FI105323B - Ultrasuodatusmenetelmä - Google Patents

Description

105323

Ultrasuodatusmenetelmä Tämä keksintö koskee keraamista ultrasuodatusta ja biologisten aineiden erottamista.

5

Asymmetriset keraamiset suodattimet ovat välineitä, joita voidaan käyttää mikrosuodatus- ja ultrasuodatuserotusmene-telmissä. Tällaiset keraamiset suodattimet ovat nykyisin yhä enemmän alkaneet saada tunnustusta erinomaisesta raken-10 teellisestä kiinteydestään ja eheydestään, ja niiden käyttö on nopeasti laajentunut suodatussovellutuksista erotusmenetelmiin, joita suoritetaan äärimmäisissä paine-, lämpötila- ja pH-oloissa.

15 J. Gillot et alin, Ceramic Membranes Department, SCT, Tarbes, Ranska, artikkelissa "New Ceramic Filter Media for Cross-Flow Microfiltration and Ultrafiltration", Fi ΐ tra 1984 Conference,_October_2-4 r_1984, (April, 1986), on kuvattu kantajalla oleva alumiinioksidimembraanisuodatinvä-20 line, joka käsittää makrohuokoisen kantajan, jolla on keraaminen membraani, joka on kerrostettu useisiin kantajan läpi meneviin kanaviin, joiden halkaisija on 4 tai 6 mm. Mikrosuodatusmembraanien keskimääräiseksi huokoshalkaisi-jaksi on kuvattu 0,2-5 mikronia, ja ultrasuodatusmembraa-25 nien keskimääräiseksi huokoshalkaisijaksi on kuvattu 4nm -lOOnm (40Ä - 1000A). Kantajaelementeillä olevat membraanit " on koottu moduuleiksi, joiden suodatuspinta on 0,01 - 3,8 m2. Gillot et alin julkaisussa on esitetty luonteenomaisena kantajakoostumuksena alfa-alumiinioksidi, mikrosuodatus-30 membraanina alfa-alumiinioksidi ja uitrasuodatusmembraanina gamma-alumiinioksidi.

Ultrasuodatusmembraaneja käytetään erotusmenetelmissä, joissa suodatuskokoraja on yleensä noin l-2nm:stä (10-35 20A:sta) noin 100-200 nm:iin (1000-2000A:iin) . Kun puhutaan suodatuserotuksista pienien partikkelien koko spektrin erotusmenetelmien yhteydessä, ulottuu käänteisosmoosi noin 0,1 - lnm - 2nm:iin (1 - 10A - 20A:iin), ultrasuodatus noin 2 105323 lnm - 200nm:iin (lOA -2000A:iin), mikrosuodatus noin 50nm (500Ä) tai 0,05 mikronista noin 2 mikroniin ja hiukkas-suodatus noin 1-2 mikronista ja siitä ylöspäin.

5 Pyrogeenit ovat kuumetta aiheuttavia aineita, ja toiminnallisesti ne identifioidaan aineeksi, joka ruiskutettuna ka-niineihin määränä 10 ml liuosta / ruumiin painokilo nostaa yhden kaniinin ruumiinlämpöä 0,6*C:lle tai kolmella kaniinilla yhteensä yli 1,4*C (USD XIX). Endotoksiinit ovat suu-10 rimoolimassaisia komplekseja, ja niiden moolimassat voivat olla esim. noin 10 000 aina noin 100 000 - 200 000 ja eräiden raporttien mukaan 1 miljoonaan asti, ja ne ovat peräisin gram-negatiivisista bakteereista. Bakteereista irtoaa niiden ulkoista membraania ympäristöön samalla tavalla kuin 15 ihmisen ihon ulompi kerros kesii. On hyvin tunnettua, että endotoksiini aiheuttaa ihmisessä kuumetta. On ilmeistä, että endotoksiinin biologinen aktiivisuus johtuu molekyylin lipidiosuudesta.

20 Pyrogeeneja ei voida poistaa autoklaavissa, koska endotoksiini, kuten lipopolysakkaridimolekyylin edustama, on lämpöhajoamisen kestävä. Lipopolysakkaridimolekyyli on lämpöstabiili, ja sen hajottaminen vaatii 250*C:n lämpötilaa puolesta tunnista tuntiin tai kauemminkin.

25

Pyrogeenit voidaan inaktivoida depyrogenaatiolla tai deak-tivoinnilla. Endotoksiini voidaan käsitellä hapolla tai emäksellä sen inaktivoimiseksi, ja tätä kutsutaan depyro-genaatioksi tai deaktivoinniksi.

30

Endotoksiinit voidaan poistaa nesteestä tislaamalla, joka on perinteellinen menetelmä veden depyrogenoimiseksi ja toinen kahdesta hyväksytystä menetelmästä ei-pyrogeenisen v veden tai injektointiveden valmistamiseksi. Endotoksiinin 35 moolimassa on veden moolimassaan verrattuna suuri, ja siten tislaus on tehokas menetelmä veden tekemiseksi ei-pyro-geeniseksi. Toinen hyväksytty menetelmä ei-pyrogeenisen 3 105323 veden valmistamiseksi on käänteisosmoosi.

' Endotoksiinit voidaan poistaa käänteisosmoosilla moolimas- saekskluusioon perustuen. Käänteisosmoosimembraanit ovat 5 ekskluusiomembraaneja, mutta ne tarvitsevat paineita ja rakenteita, jotka tekevät menetelmät vaikeiksi käänteisos-moosimembraanien pienestä huokoskoosta johtuen. Lisäksi käänteisosmoosi poistaa suolojen kaltaiset pienimoolimas-saiset aineet, ja tämä on haitta tiettyjä suoloja sisältä-10 vien ei-pyrogeenisten parenteraalisten liuosten valmistuksessa .

Aikaisemmin tunnettuihin tavanomaisiin menetelmiin pyrogee-nien poistamiseksi, kuten tislaukseen, käänteisosmoosiin ja 15 adsorptioon asbestilla tai muulla välineellä, liittyy tiettyjä haittoja. Tislausmenetelmät ovat pääoma- ja käyttökustannuksiltaan hyvin kalliita. Käänteisosmoosi on halvempi menetelmä pyrogeenien poistamiseksi, mutta siinä esiintyy olennaisia ongelmia, jotka liittyvät puhdistukseen, depyro-20 genointiin ja ei-pyrogeenisen permeaatin säilyttämiseen pitkien käyttöaikojen ajan. Tislauksen ja käänteisosmoosin haittana on edelleen se, että kumpaakaan ei voida käyttää parenteraalisten liuosten depyrogenointiin, koska tislaus ja käänteisosmoosi poistaa pyrogeenin mukana liuoteaineet. 25 Asbestijärjestelmiä ei nykyisin hyväksytä, ja muut panosai- neet eivät ole riittävän tehokkaita pyrogeenien poistoon.

UItrasuodatuksen tiedetään olevan menetelmä, jota voidaan käyttää pyrogeenien poistoon nesteistä, sen polymeeriraken-30 teiden huokoskokojen ollessa suurempia kuin käänteisosmoo-. ’ simembraaneissa mutta pienempiä kuin mikrohuokossuodat- timissa.

f

Ultrasuodatusmembraanit konsentroivat tuotteita, jotka ovat 35 joko liuenneita tai hiukkasmaisiä. Konsentroitumisen johdosta tuote jää suodattimen retentaattiin, kun taas vesi ja .. pienimoolimassaiset liuosaineet kuten suolat, alkoholit, 4 105323 jne., läpäisevät membraanin permeaattina. Pidättyneen aineksen kerääntyminen membraanipinnalle voi rajoittaa kon-sentroitumista. Kerääntymistä kutsutaan konsentroitumispo- ' larisaatioksi, ja se aiheuttaa merkittävät vastuksen suoda-5 tusvirtaukselle.

Ultrasuodatus voi olla tehokas väline pyrogeenien poistolle, koska lipopolysakkaridien moolimassat voivat olla esim.

20 000:n luokkaa, ja tällöin käytetään yleensä 10 000 moo-10 limassan rajamembraania suuren poistotehon aikaansaamiseksi .

Biologisissa sovellutuksissa polymeerimembraanille kuitenkin tyypillisesti kertyy limaa, kuten kalvomainen kerros, 15 joka syntyy poikkivirtausultrasuodatuksessa. Polymeerimem-braanit ovat erityisen taipuvaisia tällaiseen liman kerääntymiseen, koska niitä ei ole helppo puhdistaa. Korkeat lämpötilat tai konsentroituneet korrosiiviset kemikaalit, kuten sellaiset hapot tai emäkset jotka muuten olisivat 20 hyviä puhdistusaineita sille, hajottavat myös polymeeri-membraanin helposti.

Polymeerimembraaneilla on sama haitta tämän puhdistettavuuden lisäksi myös niiden alkusteriloinnin tai depyrogenaati-25 on suhteen. Jotta saataisiin pyrogeenivapaa tuote, suodattimen on alusta pitäen oltava pyrogeenivapaa. Membraani tulisi myös voida steriloida pesäkkeitä muodostavien bakteerien poistamiseksi membraanirakenteesta, ja lipopolysakkaridien suuri lämpöstabiilisuus estää lämmön käytön steri-30 loivana ja depyrogenoivana menetelmänä. Polymeerisiä materiaaleja ei myöskään tyypillisesti voida depyrogenoida vahvalla hapolla (niiden depyrogenoimiseksi alkupuhdistuk-sessa). Samat tekijät, jotka ovat polymeerimembraanien ^ haittoina alkupuhdistuksessa, pätevät myös polymeerijärjes-35 telmien regeneroineissa.

Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada menetelmä 5 105323 nesteen depyrogenoimiseksi suodattimena, joka voidaan puhdistaa kemiallisesti sekä alussa että regeneroinnin yhteydessä.

5 Lisäksi keksinnön tarkoituksena on aikaansaada depyroge-nointimenetelmä suodattimena, joka voidaan happodepyro-genoida sekä alussa että regeneroinnin yhteydessä.

Eräänä keksinnön tarkoituksena on aikaansaada sellainen 10 suodatin pyrogeenien poistamiseksi nesteestä, jota voidaan käyttää pitkiä ajanjaksoja ja joka kestää useita regene-rointij aksoj a.

Vielä eräänä keksinnön tarkoituksena on aikaansaada mene-15 telmä pyrogeenien poistamiseksi nesteestä suodattimena, jolla on hyvä virtaus ja hyvä läpäisevyys.

Keksinnön nämä ja muut piirteet käyvät tarkemmin selville seuraavasta yksityiskohtaisesta kuvauksesta.

20

Keksinnön menetelmään pyrogeenien erottamiseksi kuuluu pyrogeenipitoisen nesteen kuljettaminen keraamisella kantajalla olevan sirkoniumoksidimembraanin läpi. Keraamisella kantajalla oleva membraani on suositeltavasta alfa-alu-·· 25 miinioksidikantajaila oleva huokoinen sintrattu sirkonium- oksidimembraani.

Oheisessa piirustuksessa on esitetty kaaviomaisesti keksinnön mukainen poikkivirtausultrasuodatukseen tarkoitettu 30 keraamisella kantajalla oleva membraani.

On havaittu, että keksinnön menetelmällä aikaansaadaan yli . 5-log parannus pyrogeenien vähenemiseen yhdistettynä yllät täviin ja odottamattomiin etuihin, jotka liittyvät suureen 35 virtaukseen ja hyvään läpäisevyyteen mernbraanin koko pitkän käyttöajan aikana, samalla kun keksinnön menetelmällä, jossa käytetään keraamisella kantajalla olevaa sirkoniumok- 6 105323 sidimembraania, saadaan erinomainen regeneroitavuus.

Pyrogeenit tai endotoksiinit ovat termejä, joita käytetään ' tässä geneerisesti tarkoittamaan kaikkia aineita, jotka 5 aikaansaavat kuumeen ihmisessä. On tärkeää, että pyrogeenit sadaan olennaisilta osiltaan poistetuksi tai erotetuksi parenteraalisesta nesteestä turvalliselle tasolle potilaan haitallisten oireiden välttämiseksi. Pyrogeeneja ei voida poistaa autoklaavissa tai mikrosuodatuksella, mutta ne 10 voidaan onnistuneesti poistaa uitrasuodatuksella. Nimellis-rajasuodatukseltaan 10 000 moolimassan ultrasuodatusmem-braanilla aikaansaadaan yleensä 2- aina alle 5-log asti pienennys pyrogeenikonsentraatioon. Aikaisemmissa yrityksissä ei ole saavutettu suurempia kuin 5-log pienennyksiä 15 yksivaiheisella suodattimena. Squibb Institute for Medical Research on raportoinut 2-log vähennyksen endotoksiinipi-toisuudessa toisella läpäisyllä ultrasuodatusjärjestelmäs-sä, jossa käytettiin polymeerimembraania. Continental Water Systems, San Antonio, Texas, on ilmoittanut 5-log vähennyk-20 sen pyrogeenisessa aineessa, mutta käyttämällä kaksivaiheista membraanijärjestelmää.

Tämän keksinnön menetelmässä käytetään suositeltavasti kantajamateriaalina monikerroksista alfa-alumiinioksidikan-25 tajaa. Alfa-alumiinioksidikantaja on monikerrosrakenne, jossa on alakerros, esim. huokoshalkaisijaltaan 0,2 mikronin alakerros, joka paksuudeltaan on keskimäärin 25pm ja integraalisesti sidottu kantamaan uitrasuodatuskerrosta, esim. membraanikerrosta, joka on edelleen tuettu toiselle 30 alakerrokselle, esim. huokoshalkaisijaitaan 0,8 mikronin, : joka paksuudeltaan on keskimäärin 30-50 mikronia, ensimmäi sen alakerroksen toisella puolella. Tämä rakenne on sitten edelleen tuettu huokoiselle kantajalle, jonka huokoshal-kaisija on noin 10-15 mikronia ja paksuus noin 1,5-2 mm.

35

Membraanin ulkopäällysteen raaka-aineisiin kuuluu yttrium- ; oksidilla stabiloitu sirkoniumoksidi. Nämä raaka-aineet 7 105323 sekoitetaan veteen tai alkoholiin ja suspensioaineeseen lasituslietteeksi kutsutun nestesuspension valmistamiseksi.

' Liete saostetaan kantajalle ja kuumennetaan nesteväliaineen poistamiseksi, suspensioaineen polttamiseksi ja membraanin 5 sintraamiseksi.

Lietteen valmistus yttriumoksidi-stabiloidusta sirkoniumok-sidista aloitetaan sekoittamalla ZrO:-jauhe veteen ja orgaanisiin lisäaineisiin homogeeniseksi suspensioksi. Or-10 gaaniset lisäaineet, polyvinyylialkoholi ja etanoli, toimivat deflokkulointiaineina ja auttavat myös lietteen Teologisten ominaisuuksien säädössä. Ne haihdutetaan tai poltetaan pois valmistusmenetelmän myöhemmässä vaiheessa. Sitten suspensio laimennetaan vedellä.

15

Edellisellä menetelmällä valmistetun lietteen annetaan seuraavaksi valua kantajalle, jolle se saostetaan ja kuivataan. Vastamuodostuneelle kerrokselle suoritetaan sitten lämpökäsittely hapettavassa atmosfäärissä, joka poistaa 20 ylimääräisen veden ja alkoholin. Lämpökäsittely hapettaa myös orgaaniset lisäaineet ja sintraa ZrO -hiukkaset sulattaen ne siten toisiinsa sekä kantajaan. Maksimilämpötilat lämpökäsittelyn aikana vaihtelevat lopputuotteelle halutun huokoshalkaisijän mukaan, mutta joka tapauksessa lämpötilat 25 nousevat ainakin 500*C:seen asti sen varmistamiseksi, että kaikki orgaaniset lisäaineet ovat hapettuneet.

Kaikki valmiit membraanit testataan mahdollisten virhekoh-tien varalta kuplatestillä sen varmistamiseksi, että ne 30 ovat yhtenäisyysspesifikaatioiden mukaisia. Tässä testissä * kantajalla oleva membraani suljetaan sopivaan säiliöön ja upotetaan etanoliin. Säiliön membraanin puolelle ruiskute-. taan typpikaasua. Painetta, jossa typpikuplat havaitaan yksikön kantajan puolella, käytetään hyväksi laskettaessa 35 mahdollisten virhekohtien kokoa.

.· Piirustuksessa on esitetty kaaviomainen kuvanto keksinnön Λ 8 105323 menetelmän mukaisesta poikkivirtausultrasuodatuksesta, jossa käytetään keraamista membraania keraamisella kantajalla. Keksinnön mukaisessa alfa-alumiinioksidia olevassa keraamisessa kantajassa 1 on useita monoliittiseen kantaja-5 materiaaliin sisältyviä kanavia 2. Kanavien halkaisija voi olla 4 tai 6 mm, ja elementtiä kohti niitä on useita, esim.

19 kanavaa/elementti. Kantajalla oleva membraani muodostetaan aksiaalisuuntaisten kanavien sisäpuolelle. Membraani-päällyste 3 aikaansaa keraamisen membraanin 3 alfa-alu-10 miinioksidia olevalle kantajamateriaalille 4. Pyrogeeneja 6 ja vettä 7 sisältävä syöttövirtaus 5 johdetaan kanaviin 2. Syöttövirtaukselle 5 muodostetaan vastapaine ja perme-aattivirtaus 8 johdetaan membraanin 3 ja kantajamateriaalin 4 läpi, ja se poistuu permeaattivirtauksena 8. Tässä ta-15 pauksessa permeaatti on pääasiassa vettä 7. Retentaattivir-taus 9 poistuu kantajaelementillä olevalta membraanilta, ja se sisältää pyrogeenia 6 ja vettä 7. Membraanin 3 syvyys on suositeltavasta noin 3-5 mikronia.

20 Kantajalla olevan spesifisen membraanin toimittaja on SCT,

Tarbes, Ranska, ja sitä kutsutaan nimellä Membralox"- sir-koniumoksidiultrasuodatin.

On havaittu, että pyrogeenit voidaan poistaa vedestä hyvin 25 korkeilla puhdistustasoilla. Pyrogeenit voidaan poistaa vedessä olevan pyrogeenikonsentraation 5-log pienennyksellä. 5-log pienennys poistaa 99,999 paino% pyrogeeneista.

Tämän keksinnön menetelmään kuuluu sirkoniumoksidimembraa-30 nien käyttö, joiden nimellishuokoskoot ovat alueella noin 2-10nm (20-100A). Nimellishuokoskoolla tarkoitetaan keskimääräistä huokoskokoa, esim. 4nm (40A), jolloin yli noin 95% huokoshalkaisijoista on alueella noin plus miinus 5% , nimellishuokoskoosta, esim. plus miinus 0,2nm (2A) nimel-35 lishuokoskoon 4nm (40A) tapauksessa. Keksinnön mukaisen kantajalla olevan sirkoniumoksidimembraanin nimellishuokos-koko on noin 5nm ( 50A) tai pienempi.

9 105323

Keksinnön ultrasuodatusmenetelmään kuuluu pyrogeenipitoisen nesteen johtaminen sirkoniumoksidimebraanin yli poikkivir-' tauksena tai tangentiaalisena virtauksena. Poikki- tai tangentiaalisella virtauksella tarkoitetaan sitä, että 5 syöttövirtaus on aksiaalisesti kanavoitu ja olennaisesti kohtisuorassa kantajan läpi tapahtuvaan permeaattivirtauk-seen nähden, kuten piirustuksessa on esitetty.

On havaittu, että keksinnön mukaisella menetelmällä pyro-10 geenit erottuvat nesteestä siten, että muodostuu ei-pyro-geeninen fluidi. Ei-pyrogeenisella fluidilla tarkoitetaan sitä, että käytettävissä olevilla menetelmillä siitä ei löydy pyrogeeneja. Pyrogeenien ilmaisumenetelmiin kuuluvat kaniinitesti ja LAL-testi. LAL on Limulus Amebocyte Lysate. 15 Jotta pyrogeenien poistoa voitaisiin tehokkaasti hyödyntää, kantajalla oleva aloitusmebraani tulisi depyrogenoida ennen keksinnön menetelmän suorittamista. Depyrogenointi voidaan suorittaa deaktivoimalla pyrogeeni kemiallisesti, esim. laimealla happokäsittelyllä, kuten 2% typpihapolla tai 20 perkloorihapolla.

Keksinnön tässä yksityiskohtaisessa kuvauksessa tarkoitettuihin pyrogeeneihin kuuluvat sellaiset, joiden hiukkaskoko on aina noin yhteen mikroniin asti tai aggregaattimoolimas-25 sa aina noin miljoonaan asti, ja eräässä tapauksessa nimel-lismoolimassa noin 10000-20000.

Keksinnön mukaista menetelmää voidaan kuvata myös funktionaalisesta, esim. nesteen puhdistamiseksi pyrogeeneista, 30 jolloin pyrogeenipitoinen neste johdetaan keraamisen mem-' ' braanin läpi, jonka vuonopeus tai läpäisevyys on suurempi kuin noin 50 l/h-m2-bar (transmembraanipaine) pyrogeenien , poistamiseksi ilman membraanin olennaista tukkeutumista useiden tuntien käyttöaikana. Empiirisin kokein ja testein 35 on havaittu virtausnopeutta ja läpäisevyyttä keraamisella kantajalla olevan keraamisen mebraanin läpi tutkittaessa, .. että keksinnön mukaisella menetelmällä saadaan suurella 10 105323 virtausnopeudella odottamattoman hyvät erotusominaisuudet ja vähäinen tukkeutuminen. Nämä erinomaiset ominaisuudet käyvät lisäksi ilmi seuraavista esimerkeistä. '

Nimellä 316SS Membralox*' 1T1-150 Module tunnetun alfa-alu-miinioksidikantajalla olevan sirkoniumoksidimembraanin toimittaja oli SCT, Tarbes, Ranska. Membraanielementin 10 pituus oli 20 cm. Elementin päätysulut olivat erikoislasi-emalia.

Kantajaelementillä oleva membraani puhdistettiin happamalla puhdistusaineella lasin korroosion vähentämiseksi. Toisten 15 sulkujen yhteydessä voidaan membraanielementin puhdistukseen käyttää aikalisiä liuoksia.

Ennen testiä järjestelmä depyrogenoitiin. Tämä suoritettiin 2% kuumalla typpihappoliuoksella. Järjestelmän syöttösäi-20 liössä valmistettiin kaksi gallonaa 2% typpihappoliuosta.

Liuos kuumennettiin hitaasti 75-80*C:seen käyttäen höyryä ja säiliöön upotettua ruostumatonta teräskierukkaa samalla kun liuosta kierrätettiin järjestelmän läpi nopeudella 3,7 GPM (1 m/s). Tämä liuos jätettiin kiertämään noin 45 minuu-25 tin ajaksi, minä aikana lämpötila laski hieman. Tänä aikana (transmembranaaliseksi) paine-eroksi säädettiin 4,1 bar (60 psi ) ja permeaattiventtiili avattiin kokonaan. Tämä varmisti moduulin kuoripuolen depyrogenoinnin.

30 Noin 45 minuuttia kestäneen järjestelmän depyrogenoinnin jälkeen 2% typpihappoliuos huuhdeltiin pois järjestelmästä 11-15 litralla (3-4 gallonalla) tislattua vettä. Suurin osa haposta huuhtoutui järjestelmästä, jonka pH:ksi tuli noin 4,5. Sitten valmistettiin hyvin laimea natriumhydroksidili-35 uos ja se lisättiin tiputtamalla siten, että järjestelmän pH:ksi tuli lähes neutraali (noin 7). Kun oli saavutettu pH-arvo 6,5-7,0, huuhdeltiin järjestelmän läpi vielä 7,6 u 105323 litraa (2 gallonaa) tislattua vettä, ja pH mitattiin uudelleen lakmuspaperilla (ja tarkistettiin vielä kahdella pH-mittarilla). Kuoripuolelle mahdollisesti vielä jäänyt happo huuhdeltiin tislatulla vedellä (3,78 litraa (1 gallona) oli 5 riittävä) ja mitattiin pH.

Kun kaikki happo oli huuhdeltu ja järjestelmän pH oli 6,5- 7,0 (lähempänä 7,0), otettiin sekä syötöstä että perme-aatista näyte, josta analysoitiin pyrogeenit. Kaikissa 10 testeissä varmistuttiin siitä, että membraanimoduuli ja testijärjestelmä olivat pyrogeenivapaita.

Analyyttisessä menettelyssä käytettiin geelinhyytymis-LAL-testiä. Menettelyn toistettavuus ja tarkkuus testattiin. 15 Tarkat konsentraatiot määritettiin sarjalaimennuksilla. Standardit ja laimennukset valmistettiin laimentamalla tunnettu määrä lipopolysakkarideja (L-2880, Lot 17F-40191, Sigma Chemicals, St. Louis, Missouri) steriilillä, pyro-geenivapaalla ja ei-bakteriostaattisella vedellä (bakterio-20 staattisessa vedessä suoja-aineena käytetty bentsyylialko-holi estää testin suorituksen). Sitten pieni määrä lisättiin pulloon, joka sisälsi geelinhyytymisuutetta. Sekoitettiin ja inkuboitiin tunnin ajan. Viimeinen vaihe oli pullon kääntäminen hitaasti mahdollisen hyytymisen havaitsemisek-"· · 25 si. Jos geeli hyytyi ja kiinnittyi pullon pohjalle, testi oli positiivinen; jos se liukui sivua pitkin alas, se oli negatiivinen. Testin herkkyyden (0,0125 ng/ml) alapuolella olevia konsentraatioita ei voitu määrittää.

30 Lasitavara depyrogenoiti in kuumennuskäsittelylla. Se kää-„ rittiin alumiinikalvoon ja pantiin uuniin 250*C:seen 2 tunnin ajaksi ennen käyttöä. Liuoksen siirtoon käytetyt . pipetit olivat yksittäispakattuja, steriilejä kertakäyttö- pipettejä, toimittaja Fisher Scientific. Järjestelmästä 35 otettiin depyrogenoinnin jälkeen näytteitä sen varmistamiseksi, että se oli puhdas ja pyrogeenivapaa.

12 105323

Ennen kutakin koetta otettiin sekä syöttöpuolelta, perme-aattipuolelta että tislatusta vedestä kaksi näytettä, jotka kaikki osoittautuivat pyrogeenien suhteen negatiivisiksi.

5 Alkukonsentraatio oli tässä esimerkissä 500 ng/ml, ja se oli valmistettu tuoreeseen tislattuun veteen, jonka pyro-geeninegatiivisuus oli varmistettu testaamalla. Kokeen lopuksi otettiin kulloinkin kaksi näytettä syöttösäiliöstä, permeaattisäiliöstä ja suoraan permeaattilinjalta, ja 10 testattiin pyrogeenit. Tulokset olivat:

Alkusyöttö: 500 ng/ml

Permeaattinäyte lasisesta 15 permeaatin keräyssäiliöstä: <0,0125 ng/ml

On-line permeaattinäyte: <0,0125 ng/ml Tämä osoittaa konsentraation 5-log pienennyksen.

20

Prosessiolot olivat: lämpötila 30-40*C, poikkivirtaussuoda-tusnopeus noin 1,5 m/sek ja transmembraanipaine 80 psi.

Testi kesti noin 45 minuuttia. Puhtaan veden permeabili-teetti ennen koetta oli noin 50 l/h-m2-bar 20*C:ssa. Keski-·.· - 25 määräinen permeabiliteetti kokeen aikana oli 47 l/h-m2,bar.

Havaittiin, että pyrogeenien läsnäolo aiheutti vain hyvin ' pienen vähennyksen membraanin (veden) permeabiliteettiin.

30 Edeltä käsin depyrogenoituun lasiseen säiliöön kerätyn ; permeaatin tilavuus oli noin 2100 ml. Pyrogeenikuorma testien lopussa oli noin 1000 ng/ml. Alkusyöttötilavuus oli 1 gallona (3,78 1). Permeaatista otettiin kaksi on-line , näytettä ja kaksi näytettä permeaatin keräyssäiliöstä.

35 Kaikki näytteet testattiin pyrogeenien suhteen LAL-testil-lä, joka kuvattiin analyyttisen menettelyn yhteydessä, jossa käytettiin geelinhyytymistestiä, ja ne osoittautuivat 105323 13 negatiivisiksi ja osoittivat siten, että pyrogeenikonsent-raatio oli pienempi kuin ilmaisuherkkyys 0,0125 ng/ml.

Esimerkki_2 5

Testiolot muutettiin esimerkistä 1 siten, että testiaika oli 50 minuuttia, pyrogeenin alkukuorma 1,140 ng/ml ja alkusyöttö 1,5 gallonaa (5,68 1).

10 Keskimääräiseksi permeabiliteetiksi saatiin 50 l/h'm2*bar. Puhtaan veden permeabiliteetti ennen pyrogeenitestiä oli 50 l/h*m2-bar 20*C:ssa. Siten pyrogeenien läsnäolo ei käytännössä vaikuttanut lainkaan veden permeabiliteettiin. Alueella 500-1800 ng/ml olevalla pyrogeenikonsentraatiolla ei 15 näyttänyt olevan mitään merkittävää vaikutusta permeabiliteettiin.

Varsin merkittävä havainto oli, että pyrogeeneja ei voinut lainkaan syyttää huokosten tukkeutumisesta tai konsentraa-20 tiopolarisaatiosta molekyylimitoilla, jotka olivat olennaisesti suurempia kuin membraanin huokoskoko.

On-line permeaattinäytteen arvo oli alle 0,0125 ng/ml.

25 Pyrogeenien vähennyskyvyn testitulokset esimerkeistä 1 ja 2 on koottu seuraavaan taulukkoon. Pyrogeenikonsentraation pienentyminen ilmaistaan yleisesti membraanisuodattimella saatavalla pyrogeenikonsentraation logaritmisena pienentymisenä, kun suodattimena on spesifinen pyrogeenikuorma 30 (yksikköinä ng/ml).

Pyrogeenikonsentraation log-pienentyminen tarkoittaa log: -arvoa [retentaatin keskimääräinen pyrogeenikonsentraatio (ng/ml) jaettuna permeaatin keskimääräisellä pyrogeenikon-35 sentraatiolla (ng/ml)].

t i 105323

P

XI

E

Q)

E

- M

® · c --j c ra ra* δ o id μ <D · φ cn »— 4_> ;! : S'! ~ § tj +-1^— > « ra -h , u ! m i

§ 31c S

2 i 9 > > .2 ij <r Dj Q) *H -f~\ ^

Zj 3 ^ C -H -H >

^ -Η -P -P

3 rH fU £ s θ ί ? ·§ I s Ϊ s

U P

O fn * £ 5 •h ' ra CO jj <n D ro ro ^ ^ k m e ^ ^ e (a

S >5 -U ' £ ö -f~i _ -X

o in u )-i in (N O en ^Dr-I IVO *-C O m r-~ (N ro -H .J <n > o -X (N (N Jj 9 2 ™

< .Q C

^ E "ra ra / 5 ra Σ M ra n Z ·§ ti < ^ I ra ^ o. ° o < ^ 10 e in G i_i — £ £ ra

E S

* ·3 I E I

§ S 3 φ en x en n Φπ3+311οο — \ ^ e ·.-< Sr G ^ e ? ® ^ ε ^ C £ 9 - m in n ai t?Ä e a ^ o ^ 4J I —< > o Φ <~i ^ u H ·· ra o 1 "1 CO Ή e Λμ o ra p en -5 ί CJ · · 0) P >, e S α, o o ·Ηοαο>ι S s: ITg J i g, 2 sisä - io» ϋ .·£ o > ra σ> ό ro ra ή (o ai u li X C ΙΛ Ora-Hr-ιχ;

sL E 4-* X H

£ <0 1-1 ra oi e 1 '—I -H φ Φ Ή

0 P -H > E C P

2 +J +J -H P -H en ' H <D o .x ra ra <d SU pahaan •S'- >1 E ή m :fU :^D 0 +·

ui X J CU * -K

15 105323

Samalla kun keksintöä edellä on kuvattu sen suositeltuihin suoritusmuotoihin liittyen, on oheiset patenttivaatimukset , tarkoitettu kattamaan kaikki sellaiset suoritusmuodot, jotka sisältyvät keksinnölliseen ajatukseen.

e ’ • ·

Claims (17)

105323

1. Menetelmä pyrogeenien erottamiseksi, tunnettu siitä, että pyrogeenipitoinen neste kuljetetaan keraamisella 5 kantajalla olevan sirkoniumoksidimembraanin läpi, jolloin sirkoniumoksidimembraanin nimellishuokoskoko on alueella 2nm - lOnm ( 20A - 100A).

2. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 10 keraaminen kantaja on huokoinen sintrattu kantaja.

3. Vaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kantaja on alfa-alumiinioksidia.

4. Vaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sirkoniumoksidimembraanin nimellishuokoskoko on noin 5 nm (50A) tai pienempi.

5. Vaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 20 pyrogeenipitoisen nesteen kuljettamiseen sirkoniumoksidimembraanin läpi kuuluu poikkivirtaus tai tangentiaalinen virtaus membraanin yli.

6. Vaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että t; 25 pyrogeenit erotetaan siten, että niiden määrässä tapahtuu ainakin 5-log pieneneminen.

7. Vaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pyrogeenit erotetaan siten, että syntyy ei-pyrogeeninen 30 fluidi. · *>

8. Vaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ennen pyrogeenipitoisen nesteen johtamista membraani happo-depyrogenoidaan typpihapolla. 35

9. Vaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että neste on vesi. 105323

10. Vaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pyrogeenipitoinen neste on vettä, joka sisältää pyrogeene-, ja, joiden hiukkaskoko on aina yhteen mikroniin asti.

11. Vaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pyrogeenien nimellismoolimassa on noin 10 000 - 20 000.

12. Nesteen puhdistusmenetelmä pyrogeenien poistamiseksi, tunnettu siitä, että siihen kuuluu pyrogeenipitoisen nes- 10 teen kuljettaminen keraamisen membraanin läpi, jonka nimel-lishuokoskoko on alueella 2nm - lOnm (20A - lOOA) ja vuono-peus tai permeabiliteetti suurempi kuin noin 40 l/h-m2-bar pyrogeenien poistamiseksi ilman membraanin olennaista tukkeutumista ainakin 60 minuutin käyttöaikana. 15

13. Vaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että nesteen kuljettamiseen kuuluu poikkivirtaus- tai tangen-tiaalinen suodatus.

14. Vaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pyrogeenit erotetaan nesteestä siten, että niiden määrässä tapahtuu ainakin 5-log pieneneminen.

15. Vaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 25 pyrogeenit erotetaan siten, että muodostetaan ei-pyrogeeni-nen nestepermeaatti. ’ 16. Vaatimuksen 15 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että neste on vettä ja pyrogeenit ovat biologisia aineita, 30 joiden moolimassat ovat alueella noin 10 000 - 20 000. * *

17. Menetelmä pyrogeenien erottamiseksi, tunnettu siitä, että menetelmässä: 35 (a) aikaansaadaan alfa-alumiinioksidikantajalla oleva happodepyrogenoitu, huokoinen sintrattu sirkonium-oksidiultrasuodatusmembraani, jonka nimellishuokoskoko on 105323 alueella noin 2nm - 10 nm (20A - 100A), käsittelemällä kantajalla oleva membraani typpihapolla; ja (b) kuljetetaan pyrogeenipitoista vettä poikkivirta- > tai tangentiaalisella suodatuksella alfa-alumiinioksidi-5 kantajalla olevan sirkoniumoksidimembraanin yli ja läpi pyrogeenien erottamiseksi ja ei-pyrogeenisen permeaatin muodostamiseksi. 10