FR2492269A2 - ELECTRODIALYSIS APPARATUS AND METHOD FOR FRACTIONING PROTEIN MIXTURES - Google Patents
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Abstract
A.PROCEDE DE FRACTIONNEMENT DE MELANGES DE PROTEINES LIQUIDES 1 EN FRACTION DE COMPOSITIONS INTRINSEQUEMENT DIFFERENTES. B.PROCEDE CARACTERISE EN CE QU'IL CONSISTE A EXTRAIRE TOUT LE PRECIPITE TROUBLANT LE MELANGE 1; A FAIRE PASSER CE MELANGE DANS UN APPAREIL D'ELECTRODIALYSE 4 A MEMBRANES DEFINISSANT DES CHAMBRES DE DEBIT; A APPLIQUER A CET APPAREIL UN COURANT ELECTRIQUE MODIFIANT SUFFISAMMENT L'ENVIRONNEMENT IONIQUE DU MELANGE POUR DESTABILISER AU MOINS UNE PROTEINE; A LAISSER PRECIPITER CELLE-CI; ET A EXTRAIRE CE PRECIPITE 17 EN MAINTENANT LA TEMPERATURE DU MELANGE ENTRE 0 ET 40C. C.L'INVENTION CONCERNE LE FRACTIONNEMENT DES PROTEINES PAR ELECTRODIALYSE.A. PROCESS FOR FRACTIONING MIXTURES OF LIQUID PROTEINS 1 INTO FRACTIONS OF INTRINSICALLY DIFFERENT COMPOSITIONS. B. PROCESS CHARACTERIZED IN THAT IT CONSISTS OF EXTRACTING ALL THE PRECIPITE TROUBLESHOOTING THE MIXTURE 1; TO PASS THIS MIXTURE THROUGH AN ELECTRODIALYSIS APPARATUS 4 WITH MEMBRANES DEFINING FLOW CHAMBERS; TO APPLY TO THIS APPLIANCE AN ELECTRIC CURRENT SUFFICIENTLY MODIFYING THE IONIC ENVIRONMENT OF THE MIXTURE TO DESTABILIZE AT LEAST ONE PROTEIN; TO LET THIS PRECIPITATE; AND EXTRACTED THIS PRECIPITE 17 BY MAINTAINING THE TEMPERATURE OF THE MIXTURE BETWEEN 0 AND 40C. C. THE INVENTION CONCERNS THE FRACTIONATION OF PROTEINS BY ELECTRODIALYSIS.
Description
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L'invention concerne un appareil d'électrodialyse et un procédé de fractionnement de mélanges An electrodialysis apparatus and a method for fractionating mixtures
de protéines.of proteins.
Le brevet principal concerne un procédé de fractionnement de mélanges de protéines liquides contenant des sels dissous, par utilisation d'un appareil d'électrodialyse muni d'une ou plusieurs paires de chambres de concentration et de dilution, ces chambres étant définies par des membranes alternées d'échanges d'anions et de cations, situées entre des électrodes terminales d'anode, et de cathode, procédé caractérisé en ce qu'il consiste à faire passer le mélange de protéines dans les chambres de dilution, à appliquer un courant cnntinu aux bornes des électrodes pour réduire la teneur en sel de ce mélange de protéines en faisant The main patent relates to a process for fractionating liquid protein mixtures containing dissolved salts, by using an electrodialysis apparatus provided with one or more pairs of concentration and dilution chambers, these chambers being defined by alternating membranes. exchange of anions and cations, located between anode terminal electrodes, and cathode, characterized in that it consists of passing the protein mixture in the dilution chambers, to apply a current cnntinu electrode terminals to reduce the salt content of this protein mixture by making
passer le sel des chambres de dilution aux chambres de concen- pass the salt from the dilution chambers to the
tration; à recueillir le mélange de protéines dessalé dans les chambres de dilution; à séparer et à extraire un ou plusieurs éléments de protéines du mélange de protéines dessalé et à faire passer ensuite le mélange dessalé obtenu dans les chambres de concentration, grâce à quoi les sels pénétrant dans les chambres de concentration à partir des chambres de dilution adjacentes reconstituent exactement la teneur en sel initiale du mélange tration; collecting the desalted protein mixture in the dilution chambers; separating and extracting one or more protein elements from the desalted protein mixture and then passing the desalted mixture obtained into the concentration chambers, whereby the salts entering the concentration chambers from the adjacent dilution chambers reconstitute exactly the initial salt content of the mixture
de protéines dessalé.desalted protein.
La présente addition a pour but de perfectionner le brevet principal et concerne à cet effet un procédé de fractionnement de mélanges de protéines liquides dans lequel on sépare un mélange aqueux de protéines en fractions The object of the present addition is to perfect the main patent and for this purpose concerns a method for fractionating liquid protein mixtures in which an aqueous protein mixture is separated into fractions.
de compositions intrinsèquement différentes. intrinsically different compositions.
Les fluides biologiques, tels que le Biological fluids, such as the
plasma ou le sérum du sang, le lait, le petit-lait, l'urine etc.. plasma or blood serum, milk, whey, urine etc.
- contiennent un mélange de diverses protéines. - contain a mixture of various proteins.
Par exemple le plasma sanguin contient de l'albumine (3,5 à 4,5 g/100 mi), du fibrinogène (0,20 à 0,45 g/l00 ml) de la g -globuline (0,4 à 1 g/100 ml) de la globuline (0,4 à 1,8 g/100 ml) de l'immunoglobuline Ig M (o,6 à 0,25 g/100 ml) etc... (Prank W. Putnam, The Trace Components of Plasma, An Overview). Les immunoglobulines (Ig) For example, blood plasma contains albumin (3.5 to 4.5 g / 100 ml), fibrinogen (0.20 to 0.45 g / 100 ml), and g -globulin (0.4 to 1 g). g / 100 ml) of the globulin (0.4 to 1.8 g / 100 ml) of the immunoglobulin Ig M (0.6 to 0.25 g / 100 ml) etc ... (Prank W. Putnam, The Trace Components of Plasma, An Overview). Immunoglobulins (Ig)
sont très importantes car elles entrent en jeu dans les mécanis- are very important because they come into play in the mechanis-
mes de protection et de défense contre les organismes infec- protection and defense against infectious organisms
tieux.tious.
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Les troubles cliniques caractérisés par des déséquilibres de ces systèmes de protéines, soit dans la faculté de reconnaître des organismes d'invasion soit dans la faculté de reconnaître des acides indigènes de protéines ou des acides polymeléiques, ont été à l'origine de la compréhension des aspects cliniques de l'immunologie. On sait en effet que des réactions immunologiques anormales produisent un large Clinical disorders characterized by imbalances in these protein systems, either in the ability to recognize invading organisms or in the ability to recognize indigenous acids from proteins or polymelic acids, have been at the origin of the understanding of clinical aspects of immunology. It is known that abnormal immunological reactions produce a wide range of
spectre de maladies.spectrum of diseases.
Parmi les maladies liées à des réac- Among the diseases related to reactions
tions immunologiques complexes, on peut par exemple citer la complex immunological problems, for example, the
maladie du sérum, la glomérulonéphrite et la gravis myastemique. serum sickness, glomerulonephritis and myastemic gravis.
La plasmaphorèse est une technique utilisée pour réduire, freiner Plasmaphoresis is a technique used to reduce, slow down
ou stopper le processus immunopathologique associé à la circula- or stop the immunopathological process associated with circula-
tion d'un anticorps humoral et/ou de composés immunologiques complexes du plasma (Glassman, Rationale for Plasmapheresis, of a humoral antibody and / or complex immunological compounds of the plasma (Glassman, Rationale for Plasmapheresis,
"Plasma Therapy", Vol. 1, nO 1, Page 13 (1979). "Plasma Therapy", Vol. 1, No. 1, Page 13 (1979).
Un procédé connu consiste à effectuer la plasmaphorèse d'environ 4 litres de plasma pendant une A known method is to perform the plasmaphoresis of about 4 liters of plasma during a
période de 2 à 4 heures. Le plasma ainsi Fonctionné sur le pa- period of 2 to 4 hours. Plasma thus Functioned on the
tient est généralement jeté et remplacé Fr de l'albumine et, soit du sérum physilogique soit une solution de Ringer, pour obtenir l'équilibre entre les protéines, l'électrolyte et l'eau. Ce procédé cependant est cher. Dans un autre procédé, le remplacement du plasma éliminé se fait en apportant du plasma frais ou congelé. Ce procédé, bien que moins cher, présente cepdndant des risques de transmission de virus d'hépatite au patient. Le procédé selon l'invention (appelé immunophorèse) permet de pallier les inconvénients ci-dessus de l'art antérieur en éliminant sélectivement les immunoglobulines, les englobulines ou les mélanges complexes d'englobulines et d'antigènes produisant la maladie ou résultant de celle-ci, tout en reconstituant en même temps la majeure partie de l'albumine, de l'électrolyte (sel) et de l'eau, pour restituer ainsi au patient son propre plasma (pratiquement sans mélanges complexes d'Ig ou d'antigènes Ig) contenant le dosage convenable de protéines, sans risque d'hépatite car il n'est pas nécessaire It is usually discarded and replaced with albumin and either the physilogic serum or a Ringer's solution to obtain the equilibrium between proteins, electrolyte and water. This process however is expensive. In another method, replacement of the removed plasma is done by supplying fresh or frozen plasma. This method, although less expensive, presents the risk of transmission of hepatitis virus to the patient. The method according to the invention (called immunophoresis) makes it possible to overcome the above disadvantages of the prior art by selectively eliminating immunoglobulins, englobulins or complex mixtures of englobulins and antigens producing the disease or resulting from it. here, while at the same time reconstituting most of the albumin, the electrolyte (salt) and the water, thus restoring the patient's own plasma (practically without complex mixtures of Ig or Ig antigens). ) containing the correct dosage of protein, without risk of hepatitis because it is not necessary
d'ajouter de l'albumine ou du plasma du donneur. add albumin or donor plasma.
Le facteur d'antihémophilie ou globu- The anti-hemophilia factor
line antihémophile (Facteur VIII, AHF ou AHG) est l'un des Antihemophilic line (Factor VIII, AHF or AHG) is one of the
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éléments intervenant dans la coagulation du sang. Une anomalie hérédilaire de la coagulation du sang, ou hémophilie, entraîne des saignements très importants aux jointures, dans les muscles ou dans les organes internes aux moindres traumatismes. Ces troubles apparaissent comme étant dus à une déficience en proté- ine spécifique AHF du plasma. Les individus affectés de ces troubles doivent le plus souvent recevoir des soins particuliers après les moindres accidents. En cas d'opérations chirurgicales elements involved in the coagulation of blood. A hereditary abnormality of blood coagulation, or haemophilia, causes very large bleeding at the joints, in the muscles or in the internal organs to the slightest trauma. These disorders appear to be due to an AHF specific protein deficiency of the plasma. Individuals with these disorders are most often required to receive special care after the smallest accidents. In case of surgical operations
on corrige le défaut de coagulation par des transfusions de plas- the defect of coagulation is corrected by plasma transfusions.
ma frais ou par des injections de Facteur VIII concentré, cette my charges or by injections of concentrated Factor VIII, this
dernière solution étant préférable car elle évite les hyperpro- last solution being preferable because it avoids hyperpro-
téinémie et les troubles rénaux résultant de grands volumes de transfusions. Les procédés, selon l'art antérieur, de production de AHF consistent par exemple à utiliserune réserve commune de plasma, ou banque de plasma, à former un cryoprécipité, à centrifuger le précipité constitué essentiellement d'un mélange malignant and renal disorders resulting from large volumes of transfusions. Processes, according to the prior art, for the production of AHF consist, for example, in using a common pool of plasma, or plasma bank, to form a cryoprecipitate, in centrifuging the precipitate consisting essentially of a mixture
de AHF et de fibrinogène, et à utiliser ensuite une lyophilisa- AHF and fibrinogen, and then use freeze-dried
tion pour produire le concentré de AHF. Cependant ces procédés présentent tous l'inconvénient d'être longs et fastidieux, et de plus présentent des risques de transmissions d'hépatites par la source commune ou banque de plasma. Par ailleurs la présence de l'impureté de fibrinogène rend difficile la dissolution du concentré d'AHF. Enfin, le fait que plusieurs jours s'écoulent entre le moment o le plasma est donné et le moment o il est to produce AHF concentrate. However, these methods all have the disadvantage of being long and tedious, and also present risks of transmissions of hepatitis by the common source or plasma bank. Furthermore, the presence of the fibrinogen impurity makes it difficult to dissolve the AHF concentrate. Finally, the fact that several days elapse between the moment the plasma is given and the moment it is
utilisé, conduit à une perte considérable d'activité de l'AHF. used, leads to a considerable loss of AHF activity.
L'AHF unitaire se définit comme l'activité régnant dans 1 ml. de plasma humain moyen normal vieux de moins d'une heure (100 %/0 de niveau AHF). Ainsi, au bout de six heures la perte d'activité du plasma liquide extra corporel peut atteindre 80 %. Un procédé de traitement rapide de l'AHF Unit AHF is defined as the activity in 1 ml. normal average human plasma less than one hour old (100% / 0 AHF level). Thus, after six hours the loss of activity of the extracorporeal liquid plasma can reach 80%. A quick treatment process for AHF
permet dtempêcher cette perte d'activité. prevents this loss of activity.
Les appareils et procédés selon l'in- Apparatus and processes according to
vention ont pour but de pallierles inconvénients ci-dessus par the purpose of remedying the above-mentioned disadvantages
un traitement continu en temps réel. Cela permet une récupéra- continuous treatment in real time. This allows a recovery
tion de AHF de l'ordre de 4 à 5 fois celle des procédés actuels AHF in the range of 4 to 5 times that of current processes
beaucoup plus longs.much longer.
L'invention peut également s'adapter à une banque de plasma de volume plus faible, contenant par exemple 2 à 3 éléments sans risques d'hépatites, de la famille The invention can also be adapted to a plasma bank of smaller volume, containing for example 2 to 3 elements without risk of hepatitis, of the family
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des hémophiles, la récupération de AHF se faisant ausstÈt après in-situ, ce qui permet ainsi d'obtenir, sans risque d'hépatite du AHF à activité très élevée. Les procédés en continu selon l'invention peuvent également s'utiliser pour récupérer le Facteur VIII des donneurs pendant la plasmaphorèse. Les techniques de base utilisées dans l'invention, c'est-àdire la plasmaphorèse et l'électrodialyse, sont toutes deux bien connues de l'art antérieur. La combinaison nouvelle des techniques décrites ici produit un effet de synergie, c'est-à-dire une augmentation du rendement de chaque étape de la combinaison. Cette augmentation surprenante de rendement est extrêmement utile, en particulier pour les soins in-situ en temps réel sur des patients à qui il faut ponctionner des Ug ou hemophiliacs, the recovery of AHF is done after in-situ, which allows to obtain, with no risk of hepatitis AHF very high activity. Continuous methods according to the invention can also be used to recover donor Factor VIII during plasmaphoresis. The basic techniques used in the invention, that is plasmaphoresis and electrodialysis, are both well known in the art. The novel combination of the techniques described herein produces a synergistic effect, i.e., an increase in the yield of each step of the combination. This surprising increase in yield is extremely useful, especially for real-time in-situ care of patients who need to be punctured with Ug or
des composés complexes de ces Ig.complex compounds of these Ig.
Les procédés selon l'invention seront décrits sur les exemples préférés du plasma et du petit-lait, mais il est évident que l'invention s'applique aussi bien à The processes according to the invention will be described in the preferred examples of plasma and whey, but it is obvious that the invention is equally applicable to
d'autres fluides biologiques ou d'autres protéines sans limita- other biological fluids or other proteins without limita-
tion de sa portée. L'utilisation de l'électrodialyse pour satu- its scope. The use of electrodialysis to saturate
rer de sel ou au contraire dessaler le fluide biologique, afin d'obtenir une séparation des protéines, est un outil extrèmement salt or on the contrary desalt the biological fluid, in order to obtain a separation of the proteins, is an extremely useful tool
efficace entre les mains des chimistes des protéines. effective in the hands of protein chemists.
A cet effet l'invention concerne un procédé de fractionnement de mélanges de protéines liquides conforme au brevet principal suivant lequel on sépare un mélange aqueux de protéines en fractions de compositions intrinsèquement différentes, procédé caractérisé en ce qu'il consiste à retirer tout le précipité troublant le mélange aqueux; à faire passer For this purpose, the invention relates to a method for fractionating mixtures of liquid proteins according to the main patent according to which an aqueous mixture of proteins is separated into fractions of intrinsically different compositions, a process characterized in that it consists in removing all the disturbing precipitate. the aqueous mixture; to pass
ensuite ce mélange à une vitesse de l'ordre de 3 à 40 cm/sec. then this mixture at a rate of about 3 to 40 cm / sec.
dans un appareil d'électrodialyse contenant au moins une paire de membranes voisines définissant entre lelles une chambre de débit de liquide; à appliquer un courant électrique dans cet appareil avec un rapport CD d'environ 0,1 à 10 (CD étant la densité de courant en mA/cm et K la conductivité du mélange aqueux en milliSiemens/cm) pour modifier ainsi l'environnement ionique du mélange d'une valeur suffisante pour déstabiliser au moins partiellement une ou plusieurs protéines du mélange à laisser précipiter la protéine déstabilisée; et à retirer ensuite tout le précipité obtenu en maintenant la température du mélange dans une plage de l'ordre de 0 à 400 C pendant toute in an electrodialysis apparatus containing at least a pair of adjacent membranes defining therebetween a liquid flow chamber; to apply an electric current in this apparatus with a CD ratio of about 0.1 to 10 (CD being the current density in mA / cm and K the conductivity of the aqueous mixture in milliSiemens / cm) to thereby modify the ionic environment a mixture of a value sufficient to at least partially destabilize one or more proteins of the mixture to allow the destabilized protein to precipitate; and then removing all the precipitate obtained by maintaining the temperature of the mixture in a range of about 0 to 400 C throughout
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l'opération de séparation.the separation operation.
L'invention utilise 1'électrodialyse pour séparer des mélanges aqueux de protéines en fractions de compositions intrinsèquement différentes pouvant se distinguer par des procédés physiques ou chimiques bien connus. Pour cela l'invention utilise le fractionnement ou la séparation partielle de mélanges de protéines puis la reconstitution ultérieure de leur équilibre en sel et en eau. L'invention concerne non seulement le fractionnement par appauvrissement en sel (dessalage) mais également le fractionnement par enrichissement en sel The invention utilizes electrodialysis to separate aqueous mixtures of proteins into fractions of intrinsically different compositions that can be distinguished by well-known physical or chemical methods. For this purpose, the invention uses the fractionation or the partial separation of protein mixtures and the subsequent reconstitution of their equilibrium with salt and water. The invention relates not only to salt depletion fractionation (desalting) but also to salt enrichment fractionation
(saturation en sel).(saturation in salt).
Les mélanges de protéines comprennent essentiellement (mais pas exclusivement) le plasma, le sérum ou leurs dérivés. Le processus d'électrodialyse utilisé dans le dessalage élimine les sels dissous (ions) et, par suite, les englobulines ou leurs composés sont complètement précipités par réduction de leur concentration ionique, combinée si on le désire à des modifications de température et/ou de pH. Dans l'élimination des sels, l'intéraction des ions salins avec les groupes ionisables de protéines se trouve apparemment réduite, ce qui permet une interaction entre les molécules d'englobulines Protein mixtures essentially (but not exclusively) include plasma, serum or their derivatives. The electrodialysis process used in desalting removes the dissolved salts (ions) and, therefore, the enobulins or their compounds are completely precipitated by reducing their ionic concentration, combined, if desired, with changes in temperature and / or pH. In the elimination of salts, the interaction of saline ions with the ionizable groups of proteins is apparently reduced, which allows an interaction between the molecules of englobulins
et par conséquent la précipitation de celles-ci. and therefore the precipitation thereof.
L'albuibine et autres protéines qui ne sont pas des englobulines par nature, ne donnent pas de précipités Albuibine and other proteins that are not nature-by-nature do not give precipitates
pour les concentrations en sel (faibles) convenant aux englobu- for (low) salt concentrations suitable for
lines, et restent donc en solution pour les restitutions ulté- lines, and therefore remain in solution for subsequent refunds
rieures au patient ou pour les récupérations. Après élimination des éléments troubles (ou précipités) d'englobulines, on peut facultativement ramener la concentration du plasma à sa valeur initiale exacte en utilisant le plasma dessalé comme fluide to the patient or for recoveries. After removing the turbid (or precipitated) elements of englobulins, the plasma concentration can optionally be reduced to its exact initial value by using the desalinated plasma as a fluid.
récepteur de sel dans une colonne ou un module d'électrodialyse. salt receiver in a column or electrodialysis module.
Le plasma dessalé se trouve ainsi complètement restitué dans les électrolytes (et dans l'eau) et peut donc être restitué au donneur ou au patient sans autre modification de la teneur en sel ou en eau. Dans la forme de mise en oeuvre du processus correspondant à la saturation saline, on ajoute du sel au mélange de protéines pour provoquer la précipitation une par une The desalinated plasma is thus completely restored to the electrolytes (and water) and can therefore be returned to the donor or the patient without further modification of the salt or water content. In the form of carrying out the salt saturation process, salt is added to the protein mixture to cause precipitation one by one.
des diverses protéines lorsque la concentration ionique augmente. various proteins as the ionic concentration increases.
Les agents de saturation saline agissent apparemment dans ce Saline saturation agents apparently act in this
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groupe en réduisant l'activité de l'eau dans le mélange de group by reducing the activity of water in the mixture of
solvants, ce qui permet ainsi de déshydrater les groupes hydro- solvents, thereby dehydrating the hydro-
philes de molécules de protéines en provoquant la précipitation philes of protein molecules by causing precipitation
de ces protéines.of these proteins.
Dans une troisième forme de réalisa- tion de l'invention on utilise l'adjonction de certains agents tels que par exemple des ions métalliques, de petits anions et polyanions (polyphosphates etc...) tendant à provoquer une précipitation par un mécanisme apparemment différent grâce auquel les charges électrostatiques d'un petit nombre de groupes critiques de protéines semblent affectées. Comme l'ionisation de ces groupes critiques est nécessaire pour maintenir l'état normal d'hydratation des molécules de protéines, la précipitation est souvent produite par simple effet de compensation de la charge électrique résultante des molécules de protéines. Ces agents ne sont nécessaires que pour des concentrations faibles In a third embodiment of the invention is used the addition of certain agents such as for example metal ions, small anions and polyanions (polyphosphates etc ...) tending to cause precipitation by an apparently different mechanism thanks to which the electrostatic charges of a small number of critical groups of proteins seem to be affected. Since the ionization of these critical groups is necessary to maintain the normal state of hydration of protein molecules, precipitation is often produced by a simple effect of compensating for the resulting electrical charge of the protein molecules. These agents are only needed for low concentrations
et bien définies, car le mécanisme n'est pas un effet de masse. and well defined, because the mechanism is not a mass effect.
L'électrodialyse permet d'obtenir ce résultat de manière Electrodialysis makes it possible to obtain this result
parfaitement bien contrôlée.perfectly well controlled.
L'art antérieur utilise l'adjonction The prior art uses the addition
en masse de ces agents, ce qui provoque de forts effets loca- mass of these agents, which has strong local effects.
lisés. Avec l'électrodialyse toutes les formes de réalisatinn de l'invention décrites ci-dessus peuvent se traiter facilement et l'on peut contrôler facilement le fractionnement ou même ized. With electrodialysis all the embodiments of the invention described above can be easily treated and the fractionation or even
dans certains cas le renforcer.in some cases strengthen it.
Plus précisément certaines formes de réalisation de l'invention mettent en oeuvre des processus de fractionnement de mélanges de protéines liquides oentenant un ou plusieurs sels dissous, en utilisant un appareil d'électrodialyse (ED) comportant une ou plusieurs paires de chambres de réception ou de dilution de sel séparées les unes des autres par des More specifically, certain embodiments of the invention employ fractionation processes of liquid protein mixtures in one or more dissolved salts, using an electrodialysis (ED) apparatus having one or more pairs of receiving or salt dilution separated from each other by
membranes sélectives aux ions, des membranes neutres (non sélec- ion selective membranes, neutral membranes (non-selective
tives) ou des combinaisons de membranes neutres et sélectives tives) or combinations of neutral and selective membranes
aux ions.to ions.
Dans une forme particulière de réalisa- In a particular form of
tion de l'invention, le courant électrique est appliqué entre les électrodes terminales de manière à réduire la teneur en sel d'un mélange de protéines localisé dans les chambres de dilution de sel, par transfet des sels de ces chambres aux chambres de réception adjacentes. Ce dessalage se poursuit jusqu'à ce qu'on In accordance with the invention, the electric current is applied between the terminal electrodes so as to reduce the salt content of a protein mixture located in the salt dilution chambers by transferring the salts of these salts to adjacent receiving chambers. . This desalting continues until we
7 24922692492269
obtienne la précipitation.get the precipitation.
La précipitation peut être facilitée, si on le désire, par des modifications préalables, simultanées ou ultérieures du pH et/ou de la température. Le mélange de protéines complètement dessalé des chambres de dilution est collecté et traité pour en séparer ou en retirer un ou plusieurs des éléments de protéines provoquant la précipitation. On peut ensuite faire passer facultativement le mélange de protéines dessalé dans les chambres de réception de sel de façon que les sels pénétrant dans ces chambres en provenance des chambres de dilution adjacentes restituent essentiellement au mélange de protéines dessalé sa teneur initiale en sel et en eau. Ce retour à la norme est souhaitable si le mélange de protéines Precipitation can be facilitated, if desired, by prior, simultaneous or subsequent changes in pH and / or temperature. The fully desalted protein mixture from the dilution chambers is collected and processed to separate or remove one or more of the precipitating protein elements. The desalted protein mixture can then be passed optionally through the salt-receiving chambers so that salts entering these chambers from the adjacent dilution chambers essentially return the desalted protein mixture to its initial salt and water content. This return to the norm is desirable if the protein mixture
est du plasma sanguin qu'on souhaite restituer au donneur. is blood plasma that we want to restore to the donor.
Le processus décrit ci-dessus est particulièrement efficace lorsque le mélange de protéines liquides The process described above is particularly effective when mixing liquid proteins
est du plasma sanguin ou du sérum, lorsque les éléments de proté- is blood plasma or serum, when the protective
ines éliminés sont des globulines et/ou leurs composés, et removed are globulins and / or their compounds, and
lorsqu'au moins l'une des membranes de chaque paire est sélec- when at least one of the membranes of each pair is selected
tive aux ions.ion.
Un autre procédé de mise en oeuvre de la forme de réalisation décrite cidessus, dans laquelle l'une au moins des membranes de chaque paire est sélective aux ions, consiste à collecter le mélange de protéines dessalé Another method of carrying out the embodiment described above, in which at least one of the membranes of each pair is ion selective, consists in collecting the desalted protein mixture.
en provenance des chambres de dilution de la colonne d'électro- from the dilution chambers of the column of electro-
dialyse (ED), à retirer du mélange de protéines flessalé l'une ou plusieurs des protéines précipitées, et à recycler ensuite le mélange dessalé et vidé de ses protéines, vers les chambres dialysis (ED), remove from the protein mixture flessalé one or more precipitated proteins, and then recycle the desalted mixture and emptied of its proteins, to the chambers
de dilution initiales. On applique un courant continu de pola- initial dilution. A continuous current of polarity is applied
rité telle que les chambres de dilution initiales, contenant maintenant un mélange dessalé, deviennent des chambres de concentration ou de réception de sel, et que les premières chambres de réception contenant les sels retirés dans la première partie du processus, deviennent des chambres de dilution ou de déconcentration de sel, de manière à reconstituer ainsi la such that the initial dilution chambers, now containing a desalted mixture, become salt concentration or reception chambers, and that the first receiving chambers containing the salts removed in the first part of the process become dilution chambers or deconcentration of salt, so as to reconstitute the
teneur initiale en sel et en eau du mélange de protéines dessalé. initial salt and water content of the desalted protein mixture.
Dans une autre forme de réalisation In another embodiment
de l'invention, le précipité peut être provoqué par une satura- of the invention, the precipitate can be caused by a saturated
tion en sel, c'est-à-dire par l'adjonction, dans le mélange de salt, that is to say by adding, in the mixture of
protéines, d'un agent de saturation en sel. Ces agents de satu- proteins, a salt saturation agent. These agents of saturation
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saturation comprennent par exemple les sulfates (Na2 SOQ, K2 SO4, (NH4)2 S04, Mg S04 etc..@) les acétates (de sodium, de potassium etc...) les citrates (de sodium, de potassium, etc...) les chlorures (Na CI, K Cl, Mg C12, Ca C12, Ai C13) et autres sels solubles essentiellement non toxiques. L'appareil d'électrodialyse utilisé est le même que celui du premier cas décrit ci-dessus; le mélange de protéines enrichi en sel, dans lequel la précipitation s'est produite sous l'action de la saturation en sel provoquée par un agent de saturation tel que Na2 S04 par exemple, est collecté et traité pour en séparer et en retirer l'un ou plusieurs des saturation include, for example, the sulfates (Na 2 SO 4, K 2 SO 4, (NH 4) 2 SO 4, Mg SO 4 etc.), the acetates (of sodium, potassium, etc.), the citrates (of sodium, of potassium, etc.). ..) chlorides (NaCl, KCl, MgC12, CaCl2, AlCl3) and other essentially non-toxic soluble salts. The electrodialysis apparatus used is the same as that of the first case described above; the salt-enriched protein mixture, in which the precipitation occurred under the action of salt saturation caused by a saturation agent such as Na 2 SO 4 for example, is collected and processed to separate and remove the salt one or more of
éléments de protéines provoquant le précipité. Le courant d'ap- protein elements causing the precipitate. The current of
port de sel (dessalage) doit contenir un agent de saturation en sel, ou encore du plasma enrichi en sel obtenu après élimination salt (desalting) must contain a salt saturation agent, or salt-enriched plasma obtained after elimination
du précipité.precipitate.
On peut ainsi réaliser exactement en même temps les deux opérations c'està-dire le retrait de l'agent de précipitation ou de saturation en sel, et l'adjonction de cet It is thus possible to carry out exactly at the same time the two operations, that is to say the removal of the precipitating or salt-saturating agent, and the addition of this
agent pour provoquer la saturation. Le courant de protéines des- agent to cause saturation. The protein stream of
salé peut alors être renvoyé à la source, éventuellement après salt may be returned to the source, possibly after
qu'on ait obtenu l'équilibre de l'électrolyte à sa teneur ini- the equilibrium of the electrolyte at its initial
tiale exacte en sel et en eau.exact salt and water.
Le processus de saturation en sel décrit ci-dessus s'applique particulièrement bien au cas o le mélange de protéines liquides est du plasma sanguin ou du sérum, et o les éléments de protéines retirés sont des -globulines et/ou leurs composés complexes. L'électrodialyse (ED) permet d'ajouter l'agent de précipitation à vitesm contrôlée, ce qui constitue un facteur très important. Une adjonction lente de l'agent de précipitation conduit à la formation de précipités de protéines cristallisés beaucoup plus purs en protéines, ces cristaux contenant beacuoup moins de polluants absorbés que dans The salt saturation process described above is particularly applicable in the case where the mixture of liquid proteins is blood plasma or serum, and the removed protein elements are -globulins and / or their complex compounds. Electrodialysis (ED) makes it possible to add the precipitation agent at a controlled rate, which is a very important factor. Slow addition of the precipitating agent leads to the formation of crystalline proteins precipitates much purer in proteins, these crystals containing many fewer pollutants absorbed than in
le cas des flocons de protéines plus fins, précipités par ad- the case of finer protein flakes, precipitated by ad-
jonction rapide de l'agent de précipitation, celui-ci pouvant rapid joining of the precipitating agent, which may
contenir des protéines qui ne précipiteraient pas en cas d'ad- contain proteins that would not precipitate in case of ad-
jonction lente.slow junction.
Dans une autre forme encore de réalisa- In yet another form of realization
tion de l'invention, la précipitation peut être produite par of the invention, the precipitation can be produced by
modification du pH par électrodialyse (ED) pour amener pratique-- pH modification by electrodialysis (ED) to bring practice--
ment ce pH au point isoélectrique (pI) d'un groupe donné de - this pH at the isoelectric point (pI) of a given group of
protéines tel que par exemple les g -globulines dans le cas du plasma sanguin. La saturation de sel peut se faire pour une concentration en sel plus faible si l'on travaille au voisinage du point isoélectrique de la protéine. La précipitation par dessalage peut se faire pour une concentration en sel plus proteins such as for example g -globulins in the case of blood plasma. The saturation of salt can be done for a lower salt concentration if one works near the isoelectric point of the protein. The desalting precipitation can be done for a salt concentration more
élevée si l'on travaille au voisinage du point isoIlectrique. high when working near the isoelectric point.
Dans une autre forme encore de réali- In yet another form of reali-
sation de l'invention le fractionnement des protéines peut également se faire par adjonction de glycinate de zinc par exemple (concentration finale d'environ 20 mM) à un pH d'environ 7,2, par électrodilayse (ED). L'ion zinc (Sn"+) produit la In addition, the protein fractionation can be carried out by addition of zinc glycinate, for example (final concentration of about 20 mM) at a pH of about 7.2, by electrodilay (ED). The zinc ion (Sn "+) produces the
précipitation, dans le plasma, des diverses protéines ( g globu- precipitation in the plasma of the various proteins (g globul-
Unes, fibrinogène etc...) sans entraîner la disparition de l'albumine. Ce procédé est semblable à celui de la saturation saline décrit ci-dessus en ce que le compartiment de dilution Unes, fibrinogen etc ...) without causing the disappearance of albumin. This method is similar to that of the salt saturation described above in that the dilution compartment
est vidé de sel de zinc et en ce que le compartiment de concen- is emptied of zinc salt and that the compartment of concentration
tration contenant le mélange de protéines est enrichi de manière containing the protein mixture is enriched
à produire la précipiation.to produce the precipitation.
La quantité de Zn ++ nécessaire est The amount of Zn ++ needed is
très faible comparativement à beaucoup dtautres agents de satu- very low compared to many other saturation agents.
ration saline, car le mécanisme de précipitation consiste apparemment à compenser Simplement la charge électrique négative globale de la molécule; l'équilibre des charges des groupes d'ions restant se trouvant à zéro, la molécule de protéine essentiellement neutre n'est apparemment pas capable de retenir saline ration, because the mechanism of precipitation apparently consists in compensating simply the overall negative electric charge of the molecule; the charge balance of the remaining ion groups being at zero, the essentially neutral protein molecule is apparently not able to retain
suffisamment d'eau pour rester en solution. enough water to stay in solution.
Certaines des techniques et formes de réalisation décrites ci-dessus peuvent se combiner comme cela apparaitra à l'évidence aux spécialistes de la question. Par é euiple, dans la séparation de certaines Y - globulines du plasma, l'adjonction directe de l'agent de saturation saline peut être considéré comme une combinaison avec l'électrodialyse pour retirer le sel ajouté afin de retrouver une solution relativement Some of the techniques and embodiments described above may be combined as will be apparent to the subject matter experts. In the separation of some Y - globulins from the plasma, the direct addition of the saline saturation agent can be considered as a combination with the electrodialysis to remove the added salt in order to find a solution relatively
riche en albumine (après élimination du précipité de globuline). rich in albumin (after removal of the globulin precipitate).
33 Dans les exemples ci-dessus, le Na2 SO4 est utilisé de préférence comme agent de précipitation saline, In the above examples, Na 2 SO 4 is preferably used as a saline precipitating agent,
sans que cela constitue en aucun cas une limitation de l'inven- without in any way constituting a limitation of the invention
tion, d'autres sels ainsi que des mélanges de ceux-ci pouvant other salts and mixtures thereof which may be
être utilisés pour effectuer le processus de fractionnement. be used to perform the splitting process.
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L'invention sera mieux comprise à la The invention will be better understood in
lecture de la description détaillée qui suit et qui se réfère reading of the detailed description which follows and which refers
aux dessins ci-joints dans lesquels: - la figure 1 représente une première forme de réalisation du procédé et de l'appareil de fraction- nement par dessalage selon l'invention, - la figure 2 représente une seconde in the accompanying drawings in which: - Figure 1 shows a first embodiment of the desalting process and apparatus according to the invention; - Figure 2 shows a second
forme de réalisation du procédé et de l'appareil de fraction- embodiment of the process and apparatus of
nement par dessalage selon l'invention, dans laquelle les mêmes parties que celles de la figure 1 sont repérées par les mêmes références, - la figure 3 représente une première by the desalting according to the invention, in which the same parts as those of FIG. 1 are identified by the same references; FIG.
forme de réalisation du procédé et de l'appareil de fraction- embodiment of the process and apparatus of
nement par saturation saline selon l'invention, - la figure 4 représente une seconde by saline saturation according to the invention, - Figure 4 represents a second
forme de réalisation du procédé et de l'appareil de fraction- embodiment of the process and apparatus of
nement par saturation saline selon l'invention, salt saturation according to the invention,
- la figure 5 est un diagramme compa- FIG. 5 is a diagram showing
rant les résultats obtenus par les différents procédés d'adjonction d'électrolyte Na2 S04, et - la figure 6 représente une colonne the results obtained by the various processes for adding Na 2 S0 4 electrolyte, and FIG.
d'électrodialyse fonctionnant en courant alternatif. electrodialysis machine operating in alternating current.
L'électrodialyse (ED) est très large- Electrodialysis (ED) is very
ment utilisée pour le dessalage de solutions aqueuses. eau saumâtre, petit-lait (Brevets USA n0 3.433.726, 3.447-939, used for desalting aqueous solutions. brackish water, whey (US Pat. Nos. 3,433,726, 3,447,939,
35595-766, 3.757,005, 3.754.650 etc...). Ces brevets ne concer- 35595-766, 3.757.005, 3.754.650 etc ...). These patents do not concern
nent que la réduction de la teneur en sel d'un liquide, et non pas l'utilisation du processus d'électrodialyse dans un procédé de fractionnement complexe suivi d'un rééquilibrage de la teneur en sel et en eau d'un mélange de protéines destiné par exemple only the reduction of the salt content of a liquid, and not the use of the electrodialysis process in a complex fractionation process followed by a rebalancing of the salt and water content of a protein mixture. intended for example
à une application thérapeutique en cas de plasmaphorèse. to a therapeutic application in case of plasmaphoresis.
Le dessalage par la technologie de la colonne d'échange d2ions a été utilisé dans le passé pour provoquer la précipitation et par conséquent le fractionnement Desalting by the technology of the ion exchange column has been used in the past to cause precipitation and therefore splitting
des protéines du plasma (brevets USA no 3.234.199 et 3.073.744). plasma proteins (US Pat. Nos. 3,234,199 and 3,073,744).
Ce procédé présente cependait une souplesse limitée et les colon- This process had a limited flexibility and the
nes sont difficiles à manipuler, à nettoyer et à stériliser are difficult to handle, clean and sterilize
lorsqu'on les utilise dans les conditions nécessaires pour obte- when used in the conditions necessary to obtain
nir le fractionnement des protéines. protein fractionation.
On a découvert maintenant qu'on pouvait utiliser l'électrodialyse non seulement pour le fractionnement des protéines par dessalage, mais également pour mettre en oeuvre le processus de saturation saline et pour obtenir le rétablissement de l'équilibre entre l'électrolyte (sel) et l'eau dans les mélanges de protéines traités. Les protéines ainsi obtenues sont prêtes à être restituées au donneur ou à un It has now been discovered that electrodialysis can be used not only for protein fractionation by desalting, but also to carry out the saline saturation process and to restore the equilibrium between the electrolyte (salt) and water in the processed protein mixtures. The proteins thus obtained are ready to be returned to the donor or to a
patient, avec les sels initiaux.patient, with the initial salts.
La combinaison des techniques décrites ici comprend comme étapes essentielles l'électrodialyse du The combination of the techniques described here includes as essential steps the electrodialysis of the
mélange de protéines, (éventuellement combinée à une modifica- mixture of proteins, (possibly combined with a modification
tion de la température et du pH), et la séparation d'un certain temperature and pH), and the separation of a certain
nombre de protéines précipitées, puis un rétablissement facul- number of precipitated proteins, then a
tatif de l'équilibre en sel et en eau du mélange initial. Ce nouveau procédé augmente le rendement de chaque étape de manière tative of the salt and water balance of the initial mixture. This new process increases the yield of each step so
tout à fait inattendue et rend le processus extrêmement intéres- completely unexpected and makes the process extremely interesting.
sant, en particulier pour des applications thérapeutiques in- especially for therapeutic applications
situ, en temps réel, consistant à effectuer une plasmaphorèse sur des patients pour lesquels il faut éliminer les globulines ou leurs composés tout en restituant exactement le plasma initial. Ce procédé permet non seulement d'éviter la nécessité de remplacer l'albumine et le sel, mais encore de supprimer les risques de transmission d'hépatites liée à l'injection de plasma real-time, performing plasmaphoresis on patients for whom the globulins or their compounds must be eliminated while accurately restoring the initial plasma. This method not only avoids the need to replace albumin and salt, but also eliminates the risk of transmission of hepatitis related to plasma injection
frais ou congelé provenant d'une banque de plasma. fresh or frozen from a plasma bank.
Un premier type de procédé et d'appa- A first type of process and
reil de fractionnement par dessalage seront maintenant décrits ci-après sur les figures 1 et 2 dans lesquelles les mêmes parties sont repérées par les mêmes références. Sur ces figures le fluide soumis au traitement est du plasma sanguin, mais il est évident que ce fluide peut être constitué par n'importe quel autre type de mélange de protéines. Comme indiqué sur la figure 1, le sang citraté ou héparinisé 1 est ultrafiltré et/ ou centrigué 2 pour séparer les éléments de la cellule 3 ou n'importe quel autre corps en suspension (appelés éléments formés (EF)), et le plasma restant 15 est envoyé à une colonne d'électrodialyse (ED) 4 telle que celle vendue par Ionics, Inc. Watertouq, MA. Ces équipements d'électrodialyse et leur mode de mise en oeuvre sont décrits plus complètement dans les brevets USA n0 2.848.403, 2.863,813, 3.003.940, 3. 341.441, 4.115.225 The desalting fraction will now be described hereinafter in FIGS. 1 and 2 in which the same parts are identified by the same references. In these figures the fluid subjected to the treatment is blood plasma, but it is obvious that this fluid can be constituted by any other type of protein mixture. As shown in FIG. 1, the citrated or heparinized blood 1 is ultrafiltered and / or centrifuged 2 to separate the elements of the cell 3 or any other suspended body (called formed elements (EF)), and the remaining plasma. 15 is sent to an electrodialysis (ED) column 4 such as that sold by Ionics, Inc. Watertouq, MA. These electrodialysis equipment and their method of implementation are described more completely in US Pat. Nos. 2,848,403, 2,863,813, 3,003,940, 3,341,441 and 4,155,225.
et autres.and others.
Une telle colonne comprend normalement une ou plusieurs paires de chambres de concentration et de dilution séparées par des membranes alternées d'échange d'anions Such a column normally comprises one or more pairs of concentration and dilution chambers separated by alternating anion exchange membranes.
et de cations. Les membranes sélectives aux ions peuvent égale- and cations. Ion-selective membranes can also
ment être remplacées, dans certaines conditions, par des membra- be replaced, under certain conditions, by membra-
nes essentiellement neutres électriquement. Ainsi la membrane d'anion peut être remplacée par une membrane neutre si l'on peut tolérer un rendement de courant réduit pour le transfert des ions. Les chambres sont situées entre l'anode (+) et une cathode (-). On fait de préférence passer une solution d'électrolyte dans les chambres de cathode et d'anode pour assurer la conduction du courant à travers les chambres de concentration et de dilution, Le courant électrique passe jusqu'à ce qu'on obtienne au moins un début de précipitation, ou jusqu'à ce que cette précipitation soit obtenue lorsqu'on réduit la température et/ou lorsqu'on are essentially electrically neutral. Thus the anion membrane can be replaced by a neutral membrane if a reduced current efficiency for the ion transfer can be tolerated. The rooms are located between the anode (+) and a cathode (-). An electrolyte solution is preferably passed through the cathode and anode chambers to conduct the current through the concentration and dilution chambers. The electric current is passed until at least one start of precipitation, or until precipitation is achieved when the temperature is reduced and / or when
règle le pH à la valeur de pI de la dernière protéine. set the pH to the pI value of the last protein.
Généralement une chambre de concentra- Generally a chamber of concentration
tion isole les solutions d'électrodes du produit ou des chambres isolates the electrode solutions from the product or the chambers
de dilution. Les membranes sont généralement, mais pas nécessai- dilution. Membranes are generally, but not necessarily
rement, choisies de manière à minimiser le transfert des compo- chosen in such a way as to minimize the transfer of
ses à faible poids moléculaire tels que les sucres du sang. Les débits traversant la colonne et le courant électrique appliqué sont régulés de manière à éviter les changements de pH trop importants. Le plasma passe dans les chambres de dilution et l'application d'un courant continu aux bornes des électrodes permet de réduire la teneur en sel ou en ions duplasma par suite du passage du sel dans les chambres de concentration its low molecular weight such as blood sugars. The flow rates through the column and the applied electric current are regulated so as to avoid excessive pH changes. The plasma passes into the dilution chambers and the application of a direct current across the electrodes makes it possible to reduce the content of salt or duplasma ions as a result of the passage of salt in the concentration chambers.
adjacentes (comme indiqué par les flèches verticales de la colon- adjacent areas (as indicated by the vertical arrows of the
ne), ces chambres pouvant être déclEevhées initialement, si on ne), these rooms can be decleaved initially, if
le désire, par une petite quantité de plasma ou d'albumine. by a small amount of plasma or albumin.
Le plasma complètement dessalé obtenu est collecté dans les chambres de dilution (non représentées) et passe des moyens permettant de séparer et de retirer une ou plusieurs protéines formant le précipité (des globulines ou leurs composés dans le cas présent). Les moyens de séparation peuvent par exemple être constitués par un échangeur de chaleur 6 conduisant à des températures plus basses, et par un appareil de The completely desalted plasma obtained is collected in the dilution chambers (not shown) and passes means for separating and removing one or more proteins forming the precipitate (globulins or their compounds in this case). The separation means may for example be constituted by a heat exchanger 6 leading to lower temperatures, and by a device of
réglage de pH et de centrifugation et/ou d'ultrafiltrage 7. pH and centrifugation and / or ultrafiltration adjustment 7.
Après avoir été séparé des globulines 17 ou autres protéines, le mélange dessalé 8 passe dans les chambres de concentration (non représentées) de la colonne d'électrodialyse 4, ce qui lui After having been separated from the globulins 17 or other proteins, the desalted mixture 8 passes into the concentration chambers (not shown) of the electrodialysis column 4, which makes it
permet ainsi de recevoir les sels provenant des chambres de dilu- allows the salts from the dilution chambers to be
tion adjacentes (comme indiqué par les flèches verticales) et de adjacent areas (as indicated by the vertical arrows) and
restituer la teneur en sel initiale exacte du mélange. restore the exact initial salt content of the mixture.
Ce mélange 9 ayant retrouvé sa teneur en sel passe ensuite facultativement à travers un échangeur de chaleur 10 destiné à régler approximativement le mélange à la température du corps lorsque cela est nécessaire, puis le mélange reçoit les éléments obtenus 3 (tels que les globules rouges et blancs et les plaquettes) précédemment séparés du plasma. Ce mélange de protéines reconstitué 12 peut alors être restitué au pat1int 14, pratiquement sans apport extérieur d'albumine ou d'électrolyte. Le processus est donc complètement réalisé en boucle fermée, autonome, et capable d'une mise en This mixture, having recovered its salt content, then optionally passes through a heat exchanger 10 for approximately adjusting the mixture to body temperature when necessary, and then the mixture receives the obtained elements 3 (such as red blood cells and whites and platelets) previously separated from the plasma. This reconstituted protein mixture 12 can then be restored to pat1int 14, with virtually no external supply of albumin or electrolyte. The process is therefore completely closed-loop, autonomous, and able to implement
oeuvre en temps réel, in-situ, pour des applications thérapeu- real time, in-situ, for therapeutic applications.
tiques dtéchange de plasma.plasma exchange ticks.
Si, pendant l'électrodialyse, la tem- If, during electrodialysis, the
pérature du plasma est maintenue entre environ 0 C et 400 C, si la vitesse du mélange de protéines dans les chambres de dilution est maintenue entre 3 et 40 cm/sec, et si le rapport (CD) de la The plasma temperature is maintained between approximately 0 C and 400 C, if the speed of the mixture of proteins in the dilution chambers is maintained between 3 and 40 cm / sec, and if the ratio (CD) of the
2 (K2 (K
densité de courant (CD) en mA/cm à la conductivité K de la solution de protéines en milliSiemens/cm, est maintenu entre 0,1 current density (CD) in mA / cm at the conductivity K of the protein solution in milliSiemens / cm, is maintained between 0.1
et 10, le pH des protéines ne varie pratiquement pas et le préci- and 10, the pH of the proteins hardly varies and the
pité ainsi obtenu (même en présence d'un dessalage relativement complet) est tel qu'il permet d'éviter tout risque d'obstruction des chambres de la colonne d'électrodialyse. (On notera qu'un Thus obtained (even in the presence of a relatively complete desalting) is such that it avoids any risk of obstruction of the chambers of the electrodialysis column. (It will be noted that
milli Siemens est égal à un millimho). milli Siemens is equal to one millimho).
Une autre forme de réalisation de l'appareil et du procédé selon l'invention, est représentée sur la figure 2. Le fluide est, là encore, du plasma 1, mais peut être constitué par n'importe quel autre mélange aqueux de protéines fluides. (On peut ajouter ou ne pas ajouter du citrate ou de l'héparine pour réduire la coagulation du plasma pendant le traitement). Le plasma héparlnisé ou citraté, ou non traité, est ultrafiltré ou centrifugé 2 pour retirer le précipité, puis envoyé à une colonne d'électrodialyse 4 semblable à celle décrite dans l'Exemple I. Le plasma est introduit dans les chambres de dilution (non représentées) et le passage d'un courant continu dans la colonne permet de faire passer les sels du plasma dans 42 les chambres de concentration (comme indiqué par les flèches Another embodiment of the apparatus and method according to the invention is shown in FIG. 2. The fluid is, again, plasma 1, but can be any other aqueous mixture of fluid proteins. . (Citrate or heparin may be added or not added to reduce plasma coagulation during treatment). The heparinized or citrated or untreated plasma is ultrafiltered or centrifuged to remove the precipitate and then sent to an electrodialysis column 4 similar to that described in Example I. The plasma is introduced into the dilution chambers (no represented) and the passage of a continuous current in the column makes it possible to pass the plasma salts into the concentration chambers (as indicated by the arrows
14 249226914 2492269
verticales). Le mélange dessalé 5 provenant des chambres de dilution passe à travers leéchangeur de chaleur 6 destiné à refroidir le plasma, et le précipité obtenu 17 est séparé par un dispositif d'ultrafiltrage ou de centrifugation 7 ou par tout autre dispositif analogue. Le liquide dessalé qui surnage 8 est vertical). The desalted mixture from the dilution chambers passes through the heat exchanger 6 for cooling the plasma, and the precipitate obtained is separated by an ultrafiltration or centrifugation device 7 or by any other similar device. The desalinated liquid which floats 8 is
alors envoyé aux chambres de concentration en sel (non représen- then sent to the salt concentration chambers (not
tées) d'une autre colonne d'électrodialyse 18 représentée pour cette seconde électrodialyse. En pratique il peut s'agir de la colonne d'électrodialyse ED initiale 4 lorsque le premier courant de concentration 19 de la colonne dtED 4 cànstitue le courant de dilution. La polarité de la colonne d'ED 18 peut être inverse de celle de la colonne d'ED 4. Cette seconde étape tees) of another electrodialysis column 18 shown for this second electrodialysis. In practice it may be the initial ED electrodialysis column 4 when the first concentration stream 19 of the ED 4 column is the dilution stream. The polarity of the ED 18 column can be reversed from that of the ED 4 column. This second step
d'ED 18 provoque le retour des sels du premier courant de con- of ED 18 causes the return of the salts of the first
centration 19 vers le plasma dessalé, ce qui rétablit l'équilibre en sel. Ce plasma rééquilibré 9 passe alors dans un échangeur de centration 19 to the desalinated plasma, which restores the salt balance. This rebalanced plasma 9 then passes into a heat exchanger
chaleur 10, puis on ajoute ensuite les cellules de sang 3. heat 10, then the blood cells 3 are added.
Le sang ainsi traité peut être restitué au donneur ou à tout The blood thus treated may be returned to the donor or to any
autre patient 14.other patient 14.
EXEMPLE I -EXAMPLE I
Cet exemple illustre la restitution de l'équilibre en électrolyte et en eau d'un plasma dessalé, par This example illustrates the restitution of the electrolyte and water equilibrium of desalinated plasma, by
utilisation de plasma frais dans le courant dilué. use of fresh plasma in the diluted stream.
L'appareil utilisé est une colonne d'électrodialyse de laboratoire n'utilisant qu'une seule paire de cellules (c'est-à-dire une chambre de dilution et une chambre de concentrations définies par des membranes sélectives aux ions) situées entre des chambres d'électrodes terminales. Une solution de 0.2N.N a2SQ est utilisée aux électrodes pour conduire le courant continu. Un volume de 360 ml de plasma frais ou citrate est utilisé dans le courant de dilution, et un volume de The apparatus used is a laboratory electrodialysis column using only a single pair of cells (i.e. a dilution chamber and a chamber of concentrations defined by ion selective membranes) located between terminal electrode chambers. A solution of 0.2N.N a2SQ is used at the electrodes to conduct the direct current. A volume of 360 ml of fresh plasma or citrate is used in the dilution stream, and a volume of
340 ml de plasma dessalé est utilisé dans le courant de concen- 340 ml of desalinated plasma is used in the concentration stream.
tration. La vitesse linéaire du courant de dilution est d'environ cm/sec, la température est maintenue entre 15 et 200 C, et les débits sont maintenus à 90 ml/min. par paire de cellules. La tration. The linear velocity of the dilution stream is about cm / sec, the temperature is maintained between 15 and 200 C, and the flow rates are maintained at 90 ml / min. per pair of cells. The
surface de cellule efficace est d'environ 220 cm2. Effective cell area is about 220 cm2.
Le déroulement du processus est résumé dans le tableau ci-dessous: CD/K Temps Amp. Courant de dilution Courant de concentraUia (min) (plasma frais citraté) (plasma dessalé) The process flow is summarized in the table below: CD / K Amp. Dilution current ConcentraUia current (min) (fresh citrated plasma) (desalinated plasma)
Conducti- Conducti-Conducti- Conduct-
vité (K) pH Vol. vite (K) pH Vol.vity (K) pH Vol. quickly (K) pH Vol.
4,7 0 17 16,500 8,2 360 0,030 5,2 340 4,7 0 17 16,500 8.2 360 0.030 5.2 340
4,7 6 8,8 8,600 7,4 352 8,500 7,2 347 4,7 6,8,8 8,600 7,4 352 8,500 7.2 347
4,7 12 4,4 4,300 6,9 347 12,4oo00 7,7 350 4.7 12 4.4 4.300 6.9 347 12.40000 7.7 350
,0 25 0,9 0,825 6,1 344 15,600 8,0 353 , 0 25 0.9 0.825 6.1 344 15.600 8.0 353
27,5 35 0,2 0,033 5,2 342 16,400 8,3 355 27.5 35 0.2 0.033 5.2 342 16.400 8.3 355
Ainsi le plasma dessalé a été ramené dans le courant de concentration à une valeur de conductivité comparable à celle du plasma citraté non salé initial, et Thus, the desalinated plasma was brought back into the concentration stream at a conductivity value comparable to that of the initial unsalted citrated plasma, and
l'équilibre en eau a été restitué. the water balance has been restored.
*EXEMPLE II -* EXAMPLE II -
Bien que la colonne d'électrodialyse utilisée dans l'exemple I comporte des membranes sélectives aux ions ( de types anion et cation), on peut également utiliser une combinaison de membranes sélectives aux ions, avec des Although the electrodialysis column used in Example I has ion-selective membranes (of the anion and cation types), it is also possible to use a combination of ion selective membranes with
membranes neutres (non sélectives). neutral membranes (non-selective).
Dans cet exemple on a remplacé la membrane sélective aux anions de la colonne de l'exemple I, par une membrane neutre constituée de cellulose régénérée. On pourrait également utiliser si on le désire d'autres types de membranes neutres bien connues de l'art antérieur, telles que des membranes de type à osmose inverse ou à dialyse. Les membranes neutres présentent l'inconvénient de ne pas être aussi efficaces que les membranes sélectives aux ions. Cependant ces membranes sont très intéressantes à utiliser dans les In this example, the anion-selective membrane of the column of Example I was replaced by a neutral membrane made of regenerated cellulose. Other types of neutral membranes well known in the art, such as reverse osmosis or dialysis membranes, could also be used if desired. Neutral membranes have the disadvantage of not being as effective as ion selective membranes. However, these membranes are very interesting to use in
processus o le niveau d'énergie d'entrée n'est pas une caracté- process where the input energy level is not a characteristic
ristique importante.important risk.
Dans cet exemple la colonne contenant la membrane de cellulose régénérée fonctionne avec les mêmes solutions et dans les mêmesconditions que celles de l'exemple I. Le déroulement du processus est résumé dans le tableau ci-dessous: In this example the column containing the regenerated cellulose membrane operates with the same solutions and in the same conditions as those of Example I. The progress of the process is summarized in the table below:
16 249226916 2492269
CD/K Temps Amp. Courant de dilution Courant de concentration (min) (plasma frais) (plasma dessalé) CD / K Amp. Dilution current Concentration current (min) (fresh plasma) (desalinated plasma)
Conducti- Conducti-Conducti- Conduct-
vité (K) pH Vol. vite (K) pH Vol.vity (K) pH Vol. quickly (K) pH Vol.
3,3 0 12,0 16,500 8,2 360 0,050 5,3 340 3.3 0 12.0 16.500 8.2 360 0.050 5.3 340
3,3 14 6,2 8,700 7,4 350 8,480 7,4 350 3.3 14 6.2 8.700 7.4 350 8.480 7.4 350
3,3 27 3,1 4,300 6,9 342 12,390 7,7 355 3.3 27 3.1 4.300 6.9 342 12.390 7.7 355
3,3 57 0,6 0,830 6,1 337 15,450 8,0 360 3.3 57 0.6 0.830 6.1 337 15.450 8.0 360
23,3 80 0,2 0,039 5,2 334 16,420 8,2 363 23.3 80 0.2 0.039 5.2 334 16.420 8.2 363
Ici encore on a ramené le plasma dessalé à une conductivité comparable à celle du plasma frais initial et l'on a restitué l'équilibre en eau. On remarquera que l'augmentation du temps de fonctionnement (80 minutes) est due au fait que le rendement du courant est considérablement plus petit pour la combinaison des membranes neutres et des membranes Here again the desalinated plasma was brought back to a conductivity comparable to that of the fresh initial plasma and the equilibrium in water was restored. It should be noted that the increase in operating time (80 minutes) is due to the fact that the current efficiency is considerably smaller for the combination of neutral membranes and membranes.
d'échange de caions.exchange of caions.
EXEMPLE III -EXAMPLE III
Cet exemple est semblable à l'exemple I sauf le fait que le plasma dessalé est utilisé dans le courant de dilution initial de l'exemple I et qu'une solution aqueuse contenant les sels retirés par une première étape de dessalage, est utilisée dans le courant de concentration initial. La polarité du courant est inversée (ce qui transforme ainsi les chambres de concentration initiales en chambres de dilution et les chambres de dilution initiales en chambres de concentrations) et les sls provenant du courant d'eau salée sont transférés au This example is similar to Example I except that the desalted plasma is used in the initial dilution stream of Example I and an aqueous solution containing the salts removed by a first desalting step is used in the process. initial concentration current. The polarity of the current is reversed (thereby transforming the initial concentration chambers into dilution chambers and the initial dilution chambers into concentration chambers) and the sls from the saltwater stream are transferred to
plasma dessalé (qui constitue maintenant le courant de concentra- desalinated plasma (which is now the current of concentra-
tion) pour ramener les sels du plasma à leur concentration initiale. to bring the plasma salts back to their original concentration.
EXEMPLE IV -EXAMPLE IV
Cet exemple illustre l'extraction des This example illustrates the extraction of
immunoglobulines Ig en fonction du degré de dessalage. immunoglobulin Ig as a function of the degree of desalting.
On utilise l'appareil de l'exemple I avec 200 ml de plasma humain héparinisé dans la chambre de dilution. La température est comprise entre 10 et 26 C et la mA/Dm2 valeur de CD/K est d'environ 4 S/cm On utilise une vitesse de fluide de 25 cm/sec. Le tableau ci-dessous résume les résultats obtenus et montre qu'environ 50 % des Ig totales sont extraites tandis que l'extraction-d'albumine n'est pratiquement pas altérée après The apparatus of Example I is used with 200 ml of heparinized human plasma in the dilution chamber. The temperature is between 10 and 26 C and the mA / Dm2 value of CD / K is about 4 S / cm. A fluid velocity of 25 cm / sec is used. The table below summarizes the results obtained and shows that approximately 50% of the total Ig are extracted while the extraction of albumin is practically not altered after
un dessalage de 99,7 %.desalting 99.7%.
Protéines restant dans le liquide qui surnage (mg/100 ml) Temps pH Conduc% Des- IgG IgA IgM Albumine (min) tivité salage Protein remaining in the supernatant liquid (mg / 100 ml) pH time Conduc% IgA IgG IgA IgM Albumin (min)
0 7,55 15,280 0 820 115 72 4.4100 7.55 15.280 0 820 115 72 4.410
0o 7,55 13,720 0 750 85 50 3.9000o 7.55 13.720 0 750 85 50 3.900
7,35 7,020 48,80 780 80 46 3.9007.35 7.020 48.80 780 80 46 3.900
8 7,10 3,710 72,96 700 75 36 3.9008 7.10 3.710 72.96 700 75 36 3.900
6,55 1,310 90,60 630 75 24 4.1006.55 1.310 90.60 630 75 24 4.100
13 5,40 0,447 96,70 570 55 12 4.00013 5.40 0.447 96.70 570 55 12 4.000
15 5,20 0,190 98,60 450 50 10 4.00015 5.20 0.190 98.60 450 50 10 4.000
17 4,90 0,047 *99,70 410 40 16 3.900 17 4.90 0.047 * 99.70 410 40 16 3.900
19 5,00 0,028 99,80 410 45 12 3.80019 5.00 0.028 99.80 410 45 12 3.800
5,10 0,022 99,84 410 45 10 1.8005.10 0.022 99.84 410 45 10 1.800
* Somme de % d'Ig extraite après 99,7 % de dessalage % extrait % extrait (corrigé pour le transfert d'eau) Ig G 45,3 46,7 Ig A = 52,9 55,9 Ig M: 68,0 71,4 Total d'Ig = 47,3 49,7 * Sum of% Ig extracted after 99.7% desalting% extract% extract (corrected for water transfer) Ig G 45.3 46.7 Ig A = 52.9 55.9 Ig M: 68, 0 71.4 Total Ig = 47.3 49.7
EXEMPLE V -EXAMPLE V
Cet exemple illustre une autre forme encore de réalisation de l'invention dans laquelle la variation du pH jusqu'au point isoâéctrique d'une protéine qu'on désire This example illustrates yet another embodiment of the invention in which the variation of the pH to the isoelectric point of a protein desired is
extraire, permet d'aider sa précipitation. La poursuite du des- extract, helps to help his precipitation. The continuation of
salage du plasma provenant de l'exemple IV abaisse le pH jusqu' au point isoélectrique pI de l'albumine (environ 4,9) ce qui produit ainsi sa précipitation. L'albumine précipitée est séparée par filtrage puis remise en suspension par adjonction de sel. Cette adjonction se fait par électrodialyse en utilisant le matériau riche en albumine comme courant de concentration en sel, ce qui donne une solution d'albumine isotonique de 3 à Salting the plasma from Example IV lowers the pH to the isoelectric point pI of albumin (about 4.9), thereby producing its precipitation. The precipitated albumin is separated by filtration and then resuspended by addition of salt. This addition is done by electrodialysis using the albumin-rich material as the salt concentration stream, giving an isotonic albumin solution of 3 to
18 249226918 2492269
%. Cette albumine est pratiquement exempte d'immunogobulines et de leurs composés, et peut servir a étendre le plasma. C'est alors le meilleur procédé à utiliser lorsqu'on veut extraire à 50 5(b d'immunoglobulines pour effectuer une "immunophorèse" %. This albumin is practically free of immunogobulins and their compounds, and can be used to extend the plasma. This is the best method to use when extracting 50% of immunoglobulins for "immunophoresis".
(extraction d'immunoglobulines) en cas de troubles d'autoim- (immunoglobulin extraction) in case of autoimmune disorders
munologie. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, le fractionnement est obtenu par "saturation saline" c'est-à-dire par utilisation de sels tels que (NH4)2 S04 Na2 SQ4 etc... injectés dans le mélange de protéines par électrodialyse. Les différentes protéines précipitent à des munologie. In another embodiment of the invention, the fractionation is obtained by "saline saturation" that is to say by use of salts such as (NH4) 2 S04 Na2 SQ4 etc ... injected into the protein mixture by electrodialysis. The different proteins precipitate to
concentrations salines différentes ce qui les conduit d'elles- different saline concentrations which leads them from
mêmes à un fractionnement. Un avantage particulier de cette same to a split. A particular advantage of this
utilisation de l'électrodialyse à la place de l'adjonction direc- use of electrodialysis instead of the direct addition
te de sels, est que l'électrodialyse permet de mieux contr8ler of salts, is that electrodialysis can better control
l'adjonction de sels et d'éviter ainsi les gradients de-concen- the addition of salts and thus avoid the de-concentration gradients
tration locaux. La "saturation saline" par électrodialyse est également beaucoup plus rapide que celle obtenue par une dialyse seule dans laquelle le seul mécanisme d'entraînement est la diffusion (sans différence de potentiel électrique). On obtient par électrodialyse un fractionnement comparable à celui obtenu par adjonction de sel ou par dialyse, mais pour des local management. "Saline saturation" by electrodialysis is also much faster than that achieved by a single dialysis in which the only drive mechanism is diffusion (without difference in electrical potential). Electrodialysis results in a fractionation comparable to that obtained by addition of salt or by dialysis, but for
concentrations salines beaucoup plus faibles. saline concentrations much lower.
On décrira maintenant un procédé et un appareil de saturation saline utilisés, selon l'invention, pour le fractionnement du plasma sanguin, mais il est évident We will now describe a method and apparatus for saline saturation used according to the invention for the fractionation of blood plasma, but it is obvious
que l'invention ne se limite pas seulement au plasma. that the invention is not limited only to plasma.
Deux formes de réalisation deTwo embodiments of
"saturation saline" sont représentées sur les figures 3 et 4. "Saline saturation" are shown in Figures 3 and 4.
Comme indiqué sur la figure 3, le plasma frais 15 est pompé comme courant de concentration (courant de réception dé sel), par deux colonnes d'électrodialyse 4 et 11. Le plasma saturé de sel obtenu 22 passe dans des moyens de séparation 7, centrifuges As shown in FIG. 3, the fresh plasma 15 is pumped as a concentration stream (salt reception current) by two electrodialysis columns 4 and 11. The salt-saturated plasma obtained passes through separation means 7, centrifugal
par exemple, permettant de retirer les protéines précipitées 17. for example, to remove precipitated proteins 17.
Le liquide qui surnage 8 et qui devient le courant de dilution de la colonne d'électrodialyse 11 est essentiellement un filtrat d'albumine contenant l'agent de saturation saline (tel que Na2 SO4 par exemple) dont on a retiré une fraction 17 de protéines précipitées (telles que des immunoglobulines et du fibrinogène The supernatant liquid 8, which becomes the dilution stream of the electrodialysis column 11, is essentially an albumin filtrate containing the saline saturation agent (such as Na 2 SO 4 for example) from which a protein fraction 17 has been removed. precipitates (such as immunoglobulins and fibrinogen
par exemple).for example).
Ce courant est conçu pour libérer son sel (voir le sens des flèches verticales) lorsqu'un courant est This current is designed to release its salt (see the direction of the vertical arrows) when a current is
appliqué aux bornes de la colonne d'électrodialyse, c'est-à- applied to the terminals of the electrodialysis column, that is to say
dire pour transférer son agent de saturation saline à un courant de plasma frais 15 en provoquant ainsi la précipitation de say to transfer its saline saturation agent to a fresh plasma stream 15 thereby causing the precipitation of
certaines protéines (globulines) de ce courant de plasma frais. certain proteins (globulins) of this fresh plasma stream.
A son tour ce courant dilué 8 s'appauvrit en sel et tend vers une simple solution d'albumine. La colonne d'électrodialyse finale ou de finition 4 est représentée séparément mais peut être constituée par une partie d'une colonne dtélectrodialyse unique. Cette étape de finition peut ne pas être nécessaire lorsque le produit 9 peut contenir des sels ne gênant pas la fusion. Un électrolyte de finition 20 peut être nécessaire s'il faut mettre en oeuvre l'étape d'électrodialyse de finition. Ce procédé est donc compatible avec une mise en oeuvre in-situ pour un échange de plasma thérapeutique, et peut se mettre en oeuvre non seulement par fournées successives mais également en In turn, this diluted stream 8 is impoverished in salt and tends to a simple solution of albumin. The final electrodialysis or finishing column 4 is shown separately but may be constituted by a part of a single electrodialysis column. This finishing step may not be necessary when the product 9 may contain salts not interfering with the melting. A finishing electrolyte 20 may be necessary if the electrodialysis finishing step is to be carried out. This method is therefore compatible with an implementation in situ for a therapeutic plasma exchange, and can be implemented not only in successive batches but also in
régime continu. -continuous diet. -
Une autre variante de réalisation de saturation saline selon l'invention est représentée sur la figure 4. Dans cette dernière variante l'agent de saturation saline (solution de sel) est ajouté directement au plasma 15 pour provoquer la précipitation desimmunoglobulines qu'on peut ainsi séparer 7 et extraire 17 par filtrage par exemple. Le plasma 16 obtenu, utilisé comme courant de dilution, est dessalé par la colonne d'électrodialyse 4; le courant de concentration 18 devenant essentiellement une solution d'agent de saturation Another embodiment of saline saturation according to the invention is shown in FIG. 4. In the latter variant, the saline saturation agent (salt solution) is added directly to the plasma to cause the precipitation of the immunoglobulins. separate 7 and extract 17 by filtering for example. The plasma 16 obtained, used as a dilution stream, is desalted by the electrodialysis column 4; the concentration stream 18 becoming essentially a solution of saturation agent
saline. Cette solution concentrée 19 peut être ajoutée directe- saline. This concentrated solution 19 can be added directly
ment, en boucle fermée, au plasma frais 15. Des électrolytes 20 et les éléments obtenus 3 peuvent être ajoutés à la solution d'albumine dessalée 9 avant que la solution 12 soit de nouveau administrée au donneur ou au patient 14. Bien qu'on préfère utiliser du Na2 S04 comme agent de saturation saline, il est évident que l'invention ne se limite pas à ce seul agent. On peut en effet utiliser d'autres sels ou leurs mélanges tels que K2 S04, (NH4)2 SQ4, le citrate de sodium, les phosphates, NaCl, KCl, les acétates etc... et leurs mélanges. La quantité The electrolytes 20 and the obtained elements 3 can be added to the desalinated albumin solution 9 before the solution 12 is again administered to the donor or the patient 14. Although it is preferred to use Na 2 SO 4 as a saline saturation agent, it is obvious that the invention is not limited to this agent alone. It is possible to use other salts or their mixtures such as K 2 SO 4, (NH 4) 2 SQ 4, sodium citrate, phosphates, NaCl, KCl, acetates, etc., and mixtures thereof. The amount
de sel ajoutée dépend évidemment du fractionnement voulu. added salt obviously depends on the desired fractionation.
L'exemple ci-après illustre la séparation entre l'Ig G et The following example illustrates the separation between IgG and
l'albumine.albumin.
EXEMPLE VI -EXAMPLE VI
On chauffe 300 ml de plasma à 28 à 370 C et une solution saturée de Na2 SO4 (environ 6 N) à 28 à 370 C est ajoutée à la vitesse de 10 à 15 ml/min en agitant rapidement et en permanence le mélange de plasma. La quantité d'albumine et de globulines (IgG) restant dans le liquide qui surnage, se détermine, pendant l'adjonction de sel, en fonction 300 ml of plasma are heated to 28 ° C. at 370 ° C. and a saturated solution of Na 2 SO 4 (approximately 6 N) at 28 ° to 370 ° C. is added at a rate of 10 to 15 ml / min while stirring the plasma mixture rapidly and continuously. . The quantity of albumin and globulins (IgG) remaining in the supernatant liquid is determined, during the addition of salt, according to
de la concentration en sel (électrolyte) du liquide qui surnage. the salt concentration (electrolyte) of the supernatant liquid.
La figure 5 compare les résultats obtenus par les divers procédés d'adjonction d'électrolyte Na2 S04, et représente le fractionnement approximatif des FIG. 5 compares the results obtained by the various Na 2 SO 4 electrolyte addition processes, and represents the approximate fractionation of the
protéines (albumine et IgG) pour différentes forces d'électro- proteins (albumin and IgG) for different electron
lyte. La figure 5 représente aussi en particulier la courbe obtenue lorsqu'on utilise un mélange de sels (6 N Na Cl et lyte. FIG. 5 also represents in particular the curve obtained when using a mixture of salts (6 N NaCl and
6 N Na2 S04).6 N Na 2 SO 4).
Enfin la figure 5 représente également la comparaison entre les saturations salines obtenues par Finally, FIG. 5 also represents the comparison between saline saturations obtained by
électrodialyse, par dialyse et par adjonction directe de sel. electrodialysis, by dialysis and by direct addition of salt.
Les résultats montrent que pour obtenir une extraction d'environ 80 51 de globulines IgG dans le plasma frais, il faut utiliser une concentration de sel (Na2 S04) de 1,8 N dans le plasma (surnageant) lorsqu'on se trouve dans le cas de l'adjonction directe de sel. Dans ces conditions The results show that to obtain an extraction of about 80% of IgG globulins in fresh plasma, it is necessary to use a 1.8 N salt concentration (Na 2 SO 4) in the plasma (supernatant) when present in the plasma. case of the direct addition of salt. In these conditions
cependant, on obtient simultanément une extraction (c'est-à- however, at the same time extraction (i.e.
dire une perte) d'environ 15 % d'albumine. say a loss) of about 15% albumin.
Lorsque, dans le cas de l'adjonction directe de sel, on utilise un mélange de sel (Na2 SO4 + Na Cl), une extraction de globulines de 80 % est obtenue pour une teneur en sel d'environ 2,05 fois la normale, Evec une extraction d'albumine limitée à 5 % seulement. Lorsque l'adjonction de sel (Na2 S04) se fait par dialyse on obtient une extraction de globulines de 80 % pour une teneur en sel de l'ordre de 2,3 fois la normale, mais avec une perte d'albumine d'environ 10 %. Si l'on compare à l'adjonction de sel par électrodialyse ED on peut remarquer qu'on obtient une extraction de globulines de %/e pour une teneur en sel beaucoup plus proche de la normale (1,2 N), avec une perte d'albumine de moins de 15 i. En résumé il apparait que l'adjonction de sel par électrodialyse permet une extraction de globulines plus complète avec moins de pertes d'albumine et pour des teneurs en sel plus faibles. Une variante de procédé peut consister, si on le désire, à utiliser une combinaison de l'adjonction directe de sel ou de la dialyse de When, in the case of the direct addition of salt, a mixture of salt (Na 2 SO 4 + NaCl) is used, an extraction of globulins of 80% is obtained for a salt content of about 2.05 times the normal , With albumin extraction limited to 5% only. When the addition of salt (Na 2 SO 4) is done by dialysis, an extraction of globulins of 80% is obtained for a salt content of the order of 2.3 times normal, but with a loss of albumin of about 10%. Compared with the addition of salt by ED electrodialysis, we can observe that we obtain an extraction of globulins of% / e for a salt content much closer to normal (1.2 N), with a loss of albumin less than 15 i. In summary it appears that the addition of salt by electrodialysis allows a more complete globulin extraction with less albumin loss and lower salt content. An alternative method may be, if desired, to use a combination of direct addition of salt or dialysis of
l'agent de saturation saline, suivie d'un traitement par élec- the saline saturation agent, followed by treatment with
trodialyse pour retirer les sels ajoutés. trodialysis to remove added salts.
EXEMPLE VII -EXAMPLE VII
Cet exemple illusire la séparation du facteur antihémophile (AHF) et du fibrinogène par rapport au plasma. Comme l'activité du AHF est sensible à la durée et à la This example illustrates the separation of antihemophilic factor (AHF) and fibrinogen from plasma. As the activity of the AHF is sensitive to the duration and
température, la séparation se fait à basse température (4 C). temperature, the separation is done at low temperature (4 C).
Un procédé applicable à la séparation consiste à abaisser la force ionique du plasma, de préférence par électrodialyse de dessalage, pour provoquer la précipitation (séparation) du fibrinogène et de l'AHF, puis à redissoudre le précipité dans par exemple 0,15 N de Na Cl, et à soumettre une nouvelle fois le liquide redissous à une électrodialyse pour abaisser la force ionique et provoquer ainsi la précipitation (et la séparation) de i'AHF par rapport au fibrinogène. Dans une variante de réalisation, la dernière séparation peut être produite, après redissolution, par absorption spécifique d'AHF sur la colonne d'échange d'anions, ou par des techniques de perméabilisation A method applicable to the separation is to lower the ionic strength of the plasma, preferably by desalting electrodialysis, to cause the precipitation (separation) of fibrinogen and AHF, and then to redissolve the precipitate in for example 0.15 N of NaCl, and again subject the redissolved liquid to electrodialysis to lower the ionic strength and thereby cause the precipitation (and separation) of the AHF from fibrinogen. In an alternative embodiment, the last separation can be produced, after redissolution, by specific absorption of AHF on the anion exchange column, or by permeabilization techniques.
par gel.by gel.
Un second procédé consiste à saturer directement l'AHF de sel avec une force appropriée. Tous ces procédés peuvent aussi bien s'appliquer en série que coup par A second method is to directly saturate the salt AHF with a suitable force. All these methods can be applied in series as well as blow by
coup, comme dans le cas de l'immunophorèse. as in the case of immunophoresis.
Une autre forme de réalisation deAnother embodiment of
l'invention consiste à appliquer l'électrodialyse au fraction- the invention consists in applying electrodialysis to the fractional
nement des protéines du plasma en utilisant de petites quantités d'ions métalliques lourds à faible toxicité tels que plasma proteins using small amounts of heavy metal ions with low toxicity such as
le diglycinate de zinc, utilisés comme agents de précipitation. zinc diglycinate, used as precipitators.
Le plasma est tout d'abord partiellement électrodialysé pour éliminer les facteurs de coagulation qui précipitent pendant le dessalage. Après extraction de ces facteurs, le liquide Plasma is first partially electrodialysed to remove coagulation factors that precipitate during desalting. After extracting these factors, the liquid
restant qui surnage passe dans les compartiements de concentra- remainder that passes in the compartments of concentration
3 tion en sel d'une colonne d'électrodialyse contenant du diglycinate de zinc dans les compartiments de dilution. Par application d'une différence de potentiel électrique on peut transférer une quantité contr8lée de diglycinate de zinc dans les compartiments de concentration pour obtenir une force Salt in an electrodialysis column containing zinc diglycinate in the dilution compartments. By application of a difference in electric potential a controlled amount of zinc diglycinate can be transferred to the concentration compartments to obtain a strength.
ionique d'environ 0,1 be la normale, dans le liquide qui surnage. ionic about 0.1 be the normal, in the supernatant liquid.
4, on Le fonctionnement se fait entre 0 et 40 C environ et pour un pH d'environ 7,0 à 7,2 Il en résulte la formation d'un précipité constitué essentiellement par des globulines, avec un liquide surnageant riche en albumine. Ce liquide surnageant peut être clarifié du zinc ajouté par électrodialyse de dessalage, après qu'on ait descendu le pH à 5,1 ou 5,8 environ par adjonction 4, the operation is between 0 and 40 C and for a pH of about 7.0 to 7.2 This results in the formation of a precipitate consisting essentially of globulins, with a supernatant rich in albumin. This supernatant liquid can be clarified from the zinc added by desalting electrodialysis, after the pH has been lowered to about 5.1 or 5.8 by addition.
convenable d'un produit tampon.suitable buffer product.
On peut également substituer du chlorure d'aluminium au diglycinate de zinc, pour fractionner Aluminum chloride can also be substituted for zinc diglycinate to split
par précipitation toutes les protéines sauf les K -globulines. by precipitation all the proteins except K -globulins.
L'addition directe d'un égal volume de 0,1 M de AC10 à 0 C au plasma, avec une agitation rapide, provoque un précipité de toutes les autres prc1ines qui peuvent alors se redissoudre The direct addition of an equal volume of 0.1 M of AC10 at 0 ° C. to the plasma, with rapid stirring, causes a precipitate of all the other proteins which can then be redissolved.
dans 0,15 N de NaCl.in 0.15 N NaCl.
EXEMPLE VIII -EXAMPLE VIII
Cet exemple illustre l'utilisation du cpurant alternatif plutôt que du courant continu normalement This example illustrates the use of AC power rather than DC power normally
utilisé dans les opérations d'électrodialyse. La colonne d'élec- used in electrodialysis operations. The column of elec-
trodialyse utilise ainsi une combinaison de membranes neutres trodialysis thus uses a combination of neutral membranes
(N) et de membranes sélectives aux cations (C) dans la disposi- (N) and cation-selective membranes (C) in the
tion illustrée sur la figure 6. Une colonne d'électrodialyse fonctionnant en courant alternatif est décrite en détail dans FIG. 6. An electrodialysis column operating in alternating current is described in detail in FIG.
le brevet USA n 2.955.999 (C.E. Tirrell). U.S. Patent No. 2,955,999 (C.E. Tirrell).
Une valve métallique en niobium 4 plaqué d'un métal noble tel que du platine 5, est utilisée comme anode 1, et une valve métallique 6 sans revêtement de métal noble, est utilisée comme cathode 3. Les valves métalliques ont la propriété de ne conduire le courant que lorsqu'elles sont cathodiques ce qui donne ainsi une sorte de "redressement" du courant alternatif (A/C). Une telle colonne d'électrodialyse utilise deux paires de cellules (au lieu d'une seule paire comme dans l'exemple II) éarées par une électrode médiane bipolaire 2 plaquée de platine 5 d'un c8té, pour servir d'anode. Pendant la demi-période positive (+) du courant, le c8té plaqué de platine 5 de l'électrode 1 sert d'anode, et le côté non plaqué de platine 4 de l'électrode 2 sert de cathode, de sorte que la colonne de membranes limitée par les électrodes 1 et 2 se trouve en service tandis que la colonne de membranes comprise entre les électrodes 2 et 3 A metal valve niobium 4 plated with a noble metal such as platinum 5, is used as anode 1, and a metal valve 6 without a noble metal coating, is used as cathode 3. The metal valves have the property of not driving the current only when they are cathodic thus giving a kind of "rectification" of the alternating current (A / C). Such an electrodialysis column uses two pairs of cells (instead of a single pair as in Example II) removed by a bipolar central electrode 2 plated with platinum 5 on one side, to serve as anode. During the positive half-period (+) of the current, the platinum plated side 5 of the electrode 1 serves as the anode, and the unplated platinum side 4 of the electrode 2 serves as the cathode, so that the column of membranes limited by the electrodes 1 and 2 is in service while the column of membranes between the electrodes 2 and 3
23 249226923 2492269
est inactive du fait que l'électrode 3 non plaquée de platine is inactive because the electrode 3 not platinum plated
ne peut fonctionner en anode.can not work in anode.
Pendant la demi-période négative (-) During the negative half-period (-)
c'est la colonne comprise entre les électrodes 2 et 3 qui fonc- it is the column between the electrodes 2 and 3 which function
tionne car le côté plaqué de platine 5 de l'électrode 2 sert d'anode. Une telle colonne d'électrodialyse fonctionne de la même façon que dans le cas de l'exemple Il mais présente l'avantage de pouvoir être alimentée en courant alternatif sans nécessiter de redresseur. La membrane neutre peut également être remplacée par une membrane sélective aux This is because the platinum plated side 5 of electrode 2 serves as the anode. Such an electrodialysis column operates in the same way as in the case of Example 11 but has the advantage of being AC powered without the need for a rectifier. The neutral membrane can also be replaced by a membrane selective to
anions, de manière à augmenter le rendement de fonctionnement. anions, so as to increase the operating efficiency.
EXEMPLE IX -EXAMPLE IX
Cet exemple illustre l'extraction du This example illustrates the extraction of
Facteur VIII du plasma humain par électrodialyse de dessalage. Factor VIII of human plasma by desalting electrodialysis.
L'appareil de séparation à membrane qu'on utilise est une colonne d'électrodialyse Dial - A - Cell T.M vendue par Ionics, Inc. Watertown, Mass. et décrite en détail dans le The membrane separation apparatus used is a Dial-A-Cell T.M electrodialysis column sold by Ionics, Inc. Watertown, Mass. and described in detail in the
brevet USA no 4.202. 772.U.S. Patent No. 4,220. 772.
La colonne comprend deux paires de cellules présentant une surface de membrane effective de 13,6 cm2. Les membranes d'échange d'ions utilisés sont de type sélectives aux cations (CR 61 CSL) et sélectives aux anions (AR 103 QZL), ces deux type étant vendus par Ionics, Inc. On utilise dans ce processus 300 ml de plasma frais contenant de ltACDi.(solution anticoagulante constituée par un mélange de citrate de sodium, d'acide citrique et de dextrose). Le plasma de départ présente une activité de The column comprises two pairs of cells having an effective membrane area of 13.6 cm 2. The ion exchange membranes used are cation-selective (CR 61 CSL) and anion-selective (AR 103 QZL), both of which are sold by Ionics, Inc. 300 ml of fresh plasma is used in this process. containing ACID (anticoagulant solution consisting of a mixture of sodium citrate, citric acid and dextrose). The starting plasma exhibits an activity of
Facteur VIII d'environ 78 % de la normale. Factor VIII about 78% of normal.
Le tableau ci-dessous résume les ré- The table below summarizes the
sultats obtenus par l'opération de dessalage. Lorsque le plasma results obtained by the desalting operation. When the plasma
est dessalé, le Facteur VIII précipite et se trouve donc élimi- is desalted, Factor VIII precipitates and is thus eliminated
né du liquide qui surnage. Pour un niveau de dessalage d'environ % le liquide qui surnage retient environ 5 à 10 % de Facteur VIII et le précipité retiré contient donc 90 à 95 % du Facteur born of the liquid that floats. For a level of desalting of about% the supernatant liquid retains about 5 to 10% of Factor VIII and the removed precipitate therefore contains 90 to 95% of the factor.
VIII initialement contenu dans l'échantillon de plasma initial. VIII initially contained in the initial plasma sample.
24 2492269249292269
Temps Conductivité % de dessalage Activité du Facteur (min) (K) VIII dans le liquide qui surnage (% ou normal) Time Conductivity% Desalting Activity of the Factor (min) (K) VIII in the supernatant liquid (% or normal)
O 13,6 O 78O 13.6 O 78
12 11,6 14,7 7 12 11.6 14.7 7
18 8,4 38,2 6318 8.4 38.2 63
24 6,4 52,9 4224 6.4 52.9 42
3,6 47,6 303.6 47.6 30
33 2,8 79,4 933 2.8 79.4 9
36 2,2 83,8 1236 2.2 83.8 12
39 1,8 86,8 539 1.8 86.8 5
42 1,o 92,6 il Le traitement du petit-lait permettant d'augmenter la teneur en protéines et de réduire les résidus (sel) et le lactose, a fait l'objet d'une grande variété de procédés. L.H. Francis décrit, dans le brevet USA nO 3.615.664, une technique dans laquelle on retire le lactose du petit-lait par concentration du petit-lait brut en lactose cristallisé, puis par électrodialyse du liquide qui surnage pour obtenir une déminéralisation. Le même inventeur décrit, dans le brevet USA nO 3.447. 930, un autre procédé dans lequel on commence par effectuer une démirkalisation suivie ensuite d'une élimination 42 1, o 92.6 whey treatment for increasing protein content and reducing residues (salt) and lactose has been the subject of a wide variety of processes. L.H. Francis discloses in US Pat. No. 3,615,664 a technique in which lactose is removed from the whey by concentrating the crude whey into crystallized lactose and then electrodialysis the supernatant liquid to obtain demineralization. The same inventor describes in US Pat. No. 3,447. 930, another process in which demirkalisation is first carried out followed by elimination
du lactose.lactose.
Ces divers procédés et autres procédés These various methods and other methods
de l'art antérieur ont pour but d'atteindre comme produit final. of the prior art are intended to achieve as final product.
du petit-lait hautement raffiné à forte teneur en protéines. highly refined whey with a high protein content.
Les principaux problèmes posés par la mise en oeuvre de ces procédés sont la dénaturation des protéines du petit-lait (lactalbumine) pendant:le chauffage nécessaire a The main problems posed by the implementation of these processes are the denaturation of whey proteins (lactalbumin) during: the heating necessary for
la concentration, et la cristallisation. Le procédé selon l'in- concentration, and crystallization. The process according to
vention permet de résoudre ces problèmes en saturant de sel les protéines du petit-lait, puis en séparant et en retirant les protéines précipitées par centrifugation ou filtrage, le sel étant ensuite retiré du liquide qui surnage. Ce liquide qui surnage contient essentiellement du lactose et peut donc être soumis à des températures élevées sans crainte de dénaturation The invention solves these problems by saturating the whey proteins with salt, and separating and removing the precipitated proteins by centrifugation or filtering, the salt being then removed from the supernatant liquid. This supernatant liquid contains essentially lactose and can therefore be subjected to high temperatures without fear of denaturation
des protéines. On remarquera que ce procédé permet non seule- proteins. It will be noted that this process not only allows
ment de séparer les protéines mais aussi d'effectuer un dessalage par les processus décrits dans les exemples ci-dessus relatifs not only to separate the proteins but also to carry out desalting by the processes described in the above examples relating to
24922692492269
au traitement des protéines du plasma. to the treatment of plasma proteins.
EXEMPLE X -EXAMPLE X
L'appareil d'électrodialyse utilisé est semblable à celui décrit dans l'exemple I. Le courant de dilution est constitué de 500 ml de liquide surnageant obtenu par un premier traitement du petit-lait dans lequel pratiquement toutes les protéines de celui-ci sont retirées c'est-à-dire saturées de sel par électrodialyse, avec une teneur en sulfate de sodium de l'ordre de 3,5 fois la normale, et une température d'environ 380 C. The electrodialysis apparatus used is similar to that described in Example I. The dilution stream consists of 500 ml of supernatant liquid obtained by a first whey treatment in which virtually all the proteins thereof are removed, that is to say saturated with salt by electrodialysis, with a sodium sulfate content of the order of 3.5 times normal, and a temperature of about 380 C.
On utilise comme courant de concentra- Concentration current is used
tion 300 ml de petit-lait concentré avec une teneur en solides de 22,5 % (solides: 12 % de protéines, 80 % d'hydrate de lactose 300 ml concentrated whey with a solids content of 22.5% (solids: 12% protein, 80% lactose hydrate
et environ 8 % de résidus).and about 8% of residues).
Une densité de courant continu d'envi- A continuous current density of about
ron 130 ASF est utilisée au départ (CD/K de départ- 2), puis, à la fin du processus, lorsque le liquide de dilution est exempt de la plupart de ses sels, le courant électrique est ASF 130 is used initially (starting CD / K-2), then, at the end of the process, when the dilution liquid is free of most of its salts, the electric current is
réglé de manière à correspondre à un CD/K d'environ 4,8. set to match a CD / K of approximately 4.8.
L'opération se poursuit jusqu'à ce qu'on obtienne une teneur en Na2 S04 d'environ 3,5 fois la normale dans le courant de concentration o la conductivité The operation continues until a Na2 SO4 content of about 3.5 times normal is obtained in the concentration stream where the conductivity
est d'environ 95 milli Siemens/cm.is about 95 milli Siemens / cm.
Le volume du courant de dilution qui se trouve réduit à environ 300 ml est vidé de sel à 90 % et peut ensuite être de nouveau traité pour récupérer son lactose. The volume of the dilution stream which is reduced to about 300 ml is drained of 90% salt and can then be treated again to recover lactose.
Le courant de concentration dont le volume augmente à environ 500 ml forme un fin précipité de protéines qu'on retire par centrifugation. Le liquide à forte teneur en sel qui surnage est alors utilisé comme courant de dilution pour transférer son agent de saturation salineà une fournée suivante de petit-lait concentré. Ce procédé de transfert de l'agent de saturation saline se met en oeuvre de la même manière que dans les cas décrits ci-dessus de séparation des protéines du plasma The concentration stream, the volume of which increases to about 500 ml, forms a fine precipitate of protein which is removed by centrifugation. The supernatant high salt liquid is then used as a dilution stream to transfer its saline saturating agent to a next batch of concentrated whey. This method of transferring the saline saturation agent is carried out in the same manner as in the above-described cases of plasma protein separation.
humain.human.
26 24922692492269
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US06/111,144 US4276140A (en) | 1980-01-10 | 1980-01-10 | Electrodialysis apparatus and process for fractionating protein mixtures |
US06/197,394 US4322275A (en) | 1980-01-10 | 1980-10-16 | Fractionation of protein mixtures |
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Publication Number | Publication Date |
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