen der Verfahren und Membranen der Erfindung besitzen die Membranen der Erfindung eine kaustische Widerstandsfähigkeit von weniger als 1,5, bevorzugterweise weniger als 1,3, noch mehr bevorzugt weniger als 1,2 und noch weiterhin bevorzugt weniger als 1,0 auf, gemessen durch den Durchflusszeitmessungstest.
In weiterhin bevorzugten Ausführungsbeispielen sieht die vorliegende Erfindung auch Verfahren zur Entfernung von Zellen aus einer Lösung vor, enthaltend die Schritte der Bereitstellung einer Lösung, die die unerwünschten Zellen enthält, und die Filterung besagter Lösung durch eine Membran der Erfindung.
In noch weiter bevorzugten Ausführungsbeispielen sieht die vorliegende Erfindung auch Verfahren zur Sterilisierung einer Lösung vor, enthaltend die Schritte der Bereitstellung einer nicht sterilen Lösung und Filterung besagter Lösung durch eine Membran der Erfindung.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 zeigt die Niveaus extrahierbaren Materials als gesamtorganischer Kohlenstoff für Membranen nach Stand der Technik und der vorliegenden Erfindung nach unterschiedlichen Einweichzeiten.
2 zeigt den Effekt von Wärme auf die Widerstandsfähigkeit der biomolekularen Adsorption von Membranen der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt die Proteinbindung von Membranen mit Oberflächenbeschichtungen, bei denen HMDAA schrittweise für DAA subsituiert worden ist.
4 zeigt die Proteinbindung von Membranen mit Oberfächenbeschichtungen, bei denen HMDAA schrittweise MBAm substituiert worden ist.
Detaillierte Beschreibung
Die vorliegende Erfindung sieht proröse Membranen vor, bevorzugterweise poröse hydrophile Membranen, die eine überragende Kombination gewünschter Eigenschaften aufweisen, einschließlich der Widerstandsfähigkeit gegenüber biomolekularer Adsorption (manchmal bezeichnet als „niedrige Affinität oder Sorbabilität für Biomoleküle" oder „biomolekulare Widerstandsfähigkeit", mehr bevorzugt wärmestabile Widerstandsfähigkeit gegenüber biomolekularer Adsorption, chemische Widerstandsfähigkeit gegen stark alkalische Lösungen, wie sie verwendet werden zur Reinigung und/oder Sanitärbehandlung poröser Membranen mit einer extrahierbaren Substanz auf sehr geringem Niveau im Vergleich zu früheren Membranen. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wurde entdeckt, dass Polymere poröse Medien, bevorzugterweise poröse Membranen, nützlich zur Filtration oder als diagnostisches Mediem modifizierbar sind durch Bildung in situ eines kreuz vernetzten Terpolymers auf deren Oberfläche zum Erhalt einer beschichteten Membran mit den oben genannten Eigenschaften.
Auf diese Weise sieht die Erfindung in einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen eine poröse Membran vor, die eine kreuzvernetzte Terpolymeroberfläche hat. Bevorzugterweise ist die kreuzvernetzte Terpolymeroberfläche in situ gebildet auf der Oberfläche der porösen Membran. Bevorzugterweise verhindert die modifizierte poröse Membran ihre Porengröße als eine Funktion der Temperatur nicht wesentlich.
Die vorliegende Erfindung sieht poröse Membranen vor, die eine wärmestabile biomolekular widerstandsfähige Oberfläche haben. Wie vorstehend verwendet soll der Ausdruck „biomolekular" jegliches organische Molekül bedeuten, welches Teil eines lebenden Organismus ist oder Analogone hiervon. Auf diese Weise schließen Biomoleküle Polymere der Aminosäuren ein, beispielsweise Peptide und Proteine (einschließlich Antikörpern und Enzymen) wie Polymere von Nukleotiden wie DNA und RNA Moleküle sowie DNA und RNA Proben. Ebenfalls eingeschlossen innerhalb der Definition der Biomoleküle sind Karbonhydrate und Lipide. Es ist beabsichtigt, dass syntetisch hergestellte Analogone jedes der vorgenannten in der Definition des Ausdrucks „Biomolekül" eingeschlossen ist.
Wie vorstehend gebraucht, bedeuten die Ausdrücke „biomolekular widerstandsfähig" oder „biomolekularer Widerstand" in Anwendungen auf Membranen oder Membranoberflächen der Erfindung eine Membran oder eine Membranoberfläche, welche weniger als 30 μg IgG pro Quadratzentimeter Membranfläche adsorbiert, gemessen durch den IgG Bindungstest, wie er hierin beschrieben wird.
Wie hier in Verbindung mit den Membranen der vorliegenden Erfindung verwendet, bedeutet der Ausdruck „wärmestabil" in der Anwendung auf den Ausdruck „biomolekular widerstandsfähige Oberfläche" eine biomolekular widerstands fähige Oberfläche, z.B. eine Membranoberfläche die, nach dem sie der Wärme wie nachstehend beschrieben ausgesetzt wurde, weniger als ungefähr das Doppelte der IgG Adsorption derselben Oberfläche vor der Aussetzung der Wärme aufweist, gemessen durch den nachfolgend beschriebenen IgG Test.
Bei dem weiter bevorzugten Ausführungsbeispiel sieht die Erfindung eine saubere kaustisch resistente poröse Membran vor, enthaltend ein poröses Substrat und eine separat gebildete wärmestabile biomolekular resistente Oberfläche. Das poröse Substrat ist eine mikroporöse Membran.
Wie nachfolgend verwendet in Verbindung mit den Membranen und Verfahren der vorliegenden Erfindung bedeutet der Ausdruck „saubere Membran" eine Membran, die wenn sie hergestellt wird, entweder

a weniger als 2 μg extraktionsfähiger Substanz pro Quadratzentimer Membran aufweist und bevorzugterweise weniger als 1 μg extraktionsfähiger Substanz pro Quadratzentimeter, die durch den NVR Extraktionstest, nachfolgend beschrieben, bestimmt wird oder
b weniger als 1 μg extraktionsfähiger Substanz pro Quadratzentimeter Membran aufweist, wie bestimmt wird durch den TOC-Extraktabilitätstest wie nachfolgend beschrieben.

Wie hier verwendet, bedeutet der Ausdruck „kaustisch resistent" in Anwendung auf Membranen der Erfindung eine Membran, die befeuchtbar bleibt, nachdem sie für 2 Stunden bei Umgebungstemperatur 0,1 NaOH ausgesetzt war und ein Verhältnis an Durchflusszeiten danach im Verhältnis zu davor von weniger als 1,5 aufweist, gemessen durch den hier beschriebenen Messungstest der Durchflusszeit.
Repräsentative Polymere, die verwendet werden können, zur Herstellung poröser Membranen, die in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, schließen aromatische Sulfonpolymere, wie Polysulfon- und Polyethersulfonpolymere ein, perfluoridierte thermoplastische Polymere einschließlich Polytetrafluorethylen und Polyvinylidendifluorid, Polyolefinpolymere wie Polyethylen ultra hohen Molekulargewichts und Polyprophylen sowie Polyester sowie Polyethylentereftalat und Polykarbonat ein. In einigen besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen ist die poröse Membran eine Polyvinyldifluoridmembran.
In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen ist die poröse Membran eine hydrophobe Membran. In anderen bevorzugten Ausführungsbeispielen ist die poröse Membran eine hydrophile Membran.
Die Ultrafiltration und die mikroporösen Membranen der Erfindung können in jeder von unterschiedlichen Formen vorliegen einschließlich Ultrafiltrations- und mikroporösen Membranen, Folien, Röhren und hohlen Fasern.
Wie hier gebraucht, bedeutet der Ausdruck „Oberfläche" in Anwendung auf die Oberflächenbeschichtungen der Membranen und Verfahren der Erfindung das gesamte Oberflächengebiet eines porösen Mediums oder einer Membran, einschließlich externer Oberflächen und der internen Oberfläche eines porösen Mediums oder einer Membran.
Der Ausdruck „externe Oberfläche" bedeutet eine Fläche, die dem Blick ausgesetzt ist, z.B. jede der ebenen porösen Flächen von Folienmembranen. Der Ausdruck „interne Oberfläche" soll beabsichtigterweise die innere Fläche eines porösen Netzwerks bezeichnen, d.h. die zwischenräumliche Fläche eines porösen Mediums oder einer Membran.
Im allgemeinen können poröse Membranen gehäutet oder ungehäutet sein. Eine Haut ist eine relativ dünne dichte Oberflächenauflage, die mit der Substruktur dem Membran integral ist. In gehäuteten Membranen verbleibt der Hauptanteil an Durchflusswiderstand durch die Membran in der dünnen Haut. In sowohl mikroporösen und auch Ultrafiltrationsmembranen enthält die Oberflächenhaut, wo sie vorliegt, Poren die von der äußeren Fläche zu der kontinuierlichen porösen Struktur der Membran unterhalb der Haut führen. Für gehäutete mikroporöse und Ultrafiltrationsmembranen repräsentieren die Poren eine geringere Fraktion der äußeren Oberfläche. Hierzu im Kontrast wird eine ungehäutete Membran über einen größeren Bereich der äußeren Oberfläche porös ein. Die Porösität der äußeren Oberfläche der Membran (d.h. die Anordnung der Poren auf der externen Oberfläche der Membran, wie z.B. durch ein Scanning-Elektronenmikroskop „SEM" betrachtet) kann aus einzelnen Poren bestehen, die relativ gleichmäßig verteilt auf der externen Oberfläche der Membran sind oder kann aus diskreten Gebieten von Porösität bestehen oder aus Mischungen hieraus.
Wie vorstehend gebraucht, bedeutet der Ausdruck „Oberflächenporösität" wie er auf die äußere Oberfläche einer Membran angewendet wird, das Verhältnis der Fläche, die durch die Porenöffnungen der externen Oberfläche definiert ist zu der gesamten Oberfläche der externen Oberfläche.
Mikroporöse Membranen, die nützlich in der Anwendung vorliegender Erfindung sind, können als symmetrisch oder asymmetrisch klassifiziert werden mit Bezug auf die Einheitlichkeit der Porengrößen über die Dicke der Membran, oder für eine Hohlfaser über die poröse Wand der Faser. Wie vorstehend gebraucht, zeigt der Ausdruck „symmetrische Membran" eine Membran an, die im wesentlichen einheitliche Porengröße über den Querschnitt der Membran aufweist. Der Ausdruck „asymmetrische Membran" wird beabsichtigerweise benutzt zur Bezeichnung einer Membran bei welcher die durchschnittliche Porengröße über den Querschnitt der Membran nicht konstant ist. Beispielsweise können in asymmetrischen Membranen die Porengrößen leicht oder diskontinuierlich als eine Funktion des Ortes über den Querschnitt der Membran variieren.
Bevorzugterweise liegen innerhalb der Definition der „asymmetrischen Membranen" die Membranen, bei denen das Verhältnis der Porengröße auf einer äußeren Oberfläche zu der auf der gegenüberliegenden äußeren Oberfläche substantiell größer als eins ist.
Wie vorstehend gebraucht, bedeutet der Ausdruck „kreuzvernetztes Terpolymer" ein Polymer aus drei oder mehr Monomeren, von denen wenigstens ein Monomer zwei oder mehr reaktive Anschlussstellen aufweist, die an einer Polymerisationsreaktion teilnehmen können oder separate Polymerketten kreuzvernetzen können. Terpolymere werden generell angenommen als aus drei Monomeren bestehend aber im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung sind Terpolymere nicht begrenzt auf drei Monomere, da es wünschenswert sein kann, ein oder mehrere zusätzliche Monomere zu benutzen um gewünschte Eigenschaften der Membran herbeizuführen oder zu vergüten. In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen ist das kreuzvernetzte Terpolymer aus zwei monofunktionalen Momomeren und einem difunktionalen Monomer gemacht.
Das kreuzvernetzte Terpolymer bedeckt bevorzugterweise die gesamte Oberfläche des porösen Mediums oder der Membran. In bevorzugten Ausführungsbeispielen wird das kreuzvernetzte Terpolymer gebildet in situ aus einer Lösung von zwei oder mehr monofunktionalen Monomeren und einem kreuzvernetzenden polyfunktionalen Monomer (in Bezug auf vorstehendes als „reaktante Lösung" bezeichnet). Eine monofunktionales Monomer ist eines, welches eine einzelne ungesättigte funktionale Gruppe besitzt. Polyfunktionale Monomere sind Moleküle, die mehr als eine ungesättigte funktionale Gruppe haben. Bevorzugterweise sind eine oder mehrere der monofunktionalen Monomere Mono- oder Di-N-substituierte Acrylamide oder Methacryl amide. Das kreuzvernetzende Monomer ist bevorzugterweise ein polyfunktionales Acrylamid oder Methacrylamid. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel werden Dimethlacrylamid oder Diacetonacrylamid verwendet mit Methylen-bis-Acrylamid. In einem anderen besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel wird N-Vinyl Pyrrolidon substituiert für eines der Mono- oder di-N-substituierten Acrylamide oder Methacrylamid monofunktionalen Monomeren.
In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen ist wenigstens ein polyfunktionales Monomer ein polyfunktionales Acrylamidmonomer, ein polyfunktionales Methacrylamidmonomer oder ein Diacroylpiperazin und wenigstens zwei unterschiedliche monofunktionale Monomere sind ausgewählt aus Acrylamidmonomeren, Methacrylmonomeren und N-Vinyl Pyrrolidonen.
In weiter bevorzugten Ausführungsbeispielen ist wenigstens ein polyfunktionales Monomer ein polyfunktionales Acrylamidmonomer, ein polyfunktionales Methacrylamidmonomer oder Diacroylpiperazin und wenigstens zwei unterschiedliche monofunktionale Monomere sind ausgewählt aus N-Vinyl Pyrrolidonmonomeren und Monomeren mit der allgemeinen Formel:
alternativ beschrieben als H₂C=C(R¹)C(=O)N(R²)(R³) wobei:
R¹ -H oder CH₃ ist,
R² H oder C₁-C₆ ist, bevorzugterweise C₁-C₃ Alkyl, entweder linear oder verzweigt,
R³ H oder C₁-C₆ ist, bevorzugterweise C₁-C₃ Alkyl entweder linear oder verzweigt oder
C(CH₃)₂CH₂C(=O)CH₃, oder (P=O)((NCH₃)₂)₂, oder C=ON(CH₃)₂, oder CH₂-O-R⁴, wobei
R⁴ C₁-C₅ Alkyl ist, entweder linear oder verzweigt oder (CH₂-CH₂-O)n-R⁵, wobei R⁵ bedeutet: H oder -CH₃ und n = 2 oder 3; vorausgesetzt, dass R² und R³ nicht gleichzeitig H sind.
In einigen bevorzugteren Ausführungsbeispielen ist das kreuzvernetzte Terpolymer ein Polymer gebildet aus entweder

(a) Methylen-bis-Acrylamid, Dimethylacrylamid und Diacetonacrylamid oder
(b) Methylen-bis-Acrylamid, Vinyl Pyrrolidon und entweder Dimethlyacrylamid oder Diacetonacrylamid.

Ebenfalls in Übereinstimmung mit einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung sind Verfahren für die Preparation einer sauberen kaustisch resistenten porösen Membran, wobei besagte Membran ein poröses Membransubstrat enthält und eine wärmestabile biomolekular resistente Oberflächenbeschichtung, wobei besagtes Verfahren die folgenden Schritte enthält:

a. Vorsehen eines porösen Membransubstrats
b. optionales Waschen des besagten porösen Membransubstrats mit einer Befeuchtungsflüssigkeit, um deren Oberflächen zu befeuchten
c. optinales Waschen besagten befeuchteten porösen Membransubstrats mit einer zweiten Befeuchtungsflüssigkeit um besagte erste Befeuchtungsflüssigkeit zu entfernen unter Zurücklassen besagten porösen Membransubstrats befeuchtet mit besagter zweiter Flüssigkeit
d. Kontaktieren der Oberflächen besagten porösen Membransubstrats mit einer Lösung enthaltend: (1) wenigstens zwei monofunktionale Monomere, ausgewählt aus der Gruppe die aus Acrylamiden, Methacrylamiden und N-Vinyl Pyrrolidonen besteht; sowie (2) wenigstens ein polyfunktionales Monomer, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus polyfunktionalen Acrylamiden, polyfunktionalen Methacrylamiden und Diacroylpiperazinen; besagte Lösung optional weiter enthaltend ein oder mehrere Polymerisationsinitiatoren;
e. Polymerisieren besagter Monomere zur Bildung besagter wärmestabiler biomolekular resistenter Oberfläche; und
f. Waschen besagter Membran.

In bevorzugten Ausführungsbeispielen wird die gesamte Oberfläche des porösen Mediums oder der Membran beschichtet mit dem Terpolymer. Auf diese Weise soll die reaktante Lösung bevorzugterweise die gesamte Oberfläche der porösen Membran befeuchten. Dies wird bevorzugterweise erreicht durch Vorsehen des Waschschritts vor der Kontaktierung der porösen Membran mit der reaktanten Lösung. Auf diese Weise wird in einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen die poröse Membran zunächst mit einer Waschflüssigkeit gewaschen, die vollständig die gesamte poröse Membranoberfläche befeuchtet. Bevorzugterweise quillt oder löst die Waschflüssigkeit die poröse Membran nicht und kann ebenso bevorzugterweise mit der reaktanten Lösung ausgetauscht werden.
In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen, bei denen eine wässrige reaktante Lösung eingesetzt wird, kann die Befeuchtungsflüssigkeit eine organische Wasserzusammensetzung sein, mit einer niedrigeren Oberflächenspannung als die Oberflächenspannung, die zum Befeuchten des porösen Mediums oder der Membran benötigt wird. Beispiele für geeignete Befeuchtungsflüssigkeiten sind Alkohol-Wasserlösungen bevorzugter weise Methanol-Wasser-, Ethanol-Wasser- oder Isopropanol-Wasser-Lösungen.
In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen, bei denen ein Waschungsschritt eingesetzt ist, ist es wünschenswert, einen zweiten Waschungsschritt auszuführen. Beispielsweise, wo ein oder mehrere Komponenten der Befeuchtungsflüssigkeit mit der Polymerisation oder den kreuzvernetzenden Reaktionen interferieren können, kann ein zweiter Wassungsschritt verwendet werden, um die Waschflüssigkeit zu entfernen und diese durch eine zweite Waschflüssigkeit zu ersetzen, die nicht mit der Polymerisation oder den kreuzvernetzenden Reaktionen interferiert. Beispielsweise, wenn eine wässrige reaktante Lösung zu verwenden ist, wird das befeuchtete poröse Medium oder Substrat gewaschen mit Wasser, um die erste Befeuchtungsflüssigkeit zu entfernen und ein wassergefülltes poröses Medium oder eine Membran zu erzeugen. Das befeuchtete poröse Medium oder die Membran wird dann mit der reaktanten Lösung in Kontakt gebracht (beispielsweise durch Einweichen in der reaktanten Lösung), um gewünschte reaktante Zusammensetzung in den Poren des porösen Mediums oder der Membran herzustellen und auf deren äußeren Oberflächen. Bevorzugterweise werden der erste und zweite Waschungsschritt, wo wünschenswert, ausgeführt bei Umgebungstemperaturen, z.B. 20° C bis 30° C und bevorzugterweise in Zeiten zwischen einigen wenigen Sekunden bis einigen wenigen Minuten.
Sofern die reaktante Lösung das poröse Medium oder die Membran ausreichend befeuchtet, in Abhängigkeit von ihrem Gehalt an organischem Löser für diesen Zweck oder falls die Konzentration in der reaktanten Lösung ausreichend zur Verringerung der Oberflächenspannung der Lösung ist, um der reaktanten Lösung das vollständige Befeuchten des porösen Mediums oder der Membran zu erlauben, ist keiner der Auswaschschritte erforderlich. Auf diese Weise wird in einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen die reaktante Lösung eins oder mehrere Additive enthalten, welche die Oberflächenspannung der reaktanten Lösung ausreichend verringern, um derartige Auswaschschritte zu vermeiden und die nicht mit nachfolgenden Polymerisationsreaktion interferieren. Bevorzugte Beispiele dieser Additive beinhalten Ethyl-Hexyl-Diol, Propylenkarbonat, Tripropylenglykol, Methylether und 2-Methyl-2,4-Pentan Diol. Die Menge des erforderlichen Additives für die reaktante Lösung, um richtige Befeuchtung zu erzielen, hängt von der Menge und dem Typ der verwendeten Monomere und Initiatoren ab und wird derartig bestimmbar durch den Fachmann ohne unnötige Experimente.
In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen beinhaltet die reaktante Lösung ein Lösungsmittel, monofunktionale Monomere, wenigstens ein polyfunktionales kreuzvernetzendes Monomer und, optional, einen oder mehrere Initiatoren. Die Auswahl des Lösungsmittels für die reaktante Lösung hängt von der Auswahl der Monomere und optionalen Initiatoren ab. Das Lösungsmittel bevorzugterweise (1) löst die Reaktanten, und sofern vorhanden, den Initiator; (2) interferiert nicht oder hindert nicht die Polymerisationsreaktion; und (3) greift nicht die porösen Medien oder die Membran an. Ein Beispiel für ein besonders bevorzugtes Lösungsmittel ist Wasser.
In einigen speziell bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung wird das Terpolymer gebildet aus wenigstens zwei monofunktionalen Monomeren, ausgewählt aus Acrylamiden, Methacrylamiden oder N-Vinyl Pyrrolidonen und wenigstens einem polyfunktionalen Acrylamid oder Methacrylamid kreuzvernetzenden Monomer. Jedoch können in anderen bevorzugten Ausführungsbeispielen andere Monomere verwendet werden. Diese schließen N-Vinyl Pyrrolidone und andere Mono- oder Di-N-substituierte Acrylamide oder Methacrylamidmonomere ein, z.B. solche mit der Formel:
alternativ beschrieben als H₂C=C(R¹)C(=O)N(R²)(R³)
wobei:
R¹ -H oder CH₃ ist,
R² H oder C₁-C₆ ist, bevorzugterweise C₁-C₃ Alkyl, entweder linear oder verzweigt,
R³ H oder C₁-C₆ ist, bevorzugterweise C₁-C₃ Alkyl entweder linear oder verzweigt oder
C(CH₃)₂CH₂C(=O)CH₃, oder (P=O)((NCH₃)₂)₂, oder C=ON(CH₃)₂, oder CH₂-O-R⁴, wobei
R⁴ C₁-C₅ Alkyl ist, entweder linear oder verzweigt oder (CH₂-CH₂-O)n-R⁵, wobei R⁵ bedeutet: H oder -CH₃ und n = 2 oder 3; vorausgesetzt, dass R² und R³ nicht gleichzeitig H sind.
In einigen Ausführungsbeispielen wird bevorzugt, dass das Verhältnis eines ersten monofunktionalen Co-Monomers zu einem zweiten monofunktionalen Co-Monomer zwischen eins und fünf ist, besonders bevorzugt zwischen eins und zwei. In weiter bevorzugten Ausführungsbeispielen ist die totale Menge an Co-Monomeren von 0,5% bis 20%, besonders bevorzugt zwischen 2% bis 10% und noch mehr bevorzugt zwischen 4 bis 8%.
In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen kann das Terpolymer ein oder mehrere monofunktionale Monomere enthalten zusätzlich zu den beiden monofunktionalen Monomeren, die vorstehend beschrieben wurden. Solche zusätzlichen monofunktionalen Monomere können vorteilhafterweise zur Verbesserung oder zur Modifikation spezifischer Eigenschaften des Terpolymers verwendet werden. Beispielsweise, wenn es in einigen Ausführungsbeispielen wünschenswert ist, die hydrophile Natur oder den Ionenteilungsgehalt des Terpolymers zu modifizieren, kann es in einigen Ausführungsbeispielen bevorzugt sein, ein drittes monofunktionales Monomer einzuschließen, mit einer unterschiedlichen Funktionalität der beiden anderen monofunktionalen Monomere, um die Modifikation herbeizuführen. Bevorzugterweise, sobald ein zusätzliches monofunktionales Monomer oder Monomere in dem Terpolymer verarbeitet sind, können solche zusätzlichen Monomere in einer geringeren Menge verarbeitet sein, oder in einer vergleichbaren Menge, in Bezug auf die monofunktionalen Monomere. Repräsentative zusätzliche Eigenschaften verändernde Monomere können sein (3-(Methacryloylamino)Propyl)-Trimethylammoniumchlorid, (3-Acrylamidopropyl)Trimethlyamoniumchlorid, 2-Acrylamido-2-Methyl-1-Propansulfonsäure und Aminopropylmethacrylamid.
Das Terpolymer enthält wenigstens ein polyfunktional kreuzvernetzendes Monomer (oder „kreuzvernetzendes Monomer"). Obwohl man nicht an eine spezielle Theorie gebunden sein möchte, wird geglaubt, dass das kreuzvernetzende Monomer eine permanente Modifikation bei dem porösen Substrat oder bei der Membran erreicht durch, inter alia, sowohl Teilnahme in der Kette der Polymerisationsreaktionen als auch durch Kreuzvernetzen der polymerisierten Kette des monofunktionalen Monomers. Als vernetzende Monomere, die geeignet sind zum Gebrauch bei der vorliegenden Erfindung, sind polyfunktionale Acrylamide, polyfunktionale Methacrylamide und Diacrylpiperazine mit polyfunktionalen Acrylamiden und polyfunktionalen Methacrylamiden besonders bevorzugt. Ethylen-bis-Acrylamid und Methylen-bis-Acrylamid sind besonders bevorzugte kreuzvernetzende Monomere, wobei Methylen-bis-Acrylamid insbesondere bevorzugt ist.
In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen ist das Verhältnis der Menge an kreuzvernetzendem Monomer zur Gesamtmenge der monofunktionalen vorhandenen Monomere von 1 bis 10, besonders bevorzugt von 2 bis 6.
Wie vorstehend gebraucht in Bezug auf die monomeren Komponenten des Terpolymers sollen die Ausdrücke „Monomer" und „Co-Monomer" austauschbar benutzt werden.
In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen wird die Polymerisation der monofunktionalen Monomere und des kreuzvernetzenden Co-Polymers oder der Co-Polymere nach vorliegender Erfindung erreicht werden durch Initiierung und Fortpflanzung freier Radikale. In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen können einer oder mehrere freie radikale Initiatoren in der reaktanten Lösung eingeschlossen sein, welche die Monomere zur Erzielung der Polymerisation enthält. Jeglicher einer großen Verschiedenheit von Initiatoren, bekannt im Stand der Technik, wird sich in der vorliegenden Erfindung finden. In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen sind der Initiator oder die Initiatoren wasserlöslich. In anderen bevorzugten Ausführungsbeispielen, wenn z.B. befeuchtende reaktante Lösungen verwendet werden, sind sparsam wasserlösliche Initiatoren bevorzugt. Der hier zuständige Fachmann wird schnell befähigt sein, geeignete Initiatoren für eine vorgegebene reaktante Lösung zu bestimmen. Beispiele für geeignete Initiatoren enthalten z.B. Ammoniumpersulfat, Kaliumpersulfat, Azoi(4-Cyanvaleriansäure, Irgacure2959 (Ciba-geigy, Hawthon, NY), 2,2'-Azoi (2-Amidinpropan)Hydrochlorid und ähnliches. Bevorzugterweise wird der Initiator oder werden die Initiatoren verwendet, im Bereich von ungefähr 0,1% bis ungefähr 1 Gewichtsprozent, basierend auf der gesamten reaktanten Lösung.
In bevorzugten Ausführungsbeispielen soll, nachdem die Oberfläche der porösen Medien oder der Membran mit der reaktanten Lösung in Kontakt gebracht wurde (damit gesättigt worden ist), die überschüssige reaktante Lösung von den externen Oberflächen entfernt werden, während derartige externe Oberflächen noch mit der Lösung befeuchtet zurückgelassen sind. Für kleine Folien kann überschüssige reaktante Lösung beispielsweise entfernt werden durch Anordnung der gesättigten Folie zwischen zwei Lagen Kunststofffilm und Ausrollen der überschüssigen Flüssigkeit mit einer Gummirolle, wie z.B. einer Handreibe. Bei der kontinuierlichen Verarbeitung von Folien aus porösen Medien oder Membranen kann die Entfernung überschüssiger Flüssigkeit mit Luftmessern durchgeführt werden, welche einen Luftstrom auf die externen Oberflächen richten. Die Kraft des Luftstroms fegt die überschüssige reaktante Lösung weg. Eine bevorzugte Technik besteht darin, die Folie zwischen zwei druckgesteuerten Kontaktrollen zu führen, von denen wenigstens eine elastomerbeschichtet ist, welche beide in derselben Richtung wie die Folie rotieren. Die in der Folie zurückgelassene Menge an Flüssigkeit kann durch Einstellung des Druckes der Kontaktrollen genau kontrolliert werden.
Nachdem die überschüssige reaktante Lösung entfernt ist, wird anschließend die Polymerisation der reaktanten Lösung gestartet, in dem das befeuchtete poröse Medium oder die Membran irgendeiner konventionellen Energiequelle ausgesetzt wird wie Wärme, ultraviolettem Licht, Elektronenstrahl oder Gammastrahlung. Die freie radikale Polymerisation, initiiert durch Hitze, wird typischerweise erreicht durch Aufheizen des saturierten Mediums oder der Membran auf wenigstens ungefähr 60° C unter Aufrechterhaltung der Temperatur für ungefähr 0,1 bis 10 Minuten, bevorzugterweise zwischen ungefähr 1 bis ungefähr 2 Minuten. Höhere Temperaturen können in Abhängigkeit von der Kombination des Initiators und der verwendeten Monomere verwendet werden bis zu dem Punkt, an dem Kochen oder zu schnelle Vaporization zur Polymerisationsreaktion gegenteilige Effekte hervorruft.
In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen wird ultraviolettes Licht verwendet, um die in situ Polymerisation zu starten. Bevorzugterweise werden die mit der reaktanten Lösung (die optional einen oder mehrere Initiatoren enthält) gesättigten porösen Medien oder die Membran, beleuchtet mit einer ultravioletten Lichtquelle wie Fusion System F600 (Rockville, MD) mit einer „H"-Birne. Filter können verwendet werden, um ungewünschte Wellenlängen zu reduzieren oder zu entfernen, die unerwünschte Beschädigung der porösen Medien oder der Membran, die zu modifizieren ist, hervorrufen können.
Die angesprochenen Fachleute werden bevorzugterweise das Gleichgewicht der Einflusszeit der UV-Lichter mit der gesamten Intensität zur Optimierung der Polymerisationsbedingungen zum Gegenstand von Routineexperimenten machen. Im allgemeinen werden mit einer 600 Watt Quelle Einflusszeiten von ungefähr 2 Sekunden bis ungeführ 10 Sekunden, bevorzugterweise von ungefähr 3 Sekunden bis ungefähr 5 Sekunden geeignet sein.
In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen wird Elektronenstrahltechnologie verwendet, um Polymerisation zu starten, z.B. durch Verfahren beschrieben in U.S. Patent 4,944,879. Typischerweise wird eine Bahn oder ein individuelles Muster durch einen Elektronenvorhang geführt, der durch einen Elektronenstrahlprozessor erzeugt wurde. Der Prozessor liefert die gewünschte Dosis zwischen ungeführ 100 kV bis ungefähr 200 kV. Die sich bewegende Bahn oder das Muster wird mit einer Geschwindigkeit transportiert die geeignet ist, um unter dem Vorhang die gewünschte Einflusszeit zu geben. Die Einflusszeit, kombiniert mit der Dosis, bestimmt die Dosisrate. Typische Einflusszeiten sind von ungefähr 0,5 Sekunden bis ungefähr 10 Sekunden. Die Dosisraten sind allgemein von ungefähr 0,05 kGy(Kilo Gray) bis ungefähr 5 kGy.
Es ist bekannt, dass die Anwesenheit von molekularem Sauerstoff die freien radikalen Polymerisationsreaktionen gegenteilig beeinflusst. Auf diese Weise wird in jeder einzelnen der voran genannten Methoden zur Initiierung bevorzugt, das die Menge an Sauerstoff in der Reaktionszone auf Niveaus unterhalb von ungefähr 200 ppm gesteuert wird, bevorzugterweise unterhalb ungefähr 50 ppm. In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen wird dies durch Fluten der Reaktions zone mit inertem Gas, z.B. Stickstoff oder Argon erreicht oder durch beidseitigen Einschluss des Blattes zwischen zwei Lagen aus Kunststofffilm um Luft auszuschließen.
In weiter bevorzugten Ausführungsbeispielen kann die Polymerisation der Monomere der reaktanten Lösung durch Gammabestrahlung initiiert werden. Typischerweise wird bei diesem Verfahren eine aufgewickelte Rolle aus monomer gesättiger poröser Membran bestrahlt. Die Rolle kann durch die reaktante Lösung geführt werden und aufgerollt werden oder eine vorher aufgewickelte Rolle kann in der reaktanten Lösung eingetaucht werden. Bevorzugtereweise wird die reaktante Lösung entgast, das bedeutet, so behandelt, dass die Luft entfernt wird und insbesondere Sauerstoff.
In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen wird Entgasen herbeigeführt durch Ersetzen der Luft durch ein inertes Gas, wie z.B. Helium, Stickstoff oder Argon. In anderen bevorzugten Ausführungsbeispielen wird Entgasen herbeigeführt durch Reduzierung des Drucks über der monomeren Lösung, z.B. mit einer Vakuumpumpe. Die mit entgaster Monomerlösung beladene Rolle wird dann mit einem Dichtmaterial abgedichtet, um in einem entgasten Zustand zu verbleiben und wird dann bestrahlt mit der erwünschten Dosis. Bevorzugterweise wird Dichtungsmaterial durch die Bestrahlung nicht degradiert und beeinträchtigt die Gammastrahlen nicht signifikant. Ein weiter Bereich von Materialien ist bekannt im Stand der Technik, nützlich für das Dichtungsmaterial, z.B. viele Kunststoffe und Borsilikatglas.
Typischerweise sind Dosierungen von ungeführ 0,02 bis 1,0 kGy geeignet. Typische Behandlungen von ungefähr 5 bis ungefähr 500 Kilorad pro Stunde, besonders bevorzugt von ungefähr 5 bis ungefähr 150 Kilorad pro Stunde können verwendet werden, mit typischen Bestrahlungszeiten von ungefähr 4 bis ungefähr 60 Stunden. Die hier angesprochenen Fachleute sind schnell im Stande, die richtige Balance von Dosierungsrate und Dosierungszeit zu bestimmen, um die Gesamtdosierung zu erreichen.
Der Umfang, in welchem das kreuzvernetzte Terpolymer an die porösen Medien oder die Membran gepfropft ist (d.h. der Grad, zu welchem das Terpolymer gebunden ist), kann u.a. gesteuert werden durch die Auswahl des Verfahrens zum Starten der Polymerisationsreaktion. Beispielsweise gibt Gammabestrahlung einen größeren Grad an Propfung des Co-Polymers an eine polymere voluminöse Matrix, während wärmeinduzierte Initiierung einen geringeren Grad an Pfropfung haben wird. Die hier angesprochenen Fachleute werden schnell fähig sein, das Initiierungsverfahren auszuwählen, welches den gewünschten Grad an Pfropfung des Terpolymers an die porösen Medien oder die Membran geben wird.
Die Verfahren der Erfindung sind anwendbar bei der Herstellung von blattförmigen, rohrförmigen und Hohlfasermembranen. Beschichtungsmethoden sind bekannt aus der Textilfaser und Monofilamentindustrie, die in diesem Verfahren anwendbar sind.
Verfahren
1. Biomolekulare Widerstandsfähigkeit
Eine biomolekulare Widerstandsfähigkeit zur Adsorption dieser Membranen wird gemessen durch einen statischen Einweichtest unter Verwendung von IgG Protein. Die Proteinlösung wird mit Phosphat gepufferter Salzlösung (PBS) vorbereitet, erhältlich durch Sigma Chemical Company, St. Louis. Mo(Sigma I-5523). Gammaglobulin von Ziegen, ebenfalls erhältlich durch Sigma Chemical Company (Sigma I-5523) wird verwendet bei einer Konzentration von 1mg/ml, ¹²⁵I-Ziegen Anti(Kaninchen IgG) wird bezogen von NEN Life Science Products Boston, MA (NEX-155), um eine finale Konzentration von 0,1 μCi/ml zu erreichen.
Eine 13 mm Membranscheibe wird in einem 16×100 mm Testrohr angeordnet und genau 1 ml Proteinlösung wird mit einer kalibrierten Mikropipette zugefügt. Alle Teströhrchen sind in einem Rack auf einem Rotationsschwenktablett angeordnet und für 2 Stunden behandelt. Nach der Behandlung wird das Fluid aus den Teströhrchen aufgesaugt und die feuchte Membran wird drei mal mit 1 ml PBS gewaschen. Die gewaschene Membranscheibe wird zu einem sauberen Teströhrchen transferiert und in einem Gammazählrohr angeordnet (Minaxi Auto-Gamma 5000 Serie von Packard Instrument Company, Downers Grove, IL) zur Bestimmung der auf jeder Scheibe gebundenen Radioaktiviät in Einheiten von Zählungen pro Minute (cpm). Zählungen pro Minute für Kontrollröhrchen mit 1 ml der Proteinlösung und ohne Membran werden auch bestimmt. Basierend auf den Kontrollröhrchen wird das Verhältnis zwischen der gemessenen Radioaktivtät und der aktuellen Proteinkonzentration für die Menge des Proteins auf jeder Scheibe durch die folgende Gleichung berechnet: Kontrollverhältnis = Gesamtzahl cpm/mg IgG= Gesamtzahl cpm/1000 μg IgG
Weil die auf jeder Scheibe gefundene Radioaktivität gemessen ist, kann die Menge an Protein auf jeder Scheibe durch die folgende Gleichung berechnet werden: Gebundenes Protein in einer 13 mm Scheibe = (cpm/1,33cm2)·(1000 μg IgG/Gesamtmenge cpm).
Diese Menge wird bezeichnet als gebundenes Protein in Einheiten von μg/cm² der Membranfrontfläche (eine 13 mm Scheibe hat eine Fläche von 1,33 cm²). Letztlich werden Duplikate für jedes getestete Beispiel durchgeführt.
Typische Werte die für die Niedrigbindung kommerzieller PVDF Membranen gefunden wurden, so z.B. Durapore^® Membranen liegen im 15 ± 4 μg/cm² Bereich. Im Gegensatz sind PVDF Membranen, sowie Fluorodyne^® Membrane der Pall corporation, im Bereich von 47 ± 19 μg/cm².
2. Wärmestabilität der biomolekularen Widerstandsfähigkeit
Zur Bestimmung der Wärmestabilität der biomolekularen Widerstandfähigkeit von Membranen werden Proben von Membranen entweder (1) aufgeheizt auf 150° C für zwei Stunden in einem Ofen oder (2) für eine Stunde in einem 121° C Dampfautoklaven gehalten und dann wie oben beschrieben getestet.
3. TOC (Gesamtorganisches Karbon) Verfahren zur Bestimmung des Extraktabilitätsniveau
Drei 47 mm Scheiben aus Membranmaterial wurden zerschnitten und in einer vorgereinigten 40 ml TOC Phiole plaziert. Die Phiole wird geschlossen durch GVX (hydrophobe PVDF) und durch ein Gummiband gesichert. Dann wird die Phiole für eine Stunde bei 126° C in den Autoklaven gesetzt. Nach Abkühlung wird die Phiole entfernt. Das GVX wird entfernt und 40,0 ml frisches MilliQ^® Wasser hinzugefügt und die Phiole dann sofort mit ihrer vorgereinigten teflonbeschichteten Septumverschlusskappe verschlossen. Den Membranen wird es erlaubt über Nacht (min. 16 Stunden) zu extrahieren. Extrakte wurden dann auf TOC-Niveau durch einen Sievers 800 TOC Analysierer analysiert. Die rohen PPM Ergebnisse wurden für den Blank korrigiert, welches eine leere Phiole ist, die ebenfalls dem Autoklaven ausgesetzt wurde und über Nacht extrahiert wurde. Diese ppm TOC-Ergebnisse wurden zu μg C pro cm² durch Multiplikation mit 40 ml und Division durch 52,05 cm² konvertiert.
4. TOC/NVR (Gesamtorganisches Karbon/Nicht-flüchtiger Rest)
Verfahren zur Bestimmung des Extraktablitätsniveaus für Membranen mit Produktionsmaßstab Ungefähr 8 ft² Membran werden aufgewickelt und dann in GVX eingewickelt. Das Muster wird dann bei 126° C für 1 Stunde in den Autoklaven gegeben. Nach dem Abkühlen wird die Membrane von dem GVX entfernt und 800 ml MilliQ^® Wasser in einem vorgereinigten 1 l skalierten Zylinder hinzugefügt, so dass die Membran vollständig versenkt ist. Der Zylinder wird mit einer Schicht aus Aluminiumfolie verschlossen und der Membran wird die Extraktion über Nacht (min. 16 Stunden) erlaubt. Die Membran wird dann entfernt. Gleiche Teile des Extrakts werden dann nach TOC (40 ml) und NVR (200-600 ml) durch Standardverfahren analysiert. Die Ergebnisse werden nach Werkstücken korrigiert und berichtet in μg C pro cm² und mg NVR pro 7,5 ft².
5. Durchlusszeitmessung zur Bestimmung der kaustischen Widerstandsfähigkeit
In diesem Test werden modifizierte Membranen nach ihrer Durchflusszeit getestet, welches ein Verfahren zur Messung der Permeabilität ist, ausgesetzt 0,1 NaOH für zwei Stunden bei Umgebungstemperatur und erneut getestet auf Durchflusszeit. Das Verhältnis der Durchflusszeiten nach und vor dem Aussetzen ist ein Maß für den kaustischen Effekt auf die Membran. Ein höheres Verhältnis zeigt größeren Effekt. Ein Verhältnis von 1 zeigt keinen Effekt. Eine kaustisch resistene Membran ist eine solche, die nach diesem Aussetzen befeuchtbar bleibt und ein Verhältnis der Durchflusszeiten nach dem Aussetzen von weniger als 1,5 hat.
Das folgende Verfahren wird für diesen Test angewendet:

1. Membranen werden in 47 mm Scheiben geschnitten
2. Die Scheiben werden mit Wasser befeuchtet und in einem Filterhalter plaziert mit einem Reservoir zum Halten eines Wasservolumens und angeschlossen an eine Vakuumpumpe
3. Wasser wird durch die Membran unter 27,5 Zoll Hg Differenzialdruck gepreßt
4. nachdem das Gleichgewicht erreicht war, wird die Zeit aufgezeichnet, die 500 ml Wasser zum Durchfluss durch die Membran benötigen
5. Diese Messung wurde vor und nach dem Aussetzen an 0,15 M NaOH für 2 Stunden bei Umgebungstemperatur gemacht. Aussetzen an 0,1 M NaOH wird ausgeführt durch Herumwirbeln der Scheiben in einem großen Überschuss an Base und Auswaschen der Membranen mit Wasser zur Neutralisierung vor der Durchflussmessung.
6. Die Daten werden abgerundet nach den Verhältnissen zur nächsten ganzen Zahl.

Beispiel 1
Modifikation und Untersuchung von PVDF mikroporösen Membranen durch Verfahren nach der Erfindung
Sechs 47 mm Scheiben hydrophobe PVDF Membran von 0,1 Mikron Rating (Durapore^® Millipore Corporation, Bedford, MA) wurden geschnitten und deren Gewicht aufgezeichnet. Dann wurden sie mit Wasser vorbefeuchtet und durch Anordnung in Methanol und dann MilliQ^® Wasser eingeweicht.
Eine Lösung wurde gemacht, die die Acrylamidmonomere, den Photoinitiator und Wasser enthielt. Die Zusammensetzung dieser Lösung wird gezeigt in Tabelle 1: Tabelle 1

* Ciba-Geigy, Hawthorn, NY

Nach der gesamten Lösung der Reaktanten wird die Lösung in einer Schlüssel plaziert und die vorbefeuchteten Membranen in die Lösung eingeführt. Die Schlüssel wird bedeckt und die Membranen auf einem Orbitschüttler (LabLine Instruments, Melrose Park, IL) in einer Lösung für 10 Minuten durchgerührt. Die Membranen werden entfernt und individuell zwischen 1 mil Polyethylenblättern angeordnet. Die überschüssige Lösung wird durch Rollen einer Gummirolle über das Polyethylen Membranscheiben/Polyethylen Sandwich entfernt, wie dies flach auf einem Tisch liegt. Das Polyethylen-Sandwich wird dann mit einer Transporteinheit verklebt, die die Anordnung durch eine Fusion Systems UV Bearbeitungslab Einheit mit einer „H"-Birne befördert. Die Aussetzungszeit wird dadurch gesteuert, wie schnell die Anordnung durch die UV-Einheit sich bewegt. In diesem Beispiel bewegt sich die Anordnung durch die UV-Kammer mit 20 ft pro Minute.
Nach dem Heraustreten aus der UV-Einheit, werden die Membranen von dem Sandwich entfernt und sofort in Methanol gebracht, wo sie durch Rühren für 15 Minuten gewaschen wurden. Als nächstes werden sie für 15 Minuten in MilliQ^® Wasser gewaschen. Nach dieser Waschprozedur wird ihnen die Lufttrockung gestattet.
Die Membranen wurden erneut gewogen und die zusätzlichen Gewichtsprozente pro Membran werden berechnet als das zusätzliche Gewicht, dividiert durch das ursprüngliche Gewicht und multipliziert mit 100. Für dieses Beispiel war das zusätzliche Gewicht 4,4%.
Tabelle 2 zeigt die Messungen, die an den Membranen durchgeführt wurden: Tabelle 2
Bezüglich des Ausgangssubstrats zeigt die modifizierte Membran eine Vergrößerung der Wasserdurchflusszeit von 25%. Die gesamten Extraktibilitäten an organischem Kohlenstoff wurden gemessen zu 0,646 Mikrogramm/Quadratzentimeter. Die Befeuchtungszeit und Proteinbindung sind in nachfolgender Tabelle 3 gegeben: Tabelle 3
Die Befeuchtungszeit wurde gemessen durch Eintauchen einer 47 mm Scheibe horizontal in Wasser und die Zeiterfassung des Auftretens einer vollständigen Befeuchtung durch die Scheibe.
Beispiel 2
Modifikation von PVDF Membranen unter Verwendung unterschiedlicher Monomere DMAm und MBAm
PVDF Membranen wurden modifiziert wie im Beispiel 1 beschrieben unter Verwendung unterschiedlicher Monomere mit DMAm und MBAm, wie in unten stehender Tabelle 4 gezeigt: Tabelle 4
Beispiel 3
Kontinuierliche Rollenherstellung
Rollenoberflächen modifizierter Membranen wurden vorbereitet durch sequenzielle Durchführung von hydrophober Membran mit 0,1 μm Porengröße unter verschiedenen Geschwindigkeiten durch eine Befeuchtungspfanne, enthaltend eine wäss rige Lösung zusammengesetzt aus unterschiedlichen Konzentrationen von N,N-Dimethylacrylamid (DMAm), N,N'-Methylenbiacrylamid (Bam), Diacetonacrylamid (DACAm) und Tri(Propylenglycol)Methylether(TPM, konstant 20%), Aussetzen einer UV-Bestrahlung von beiden Seiten unter Verwendung von vier Fusion UV System F600 Lampen während Einschluss zwischen Polyethylenfilm, Spülen in einem Tank mit Methanol gefolgt von einem Tank mit Wasser und Trocknung über einer Vakuumtrommel, während Aufbringung von trockener Luft von 115° C. Die unterschiedlichen angewendeten Bedingungen und Ergebnisse sind in unten stehender Tabelle 5 gegeben. Kontrollen in den Zeilen 1 und 2 sind eingeschlossen, um den Effekt des Mischens von Monomeren auf die Temperaturstabilität der Proteinbindung aufzuzeigen. Tabelle 5
Beispiel 4
Ergebnisse des kaustischen Widerstandstests mit herkömmnlichen PVDF Membranen und denen der vorliegenden Erfindung
Das Verhältnis der Durchflusszeiten bei Membranen, vor und nach dem sie 0,m N NaOH für 2 Stunden bei Umgebungstemperatur ausgesetzt waren, wird in unten stehender Tabelle 6 gezeigt: Tabelle 6
Wie oben diskutiert, wird es besonders bevorzugt, dass die modifizierte Membran, wie diese nach vorliegender Erfindung, einfach und effektiv „gesäubert" werden kann, d.h. Ausgesetzt einem Einfluss unter den Schritten des Waschens nach der Reaktion und/oder Extraktion, um Materialien zu entfernen, die nachfolgend in das zu filternde Produkt extrahiert werden könnten. Um die Extraktabilitäten auf solch niedrige Niveaus zu reduzieren, ist es nötig, eine Reinigungsmethode zu haben, die Spezien niedrigeren Molekulargewichts und unreagierte Monomere entfernen, wie ebenso ungebundene Oligomere und Polymere. Dies kann durch nachfolgende heraus saugende Extraktion mit einer Flüssigkeit gemacht werden, die diese Materialien löst. Es soll jedoch ein wirtschaftlicher Preis mit steigender Extraktionszeit bezahlt werden und es ist deshalb wünschenswert, dass die Extraktionszeit minimiert wird. Weiterhin konnte beobachtet werden, dass modifizierte Membranen nach Stand der Technik keine reduzierten Extraktabilitäten zeigten, trotz länger andauernden Waschens oder Einweichens, wenn sie anschließend dem Autoklaven ausgesetzt sind. Während man nicht wünscht an eine besondere Theorie gebunden zu sein, wird geglaubt, dass dies abhängen kann von hydrolytischen Zerstörungsprodukten der Modifikation die von Autoklaven resultiert, die nachfolgend extrahiert werden. Es kann gesehen werden, dass es wünschenswert wäre, eine modifizierte Membran oder ein poröses Medium zu haben, welches ein stabiles Extraktabilitätsniveau nach Einfluss von Wärme, z.B. im Autoklaven vor dem Einfluss von hochalkalischen Flüssigkeiten hat. Es ist ein signifikantes Attribut der Membranen vorliegender Erfindung, dass sie effizient auf sehr niedrige Niveaus von Extraktibilitäten gereinigt werden können, niedrigere Niveaus als Membranen nach Stand der Technik.
1 zeigt die Ergebnisse aus einem Test zum Vergleich der Extraktabilitätsniveaus von Membranen nach Stand der Technik und solcher nach vorliegender Erfindung. Sätze von beiden Membranen wurden ausgesetzt einer Einweicheng nach der Herstellung unter Bedingungen, die so beschaffen waren, dass signifikante Mengen von jeglicher vorliegender Extraktabilität entfernt wurden. Untergruppen jedes Typs wurden unterschiedliche Zeiten eingeweicht, um den Effekt der zunehmenden Einweichzeit auf die Entfernung von Extraktabilitäten zu bestimmen.
Proben kommerzieller PVDF mikroporöser Membranen (Durapore^®, Millipore Corporation, Bedford, MA) wurden in 80° C Wasser eingeweicht zu Zeiten, wie in 1 gezeigt. Nach jedem Zeitinterval wurden die Proben entfernt und in der TOC- Methode zur Bestimmung des Extraktabilitätsniveaus getestet. 1 zeigt, dass die TOC-Extraktabilitäten zwischen ungefähr 2 bis 5 μg/cm² sind. Das Niveau der Extraktabilitäten wurde unbeeinflusst durch die 80° C Einweichzeit. Dies zeigt eine Grenze für jegliche Verbesserung dieser Membranen.
Membranen der vorliegenden Erfindung wurden eingeweicht in Methanol für Zeiten, gezeigt in 1 und TOC-Extraktabilitäten wurden wie oben beschrieben bestimmt. Die schwarzen Quadrate bezeichnen Durapore^® und die grauen Dreiecke, inversen Dreiecke und Kreise bezeichnen unabhängige Versuche identischer Membranen der Erfindung. Es kann gesehen werden, dass bei Membranen nach dieser Erfindung die TOC-Extraktabilitäten ungefähr in einer Größenordnung geringer, ungefähr 0,2 bis 0,4 μg/cm² sind. Diese Ergebnisse zeigen, dass Membranen der vorliegenden Erfindung signifikanter Weise sauberer als die nach Stand der Technik gemacht werden können und das aussaugendes Einweichen die Extraktabilitätsniveaus der Membranen nach Stand der Technik nicht verringern wird auf das erreichbare Niveau der Membranen nach der vorliegenden Erfindung.
Wie oben erwähnt, ist ein signifikantes Problem der Membranen nach dem Stand der Technik, dass deren biomolekulare Widerstandsfähigkeit signifikant abnimmt, wenn sie aufgeheizt werden; d.h. das deren biomolekulare Resistenz nicht ausreichend wärmestabil sein wird. Trockene Wärme hat einen noch zerstörerischen Effekt und feuchte Wärme, wie in einem Autoklaven, hat einen geringeren aber noch wesentlichen Effekt. Wenn Membranen verschiedenen Wärmeeinflüssen ausgesetzt werden, abhängig vom Gebrauch, stellen diese Effekte einen ernsthaften Nachteil der kommerziellen Entwicklung dar.
Überraschenderweise wurde entdeckt, dass die kreuzvernetzten Terpolymere der Erfindung, und insbesondere die kreuzvernetzten Polymere der Acrylamide, nicht diese Empfindlichkeit gegenüber Wärme haben. Insbesondere kreuzvernetzte Terpolymere, die Methacrylamide und N-Vinyl Pyrrolidone enthalten, teilen diese Wärmestabilität zur Widerstandsfähigkeit gegenüber biomolekularer Sorption.
1, die die Ergebnisse von Beispiel 1 zeigt, zeigt klar den wohltunenden Effekt der vorliegenden Erfindung. In 2 werden die Ergebnisse von drei Modifikationen derselben Basismembran gezeigt. Modifikation von zwei Sätzen von Proben mit kreuzvernetztem Polyacrylamid aus einem Einfachmonomer (N,N-Dimethylacrylamid (DMAm) in einem Fall und Diacetonacrylamid (DACAM) in dem anderen und kreuzvernetzendes Monomer (Methylen-Bis-Acrylamid (MBAm)) haben gute, d.h. niedrige Proteinadsorption, wie dargestellt. Wenn Proben dieser modifizierten Membranen auf 135° C zwei Stunden in einem Ofen aufgeheizt wurden und dann getestet wurden, war die Proteinadsorption deutlich höher, ungefähr bis 4-10 mal mehr als der Ursprungswert. Eine separate Probe wurde jeweils in einem 121° C Dampfautoklaven für eine Stunde gehalten und dann nach Proteinadsorption getestet. Die DMAm-Probe war viel höher als der ursprüngliche Wert, während die DACAm-Probe ungefähr denselben Wert hatte. Im scharfen Gegensatz zeigte die Membran, die modifiziert wurde mit einer Mischung aus DACAm und DACAm Monomeren, einen nicht verneinbaren Effekt bei dem zweistündigen 135° C Aufheizen im Autoklaven. Zusätzlich war die Ursprungsproteinadsorption der mit Terpolymer modifizierten Membran niedriger, als die mit einfach Monomer modifizierten Membranen. Eine wärmestabile biomolekular resistente Oberfläche ist eine solche, die keine vergrößerte oder kleine Vergrößerung der biomolekularen Adsorption nach dem Wärmeeinfluss hat. Spezieller, eine wärmestabile biomolekulare resistente Oberfläche, ist eine, die nach der Behandlung mit Wärme, wie vorstehend beschrieben, weniger als ungefähr das Doppelte der IgG Adsorption auf derselben Fläche hat wie vor der Wärmebehandlung, gemessen durch den IgG-Test, wie vorstehend beschrieben. Eine Verringerung der biomolekularen Adsorption nach der Wärmebehandlung kann gesehen werden, abhängig von der Verschiedenheit in der Testmethode, wenn die Veränderung verschwindend klein ist. Es können auch optimierte Formulierungen sein, die den Effekt einer Verringerung geben. In Zusammenhang mit vorliegender Erfindung wird die biomolekulare Widerstandsfähigkeit gemessen mit dem IgG-Test. Repräsentative Wärmebehandlungen werden mit trockener Wärme bei 135° C für zwei Stunden und mit feuchter Wärme bei 124° C für eine Stunde durchgeführt. Eine wärmestabile biomolekulare resistente Oberfläche ist eine, die weniger als ungefähr zwei mal die IgG Adsorption einer nicht der Wärme ausgesetzten Oberfläche hat.
Angenommen, dass die Pratiker allgemein versuchen, die hydrophile Eigenschaft von Oberflächen, bei denen Widerstandsfähigkeit gegenüber biomolekularer Adsorption gewünscht ist, zu maximieren, ist es weiterhin überraschend, dass in den Beispielen 2-1 bis 2-7 Verwendung eines weniger hydrophilen Monomers mit dem hydrophilen Dimethylacrylamidmonomer eine allgemeine Verbesserung der biomolekularen Widerstandsfähigkeit gibt. Tabelle 7 unten gibt die Werte von P, dem Octanol-Wasser Partizipionskoeffizienten für respräsentative Monomere, gebraucht in vorliegender Erfindung. P gleicht das Verhältnis der Konzentration in der Octanolphase zur Konzentration in der wässrigen Phase aus, wenn eine Zusammensetzung einer Octanol-Wasser Zweiphasenextraktion ausgesetzt ist. Höhere Werte P zeigen eine mehr hydrophobe Zusammensetzung. Tabelle 7
P-Werte für die Monomere wurden berechnet unter Verwendung der Chem-Plus^® Software (HyperCube, Inc., Waterloo, Ont.). Monomer P-Werte wurden dann verwendet zur Berechnung eines kombinierten P-Wertes für die kreuzvernetzten Terpolymere der Beispiele 1 und 3. Die kombinierten Werte waren die Summe des Massenanteils der Monomere, multipliziert mit seinem P-Wert. Ein kombinierter P-Wert ist ein Maß für die hydrophile Natur des resultierenden Polymers, je höher der Wert, desto weniger hydrophil ist das Polymer.
Tabelle 8 zeigt die kombinierten P-Werte, die Proteinbindung nach trockener Erwärmung (2 Stunden bei 135° C) und nach dem Autoklaven (1 Stunde bei 124° C Dampf) Behandlung. In allen Beispielen in dieser Tabelle ist N,N-Methylen-bis-Acrylamid das kreuzvernetzende Monomer. Tabelle 8
Diese Beispiele werden nicht gezeigt um diese Erfindung zu begrenzen, sondern die überraschende Beobachtung zu illustrieren, dass die Wärmestabilität der Widerstandsfähigkeit gegenüber biomolekularer Adsorption, wie hier durch Proteinbindung nach entweder trockener oder feuchter Wärmebehandlung gezeigt, verbessert wird durch die Einbindung eines mehr hydrophoben Monomers in das kreuzvernetzte Terpolymer. Insbesondere zeigen die Ergebnisse, dass Polymere, die mit MBAm und DMAm hergestellt wurden, mehr Proteine binden, als kreuzvernetzte Terpolymere, die mit diesen Monomeren gemacht wurden sowie mit einem mehr hydrophilen Monomer. Gleichzeitig hat ein kreuzvernetztes Polymer aus NVP und MBAm mehr Bindung nach der Wärmebehandlung als ein kreuzvernetztes Terpolymer, welches mit NVP, MBAm und DACAm hergestellt wurde.
Beispiel 5
Vergleichsbeispiel 1
Sartorius Hydrosart 0,2μ Cellulosemembran
Hydrosart 0,2μ Cellulosemembran wurde von einem Sartokonstapel entfernt. Das Ethanol wurde mit MilliQ^® Wasser ausgewaschen. Nach 3 Waschvorgängen mit Überschuss an MilliQ^® Wasser wurde ein Muster der Membran getrocknet und Infrarot analysiert. IR und Scanningelektronenmikropkopie zeigten an, dass die Membran aus regenerierter Cellulose auf einem Träger aus Cellulosepapier zusammengesetzt war.
Alkalische Stabilität
Die gewaschene aber nicht getrockene Membran wurde dem alkalischen Stabilitätstest ausgesetzt. Das Verhältnis der Durchflusszeiten nach und vor Basisbehandlung war 1,06. Dies zeigt, dass in Übereinstimmung mit diesem Kriterium die Membran alkalisch stabil ist.
Proteinbindung
Die Membran wurde getestet auf Proteinbindung unter Verwendung des Standard IgG Protokolls. Die Werte waren:
So wie sie ist: 183 μg/cm²
2 Stunden 135° C trockene Erwärmung: 191 μg/cm²
im Autoklaven behandelt: 204 μg/cm²
Gesamtmenge organischen Kohlenstoffs/TOC)
47 mm Scheiben wurden für 30 Minuten mit MilliQ^® Wasser gewaschen. Das MilliQ^® Wasser wurde entfernt und die Membranen wurden zusätzliche 24 Stunden gewaschen. Durch jede einzelne Scheibe wurde eine Gesamtmenge von 275 cc MilliQ^® Wasser gedrückt unter einem Druckgradienten von ungefähr 13 pounds/in². Diese Membranen wurde auf TOC getestet. Drei Membranen wurden zusammen gruppiert und auf TOC ohne Autoklavenbehandlung getestet und drei Membranen wurden zusammen gruppiert und auf TOC nach Autoklavenbehandlung getestet (die Membranen der vorliegenden Erfindung sind getestet worden auf TOC nach Autoklavenbehandlung). Das Experiment wurde zur Bestätigung der Ergebnisse (Tabelle 9) wiederholt: Tabelle 9
Dieses Beispiel zeigt, dass, obwohl Hydrosartmembranen auf einen niedrigen TOC-Wert durchspült werden, Autoklavenbehandlung große Mengen von Extraktabilitäten erzeugt. Die Membranen der vorliegenden Erfindung erzeugen keine Extraktabilität in dieser Größenordnung nach Autoklavenbehandlung.
Beispiel 6
Vergleichsbeispiel #2
Sartorious Sartobran 0,2μ Celluloseacetatmembranen
Sartobran P 0,2μ Cellulosemembran wurde von einem Sartokonstapel entfernt. Die Membran wurde mit MilliQ^® Wasser gewaschen. Nach drei Waschvorgängen mit MilliQ^® Wasser Überschuss, wurde eine Probe der Membran getrocknet und durch Infrarot analysiert. IR und Scanningelektronenmikroskopie zeigten an, dass die Membran zusammen gesetzt war aus Celluloseacetat auf einem Träger aus Polyethylenterephthalat.
Alkalische Stabilität
Die gewaschene, aber nicht getrocknete Membran wurde dem alkalischen Stabilitätstest ausgesetzt. Das Verhältnis der Durchflusszeiten nach und vor der Basisbehandlung war 8,2. Dies zeigt an, dass in Übereinstimmung mit diesem Kriterium, die Membran nicht stabil gegenüber alkalischer Behandlung ist.
Proteinbindung
Die Membran wurde auf Proteinbindung gestestet unter Verwendung des Standard IgG-Protokolls. Die Werte waren:
So wie sie ist: 62 μg/cm²
2 Stunden 135° C trockene Erwärmung: 64 μg/cm²
im Autoklaven behandelt: 100 μg/cm²
Gesamtmenge organischen Kohlenstoffs (TOC)
47 mm Scheiben wurden für 30 Minuten mit MilliQ^® Wasser gewaschen. Das MilliQ^® Wasser wurde entfernt und die Membranen wurden zusätzlich 24 Stunden gewaschen. Die Membranen wurde auf TOC getestet unter Verwendung der Standard Autoklavenmethode. Dieser Test ergab einen Wert von 2,35 μg/cm².
Während die vorliegende Erfindung in Bestandteilen poröser Membranen illustriert wurde, sind die Verfahren der vorliegenden Erfindung anwendbar auf die Vorbereitung einer Vielzahl von Artikeln mit kaustisch widerstandsfähigen, wärmestabilen biomolekular widerstandsfähigen Oberflächen wie hier beschrieben. Auf diese Weise sieht die Erfindung in einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen Verfahren zur Vorbereitung eines Artikels mit kaustischer Widerstandsfähigkeit vor, sowie mit wärmestabiler biomolekular widerstandsfähiger Terpolymeroberfläche wie hier beschrieben. In einigen Ausführungsbeispielen sehen die Verfahren vor, die Oberfläche des Artikels mit einer reaktanten Lösung in Kontakt zu bringen, enthaltend:

(1) wenigstens zwei monofunktionale Monomere, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Acrylamiden, Methacrylamiden und N-Vinyl Pyrrolidonen;
(2) wenigstens ein polyfunktionales Monomer, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus polyfunktionalen Acrylamiden, polyfunktionalen Methacrylamiden und Diacrylpiperazinen; besagte Lösung enthält weiterhin optional einen oder mehrere Polymerisationsinitiatoren; Polymerisation besagter Monomere zur Bildung einer wärmestabilen biomolekular widerstandsfähigen Oberfläche auf der Oberfläche des Artikel und optionales Waschen des Artikels.

Der hier in Frage kommende Fachmann wird bevorzugen, dass die Erfindung weite Anwendbarkeit in z.B. der biotechnologischen Industrie hat, z.B. in Ausrüstungen, die in Kontakt in biologischen Lösungen kommen.

Claims

Eine saubere poröse Membran enthaltend ein poröses Substrat und eine separat gebildete wärmestabile biomolekular resistente Oberfläche, wobei besagtes poröses Substrat eine mikroporöse Membran ist, die aus einem oder mehreren Bestandteilen aus der Gruppe gebildet ist, die aus aromatischen Sulfonpolymeren, Polytetrafluorethylen, perfluorinierte thermoplastische Polymere, Polyolefinpolymere, Polyethylenen mit ultra hohem Molekulargewicht und Polyvinylidendifluoriden besteht, und wobei besagte wärmestabile biomolekular resistente Oberfläche eine Beschichtung ist, die ein kreuzvernetztes Terpolymer enthält, welches wenigstens zwei monofunktionale Monomere aufweist, die aus der Gruppe ausgewählt ist welche aus Acrylamiden, Methacrylamiden und N-Vinyl Pyrrolidonen besteht und wobei wenigstens ein polyfunktionales Monomer aus der Gruppe ausgewählt ist welche aus polyfunktionalen Acrylamiden, polyfunktionalen Methacrylamiden und Diacroylpiperazinen besteht.
Eine Membran nach Anspruch 1, wobei besagte Membran kaustisch resistent ist.
Eine Membran nach Anspruch 1 oder 2, wobei besagte mikroporöse Membran aus Polyvinylidendifluorid gebildet ist.
Eine Membran nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei besagtes kreuzvernetztes Terpolymer wenigstens ein monofunktionales Monomer enthält, welches ein Acrylamid ist, wobei das Acrylamidnitrogen besagten Acrylamids ersetzt ist durch wenigstens ein GEM Dialkyl ersetztes Karbon.
Eine Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei besagtes kreuzvernetztes Terpolymer ein Co-Polymer ist, welches aus Dimethylacrylamid, Diacetonacrylamid und Methylen-Bis-Acrylamid gebildet ist.
Eine Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei besagtes kreuzvernetztes Terpolymer ein Polymer ist, welches aus Methylen-Bis-Acrylamid, N-Vinyl Pyrrolidon und entweder aus Dimethylacrylamid oder Diacetonacrylamid gebildet ist.
Eine Membran nach Anspruch 2, wobei besagtes kreuzvernetztes Terpolymer ein Co-Polymer ist, welches gebildet wurde aus entweder a) Methylen-Bis-Acryiamid, Dimethylacrylamid und Diacetonacrylamid oder b) Methylen-Bis-Acrylamid, N-Vinyl Pyrrolidon und entweder aus Dimethylacrylamid oder Diacetonacrylamid.
Eine Membran nach Anspruch 7, wobei besagtes kreuzvernetztes Terpolymer ein Co-Polymer ist, welches gebildet wurde aus Methylen-Bis-Acrylamid, Dimethylacrylamid und Diacetonacrylamid.
Eine Membran nach Anspruch 7, wobei besagtes kreuzvernetztes Terpolymer ein Co-Polymer ist, welches gebildet wurde aus Methylen-Bis-Acrylamid, N-Vinyl Pyrrolidon und entweder aus Dimethylacrylamid oder Diacetonacrylamid.
Eine Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei besagte stabile biomolekular resistente Oberfläche eine separat gebildete Oberflächenbeschichtung ist, besagte Oberflächenbeschichtung enthaltend ein kreuzvernetztes Terpolymer, besagtes kreuzvernetztes Terpolymer enthaltend wenigstens ein polyfunktionales Monomer, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus polyfunktionalen Acrylamid monomeren, polyfunktionalen Methacrylamidmonomeren Diacroylpiperazinen sowie wenigstens zwei unterschiedliche monofunktionale Monomere, die ausgewählt wurden aus der Gruppe der N-Vinyl Pyrrolidon Monomere, und den Monomeren der Formel:
,wobei R¹ ist -H oder CH₃, R² ist H oder C₁-C₆, bevorzugterweise C₁-C₃ Alkyl entweder linear oder verzweigt, R³ ist H oder C₁-C₆, bevorzugterweise C₁-C₃ Alkyl, entweder linear oder verzweigt, oder C(CH₃)₂CH₂C(=O)CH₃, oder (P=O)((NCH₃)₂)₂, oder C=ON (CH₃)₂, oder CH₃-O-R⁴, wobei R⁴ ein C₁-C₅ Alkyl ist entweder linear oder verzweigt oder (CH₂-CH₂-O)n-R⁵, wobei R⁵ -H oder -CH₃ ist und n = 2 oder 3; vorausgesetzt das R² und R³ nicht gleichzeitig H sind.
Eine Membran nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das kreuzvernetzte Terpolymer weiterhin ein ergänzendes eigenschaftsmodifizierendes Monomer enthält.
Eine Membran nach Anspruch 11, wobei das ergänzende eigenschaftsverändernde Monomer aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus (3-(Methacryloylamino) Propyltriomethylammoniumchlorid, (3-Acrylamidopropyltriomethylammoniumchlorid, 2-Acrylamido-2-Methyl-1-Propansulfonischer Säure und Aminopropylmethacrylamid.
Eine Membran nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei zwei der besagten monofunktionalen Monomere im Gewichtsverhältnis von 1 bis 5 vorliegen.
Eine Membran nach Anspruch 13, wobei zwei besagter monofunktionaler Monomere im Verhältnis von 1 bis 2 vorliegen.
Eine Membran nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei besagte Menge besagten monofunktionalen Monomers im Gewichtsverhältnis von 0,5% bis 20% vorliegt.
Eine Membran nach Anspruch 15, wobei die Gesamtmenge besagten monofunktionalen Monomers von 2% bis 10% vorliegt.
Eine Membran nach Anspruch 16, wobei die gesamte Menge besagten monofunktionalen Monomers zwischen 4 und 8 Gewichtsprozent vorliegt.
Eine Membran nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Verhältnis der Gesamtmenge an monofunktionale Co-Monomeren zu polyfunktionalem Kreuzvernetzermonomer 1 bis 10 Gewichtsanteile beträgt.
Eine Membran nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis der Gesamtmenge an monofunktionale Co-Monomeren zu polyfunktionalem Kreuzvernetzermonomer 2 bis 6 Gewichtsanteile beträgt.
Eine Membran nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die wärmestabile biomolekular resistente Oberfläche hydrophil ist.
Eine Membran nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei besagte Membran eine biomolekulare Bindung von weniger als 30 Mikrogramm pro Quadratzentimeter aufweist gemessen durch den IgG Bindungstest.
Eine Membran nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Membran eine TOC Extraktabilität von weniger als 1 Mikrogramm extraktfähiger Substanz pro Quadratzentimeter Membran aufweist, gemessen durch den TOC Extraktabilitätstest.
Eine Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei die Membran eine TOC Extraktabilität von weniger als 2 Mikrogramm extraktfähiger Substanz pro Quadratzentimeter Membran aufweist, gemessen durch den NVR Extraktabilitätstest.
Eine Membran nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Membran eine kaustische Widerstandsfähigkeit von weniger als 1,3 aufweist, wie durch den Fluss-Zeit-Messungstest gemessen.
Ein Verfahren zur Vorbereitung einer sauberen kaustisch widerstandsfähige porösen Membran, besagte Membran umfassen ein poröses Membransubstrat und eine wärmestabile biomolekular resistente Oberflächenbeschichtung, besagtes Verfahren beinhaltend folgende Schritte: a. Bereitstellung eines poröses Membransubstrats; b. optionales Waschen besagten porösen Membransubstrats mit einer benetzenden Flüssigkeit zum Befeuchten von deren Oberflächen; c. optionales Waschen besagten benetzten porösen Membransubstrats mit einer zweiten benetzenden Flüssigkeit, um besagte erste benetzende Flüssigkeit zu entfernen und zurücklassen besagten porösen Membransubstrats mit besagter zweiter Flüssigkeit benetzt; d. Kontaktieren der Oberflächen besagten porösen Membransubstrats mit einer Lösung die enthält: (1) wenigstens zwei monofunktionale Monomere, ausgewählt aus der Gruppe, die aus Acrylamiden, Methacrylamiden und N-Vinyl Pyrrolidonen besteht und (2) wenigstens ein polyfunktionales Monomer, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus polyfunktionalen Acrylamiden, polyfunktionalen Methacrylamiden und Diacroylpiperazinen; besagte Lösung optional weiter enthaltend einen oder mehrere Polymerisationsinitiatoren; e. Polymerisation besagter Monomere, um besagte wärmestabile biomolekular resistente Oberfläche zu bilden und f. Waschen besagter Membran.
Ein Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Abmessungen der Poren besagten porösen Substrats vor der Ausführung der Schritte (a) bis (e) nicht wesentlich unterschiedlich von den Abmessungen besagter Poren nach der Ausführung der Schritte (a) bis (e) sind.
Ein Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, wobei besagtes poröses Membransubstrat eine mikroporöse Membran ist.
Ein Verfahren nach Anspruch 27, wobei besagte mikroporöse Membran gebildet wird aus einer oder mehreren Stoffen aus der Gruppe, die aus aromatischen Sulfonpolymeren, Polytetrafluorethylen, perfluorinierte thermoplastische Polymere, Polyolefinpolymere, Polyethylen mit ultra hohem Molekulargewicht und Polyvinylidendifluoriden besteht.
Ein Verfahren nach Anspruch 28, wobei besagtes poröses Membransubstrat eine mikroporöse Polyvinylidendifluorid Membran ist.
Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 29, wobei eines besagter monofunktionaler Monomere in besagter Reagenzlösung ein Acrylamid ist, wobei das Acrylamidnitrogen besagten Acrylamids ersetzt ist durch wenigstens ein GEM Dialkyl ersetztes Karbon.
Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 29, wobei besagtes polyfunktionales Monomer Methylen-Bis-Acrylamid ist und besagte monofunktionale Monomere Dimethylacrylamid und Diacetonacrylamid sind.
Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 29, wobei besagtes polyfunktionales Monomer Methylen-Bis-Acrylamid ist, eines besagter monofunktionaler Monomere N-Vinyl Pyrrolidon ist und das andere besagter monofunktionaler Monomere Dimethylacrylamid oder Diacetonacrylamid.
Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 29, wobei besagte Reagenzlösung folgendes enthält: wenigstens ein polyfunktionales Monomer, ausgewählt aus der Gruppe, die aus polyfunktionalen Acrylamidmonomeren, polyfunktionalen Methacrylamidmonomeren und Diacroylpiperazinen besteht sowie wenigstens zwei unterschiedliche monofunktionale Monomere, ausgewählt aus der Gruppe, der N-Vinyl Pyrrolidonmonomere und Monomeren mit der allgemeinen Formel
wobei: R¹ ist -H oder CH₃, R² ist H oder C₁-C₆, bevorzugterweise C₁-C₃ Alkyl entweder linear oder verzweigt, R³ ist H oder C₁-C₆, bevorzugterweise C₁-C₃ Alkyl, entweder linear oder verzweigt, oder C(CH₃)₂CH₂C(=O)CH₃, oder (P=O)((NCH₃)₂)₂, oder C=ON (CH₃)₂, oder CH₂-O-R⁴, wobei R⁴ ein C₁-C₅ Alkyl ist entweder linear oder verzweigt oder (CH₂-CH₂-O)n-R⁵, wobei R⁵ -H oder -CH₃ ist und n = 2 oder 3; vorausgesetzt das R² und R³ nicht gleichzeitig H sind.
Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 33, wobei die Reagenzlösung weiterhin ein ergänzendes eigenschaftsveränderndes Monomer enthält.
Ein Verfahren nach Anspruch 34, wobei besagtes ergänzendes eigenschaftsmodifizierendes Monomer ausgewählt ist aus der Gruppe, die bestehend aus (3-(Methacryloylamino) Propyltriomethylammoniumchlorid, (3-Acrylamidopropyl) Triomethylammonium Chlorid, 2-Acrylamido-2-Methyl-1-Propansulfonischer Säure und Aminopropylmethacrylamid.
Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 35, wobei zwei besagter monofunktionaler Monomere im Verhältnis von 1 bis 5 Gewichtsanteilen vorliegen.
Ein Verfahren nach Anspruch 36, wobei besagte zwei besagter monofunktionaler Monomere im Verhältnis von 1 bis 2 Gewichtsanteilen vorliegen.
Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 37, wobei die Gesamtmenge besagter anwesender monofunktionaler Monomere von 0,5 bis 20 Gewichtsprozent beträgt.
Ein Verfahren nach Anspruch 38, wobei die Gesamtmenge besagter anwesender monofunktionaler Monomere von 2 bis 10 Gewichtsprozent beträgt.
Ein Verfahren nach Anspruch 39, wobei die Gesamtmenge besagter anwesender monofunktionaler Monomere von 4 bis 8 Gewichtsprozent beträgt.
Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 40, wobei das Verhältnis der Gesamtmenge der monofunktionalen Co-Monomere zum polyfunktionalen Kreuzvernetzermonomere 2 bis 10 Gewichtsanteile beträgt.
Ein Verfahren nach Anspruch 41, wobei das Verhältnis der Gesamtmenge an monofunktionalen Co-Monomeren zum polyfunktionalen kreuzvernetzenden Monomer 2 bis 6 Gewichtsanteile beträgt.
Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 42, wobei die wärmestabile biomolekular resistente Oberfläche hydrophil ist.
Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 43, wobei besagte Membran eine biomolekulare Bindung von weniger als 30 Mikrogramm pro Quadratzentimeter, gemessen durch den IgG Bindungstest, aufweist.
Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 44, wobei die Membran eine TOC Extraktabilität von weniger als 1 Mikrogramm extraktfähiger Substanz pro Quadratzentimeter Membran aufweist, wie durch den TOC Extraktabilitätstest gemessen.
Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 44, wobei die Membran eine TOC Extraktabilität von weniger als 2 Mikrogramm extraktfähiger Substanz pro Quadratzentimeter Membran aufweist, wie durch den NVR Extraktabilitätstest gemessen.
Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 46, wobei die Membran eine kaustische Widerstandsfähigkeit von weniger als 1,3 aufweist, wie durch den Fluss-Zeit-Messtest gemessen.
Ein Verfahren zur Entfernung von Zellen aus einer Lösung, bestehend aus folgenden Schritten: Bereitstellung einer Lösung, die ungewünschte Zellen enthält und Filterung besagter Lösung durch eine Membran in Übereinstimmung mit einem der Ansprüche 1 bis 24.
Ein Verfahren zur Sterilisierung einer Lösung mit folgenden Schritten: Vorsehen einer nicht sterilen Lösung und Filterung besagter Lösung durch eine Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 24.