JP2013111541A - 多孔質膜のウィルス除去率評価方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 下記の工程(1)〜(3)からなる多孔質膜のウィルス除去率評価方法を採用する。
工程(1):分子量が既知の有色デキストランを溶媒に分散しデキストラン標準溶液を作製する溶液調整工程
工程(2):評価される多孔質膜を用いて前記デキストラン標準溶液をろ過し、該デキストラン溶液を透過したろ液を採取するろ過工程
工程(3):前記標準溶液及びろ液それぞれの吸光度を測定することにより、多孔質膜のデキストラン除去率を求め、さらにその値からウイルス除去率を換算する測定工程
【選択図】なし
Description
ここで、気泡が放出される瞬間はθ=0となるため、式(1)は、式(2)のようになる。
工程(1):分子量既知の有色デキストランを溶媒に分散しデキストラン標準溶液を作製する溶液調整工程
工程(2):評価される多孔質膜を用いて前記デキストラン標準溶液をろ過し、該デキストラン溶液を透過したろ液を採取するろ過工程
工程(3):前記標準溶液及びろ液それぞれの吸光度を測定することにより、多孔質膜のデキストラン除去率を求め、さらにその値からウイルス除去率を換算する測定工程
本発明の評価方法が対象とする多孔質膜は、ウィルス除去性能を有する膜である。平均孔径としては、数十〜数百nmの光景分を有する膜である、一般的にこのような多孔質膜は限外ろ過膜、精密ろ過膜と呼ばれている。膜の形状は平膜・中空糸膜等のいずれでも好適に用いることができる。さらに、膜基材も、通常膜基材に用いることができるいかなるものであっても用いることができ、例えば、ポリスルホン、セルロース、ポリフッ化ビニリデンなどからなる熱可塑性高分子である中空糸膜であってもよい。
本発明の評価方法に用いるデキストランは、分子量が既知のものを用いる。ここで、デキストランの分子量は、一般的に、GPC(ゲルパーミネーションクロマトグラフィー)法等の公知のクロマト法という方法で分子量は測定できる。本発明においても、これらの準拠して測定したデキストランの分子量の値を用いるてもよい。
本発明においては、多孔質膜のデキストラン除去率は、分散液の吸光度を用いて測定することから、有色デキストランを用いる。有色デキストランとしては、ブルーデキストラン、ビオチン化デキストラン、蛍光標識等が知られている。
分子量が5,000,000Daより大きい場合は、デキストランの分子径サイズが大きすぎて、両条件ではウィルス阻止率との相関性が著しく低下するおそれがある。一方、デキストランの分子量が1,000,000Daより小さい場合は、分子径サイズが小さすぎ、また線状高分子であるデキストランに関しては、限外濾過膜の分離特性を明らかにするマーカー粒子としては適さないおそれもある。より好ましくは、分子量が1,500,000〜3,000,000Da、さらには2,000,000〜2,500,000Daであることが好ましい。
本発明の溶液調整工程(工程(1))は、上述の有色デキストランを溶媒中に分散させた標準溶液を調製する。標準溶液の調整方法としては、有色デキストランを攪拌、等の公知の方法を溶媒中に分散させる。
本発明で用いることができる溶媒は、有色デキストランが好適に分散する常温で無色の液体であれば特に限定なく選択でき、例えば、多価アルコール、ポリエチレングリコール、ポリビニールアルコール、ポリビニルピロリドン界面活性剤若しくは、これらの混合溶液又はこれらの水溶液等を用いることができる。中でも、デキストランの溶液中分散安定性を向上させる、膜素材への吸着を抑制させる効果が付与されるという点で、界面活性剤又はその水溶液が好適である。
本発明のろ過工程(工程(2))は、前述の溶液調整工程(工程(1))で作製したデキストラン標準溶液をろ過する工程である。本発明用いることができるろ過手段には、デッドエンドろ過、クロスフローろ過などがあるが、測定時間短縮、デキストラン液少量化、測定設備と工程の簡略化の理由からデッドエンドろ過であることが好ましい。
デッドエンドろ過は供給液を全液ろ過する方法である。図1を用いて簡便に説明すると、符号6の位置に多孔質膜モジュールをセットし、供給液タンク5または6から液を加圧供給し、供給液を全て膜ろ過したろ液が7から出てくる。これにより、ろ過する前のデキストラン溶液と多孔質膜でろ過されたデキストラン溶液を、各々採取する。
ろ過するためにデキストラン溶液は加圧されるが、加圧ろ過圧力は、多孔質膜の構造に影響しないような圧力以下であればよい。具体的には60kPa〜70kPaであることが好ましい。
ろ過する多孔質膜を用いて多孔質膜モジュールを作製し、評価に供する。多孔質膜モジュールの構造としては、多孔質中空糸膜を用いた場合には、膜端をウレタン樹脂、エポキシ樹脂等のポッティング樹脂を用いて枠体に固定した形状の膜モジュールが例示される。
次に、測定工程を以下に説明する。
まず、有色デキストランは種類ごとに極大吸収波長が異なることから、分光光度計であらかじめ種々の濃度のデキストラン溶液で測定して吸収スペクトルが極大となる波長を決定する。決定した吸収波長にてデキストラン標準溶液及び多孔質膜でろ過した後ろ液の吸光を測定する。
次に、ろ過前のデキストラン標準溶液の吸光度をCo、多孔質膜でろ過した後の吸光度をCfとすると、評価対象とする多孔質膜のデキストラン溶液の除去率(%)は、Beerの法則を用いて,入射光が溶質によって吸収される割合は濃度に比例する原理を用いて、式(3)より求められる。
GE Healthcare製の分子量が2,000,000Da(カタログ値)のブルーデキストラン2000を用い、これをポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテルを溶媒として、0.1質量%のデキストラン溶液を作製し、多孔質膜の評価に用いた。
図1に示すデッドエンドろ過装置を用い、以下の手順にてデキストラン溶液のろ過試験を行った。膜モジュールをろ過試験装置に取り付け、膜モジュール内を和光純薬製のポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテルを用いて作製した0.1質量%水溶液(通水液)で満たした。次いで、デキストラン溶液をフィルターに対し70kPaで加圧して10mlろ過した。その後膜モジュールに通水液を70kPaで加圧して流し、10mlづつろ液を採取した。
各ろ液の吸光度と原液の吸光度を測定し、吸光度からろ液に残存するブルーデキストランの濃度を算出し、以下の式から除去率を求めた。
ここで、ろ過前のデキストラン溶液の吸光度をCo、多孔質膜でろ過した後の吸光度をCfとした。
本実施例においては、デキストラン除去率とウィルス除去率の良好な相関性を示すために中空糸膜モジュールのMS2ウィルス除去率(対数除去率:LRV)を測定した。対数除去率は下記の式により求められる。
ろ過前のMS2原液及びろ過液1ml中のMS2の定量は、宿主と混釈した平板培地に形成されるプラーク(pfu)を計数してMS2の値とした。定量は設定した希釈段階の10倍きざみで原倍から106倍までの6段階とし、30〜200個のプラークが形成されたプレートの計数値からそのプレートの希釈倍数を掛けた値とした。
(培養条件:培地Peptone 10g,Yeast extract 2g,MgS04・7H2O lg,精製水1L,Agar下層15g(上層6g);pH7.0 36± 1℃ で約1日培養)
デキストラン除去率を横軸に、前記MS2ウィルス阻止率を縦軸に相関図をMicrosoft Excel上でプロットした。
多孔質膜は、ポリエステル製編紐を支持体とし、その上に膜基材ポリマーとしてポリフッ化ビニリデン、添加剤ポリマーとしてポリビニルピロリドンを用い非溶媒誘起相分離法による乾湿式賦形にて、製造された複合中空糸膜(商品名SADF(登録商標))を使用し、有効膜面積0.0036m2となるように多孔質中空糸膜モジュール作成した。
このモジュールを用いて上記のMS2阻止率試験、及びデキストラン除去率測定を行い、その結果を表1と図2に示す。デキストラン除去率とMS2阻止率(LRV)に相関が見られ、例えば、限外ろ過膜に求められるウィルス除去性能LRV4以上を満たす多孔質膜のデキストラン除去率は以下の式から96%以上となることが推測される。
[MS2ファージの阻止率(LRV)=0.7143×デキストラン溶液除去率(%)−64.583]
有色デキストランの代わりに、MS2ウィルス相当の大きさを有する直径33nmのラテックス粒子(マグスフェア社製)を用い、吸光度の測定波長を当該ラテックスの極大吸収波長である320nmとした以外は、実施例1と同様に多孔質膜のろ過試験を行った。しかし、ラテックス粒子では吸光度の値が安定しなかったため吸光度測定が困難であり、ラテックス粒子の除去率(濃度)を決定することができなかった。
デキストランの代わりにMS2ウィルス相当の大きさを有する直径35nmの酸化亜鉛粒子(堺化学社製)を用い、吸光度の測定波長を当該粒子の極大吸収波長である380nmとした以外は実施例1と同様に多孔質膜のろ過試験を行った。しかし、酸化亜鉛は凝集体での存在確率が高く、分散が困難であったため、MS2阻止率との相関を見出せなかった。
デキストランの代わりにMS2ウィルス相当の大きさを有する直径25nmのコロイダルシリカ粒子(扶桑化学社製)を用い、吸光度の測定波長を当該粒子の極大吸収波長である320nmとした以外は実施例1と同様に多孔質膜のろ過試験を行った。しかし、コロイダルシリカは化学結合した2次粒子径での存在確率が高く、MS2阻止率との相関を見出せなかった。
2:通液側三方コック(ボールバルブ)
3:デキストラン溶液タンク
4:通水液タンク
5:吐出側三方コック
6:多孔質膜モジュール
7:ろ液吐出口
Claims (6)
- 下記の工程(1)〜(3)からなる多孔質膜のウィルス除去率評価方法。
工程(1):分子量が既知の有色デキストランを溶媒に分散しデキストラン標準溶液を作製する溶液調整工程
工程(2):評価される多孔質膜を用いて前記デキストラン標準溶液をろ過し、該デキストラン溶液を透過したろ液を採取するろ過工程
工程(3):前記標準溶液及びろ液それぞれの吸光度を測定することにより、多孔質膜のデキストラン除去率を求め、さらにその値からウイルス除去率を換算する測定工程 - 工程(1)で作製するデキストラン標準溶液が、分子量1,000,000〜5,000,000Daのデキストランを用いたものであり、かつ、濃度が0.01〜1質量%である請求項1記載の多孔質膜の評価方法。
- 前記溶媒が、非イオン界面活性剤又はその水溶液である請求項1又は2に記載の多孔質膜のウィルス除去率評価方法。
- 前記工程(2)におけるろ過がデッドエンドろ過である請求項1〜3いずれかに記載の多孔質膜のウィルス除去率評価方法。
- 前記多孔質膜が中空糸膜である請求項1〜4いずれかに記載の多孔質膜のウィルス除去率評価方法。
- 中空糸膜がポリフッ化ビニリデンからなる限外ろ過膜又は精密ろ過膜である請求項5に記載の多孔質膜のウィルス除去率評価方法。
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