JP2019513546A - アフィニティークロマトグラフ装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は標的タンパク質または標的抗体を標的タンパク質または標的抗体を含有する水性混合物から分離するアフィニティークロマトグラフ装置を対象とする。クロマトグラフ装置は積層膜複合体または巻き膜複合体を含んでもよい。膜複合体は（１）無機粒子を含有する少なくとも１つの高分子膜および（２）少なくとも１つの非透過性層（例えば、中実状態の熱可塑性高分子化合物）を含む。高分子膜および／または無機粒子は親和性リガンドに結合している。親和性リガンドは標的タンパク質または標的抗体に可逆的に結合するタンパク質、抗体、または多糖であってもよい。クロマトグラフ装置を繰り返し用いてもよく、使用の合間に苛性溶液で洗浄してもよい。クロマトグラフ装置は１０％のブレークスルー、２０秒以下の滞留時間で少なくとも３０ｍｇ／ｍｌ（または０．０７ミクロモル／ｍｌ）の動的結合能力（ＤＢＣ）を有する。
Description
本開示は一般にアフィニティークロマトグラフィーに関し、より具体的には標的タンパク質または標的抗体を水性混合物から分離することを可能にする多層膜複合体を含むクロマトグラフ装置に関する。
通常、クロマトグラフ法は対象となる分子、例えばタンパク質、核酸、および多糖を混合物から分離および／または精製するために用いられる。アフィニティークロマトグラフィーは具体的には対象となる結合分子に特異的なリガンド（つまり、特異的な結合パートナー）を含む基質に混合物を通過させることを伴う。リガンドに接触すると、対象分子は基質に結合するので混合物から取り出される。アフィニティークロマトグラフィーは他の種類のクロマトグラフィーに優る特定の利点を提供する。例えば、アフィニティークロマトグラフィーは単一の手順で標的タンパク質と他の生分子の混合物から標的タンパク質を高い収率で分離することができる精製法を提供する。
現在のアフィニティークロマトグラフ装置の利点にもかかわらず、当技術分野では従来の装置よりも短い滞留時間で用いることができ、かつ現在提供されているものと同じかより良い結合能力を提供し、再利用可能なクロマトグラフ装置が必要とされている。
一実施形態は筐体、筐体の両端に配置された第１の流れ分配器および第２の流れ分配器、流体の筐体への流入を可能にする入口、流体の筐体からの流出を可能にする出口、ならびに筐体内に配置された巻き膜複合体を含むアフィニティークロマトグラフ装置に関する。巻き膜複合体は（１）少なくとも１つの公称粒径を有する無機粒子を含有する少なくとも１つの高分子膜と（２）少なくとも１つの非透過性層を含む。非透過性層は中実状態の少なくとも１つの熱可塑性高分子膜を含んでもよい。少なくとも１つの高分子膜および／または無機粒子は親和性リガンドに共有結合しており、親和性リガンドは標的タンパク質または標的抗体に可逆的に結合し得る。一実施形態では、無機粒子は単一の公称粒径を有してもよい。非透過性層を中実状態の熱可塑性高分子化合物で形成してもよい。別の実施形態では、無機粒子は第１の公称粒径を有するものと第２の公称粒径を有するものを含んでもよい。さらに別の実施形態では、高分子膜は第１の公称粒径を有する第１の無機粒子と第２の公称粒径を有する第２の無機粒子を含んでもよい。１つ以上の実施形態では、第１および第２の無機粒子は同じ種類の粒子である。無機粒子は約５μｍ、約１０μｍ、約１５μｍ、約２０μｍ、約２５μｍ、およびこれらの組み合わせになり得る公称粒径を有する。
別の実施形態は筐体、筐体の両端に配置された第１の流れ分配器および第２の流れ分配器、流体の筐体への流入を可能にする入口、流体の筐体からの流出を可能にする出口、ならびに筐体内に配置された巻き膜複合体を含むアフィニティークロマトグラフ装置に関する。巻き膜複合体は（１）第１の公称粒径を有する第１の無機粒子を含有する第１の高分子膜、（２）第２の公称粒径を有する第２の無機粒子を含有する第２の高分子膜、および（３）少なくとも１つの非透過性層を含む。非透過性層は中実状態の少なくとも１つの熱可塑性高分子膜を含んでもよい。第１の高分子膜、第２の高分子膜、および無機粒子のうちの少なくとも１つは親和性リガンドと共有結合しており、親和性リガンドは標的タンパク質または標的抗体に可逆的に結合し得る。一実施形態では、第１および第２の無機粒子は単一の公称粒径を有してもよい。別の実施形態では、第１の無機粒子は第１の公称粒径を有してもよく、第２の無機粒子は第２の公称粒径を有してもよい。第１および第２の公称粒径は同じであっても異なってもよい。また、第１および第２の高分子膜は種類が同じであっても異なってもよい。無機粒子は約５μｍ、約１０μｍ、約１５μｍ、約２０μｍ、約２５μｍ、およびこれらの組み合わせになり得る公称粒径を有する。
さらなる実施形態は標的タンパク質または標的抗体を水性混合物から分離する方法であって、水性混合物をクロマトグラフ装置に通す工程を含む方法に関する。クロマトグラフ装置は筐体、筐体の両端に配置された第１の流れ分配器および第２の流れ分配器、流体の筐体への流れを可能にする入口、流体の筐体からの流出を可能にする出口、ならびに筐体内に配置された巻き膜複合体を含む。巻き膜複合体は（１）少なくとも１つの公称粒径を有する無機粒子を含有する少なくとも１つの高分子膜と（２）少なくとも１つの非透過性層を含む。非透過性層は中実状態の少なくとも１つの熱可塑性高分子化合物を含んでもよい。少なくとも１つの高分子膜および／または無機粒子は親和性リガンドに共有結合しており、親和性リガンドは標的タンパク質または標的抗体に結合し得る。
さらに別の実施形態は標的タンパク質または標的抗体を水性混合物から分離する方法であって、水性混合物をクロマトグラフ装置に通す工程を含む方法に関する。クロマトグラフ装置は筐体、筐体の両端に配置された第１の流れ分配器及び第２の流れ分配器、流体の筐体への流入を可能にする入口、流体の筐体からの流出を可能にする出口、ならびに筐体内に配置された巻き膜複合体を含む。巻き膜複合体は（１）第１の公称粒径を有する第１の無機粒子を含有する第１の高分子膜、（２）第２の公称粒径を有する第２の無機粒子を含有する第２の高分子膜、および（３）少なくとも１つの非透過性層を含む。非透過性層は中実状態の少なくとも１つの熱可塑性高分子化合物を含んでもよい。第１の高分子膜、第２の高分子膜、および無機粒子のうちの少なくとも１つは親和性リガンドに共有結合しており、親和性リガンドは標的タンパク質または標的抗体に可逆的に結合し得る。
別の実施形態は複数のウェル、およびウェルのうちの少なくとも１つに配置された巻き膜複合体を含む複数ウェル型アフィニティークロマトグラフ装置に関する。巻き膜複合体は（１）少なくとも１つの公称粒径を有する無機粒子を含有する少なくとも１つの高分子膜と（２）少なくとも１つの非透過性層を含む。非透過性層は中実状態の少なくとも１つの熱可塑性高分子化合物を含んでもよい。少なくとも１つの高分子膜および／または無機粒子は親和性リガンドに共有結合しており、親和性リガンドは標的タンパク質または標的抗体に可逆的に結合し得る。
さらに別の実施形態は複数のウェル、およびウェルのうちの少なくとも１つに配置された巻き膜複合体を含む複数ウェル型アフィニティークロマトグラフ装置に関する。巻き膜複合体は（１）第１の公称粒径を有する第１の無機粒子を含有する第１の高分子膜、（２）第２の公称粒径を有する第２の無機粒子を含有する第２の高分子膜、および（３）少なくとも１つの非透過性層を含む。非透過性層は中実状態の少なくとも１つの熱可塑性高分子化合物を含んでもよい。第１の高分子膜、第２の高分子膜、および無機粒子のうちの少なくとも１つは親和性リガンドに共有結合しており、親和性リガンドは標的タンパク質または標的抗体に可逆的に結合し得る。
さらなる実施形態は筐体、筐体の両端に配置された第１の流れ分配器および第２の流れ分配器、流体の筐体への流入を可能にする入口、流体の筐体からの流出を可能にする出口、ならびに筐体内に配置された巻き膜複合体を含むアフィニティークロマトグラフ装置に関する。巻き膜複合体は少なくとも１つの公称粒径を有する無機粒子を含有する少なくとも１つの高分子膜を含む。無機粒子はこの無機粒子に結合したエポキシド官能基およびアルデヒド官能基の両方を含む。エポキシド官能基およびアルデヒド官能基のうちの少なくとも１つは親和性リガンドに結合しており、親和性リガンドは標的タンパク質または標的抗体に可逆的に結合し得る。
別の実施形態は筐体の両端に配置された第１の流れ分配器および第２の流れ分配器、流体の筐体への流入を可能にする入口、流体の筐体からの流出を可能にする出口、ならびに筐体内に配置された積層膜複合体を含むアフィニティークロマトグラフ装置に関する。積層膜は少なくとも１つの公称粒径を有する無機粒子を含有する少なくとも１つの高分子膜を含む。無機粒子はこの無機粒子に結合したエポキシド官能基およびアルデヒド官能基の両方を含む。エポキシド官能基およびアルデヒド官能基のうちの少なくとも１つは親和性リガンドに結合しており、親和性リガンドは標的タンパク質または標的抗体に可逆的に結合し得る。
本開示をさらに理解できるようにするために添付の図面が提供される。これらの図面は本明細書に組み込まれてその一部を構成し、実施形態を図示して本明細書とともに本開示の原理を記載する。
本開示の様々な側面を任意の数の方法および意図した機能を実行するようにした装置で実現することができることが当業者には容易に分かる。また、当然のことであるが、本明細書で参照される添付の図面は必ずしも同じ比率で拡大又は縮尺して描かれておらず、本開示の様々な側面を示すために誇張される場合があり、この点で図面を限定的なものと解釈するべきではない。当然のことであるが、本明細書で用いるように「on（に接して）」という用語は高分子膜などの要素が別の要素に直に接触するか、または介在する要素も存在する場合があることを意味する。当然のことであるが、「シリカ」および「多孔質シリカ」という用語は本明細書では互いに置き換え可能に用いることができる。
本発明は標的タンパク質または標的抗体を標的タンパク質または標的抗体を含有する水性合物から分離するアフィニティークロマトグラフ装置を対象にする。クロマトグラフ装置は無機粒子を含む少なくとも１つの高分子膜、例えばフッ素系高分子膜を含む膜複合体を含む。親和性リガンドは無機粒子および／または高分子膜に結合してもよい。クロマトグラフ装置を繰り返し用いてもよく、使用の合間に苛性溶液で洗浄してもよい。さらに、クロマトグラフ装置は装置の２０秒以下の滞留時間、１０％のブレークスルーで少なくとも３０ｍｇ／ｍｌの動的結合能力（ＤＢＣ）を有する。この場合、Ｆｃ結合タンパク質が親和性リガンドである。抗体、非Ｆｃ結合タンパク質、または多糖が親和性リガンドであるクロマトグラフ装置では、クロマトグラフ装置は１０％のブレークスルーで少なくとも０．０７ミクロモル／ｍｌの動的結合能力（ＤＢＣ）を有する。
本明細書で記載する膜複合体は無機粒子を含有する少なくとも１つの高分子膜を含む。高分子膜は最大で約９５重量％の無機粒子、または約２０重量％〜約９５重量％、約３５重量％〜約９０重量％、または約５０重量％〜約８５重量％の無機粒子を含有してもよい。好適な無機粒子の非限定的な例としてはシリカ、ゼオライト、ヒドロキシアパタイト、金属酸化物、およびこれらの組み合わせが挙げられるが、これに限定されるものではない。無機粒子は約０．１ミクロン、約０．５ミクロン、約１ミクロン、約５ミクロン、約１０ミクロン、約１５ミクロン、約２０ミクロン、または約２５ミクロン、またはそれよりも大きい公称粒径を有してもよい。さらに、無機粒子は中実または多孔質であってもよく、様々な粒径および形状を有してもよい。さらに、無機粒子は単分散系または多分散系であってもよい。
典型的な実施形態では、親和性リガンドは無機粒子に共有結合している。別の実施形態では、親和性リガンドは高分子膜に共有結合している。さらなる実施形態では、親和性リガンドは高分子膜および無機粒子の両方に結合していてもよい。親和性リガンドは標的タンパク質または抗体に可逆的に結合するタンパク質、抗体、または多糖であってもよい。一実施形態では、親和性リガンドは例えば、抗体のＦｃ領域、抗体の断片、Ｆｃ融合タンパク質、または抗体／薬物コンジュゲートに可逆的に結合するタンパク質である。別の実施形態では、親和性リガンドはタンパク質またはタンパク質の断片に可逆的に結合する抗体、Ｌ型タンパク質、または多糖であり、タンパク質またはタンパク質の断片に特異的である。アフィニティークロマトグラフ装置で用いる典型的な親和性リガンドとしてはＡ型タンパク質、Ｇ型タンパク質、Ｌ型タンパク質、ヒトＦｃ受容体タンパク質、他のタンパク質と特異的に結合する抗体、およびヘパリンが挙げられるが、これに限定されるものではない。親和性リガンドは未変性、組み換え型、または合成であってもよい。さらに別の実施形態では、親和性リガンドはＨｉｓタグタンパク質に可逆的に結合する金属親和性リガンドである。
一実施形態では、膜複合体は無機粒子を含有する少なくとも１つの高分子膜を含む。この場合、高分子膜は積層構成で配置され、積層膜複合体を形成する。「積層膜複合体」という用語は一方の高分子膜を他方の高分子膜に重ねるように配置された少なくとも２つの高分子膜を含むクロマトグラフ物品を意味する。高分子膜は互いの上面に膜を単に重ね合わせることで積層された構成で配置されてもよい。図１に積層膜複合体１０の典型的な幾何学的配置を示す。積層膜複合体１０は少なくとも１つの公称粒径を有する無機粒子を含有する高分子膜２０を含む。当然のことであるが、無機粒子は本明細書では無機粒子の粒度および形状のばらつきを考慮して公称粒径との関連で記載される。矢印５は膜複合体１０を通る流体の流れの方向を示す。
典型的な一実施形態では、高分子膜２０は単一の公称粒径を有する一種類の無機粒子を含有する。例えば、高分子膜２０は約２０ミクロンの公称粒径を有する多孔質シリカ粒子を含有してもよい。当然のことであるが、本明細書で用いる「シリカ」という用語は測定可能な量のホウ素を含まず、あるいはＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）で測定されるようなホウ素を含まない二酸化ケイ素を意味する。
あるいは、高分子膜２０は２種類以上の無機粒子を含んでもよく、および／または高分子膜２０に含まれる無機粒子は２つ以上の公称粒径を有してもよい。すなわち、高分子膜２０は少なくとも第１の無機粒子と第２の無機粒子を含有してもよい。この場合第１の無機粒子は、公称粒径および／または種類が第２の無機粒子とは異なっている。例えば、高分子膜２０は第１の粒径（例えば２０ミクロン）と第２の粒径（例えば１０ミクロン）を有する同じか異なる無機粒子の混合物を含んでもよい（例えば多孔質シリカ）。高分子膜２０に含まれる無機粒子の混合物は任意の混合物であって、例えば５０／５０の配合、３０／７０の配合、６０／４０の配合、２５／７５の配合、または２０／８０の配合であってもよい。
図２に全体として示す別の実施形態では、積層膜複合体１０は第１の高分子膜２０と、第１の高分子膜２０と同じか異なる第２の高分子膜３０を含む。フリット４０は参照のみのために図示する。異なっている可能性があるのは、例えば高分子膜３０を形成する高分子化合物の種類および／または公称粒径、高分子膜３０に含有する無機粒子の量および／または種類である。例えば、第１の高分子膜２０は第１の公称粒径を有する無機粒子を含有してもよく、第２の高分子膜３０は第２の公称粒径を有する無機粒子を含有してもよい。第１の高分子膜２０と第２の高分子膜３０を交互に積層して図２に例示する膜複合体１０を形成してもよい。あるいは、第１の高分子膜２０と第２の高分子膜３０を非交互構成で積層してもよい。例えば、複数の第１の高分子膜２０を複数の第２の高分子膜３０に重ねてもよい。別の実施形態ではこれに代えて、複数の高分子膜２０を複数の第２の高分子膜３０とともに積層して膜複合体１０を形成してもよい。あるいは、複数の第１の高分子膜２０を単一の（またはより少ないか多い数の）第２の高分子膜３０に積層し、またはその反対に複数の第２の高分子膜３０を単一の（またはより少ないか多い数の）第１の高分子膜２０に積層して積層膜複合体１０を形成してもよい。無機粒子を含有するさらなる高分子膜が膜複合体１０の中にあってもよい。
高分子膜２０および高分子膜３０を互いの上面に膜を単に重ね合わせることで積層した構成で配置してもよい。あるいは、高分子膜２０および高分子膜３０を積層した後、熱および／もしくは圧力、または他の従来の方法で互いに貼り合わせてもよい。２つの高分子膜を用いて共発泡させて合成膜複合体を生成する実施形態も本発明の範囲内とみなされる。そのような合成膜複合体は２つの（またはそれより多い）高分子膜層を含み、これに共押出または一体化を行ってもよい。典型的な実施形態では、第１の高分子膜２０と第２の高分子膜３０は積層構成であり、第１の高分子膜と第２の高分子膜の間の距離はゼロまたは実質的にゼロである。
別の実施形態では、無機粒子は第１の高分子膜２０および第２の高分子膜３０の両方とも同じ種類である。例えば、高分子膜２０と高分子膜３０の両方が多孔質シリカ粒子を含んでもよい。あるいは、第１の高分子膜２０と第２の高分子膜の３０に含まれる無機粒子は異なる公称粒径を有してもよい。実施形態によっては、第１の高分子膜２０と第２の高分子膜３０に含まれる無機粒子は同じ公称粒径か、実質的に同じ公称粒径を有する。
さらなる実施形態では、第１の高分子膜２０および／または第２の高分子膜３０は２種類以上の無機粒子を含有してもよい。すなわち、第１の高分子膜２０および／または第２の高分子膜３０は少なくとも第１の無機粒子と第２の無機粒子を含有してもよい。この場合、第１の無機粒子は公称粒径および／または種類が第２の無機粒子と異なる。例えば、高分子膜２０と高分子膜３０は第１の公称粒径（例えば２０ミクロン）と第２の公称粒径（例えば１０ミクロン）を有する同じか異なる無機粒子の５０／５０の混合物を含んでもよい。第１の高分子膜２０および／または第２の高分子膜３０に含まれる無機粒子の混合物は任意の混合物であって、例えば５０／５０の配合、３０／７０の配合、６０／４０の配合、２５／７５の配合、または２０／８０の配合であってもよい。少なくとも１つの実施形態では、膜複合体１０は第１の高分子膜２０と第２の高分子膜３０を含む。第１の高分子膜２０と第２の高分子膜３０は同じ高分子膜（例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）膜）で形成され、無機粒子は同じ（例えば多孔質シリカ粒子）であるが、異なる公称粒径を有する（例えば、一方の高分子膜は２０ミクロンのシリカ粒子であり、他方の高分子膜は１０ミクロンのシリカ粒子である）。
本明細書で考察される高分子膜２０と高分子膜３０は同じか異なる高分子化合物で形成されてもよい。１つ以上の典型的な実施形態では、高分子膜の少なくとも１つはフッ素系高分子膜である。当然のことであるが、１種類または２種類以上のフッ素系高分子膜が積層膜複合体１０の一部または全体を形成してもよい。フッ素系高分子膜は同じフッ素系高分子源、異なる高分子源、またはこれらの組み合わせから得てもよい。少なくとも１つの典型的な実施形態では、フッ素系高分子膜はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）膜または発泡ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）膜である。Bacinoらに付与された米国特許第７，３０６，７２９号、Goreに付与された米国特許第３，９５３，５６６号、Bacinoに付与された米国特許第５,４７６,５８９号、またはBrancaらに付与された米国特許第５，１８３，５４５号に記載される方法に従って調合された発泡ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）膜を本明細書で用いてもよい。さらに、Okitaらに付与された米国特許第４，１１３，９１２号に開示された方法など、当技術分野で既知の方法を用いてフッ素系高分子膜を親水性（例えば水湿潤性）にしてもよい。例えばDrumhellerに付与された米国特許第５，８９７，９５５号、Drumhellerに付与された米国特許第５，９１４，１８２号、Cleekらに付与された米国特許第８，５９１，９３２号に記載され、リガンドに有効に結合するコーティングを高分子膜に塗布してもよい。
フッ素系高分子膜は官能性テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）共重合体材料を含む高分子材料も含んでもよい。この場合、官能性ＴＦＥ共重合体材料は、ＴＦＥとＰＳＶＥ（ペルフルオロスルホニルビニルエーテル）、または他の好適な官能性単量体を含むＴＦＥ、例えばフッ化ビニリデン（ＶＤＦ）、酢酸ビニル、またはビニルアルコールなどの官能性共重合体を含む。官能性ＴＦＥ共重合体膜を例えば、Xuらに付与された米国特許第８，８０２，７４２号またはXuらに付与された米国特許第８，６５８，７０７号に記載される方法に従って調合してもよい。
当然のことであるが、本願全体を通して「ＰＴＦＥ」という用語を本明細書では便宜上用いており、例えばBrancaに付与された米国特許第５，７０８，０４４号、Baillieに付与された米国特許第６，５４１，５８９号、Sabolらに付与された米国特許第７，５３１，６１１号、Fordに付与された米国特許第８，６３７，１４４号、およびXuらに付与された米国特許第９，１３９，６６９号に記載されるポリテトラフルオロエチレンだけでなく発泡ＰＴＦＥ、発泡変性ＰＴＦＥ、およびＰＴＦＥの発泡共重合体を含むものとする。
１つ以上の典型的な実施形態で高分子膜は、１つ以上の非フルオロ高分子材料、例えばSbrigliaの米国特許公開第２０１４／０２１２６１２号で教示される超高分子量ポリエチレン、Sbrigliaの米国特許公開第２０１６／００３２０６９号および同第２０１６／０１３６９１４号で教示されるポリ（ｐ−キシリレン）、Sbrigliaの米国特許公開第２０１６／００３２０７１号および同第２０１６／００７５８５４号で教示されるＶＤＦとＴＦＥ共重合体またはＶＤＦとＴｒＦＥの共重合体、Sbrigliaの米国特許公開第２０１６／００３１１３０号および同第２０１６／００９０４３０号で教示されるエチレンとテトラフルオロエチレンの交互共重合体などで形成してもよい。また、高分子膜は、例えばポリオレフィン膜（例えばポリプロピレン膜）であってもよい。有機膜（例えば、セルロース系膜）、構造化ヒドロゲル膜、またはアガロース膜を単独または本明細書に記載する膜複合体に含まれる高分子膜とともに用いてもよい。
積層膜複合体１０内にある高分子膜の総数は特に限定されず、所望の最終的使用法および／または膜複合体内の所望の質量遷移流により決定される。積層膜複合体は総数で２枚、３枚、４枚、５枚、６枚、７枚、８枚、９枚、１０枚、１１枚、１２枚、１３枚、１４枚、１５枚、１６枚、１７枚、１８枚、１９枚、または２０枚（あるいはそれより多い）の高分子膜を含んでもよい。当然のことであるが、数百または数千の高分子膜が積層膜複合体１０にあってもよい。
さらに、積層膜複合体１０にある高分子膜は約１μｍ〜約１０，０００μｍ、約１００μｍ〜約５，０００μｍ、約５００μｍ〜約３，０００μｍ、または約６５０μｍ〜約１，０００μｍの厚みを持っていてもよい。本明細書で用いるように、「厚み」という用語は高分子膜の垂線から高分子膜の長さ方向の領域への向きのことである。
図３および図４を参照すると、積層膜複合体１０を含むクロマトグラフ装置１００が図示されている。クロマトグラフ装置１００は膜複合体１０の上面および／または底面に配置された多孔質フリット４０をさらに含んでもよい。積層膜複合体１０は第１の流れ分配器６０と筐体５０の反対側端部に配置された第２の流れ分配器７０を有する筐体５０内に配置されてもよい。典型的な実施形態では筐体５０は円筒形であるが、積層膜複合体を収容し、所望の動的結合能力を得ることができる任意の形状が本開示の範囲内とみなされる。多孔質フリット４０、筐体５０、ならびに流れ分配器６０および７０を熱可塑性高分子化合物、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、または他のポリオレフィンで形成してもよい。あるいは、フリット４０がクロマトグラフ装置の動作を妨げない限り、多孔質フリット４０を無機材料または金属材料で形成してもよい。一実施形態では、流れ分配器６０は水性混合物の流れが供給方向の９０°に方向を変更するように衝撃面を収納する。この方向変更により流れが高分子膜に直接衝撃を与えるのを防止し、より均一な流頭の生成を助ける。
積層膜複合体１０に含まれる高分子膜を膜の外面と筐体５０の間の流れを防止する従来の任意の処理（例えば、融解封止または封止剤の使用）により筐体５０の内壁に接着してもよい。流れ分配器６０および７０を類似または同じ処理で筐体５０に封止してもよい。各流れ分配器６０および７０はそれぞれが入口８０と出口８５を有することで、水性混合物はアフィニティークロマトグラフ装置１００を通って流れることができる。具体的には、入口８０により流体の筐体５０への流入が可能になり、出口８５により流体の筐体５０からの流出が可能になる。使用する際に水性混合物は積層膜複合体１０の高分子膜を通って矢印５で示す方向に連続して流れる。水性混合物がクロマトグラフ装置１００を通ると、親和性リガンドは標的タンパク質または標的抗体に可逆的に結合し、それによりタンパク質または抗体を水性混合物から効果的に除去する。標的タンパク質または標的抗体は、例えば低いｐＨ値を有する流体を装置に通すことで親和性リガンドから除去することができる。
図５および図６に全体として図示するさらなる実施形態では、無機粒子を含有する少なくとも１つの高分子膜（例えば上記の高分子膜）は穿孔した中空または中実の芯１５０を包んで、巻き膜複合体１１０を形成する。巻き膜複合体１１０は筐体５０の中に配置されてもよい。筐体５０は第１の流れ分配器６０と筐体５０の反対側端部に配置された第２の流れ分配器７０を有する。典型的な実施形態では、筐体５０は円筒形であるが、巻き膜複合体を収容し、所望の動的結合能力を得ることができる任意の形状が本開示の範囲内とみなされる。上記の積層膜複合体と同様に、巻き膜複合体１１０内の多孔質フリット４０、筐体５０、ならびに流れ分配器６０および７０を熱可塑性高分子化合物、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、または他のポリオレフィンで形成してもよい。さらに、フリット４０がクロマトグラフ装置の動作を妨げない限り、多孔質フリット４０を無機材料または金属材料で形成してもよい。
図５に図示するものなど、実施形態によっては、巻き膜複合体１１０を単一の公称粒径または複数の公称粒径を有する無機粒子を含有する単一の高分子膜２０で形成してもよい。例えば、単一の公称粒径を有し、親和性リガンドに結合した無機粒子で少なくとも部分的に充填された高分子膜２０を巻いて膜複合体１１０として用いてもよい。さらに、同じか異なる公称粒径を有する無機粒子を含有する複数の高分子膜を用いて膜複合体１１０を形成してもよい。
一実施形態では、巻き膜複合体１１０は第１の公称粒径を有する第１の無機粒子と第２の公称粒径を有する第２の無機粒子を含有する高分子膜２０を含む。第１および第２の無機粒子は同じ種類であってもよく（例えば多孔質シリカ）、または異なる種類であってもよく（例えばシリカおよびゼオライト）、同じか異なる公称粒径を有してもよい。高分子膜２０に含まれる無機粒子の混合物は任意の混合物であって、例えば５０／５０の配合、３０／７０の配合、６０／４０の配合、２５／７５の配合、または２０／８０の配合であってもよい。
さらなる実施形態では、２つ（またはそれより多い）高分子膜が巻き膜複合体１１０にあってもよい。例えば、巻き膜複合体１１０は第１の高分子膜２０と、第１の高分子膜２０と同じか異なる第２の高分子膜３０を含んでもよい。差異は、例えば高分子膜３０に含まれる高分子化合物の種類および／または公称粒径、高分子膜３０に含有する無機粒子の種類に見出すことができる。２つ以上の高分子膜が巻き膜複合体１１０にある場合、第１の高分子膜２０は第１の公称粒径を有してもよく、第２の高分子膜３０は第２の公称高分子粒径を有してもよい。第１の高分子膜２０と第２の高分子膜３０を積層構成で互いに重ね合わせ、次に芯１５０を中心にして積層構成で巻き、図６に図示する巻き膜複合体１１０を形成してもよい。あるいは、第１の高分子膜２０を芯１５０を中心にして巻き、次に巻いた第１の高分子膜１１０を第２の高分子膜３０で包んでもよい。当然のことであるが、２つよりも多い膜が望ましい場合、上記で考察したように巻く前に高分子膜２０および３０を交互構成または非交互配置で積層してもよい。
実施形態によっては中間薄膜を高分子膜に重ね、巻いたときに中間薄膜が高分子膜の巻層の間に配置されるように高分子膜で包む。中間薄膜はフッ素系高分子薄膜または非フッ素系高分子薄膜であってもよい（例えば、ポリプロピレン薄膜、ポリエチレン薄膜、または他のポリオレフィン薄膜）。さらに、中間薄膜は多孔質または非多孔質であってもよい。
実施形態によっては、中間薄膜は熱可塑性高分子薄膜または熱硬化性高分子薄膜である。少なくとも１つの実施形態では、中間薄膜は熱可塑性高分子薄膜である。巻き膜複合体を形成する際、巻くと、熱可塑性高分子薄膜２５が高分子膜２０の巻層の間に配置されるように熱可塑性（または熱硬化性）高分子薄膜２５を高分子膜２０に重ねる。図７に全体として示すように、熱可塑性高分子薄膜２５と高分子膜２０を芯１５０に巻く際、熱を加えて少なくとも部分的に熱可塑性高分子薄膜２５を高分子膜２０（およびその後巻かれる高分子膜２０）と融解させ、巻き膜複合体１１０を形成する。温度は熱可塑性高分子薄膜２５の融点以上、高分子膜２０の融点未満であってもよい。また、熱可塑性高分子薄膜２５は膜複合体１１０を筐体５０および芯１５０に結合させる。熱可塑性高分子薄膜２５が冷却されると、巻き膜複合体１１０内で非多孔質、中実で非透過性の構造体（例えば、非透過性層）を形成し、それにより液体の流れを防止し、一体的なクロマトグラフ装置２００を形成する。矢印５で示すように、中実の熱可塑性高分子薄膜２５により標的タンパク質または標的抗体を含有する水性混合物は膜を通って横方向に流される。本明細書で用いるように、「中実の熱可塑性高分子薄膜」、「中実状態の熱可塑性薄膜」、および「中実状態」という用語は熱可塑性高分子薄膜が液体の流れに対して非透過性であることを意味する。
２つ以上の高分子膜が巻き膜複合体１１０を形成する場合、第１の熱可塑性高分子化合物、第１の高分子膜、第２の熱可塑性高分子化合物、および第２の高分子膜を積層方向に配置し、芯を中心にして積層方向に巻いてもよい。第１および第２の熱可塑性高分子化合物は同じ種類または異なる種類であってもよい。さらに、第１および第２の高分子膜は同じであっても異なっていてもよい。異なっているのは、例えば高分子膜を形成する高分子化合物の種類および／または公称粒径、高分子膜に含有する無機粒子の量および／または種類である。当然のことであるが、任意の数の高分子膜を用いてもよい。
図５〜図８に図示するように、巻き膜複合体１１０は筐体５０内に配置されてもよい。筐体５０は第１の流れ分配器６０と筐体５０の反対側端部に配置された第２の流れ分配器７０を有する。クロマトグラフ装置２００は入口８０と出口８５を含むことで、水性混合物はアフィニティークロマトグラフ装置１００を通って流れることができる。具体的には、入口８０により流体の筐体５０への流入が可能になり、出口８５により流体の筐体５０からの流出が可能になる。典型的な実施形態では筐体は円筒形である。巻き膜複合体１１０は巻き膜複合体１１０に対して垂直、かつ流れ分配器６０および／または流れ分配器７０の近くに配置された少なくとも１つ多孔質フリット４０をさらに含んでもよい。
一実施形態では、芯１５０は中実であり、流れ分配器６０は水性混合物の流れが供給方向から放射状に方向を変更するように衝撃面を収納する。代替的な実施形態では芯１５０は中空で多孔質の芯であり、これにより水性混合物は芯１５０の外側方向に高分子膜を通って流れることができる。あるいは、水性混合物は内側方向に高分子膜を通って芯１５０の中を流れる。
使用する際に水性混合物は膜複合体１１０の高分子膜を通り、矢印５で示した膜の面の厚み方向に直交する方向に流れる。水性混合物がクロマトグラフ装置２００を通ると、親和性リガンドは標的タンパク質または標的抗体と可逆的に結合し、それによりタンパク質または抗体を水性混合物から効果的に除去する。標的タンパク質または標的抗体は、例えば低いｐＨ値を有する流体を装置に通すことで親和性リガンドから除去することができる。
さらに別の実施形態では、上記の高分子膜、多層積層膜複合体、または螺旋巻き膜複合体を複数ウェル型プレート１３０に取り付けてもよい。複数ウェル型プレート１３０はより高い圧力（例えば、大気圧）で動作する上室から減圧で動作することができる下室を分離する多孔質面９０を有する。図９Ａおよび図９Ｂに示す実施形態では、膜複合体は無機粒子を含有する複数の高分子膜２０を含む。例えば、高分子膜２０のうちの１つ以上は単一の公称粒径を有する無機粒子を含有してもよい。別の実施形態では、高分子膜２０のうちの１つ以上は第１の公称粒径を有する第１の無機粒子と第２の公称粒径を有する第２の無機粒子を含んでもよい。複数の種類の高分子膜、複数の種類の無機粒子、および複数の公称粒径の様々な組み合わせを含む他の膜複合体が本開示の範囲内とみなされる。動作する際に、水性混合物は高分子膜２０に対して垂直に流れる。
本明細書に記載するアフィニティークロマトグラフ装置は２０秒以下の滞留時間、１０％のブレークスルーで少なくとも３０ｍｇ／ｍｌの動的結合能力（ＤＢＣ）を有する。この場合、Ｆｃ結合タンパク質は親和性リガンドである。抗体、非Ｆｃ結合タンパク質、または多糖が親和性リガンドである場合、クロマトグラフ装置は２０秒以下の滞留時間、１０％のブレークスルーで少なくとも０．０７ミクロモル／ｍｌの動的結合能力（ＤＢＣ）を有する。さらに、実質的な動的結合能力を失うことなくクロマトグラフ装置を複数回用いることができる。具体的には、各分離プロセス後にクロマトグラフ装置を苛性溶液（例えば、水酸化ナトリウム）で洗浄し再利用することができる。
本明細書に記載するアフィニティークロマトグラフ装置で用いる親和性リガンド、例えばＡ型タンパク質と結合する様々な官能性膜を製造することができる。プロセス経路Ａとプロセス経路Ｂ（実施例７および実施例８にそれぞれ例示される）はアルデヒド官能基を含む官能性膜の形成を導く２つの独立した反応経路を記載する。プロセス経路Ｃ（実施例９に例示される）はアルデヒド官能基とエポキシド官能基の両方を含む官能性膜の形成を導く。プロセス経路Ｄ（実施例１０に例示される）はエポキシド官能基を含む官能性膜の形成を導く。Ａ型タンパク質の様々な官能性膜（例えば、アルデヒド、混合アルデヒドおよびエポキシド、ならびにエポキシド官能基）への固定は実施例７〜１０に記載される。表７はプロセス経路Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤを用いて製造した官能性膜に固定したＡ型タンパク質の動的結合能力を要約する。表７は２枚の異なる種類の膜、すなわち一方は１つの公称粒径を有するシリカを含有する膜と、他方は２つの異なる公称粒径を有するシリカの５０／５０の混合物を含有する膜を用いた結果も示す。
膜複合体１０および１１０の典型的な実施形態を本明細書に記載するが、当然のこととして任意の数の高分子膜および複数の種類の高分子膜、複数の種類の無機粒子、複数の大きさの無機粒子、複数の形状の無機粒子、膜複合体に含まれる高分子膜の幾何学的配置のあらゆる組み合わせが本開示の範囲内にある。また、高分子膜のいくつかまたは全ては組成、厚み、透過性などが互いに異なる場合がある。
本明細書に記載するクロマトグラフ装置およびその部品は、様々なプロセスを用いて製造することができる。実施形態によっては、射出成形を用いて本明細書で提供するクロマトグラフ部品を製造してもよい。他の好適なプロセスとしては押出成形、圧縮成形、溶液流延法、およびこれらの組み合わせが挙げられるが、これに限定されるものではない。
本開示の様々な側面を任意の数の方法および意図した機能を実行するようにした装置で実現することができることが当業者には容易に分かる。また、当然のことであるが、本明細書で参照される添付の図面は必ずしも同じ比率で拡大または縮尺して描かれておらず、本開示の様々な側面を示すために誇張される場合があり、この点で図面を限定的なものと解釈するべきではない。
試験方法
試験方法
当然のこととして、以下に特定の方法および機器が記載されるが、当業者が好適であると判断する他の方法および機器を代替的に用いてもよい。
１０％のブレークスルーで動的結合能力を判定する方法
１０％のブレークスルーで動的結合能力を判定する方法
クロマトグラフ装置をAKTApurifier（登録商標）（GEヘルスケア）流体クロマトグラフシステムの流路に挿入し、以下の手順からなる単一のサイクルを複数回実行して図１１に示すデータを生成した。苛性溶液とその動的結合能力に対する影響を検証するために定置洗浄（clean in place（ＣＩＰ））用の苛性溶液のみを用いた。表１に用いた溶液を記載する。表２に１０％のブレークスルーで動的結合能力を判定する手順の工程を記載する。
このようにして上記のクロマトグラフ装置の動的結合能力を判定した。市販装置の動的結合能力を同じ方法で判定したが、例外的に市販装置の滞留時間を２０秒ではなく６０秒とした。
したがって、本明細書に記載するクロマトグラフ装置の評価を市販装置の評価よりも３倍速い体積流量で行い、ＣＩＰ工程は例外的に同じにした。
実施例
実施例１−積層膜
実施例
実施例１−積層膜
１５重量パーセントのＰＴＦＥと、１０μｍの公称粒径を有する８５重量パーセントの多孔質シリカ粒子（メリーランド州ボルティモア市のGrace社）を含有する多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）膜を得た。さらに、１５重量パーセントのＰＴＦＥと、２０μｍの公称粒径を有する８５重量パーセントの多孔質シリカ粒子（メリーランド州ボルティモア市のGrace社）を含有する多孔質ＰＴＦＥ膜を得た。ＰＴＦＥ膜に含まれる多孔質シリカ粒子は、他の化学的および物理的特性、例えば化学組成、粒子形状、公称粒子空隙率、公称粒子孔径、および公称粒子ＢＥＴ比表面積では実質的に同じであった。
表３は２つの多孔質ＰＴＦＥ膜の物理的特性のうちのいくつかを列挙する。
多孔膜ＡおよびＢを用いてアフィニティークロマトグラフ装置を製造した。ポリプロピレン製流れ分配器をポリプロピレン製円筒形筐体の一方の端部に取り付けた。多孔質ポリプロピレン製フリットを筐体内に配置した。所望の数のＰＴＦＥ膜層を筐体内のポリプロピレン製フリットに積層した（表４を参照）。第２の多孔質ポリプロピレン製フリットをＰＴＦＥ膜積層体の上面に配置した。第２のポリプロピレン製流れ分配器を第１のポリプロピレン製流れ分配器の反対側の円筒形筐体の端部に取り付けた。クロマトグラフ装置を加熱プロセスで封止した。
次に、媒介装置を実施例３の装置と同じように処理し、その結果、タンパク質Ａは積層したＰＴＦＥ膜（例えば膜複合体）に共有結合した。
製造法について上記したアフィニティークロマトグラフ装置を試験し、複数のサイクルと本明細書における試験方法に記載の手順を用いて２０秒の滞留時間での動的結合能力を評価した。これらのアフィニティークロマトグラフ装置のそれぞれの性能を図１０に示す。
市販梱包された２つの異なる粒子ベッドのアフィニティークロマトグラフ装置を入手して同じように試験を行った。ただし、６０秒の滞留時間で評価した。市販装置のうちの一方は残留ホウ素を含有するシリカ粒子で充填され（市販装置１）、他方の市販装置はアガロースで充填されていた（市販装置２）。この２つの市販アフィニティークロマトグラフ装置の性能を図１１に示す。本明細書のアフィニティークロマトグラフ装置を市販のアフィニティークロマトグラフ装置よりも３倍早い体積流量で評価した。
実施例２−螺旋巻き膜
実施例２−螺旋巻き膜
実施例１の多孔質ＰＴＦＥ膜Ｂを用いて螺旋巻きアフィニティークロマトグラフ装置を形成した。最終的な巻き膜複合体の直径がポリプロピレン製円筒形筐体の内径よりも若干大きくなるまで旋盤と膜張力部材を使ってＰＴＦＥ膜Ｂを長手方向に中実芯に巻き付けた。次に巻き膜複合体を旋盤で回転させつつ、切削工具で巻き膜複合体を所望の長さに切断した。筐体を長さ方向に分割して巻き膜複合体を挿入できるようにした後、巻き膜複合体を適切な大きさのポリプロピレン製円筒形筐体に挿入した。ポリプロピレン製多孔質フリットとポリプロピレン製流れ分配器を円筒形の筐体の両端に取り付けた。装置を加熱プロセスで封止した。
３．５ｍＬのベッド体積を持つ３つの封止媒介クロマトグラフ装置をこのようにして製造した。これらの装置は、実施例１で用いたのと同一のポリプロピレン製流れ分配器とポリプロピレン製フリットを用いて形成した。次に媒介装置を実施例３の装置と同じように処理し、その結果、タンパク質Ａは巻き膜複合体に共有結合した。
試験溶液（水）が様々な体積流量でこれらのクロマトグラフ装置を流れるときに、巻き膜複合体の透過性が実施例１の積層膜複合体の透過性よりも実質的に高くなったことを発見した。巻き膜複合体を含む装置では、試験溶液は膜面の厚さ方向に垂直に流れる。
実施例３
実施例３
本実施例ではＰＴＦＥと多孔質シリカ粒子を含み、流体を流す入口および出口を有する装置筐体に一体化した１枚以上の多孔質ＰＴＦＥ膜にタンパク質Ａを共有結合させる一方法を示す。本方法は積層膜複合体を含むアフィニティークロマトグラフ装置との関連で記載されるが、当然のこととして、流体流路に対する多孔膜の幾何学的配置または構成、多孔質シリカ粒子相の粒子形状、公称粒径、公称粒子孔径、または公称粒子孔容積、および膜複合体が積層され、もしくは巻かれ、または別の方法で組み立てられているかにかかわらず、本方法は利用可能である。
特に断りのない限り、すべての溶液は０．２ミクロンフィルターで濾過した。さらに、注射器ポンプまたは蠕動ポンプを用いてすべての溶液を装置に通した。
１５重量％のＰＴＦＥと８５重量％の多孔質シリカ粒子（Davisil（登録商標）Silica、未結合等級、XWP1000A、１６〜２４μｍ、メリーランド州ボルティモア市のGrace社）を含有する多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）膜から３．５ｍＬのベッド体積のクロマトグラフ装置を製造し、積層膜複合体を製造した。０．７ｍＬ／分の体積流量で９５体積部のエタノール（ミズーリ州セントルイス市のシグマアルドリッチ社）と５体積部の脱イオン水（メリーランド州ボルティモア市のNeu-Ion, Inc.）の溶液２１ｍＬを用いて膜複合体を洗浄した。次に、５．８８５グラムの３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（G6720、ペンシルバニア州BartramのUCT Specialties, LLC）の１０．５ｍＬの未濾過溶液を９５体積部のエタノールと５体積部の脱イオン水の溶液９４．５ｍＬに溶解させ、０．７ｍＬ／分の体積流量で膜複合体に通した。装置を室温で約１７時間立てた状態にした。次に、装置を９０℃まで加熱し、この温度に２時間保った後１時間、装置を室温まで冷却した。その後、０．７ｍＬ／分の体積流量で膜複合体を９５体積部のエタノールと５体積部の脱イオン水の溶液２１ｍＬを用いて洗浄した。
次に、０．７ｍＬ／分の体積流量で溶液２１ｍＬを膜複合体に通すことで膜複合体を硫酸と脱イオン水の溶液（ｐＨ値０．８）で処理し、その後摂氏９０℃で２時間加熱してから１時間装置を室温まで冷却した。その後、１０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ値４．２）４２ｍＬで処理膜を洗浄した。３，９５２ｍＬの脱イオン水を４０ｍＬの１Ｍ酢酸（ミズーリ州セントルイス市のシグマアルドリッチ社）と８ｍＬの１Ｍ水酸化ナトリウム（ミズーリ州セントルイス市のシグマアルドリッチ社）と混合して１０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ値４．２）を調製した。次に、１２０ｍＬの１０ｍＭ酢酸緩衝液を６．４１７グラムの過ヨウ素酸ナトリウム（ミズーリ州セントルイス市のシグマアルドリッチ社）と混合し、この溶液１０．５ｍＬを膜複合体に０．７ｍＬ／分の体積流量で流した。次に、装置を放置して室温で９０分反応させ、その後、膜複合体に２１ｍＬの１０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ値４．２）を流した。その後、膜複合体に２１ｍＬの０．０１Ｍ炭酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ値１０．９）を０．７ｍＬ／分の体積流量で流した。１０００ｍＬの脱イオン水を１．０６グラムの炭酸ナトリウム（ミズーリ州セントルイス市のシグマアルドリッチ社）および５．８４グラムの塩化ナトリウム（ニュージャージー州ギブスタウンのEMD Chemicals, Inc.）と混合して０．０１Ｍ炭酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ値１０．９）を調製した。
次に、４ｍｇ／ｍＬのタンパク質Ａの溶液２１ｍＬを室温で約１７時間、０．７ｍＬ／分の体積流量、再循環フローパターンで装置に通した。予め調製しておいた炭酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ値１０．９）２０２．４ｍＬと５０ｍｇ／ｍＬのタンパク質Ａの溶液（rSPA、マサチューセッツ州ウォルサム市のRepligen社）１７．６ｍＬを混合して４ｍｇ／ｍＬのタンパク質Ａの溶液を調製した。約１７時間後、タンパク質Ａの溶液再循環プロセスを停止し、２８０ｎｍでの再循環溶液の吸光度を測定して調製したばかりの４ｍｇ／ｍＬのタンパク質Ａの溶液の吸光度と比較した。
次に、１０００ｍＬの脱イオン水を１．０６グラムの炭酸ナトリウムおよび５８．４グラムの塩化ナトリウムと混合して調製した第２の０．０１Ｍ炭酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ値１０．５）２１ｍＬを用いて膜複合体を０．７ｍＬ／分の体積流量で洗浄した。その後、２１ｍＬの０．０１Ｍ炭酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ値１０．９）を用いて０．７ｍＬ／分の体積流量でもう一回洗浄工程を行った。次に、０．０１Ｍ炭酸ナトリウム緩衝液に溶解した１ｍｇ／ｍＬの水素化ホウ素ナトリウム（ミズーリ州セントルイス市のシグマアルドリッチ社）の溶液３１．５ｍＬを０．２６ｍＬ／分の体積流量で膜複合体に通した。その後、膜複合体に３１．５ｍＬの０．０５Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ値７．４）を０．７ｍＬ／分の体積流量で通した。１０００ｍＬの脱イオン水を１．０３５グラムのリン酸ナトリウム一水和物（ミズーリ州セントルイス市のシグマアルドリッチ社）、１１．３９３グラムのリン酸ナトリウム七水和物（ミズーリ州セントルイス市のシグマアルドリッチ社）および８．７６６グラムの塩化ナトリウムと混合して０．０５Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ値７．４）を予め調製した。次に０．７ｍＬ／分の体積流量で膜複合体を２１ｍＬの脱イオン水を用いて洗浄した。次に２０体積部のエタノールと８０体積部の脱イオン水の溶液２１ｍＬで膜複合体を洗浄した。次に装置に入口キャップと出口キャップを填めて４℃〜８℃で保管した。
実施例４
実施例４
本実施例はＰＴＦＥと多孔質シリカ粒子を含み、流体を流す入口および出口を有する装置筐体に一体化した１つ以上の多孔質ＰＴＦＥ膜にタンパク質Ａを共有結合させる第２の方法を示す。本方法は積層膜複合体を含むアフィニティークロマトグラフ装置との関連で記載されるが、当然のこととして、流体流路に対する多孔膜の幾何学的配置または構成、多孔質シリカ粒子相の粒子形状、公称粒径、公称粒子孔径、または公称粒子孔容積、および膜複合体が積層され、もしくは巻かれ、または別の方法で組み立てられているかにかかわらず、この方法は利用可能である。
本方法は以下の側面において実施例３に記載した方法とは異なる。すなわち、実施例３のエポキシシランに代えてアルデヒドシラン（PSX1050、ペンシルバニア州BartramのUCT Specialties, LLC）を用いた。本方法を実施例３の方法と比較すれば当業者には明らかなようにいくつかの製造工程を省いた。
特に断りのない限り、すべての溶液は０．２ミクロンフィルターで濾過した。注射ポンプまたは蠕動ポンプを用いてすべての溶液を装置に通した。
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）（１５重量パーセント）を含む多孔膜シートと、２０μｍの公称粒径を有する多孔質シリカ粒子（８５重量パーセント）（Davisil（登録商標）Silica、未結合等級、XWP1000A、１６〜２４μｍ、メリーランド州ボルティモア市のGrace社）から３．５ｍＬのベッド体積を有するクロマトグラフ装置を製造し、積層膜複合体を製造した。０．７ｍＬ／分の体積流量で膜複合体を９５体積部のエタノール（ミズーリ州セントルイス市のシグマアルドリッチ社）と５体積部の脱イオン水（メリーランド州ボルティモア市のNeu-Ion, Inc.）の溶液２１ｍＬで洗浄した。０．７ｍＬ／分の体積流量で９５体積部のエタノールと５体積部の脱イオン水の溶液９７．０ｍＬに溶解した３．２１グラムのアルデヒドシラン１０．５ｍＬの未濾過溶液（PSX1050、ペンシルバニア州BartramのUCT Specialties, LLC）を膜複合体に通した。装置を室温で約１７時間立てた状態にした。次に、装置を９０℃まで加熱し、この温度に２時間保った後１時間、装置を室温まで冷却した。その後、０．７ｍＬ／分の体積流量で９５体積部のエタノールと５体積部の脱イオン水の溶液４２ｍｌを用いて膜複合体を洗浄した。次に、０．７ｍＬ／分の体積流量で０．０１Ｍ炭酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ値１０．９）２１ｍＬを用いて膜複合体を洗浄した。１．０６グラムの炭酸ナトリウム（ミズーリ州セントルイス市のシグマアルドリッチ社）と５．８４グラムの塩化ナトリウム（ニュージャージー州ギブスタウンのEMD Chemicals, Inc.）を１０００ｍＬの脱イオン水と混合して０．０１Ｍ炭酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ値１０．９）を調製した。
次に、４ｍｇ／ｍＬのタンパク質Ａの溶液２１ｍＬを約１７時間、０．７ｍＬ／分の体積容量、再循環フローパターンで装置に通した。予め調製しておいた炭酸ナトリウム緩衝液２０２．４ｍＬ（ｐＨ値１０．９）と５０ｍｇ／ｍＬのタンパク質Ａの溶液（rSPA、マサチューセッツ州ウォルサム市のRepligen社）１７．６ｍＬを混合して４ｍｇ／ｍＬのタンパク質Ａの溶液を調製した。約１７時間後、タンパク質Ａの溶液再循環プロセスを停止し、２８０ｎｍでの再循環溶液の吸光度を測定して調製したばかりの４ｍｇ／ｍＬのタンパク質Ａの溶液の吸光度と比較した。
次に、１０００ｍＬの脱イオン水を１．０６グラムの炭酸ナトリウムおよび５８．４グラムの塩化ナトリウムと混合して調製した第２の０．０１Ｍ炭酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ値１０．５）２１ｍＬを用いて膜複合体を０．７ｍＬ／分の体積流量で洗浄した。その後、０．０１Ｍ炭酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ値１０．９）２１ｍＬを用いて０．７ｍＬ／分の体積流量で洗浄工程を行った。次に、０．０１Ｍ炭酸ナトリウム緩衝液に溶解した１ｍｇ／ｍＬの水素化ホウ素ナトリウム（ミズーリ州セントルイス市のシグマアルドリッチ社）溶液３１．５ｍＬを０．２６ｍＬ／分の体積流量で膜複合体に通した。その後、膜複合体に０．０５Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ値７．４）３１．５ｍＬを０．７ｍＬ／分の体積流量で流した。１０００ｍＬの脱イオン水を１．０３５グラムのリン酸ナトリウム一水和物（ミズーリ州セントルイス市のシグマアルドリッチ社）、１１．３９３グラムのリン酸ナトリウム七水和物（ミズーリ州セントルイス市のシグマアルドリッチ社）、および８．７６６グラムの塩化ナトリウムと混合して０．０５Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ値７．４）を調製した。次に、０．７ｍＬ／分の体積流量で２１ｍＬの脱イオン水を用いて膜複合体を洗浄した。次に、２０体積部のエタノールと８０体積部の脱イオン水の溶液２１ｍＬで膜複合体を洗浄した。次に装置に入口キャップと出口キャップを填めて４℃〜８℃で保管した。
本実施例で記載したように準備した装置を多クローン性ＩｇＧを用いて１サイクルで評価した後、単クローン性抗体および不純物、例えば宿主細胞タンパク質を含むチャイニーズハムスター卵巣（ＣＨＯ）粗細胞の清澄化培地（カリフォルニア州モーガンヒル市のAragen社）で評価した。本実施例の装置がＣＨＯ粗細胞の清澄化培地から単クローン性抗体を精製するのに有用であることが分かった。
実施例５−多孔質シリカ混合物を含む積層膜装置
実施例５−多孔質シリカ混合物を含む積層膜装置
８５重量パーセントの多孔質シリカ粒子（Davisil（登録商標）Silica、未結合等級、XWP1000A、１６〜２４μｍ、メリーランド州ボルティモア市のGrace社）と１５重量パーセントのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含有する多孔膜ＰＴＦＥが得られた。多孔質シリカ粒子は質量混合比が５０／５０で２つの異なる公称粒径を有するものとして存在し、これらは実施例１の多孔膜ＡおよびＢを製造するのに用いた多孔質シリカに対応する。
表５に得られた膜の物理的特性のいくつかを列挙する。
多孔質ＰＴＦＥ膜Ｃを用いてアフィニティークロマトグラフ装置を製造した。ポリプロピレン製流れ分配器をポリプロピレン製円筒形筐体の一方の端部に取り付けた。多孔質ポリプロピレン製フリットを筐体内に配置した。所望の数のＰＴＦＥ膜層を筐体内のポリプロピレン製フリットに積層した（表６参照）。第２の多孔質ポリプロピレン製フリットをＰＴＦＥ膜積層体の上面に配置した。第２のポリプロピレン製流れ分配器を第１のポリプロピレン製流れ分配器とは反対側の円筒形筐体の端部に取り付けた。クロマトグラフ装置を加熱プロセスで封止した。
次に、媒介装置を実施例３の装置と同じように処理し、その結果、タンパク質Ａは膜複合体に共有結合した。
アフィニティークロマトグラフ装置を試験し、本明細書における試験方法に記載の手順を用いて２０秒の滞留時間、１０％のブレークスルーでの動的結合能力を評価した。アフィニティークロマトグラフ装置は２０秒の滞留時間、１０％のブレークスルーで４４ｍｇ ＩｇＧ／ｍＬのベッド体積の動的結合能力を有すると判断した。
実施例６−多孔質シリカ混合物を含む螺旋巻き膜装置
実施例６−多孔質シリカ混合物を含む螺旋巻き膜装置
実施例５の多孔質ＰＴＦＥ膜Ｃを用いて螺旋巻き親和性クロマトグラフ装置を形成した。巻き膜複合体の直径がポリプロピレン製筐体の内径よりも若干大きくなるまで旋盤と膜張力部材を使ってＰＴＦＥ膜Ｃを長手方向に中実心に巻き付けた。次に巻き膜複合体を旋盤で回転させつつ、切削工具で巻き膜複合体を所望の長さに切断した。筐体を長さ方向に分割して巻き膜複合体を挿入できるようにした後、所望の大きさにした巻き膜複合体を適切な大きさのポリプロピレン製円筒形筐体に挿入した。ポリプロピレン製多孔質フリットとポリプロピレン製流れ分配器を円筒形筐体の両端に取り付けた。装置を加熱プロセスで封止して３．５ｍＬのベッド体積を有する媒介クロマトグラフ装置を製造した。
次に媒介装置を実施例３の装置と同じに処理し、その結果、タンパク質Ａは巻き膜複合体に共有結合した。試験溶液（水）が様々な体積流量でアフィニティークロマトグラフ装置を流れるときに、巻き膜複合体の透過性が実施例５の積層膜複合体の透過性の約２倍になったことを発見した。巻き膜複合体を含む装置では、試験溶液は膜面の厚さ方向に垂直に流れる。アフィニティークロマトグラフ装置は２０秒の滞留時間、１０％のブレークスルーで３１ｍｇ ＩｇＧ／ｍＬのベッド体積の動的結合能力を有すると判断した。
本願発明は一般的に、かつ具体的な実施形態に関して記載している。本開示の範囲を逸脱することなく様々な変更および改変を行うことができることが当業者には明らかである。したがって、実施形態は添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲内である限り、本発明の変更形態および改変形態を包含することを意図している。
実施例７−処理経路Ａ
１５重量％のＰＴＦＥと、２０μｍの公称粒径を有する８５重量％の多孔質シリカ粒子（メリーランド州ボルティモア市のGrace社）を含有する第１の多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）膜（ＰＴＦＥ膜Ｘ）から１．０ｍＬベッド体積の積層膜クロマトグラフ装置を製造し、第１の積層膜複合体を製造した。１５重量％のＰＴＦＥと８５重量％の多孔質シリカ粒子（メリーランド州ボルティモア市のGrace社）を含有する第２の多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）膜（ＰＴＦＥ膜Ｙ）から別の１．０ｍＬベッド体積のクロマトグラフ装置を製造した。膜は２０μｍの公称粒径を有するシリカ粒子と１０μｍの公称粒径を有するシリカ粒子を５０／５０の質量混合比で含んでいた。第２の積層膜複合体を製造した。
０．２ｍＬ／分の体積流量で９５体積部のエタノール（ミズーリ州セントルイス市のシグマアルドリッチ社）と５体積部の脱イオン水（メリーランド州ボルティモア市のNeu-Ion, Inc.）の溶液２０ｍＬを用いて２つの膜複合体をそれぞれ洗浄した。次に、９５体積部のエタノールと５体積部の脱イオン水の溶液９４．５ｍＬに溶解した５．８８５グラムの３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（G6720、ペンシルバニア州BartramのUCT Specialties, LLC）の未濾過溶液６．０ｍＬを０．２ｍＬ／分の体積流量で２つの膜複合体のそれぞれに通した。装置を約２０．５時間、室温で保持し、入口ポートおよび出口ポートを閉じて溶媒の蒸発を防止した。
次に入口ポートおよび出口ポートを閉じた状態で装置の重量を測定した。次に入口ポートおよび出口ポートのキャップを外した後、装置を９０℃のオーブンに入れた。装置を９０℃で２．５時間保持し、その後、装置を１時間室温まで冷却した。その後、膜複合体の重量を再び測定した。次に、１．０ｍＬ／分の体積流量で９５体積部のエタノールと５体積部の脱イオン水の溶液１２ｍＬを用いて膜複合体を洗浄した。
次に、０．２ｍＬ／分の体積流量で膜複合体に硫酸と脱イオン水の溶液（ｐＨ値０．８）６ｍＬを通して膜複合体を処理し、その後、装置の入口ポートを大気に対して開き、装置の出口ポートを閉め、装置の入口ポートを上向きにした状態で膜複合体を９０℃で２時間加熱した。次に装置を室温で１時間にわたって加熱し、その後、処理した膜複合体を１０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ値４．２）１２ｍＬで洗浄した。３，９５２ｍＬの脱イオン水を４０ｍＬの１Ｍ酢酸（ミズーリ州セントルイス市のシグマアルドリッチ社）および１Ｍ水酸化ナトリウム（ミズーリ州セントルイス市のシグマアルドリッチ社）８ｍＬと混合して１０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ値４．２）を調製した。次に、１０ｍＭ酢酸緩衝液１００ｍＬを過ヨウ素酸ナトリウム（ミズーリ州セントルイス市のシグマアルドリッチ社）５．３５グラムと混合し、この溶液６ｍＬを０．２ｍＬ／分の体積流量で膜複合体に通した。次に装置を９０分間室温で放置して反応させ、その後、膜複合体に１０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ値４．２）６ｍＬを０．２ｍＬ／分の体積流量で流した。その後、膜複合体に０．０１Ｍ炭酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ値１０．９）６ｍＬを０．２ｍＬ／分の体積流量で流した。脱イオン水１０００ｍＬを炭酸ナトリウム（ミズーリ州セントルイス市のシグマアルドリッチ社）１．０６グラムおよび塩化ナトリウム（ニュージャージー州ギブスタウンのEMD Chemicals, Inc.）５．８４グラムと混合して０．０１Ｍ炭酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ値１０．９）を調製した。
次に室温で再循環フローパターン、０．２ｍＬ／分の体積流量で約１９時間、４ｍｇ／ｍＬのタンパク質Ａ溶液６ｍＬを装置に通した。予め調製した炭酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ値１０．９）４６ｍＬを５０ｍｇ／ｍＬのタンパク質Ａの溶液（rSPA、マサチューセッツ州ウォルサム市のReplingen社）４ｍＬと混合して４ｍｇ／ｍＬのタンパク質Ａの溶液を調製した。約１９時間後、タンパク質Ａの溶液の再循環プロセスを停止し、２８０ｎｍでの再循環溶液の吸光度を測定して調製したばかりの４ｍｇ／ｍＬのタンパク質Ａの溶液の吸光度と比較した。このようにして、タンパク質Ａがこの再循環プロセス後に膜複合体のそれぞれと結合したことが分かった。
次に、１０００ｍＬの脱イオン水を１．０６グラムの炭酸ナトリウムおよび５８．４グラムの塩化ナトリウムを混合して調製した第２の０．０１Ｍ炭酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ値１０．５）９ｍＬを用いて０．２ｍＬ／分の体積流量で膜複合体を洗浄した。その後、上記のように調製した０．０１Ｍ炭酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ値１０．９）９ｍＬを用いて０．２ｍＬ／分の体積流量でもう１回洗浄工程を行った。次に、０．０１Ｍ炭酸ナトリウム緩衝液に溶解した１ｍｇ／ｍＬの水素化ホウ素ナトリウム（ミズーリ州セントルイス市のシグマアルドリッチ社）の溶液１２ｍＬを０．１０ｍＬ／分の体積流量で膜複合体に通した。その後、０．２ｍＬ／分の体積流量で０．０５Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ値７．３）８ｍＬを膜複合体に通した。１０００ｍＬの脱イオン水を１．０３５グラムのリン酸ナトリウム一水和物（ミズーリ州セントルイス市のシグマアルドリッチ社）、１１．３９３グラムのリン酸ナトリウム七水和物（ミズーリ州セントルイス市のシグマアルドリッチ社）、および８．７６６グラムの塩化ナトリウムと混合して０．０５Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ値７．３）を予め調製した。次に０．２ｍＬ／分の体積流量で８ｍＬの脱イオン水を用いて膜複合体を洗浄した。次に、０．２ｍＬ／分の体積流量で２０体積部のエタノールと８０体積部の脱イオン水の溶液６ｍＬを用いて膜複合体を洗浄した。次に膜複合体に入口キャップおよび出口キャップを填めて４℃〜８℃で保管した。
膜複合体を試験し、動的結合能力の試験方法に記載したように１０％のブレークスルー、２０秒の滞留時間でのＩｇＧの動的結合能力を得た。結果を表７に示す。
実施例８−処理経路Ｂ
１５重量％のＰＴＦＥと、２０μｍの公称粒径を有する８５重量％の多孔質シリカ粒子（メリーランド州ボルティモア市のGrace社）を含有する第１の多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）膜（ＰＴＦＥ膜Ｘ）から１．０ｍＬベッド体積の積層膜クロマトグラフ装置を製造し、第１の積層膜複合体を製造した。１５重量％のＰＴＦＥと、２０μｍの公称粒径を有するシリカ粒子と１０μｍの公称粒径を有するシリカ粒子を５０／５０の質量混合比で含む８５重量％の多孔質シリカ粒子（メリーランド州ボルティモア市のGrace社）を含む第２の多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）膜（ＰＴＦＥ膜Ｙ）から別の１．０ｍＬベッド体積のクロマトグラフ装置を製造し、第２の積層膜複合体を製造した。
０．２ｍＬ／分の体積流量で９５体積部のエタノール（ミズーリ州セントルイス市のシグマアルドリッチ社）と５体積部の脱イオン水（メリーランド州ボルティモア市のNeu-Ion, Inc.）の溶液１２ｍＬを用いて２つの膜複合体をそれぞれ洗浄した。次に、９５体積部のエタノールと５体積部の脱イオン水の溶液９５．５ｍＬに溶解した４．８１５グラムのブタナールトリメトキシシラン（PSX1050、ペンシルバニア州BartramのUCT Specialties, LLC）の未濾過溶液６．０ｍＬを０．２ｍＬ／分の体積流量で２つの膜複合体のそれぞれに通した。装置は約１８時間室温に保持され、入口ポートおよび出口ポートを閉じて溶媒の蒸発を防止した。
次に入口ポートおよび出口ポートを閉じた状態で装置の重量を測定した。次に入口ポートおよび出口ポートのキャップを外した後、装置を９０℃のオーブンに入れた。装置を９０℃で２．５時間保持し、その後、装置を１時間室温まで冷却した。その後、膜複合体の重量を再び測定した。次に、１．０ｍＬ／分の体積流量で９５体積部のエタノールと５体積部の脱イオン水の溶液１２ｍＬを用いて膜複合体を洗浄した。
次に１ｍＬ／分の体積流量で脱イオン水１２ｍＬを通して膜複合体を洗浄した。その後、０．２ｍＬ／分の体積流量で膜複合体に０．０１Ｍ炭酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ値１０．９）１２ｍＬを流した。１０００ｍＬの脱イオン水を１．０６グラムの炭酸ナトリウム（ミズーリ州セントルイス市のシグマアルドリッチ社）および５．８４グラムの塩化ナトリウム（ニュージャージー州ギブスタウンのEMD Chemicals, Inc.）と混合して０．０１Ｍ炭酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ値１０．９）を調製した。
次に再循環フローパターン、０．２ｍＬ／分の体積流量で約１８時間、室温でタンパク質Ａの４ｍｇ／ｍＬ溶液６ｍＬを装置に通した。予め調製した炭酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ値１０．９）４６ｍＬを５０ｍｇ／ｍＬのタンパク質Ａの溶液（rSPA、マサチューセッツ州ウォルサム市のReplingen社）４ｍＬと混合してタンパク質Ａの４ｍｇ／ｍＬ溶液を調製した。約１８時間後、タンパク質Ａの溶液の再循環プロセスを停止し、２８０ｎｍでの再循環溶液の吸光度を測定して調製したばかりの４ｍｇ／ｍＬのタンパク質Ａの溶液の吸光度と比較した。このようにして、タンパク質Ａがこの再循環プロセス後に膜複合体のそれぞれと結合したことが分かった。
次に、上記のように調製した０．０１Ｍ炭酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ値１０．９）１２ｍＬを用いて０．２ｍＬ／分の体積流量で膜複合体を洗浄した。次に、０．０１Ｍ炭酸ナトリウム緩衝液に溶解した１ｍｇ／ｍＬの水素化ホウ素ナトリウム（ミズーリ州セントルイス市のシグマアルドリッチ社）の溶液１２ｍＬを０．１０ｍＬ／分の体積流量で膜複合体に通した。その後、０．２ｍＬ／分の体積流量で１２ｍＬの脱イオン水を膜複合体に通した。次に０．２ｍＬ／分の体積流量で２０体積部のエタノールと８０体積部の脱イオン水の溶液６ｍＬで膜複合体を洗浄した。次に膜複合体に入口キャップと出口キャップを填めて４℃〜８℃で保管した。
膜複合体を試験し、動的結合能力の試験方法に記載したように１０％のブレークスルー、２０秒の滞留時間でのＩｇＧの動的結合能力を得た。結果を表７に示す。
実施例９−処理経路Ｃ
１５重量％のＰＴＦＥと、２０μｍの公称粒径を有する８５重量％の多孔質シリカ粒子（メリーランド州ボルティモア市のGrace社）を含有する第１の多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）膜（ＰＴＦＥ膜Ｘ）から１．０ｍＬベッド体積の積層膜クロマトグラフ装置を製造し、第１の膜複合体を製造した。１５重量％のＰＴＦＥと、２０μｍの公称粒径を有するシリカ粒子と１０μｍの公称粒径を有するシリカ粒子を５０／５０の質量混合比で含む８５重量％の多孔質シリカ粒子（メリーランド州ボルティモア市のGrace社）を含む第２の多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）膜（ＰＴＦＥ膜Ｙ）から別の１．０ｍＬベッド体積のクロマトグラフ装置を製造し、第２の膜複合体を製造した。
９５体積部のエタノール（ミズーリ州セントルイス市のシグマアルドリッチ社）と５体積部の脱イオン水（メリーランド州ボルティモア市のNeu-Ion, Inc.）の溶液１２ｍＬを用いて０．２ｍＬ／分の体積流量で２つの膜複合体をそれぞれ洗浄した。次に、９５体積部のエタノールと５体積部の脱イオン水の溶液９５ｍＬに溶解した２．９４３グラムの３‐グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（G6720、ペンシルバニア州BartramのUCT Specialties, LLC）と２．４０８グラムのブタナールトリメトキシシラン（PSX1050、ペンシルバニア州BartramのUCT Specialties, LLC）の未濾過溶液６．０ｍＬを０．２ｍＬ／分の体積流量で２つの膜複合体のそれぞれに通した。装置を約１９時間、室温で保持し、入口ポートおよび出口ポートを閉じて溶媒の蒸発を防止した。
次に入口ポートおよび出口ポートを閉じた状態で装置の重量を測定した。次に入口ポートおよび出口ポートのキャップを外した後、装置を９０℃のオーブンに入れた。装置を９０℃で２．５時間保持し、その後、装置を１時間室温まで冷却した。その後、膜複合体の重量を再び測定した。次に、１．０ｍＬ／分の体積流量で９５体積部のエタノールと５体積部の脱イオン水の溶液１２ｍＬを用いて膜複合体を洗浄した。
次に１ｍＬ／分の体積流量で脱イオン水１２ｍＬを流して膜複合体を洗浄した。その後、０．２ｍＬ／分の体積流量で膜複合体に０．０１Ｍ炭酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ値１０．９）１２ｍＬを通して洗浄した。１０００ｍＬの脱イオン水を１．０６グラムの炭酸ナトリウム（ミズーリ州セントルイス市のシグマアルドリッチ社）および５．８４グラムの塩化ナトリウム（ニュージャージー州ギブスタウンのEMD Chemicals, Inc.）と混合して０．０１Ｍ炭酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ値１０．９）を調製した。
次に、室温で再循環フローパターン、０．２ｍＬ／分の体積流量で約１７時間、４ｍｇ／ｍＬのタンパク質Ａの溶液６ｍＬを装置に通した。予め調製した炭酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ値１０．９）４６ｍＬを５０ｍｇ／ｍＬのタンパク質Ａの溶液（rSPA、マサチューセッツ州ウォルサム市のReplingen社）４ｍＬと混合して４ｍｇ／ｍＬのタンパク質Ａの溶液を調製した。約１７時間後、タンパク質Ａの溶液の再循環プロセスを停止し、２８０ｎｍでの再循環溶液の吸光度を測定して調製したばかりの４ｍｇ／ｍＬのタンパク質Ａの溶液の吸光度と比較した。このようにして、タンパク質Ａがこの再循環プロセス後に膜複合体のそれぞれと結合したことが分かった。
次に、上記のように調製した０．０１Ｍ炭酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ値１０．９）１２ｍＬを用いて０．２ｍＬ／分の体積流量で膜複合体を洗浄した。次に、０．０１Ｍ炭酸ナトリウム緩衝液に溶解した１ｍｇ／ｍＬの水素化ホウ素ナトリウム（ミズーリ州セントルイス市のシグマアルドリッチ社）の溶液１２ｍＬを０．１０ｍＬ／分の体積流量で膜複合体に通した。その後、０．２ｍＬ／分の体積流量で膜複合体に２４ｍＬの脱イオン水を流した。次に２０体積部のエタノールと８０体積部の脱イオン水の溶液６ｍＬを用いて０．２ｍＬ／分の体積流量で膜複合体を洗浄した。次に膜複合体に入口キャップおよび出口キャップを填めて４℃〜８℃で保管した。
膜複合体を試験し、動的結合能力の試験方法に記載したように１０％ブレークスルー、２０秒の滞留時間でのＩｇＧの動的結合能力を得た。結果を表７に示す。
実施例１０−処理経路Ｄ
１５重量％のＰＴＦＥと、２０μｍの公称粒径を有する８５重量％の多孔質シリカ粒子（メリーランド州ボルティモア市のGrace社）を含有する第１の多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）膜（ＰＴＦＥ膜Ｘ）から１．０ｍＬベッド体積の積層膜クロマトグラフ装置を製造し、第１の膜複合体を製造した。１５重量％のＰＴＦＥと、２０μｍの公称粒径を有するシリカ粒子と１０μｍの公称粒径を有するシリカ粒子を５０／５０の質量混合比で含む８５重量％の多孔質シリカ粒子（メリーランド州ボルティモア市のGrace社）を含む第２の多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）膜（ＰＴＦＥ膜Ｙ）から別の１．０ｍＬベッド体積のクロマトグラフ装置を製造し、第２の膜複合体を製造した。
９５体積部のエタノール（ミズーリ州セントルイス市のシグマアルドリッチ社）と５体積部の脱イオン水（メリーランド州ボルティモア市のNeu-Ion, Inc.）の溶液１２ｍＬを用いて０．２ｍＬ／分の体積流量で２つの膜複合体をそれぞれ洗浄した。次に、９５体積部のエタノールと５体積部の脱イオン水の溶液９４．５ｍＬに溶解した５．８８５グラムの３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（G6720、ペンシルバニア州BartramのUCT Specialties, LLC）の未濾過溶液６．０ｍＬを０．２ｍＬ／分の体積流量で２つの膜複合体のそれぞれに通した。装置を約１８時間、室温で保持し、入口ポートおよび出口ポートを閉じて溶媒の蒸発を防止した。
次に入口ポートおよび出口ポートを閉じた状態で装置の重量を測定した。次に入口ポートおよび出口ポートのキャップを外したのち、装置を９０℃のオーブンに入れた。装置を９０℃で２．５時間保持し、その後、装置を１時間室温まで冷却した。その後、膜複合体の重量を再び測定した。次に、９５体積部のエタノールと５体積部の脱イオン水の溶液１２ｍＬを用いて１．０ｍＬ／分の体積流量で膜複合体を洗浄した。
次に１ｍＬ／分の体積流量で脱イオン水１２ｍＬを通して膜複合体を洗浄した。その後、０．２ｍＬ／分の体積流量で膜複合体に０．０１Ｍ炭酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ値１０．９）１２ｍＬを通した。１０００ｍＬの脱イオン水を１．０６グラムの炭酸ナトリウム（ミズーリ州セントルイス市のシグマアルドリッチ社）および５．８４グラムの塩化ナトリウム（ニュージャージー州ギブスタウンのEMD Chemicals, Inc.）と混合して０．０１Ｍ炭酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ値１０．９）を調製した。
次に、室温で再循環フローパターン、０．２ｍＬ／分の体積流量で約１８時間、４ｍｇ／ｍＬのタンパク質Ａの溶液６ｍＬを膜複合体に通した。予め調製した炭酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ値１０．９）４６ｍＬを５０ｍｇ／ｍＬのタンパク質Ａの溶液（rSPA、マサチューセッツ州ウォルサム市のReplingen社）４ｍＬと組み合わせて４ｍｇ／ｍＬのタンパク質Ａの溶液を調製した。約１８時間後、タンパク質Ａの溶液の再循環プロセスを停止し、２８０ｎｍでの再循環溶液の吸光度を測定して調製したばかりの４ｍｇ／ｍＬのタンパク質Ａの溶液の吸光度と比較した。このようにして、タンパク質Ａがこの再循環プロセス後に膜複合体のそれぞれと結合したことが分かった。
次に、上記のように調製した０．０１Ｍ炭酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ値１０．９）１２ｍＬを用いて０．２ｍＬ／分の体積流量で膜複合体を洗浄した。次に、０．０１Ｍ炭酸ナトリウム緩衝液に溶解した１ｍｇ／ｍＬの水素化ホウ素ナトリウム（ミズーリ州セントルイス市のシグマアルドリッチ社）の溶液１２ｍＬを０．１０ｍＬ／分の体積流量で膜複合体に通した。その後、０．２ｍＬ／分の体積流量で膜複合体に２４ｍＬの脱イオン水を通した。次に２０体積部のエタノールと８０体積部の脱イオン水の溶液６ｍＬを用いて０．２ｍＬ／分の体積流量で膜複合体を洗浄した。次に膜複合体に入口キャップおよび出口キャップを填めて４℃〜８℃で保管した。
膜複合体を試験し、動的結合能力の試験方法に記載したように１０％ブレークスルー、２０秒の滞留時間でのＩｇＧの動的結合能力を得た。結果を表７に示す。
Claims (40)
- 筐体、
流体の前記筐体への流入を可能にする入口、
前記筐体の両端に配置された第１および第２の流れ分配器、
流体の前記筐体からの流出を可能にする出口、ならびに
前記筐体内に配置された巻き膜複合体を含み、前記巻き膜複合体は
少なくとも１つの公称粒径を有する無機粒子を含有する少なくとも１つの高分子膜、および
少なくとも１つの非透過性層を含み、
前記高分子膜および前記無機粒子のうちの少なくとも一方は親和性リガンドと共有結合しており、前記親和性リガンドは標的タンパク質または標的抗体に可逆的に結合し得る、アフィニティークロマトグラフ装置。 - 前記少なくとも１つの非透過性層は中実状態の少なくとも１つの熱可塑性高分子膜を含む、請求項１に記載のアフィニティークロマトグラフ装置。
- 前記無機粒子はシリカ、ゼオライト、ヒドロキシアパタイト、金属酸化物、およびこれらの組み合わせから選択される、請求項１に記載のアフィニティークロマトグラフ装置。
- 前記無機粒子は単一の公称粒径を有する、請求項１に記載のアフィニティークロマトグラフ装置。
- 前記無機粒子は第１の公称粒径を有するものと第２の公称粒径を有するものを含む、請求項１に記載のアフィニティークロマトグラフ装置。
- 前記高分子膜は第１の公称粒径を有する第１の無機粒子と第２の公称粒径を有する第２の無機粒子を含む、請求項１に記載のアフィニティークロマトグラフ装置。
- 前記第１および第２の無機粒子は同じ種類の粒子である、請求項６に記載のアフィニティークロマトグラフ装置。
- 前記第１および第２の無機粒子は異なる種類の粒子を含む、請求項６に記載のアフィニティークロマトグラフ装置。
- 前記高分子膜は発泡フッ素系高分子膜である、請求項１に記載のアフィニティークロマトグラフ装置。
- 前記親和性リガンドはタンパク質Ａ、タンパク質Ｇ、タンパク質Ｌ、ヒトＦｃ受容体タンパク質、抗体、多糖、およびこれらの組み合わせから選択される、請求項１に記載のアフィニティークロマトグラフ装置。
- 前記第１の粒径は約０．１μｍ、約０．５μｍ、約１μｍ、約５μｍ、約１０μｍ、約１５μｍ、約２０μｍ、および約２５μｍから選択される、請求項１に記載のアフィニティークロマトグラフ装置。
- 前記膜複合体の断面は前記高分子膜と前記フッ素系高分子膜の交互構成である、請求項１に記載のアフィニティークロマトグラフ装置。
- 前記熱可塑性高分子化合物はポリプロピレン、ポリエチレン、フッ素系エチレンプロピレン、およびこれらの組み合わせから選択される、請求項１に記載のアフィニティークロマトグラフ装置。
- 筐体、
流体の前記筐体への流入を可能にする入口、
前記筐体の両端に配置された第１および第２の流れ分配器、
流体の前記筐体からの流出を可能にする出口、ならびに
前記筐体内に配置された巻き膜複合体を含み、前記巻き膜複合体は
第１の公称粒径を有する第１の無機粒子を含有する第１の高分子膜、
第２の公称粒径を有する第２の無機粒子を含有する第２の高分子膜、および
少なくとも１つの非透過性層を含み、
前記第１の高分子膜、前記第２の高分子膜、前記第１の無機粒子、および前記第２の無機粒子のうちの少なくとも１つは親和性リガンドと共有結合しており、前記親和性リガンドは標的タンパク質または標的抗体に可逆的に結合し得る、アフィニティークロマトグラフ装置。 - 前記少なくとも１つの非透過性層は中実状態の少なくとも１つの熱可塑性高分子膜を含む、請求項１４に記載のアフィニティークロマトグラフ装置。
- 前記第１および第２の無機粒子はシリカ、ゼオライト、ヒドロキシアパタイト、金属酸化物、およびこれらの組み合わせから選択される、請求項１４に記載のアフィニティークロマトグラフ装置。
- 前記第１および第２の無機粒子は単一の公称粒径を有する、請求項１４に記載のアフィニティークロマトグラフ装置。
- 前記第１および第２の無機粒子は同じ種類の粒子である、請求項１７に記載のアフィニティークロマトグラフ装置。
- 前記第１および第２の無機粒子は異なる種類の粒子を含む、請求項１７に記載のアフィニティークロマトグラフ装置。
- 前記第１の無機粒子は第１の公称粒径を有し、前記第２の無機粒子は第２の公称粒径を有する、請求項１４に記載のアフィニティークロマトグラフ装置。
- 前記第１および第２の無機粒子は同じ種類の粒子である、請求項２０に記載のアフィニティークロマトグラフ装置。
- 前記第１および第２の無機粒子は異なる種類の粒子を含む、請求項２０に記載のアフィニティークロマトグラフ装置。
- 前記第１の高分子膜は第１の公称粒径を有する第１の無機粒子と第２の公称粒径を有する第２の無機粒子を含む、請求項１４に記載のアフィニティークロマトグラフ装置。
- 前記第２の高分子膜は第１の公称粒径を有する第１の無機粒子と第２の公称粒径を有する第２の無機粒子を含む、請求項１４に記載のアフィニティークロマトグラフ装置。
- 前記第１の高分子膜は第１の公称粒径を有する第１の無機粒子と第２の公称粒径を有する第２の無機粒子を含み、
前記第２の高分子膜は第３の公称粒径を有する第２の無機粒子と第４の公称粒径を有する第２の無機粒子を含む、請求項１４に記載のアフィニティークロマトグラフ装置。 - 前記高分子膜は発泡フッ素系高分子膜である、請求項１４に記載のアフィニティークロマトグラフ装置。
- 前記親和性リガンドはタンパク質Ａ、タンパク質Ｇ、タンパク質Ｌ、ヒトＦｃ受容体タンパク質、抗体、多糖、およびこれらの組み合わせから選択される、請求項１４に記載のアフィニティークロマトグラフ装置。
- 前記第１の公称粒径および前記第２の公称粒径は約０．１μｍ、約０．５μｍ、約１μｍ、約５μｍ、約１０μｍ、約１５μｍ、約２０μｍ、および約２５μｍから選択される、請求項１４に記載のアフィニティークロマトグラフ装置。
- 標的タンパク質または標的抗体を水性混合物から分離する方法であって、
水性混合物をクロマトグラフ装置に通す工程を含み、クロマトグラフ装置は
筐体、
前記筐体の両端に配置された第１および第２の流れ分配器、ならびに
前記筐体内に配置された巻き膜複合体を含み、前記積層膜複合体は
少なくとも１つの公称粒径を有する無機粒子を含有する少なくとも１つの高分子膜、および
少なくとも１つの非透過性層を含み、
前記高分子膜および前記無機粒子のうちの少なくとも一方は親和性リガンドと共有結合しており、前記親和性リガンドは標的タンパク質または標的抗体に可逆的に結合し得る、方法。 - 前記少なくとも１つの非透過性層は中実状態の少なくとも１つの熱可塑性高分子膜を含む、請求項２９に記載のアフィニティークロマトグラフ装置。
- 標的タンパク質または標的抗体を水性混合物から分離する方法であって、
水性混合物をクロマトグラフ装置に通す工程を含み、前記クロマトグラフ装置は
筐体、
前記筐体の両端に配置された第１および第２の流れ分配器、ならびに
前記筐体内に配置された巻き膜複合体を含み、前記巻き膜複合体は
第１の公称粒径を有する第１の無機粒子を含有する第１の高分子膜、
第２の公称粒径を有する第２の無機粒子を含有する第２の高分子膜、および
少なくとも１つの非透過性層を含み、
前記第１の高分子膜、前記第２の高分子膜、前記第１の無機粒子、および前記第２の無機粒子のうちの少なくとも１つは親和性リガンドに共有結合しており、前記親和性リガンドは標的タンパク質または標的抗体に可逆的に結合し得る、方法。 - 前記少なくとも１つの非透過性層は中実状態の少なくとも１つの熱可塑性高分子膜を含む、請求項３１に記載のアフィニティークロマトグラフ装置。
- 複数のウェル、および
前記ウェルのそれぞれの中に配置された巻き膜複合体を含み、前記巻き膜複合体は
前記筐体内に配置された巻き膜複合体であって、前記積層膜複合体は
少なくとも１つの公称粒径を有する無機粒子を含有する少なくとも１つの高分子膜、および
少なくとも１つの非透過性層を含み、
前記高分子膜および前記無機粒子のうちの少なくとも一方は親和性リガンドと共有結合しており、前記親和性リガンドは標的タンパク質または標的抗体に可逆的に結合し得る、複数ウェル型アフィニティークロマトグラフ装置。 - 前記少なくとも１つの非透過性層は中実状態の少なくとも１つの熱可塑性高分子膜を含む、請求項３３に記載の複数ウェル型アフィニティークロマトグラフ装置。
- 複数のウェル、および
前記ウェルのそれぞれに配置された巻き膜複合体を含み、前記巻き膜複合体は
第１の公称粒径を有する第１の無機粒子を含有する第１の高分子膜、
第２の公称粒径を有する第２の無機粒子を含有する第２の高分子膜、および
少なくとも１つの非透過性層を含み、
前記第１の高分子膜、前記第２の高分子膜、前記第１の無機粒子、および前記第２の無機粒子のうちの少なくとも１つは親和性リガンドに共有結合しており、前記親和性リガンドは標的タンパク質または標的抗体に可逆的に結合し得る、複数ウェル型アフィニティークロマトグラフ装置。 - 前記少なくとも１つの非透過性層は中実状態の少なくとも１つの熱可塑性高分子膜を含む、請求項３５に記載の複数ウェル型アフィニティークロマトグラフ装置。
- 筐体、
流体の前記筐体への流入を可能にする入口、
前記筐体の両端に配置された第１および第２の流れ分配器、
流体の前記筐体からの流出を可能にする出口、および
前記筐体内に配置され、少なくとも１つの公称粒径を有する無機粒子を含有する少なくとも１つの高分子膜を含む巻き膜複合体を含み、
前記無機粒子はこの無機粒子に結合したエポキシド官能基とアルデヒド官能基の両方を含み、
前記エポキシド官能基および前記アルデヒド官能基のうちの少なくとも１つは親和性リガンドに結合しており、前記親和性リガンドは標的タンパク質または標的抗体に可逆的に結合し得る、アフィニティークロマトグラフ装置。 - 前記巻き膜複合体は少なくとも１つの非透過性層をさらに含む、請求項３７に記載のアフィニティークロマトグラフ装置。
- 前記少なくとも１つの非透過性層は中実状態の少なくとも１つの熱可塑性高分子膜を含む、請求項３７に記載のアフィニティークロマトグラフ装置。
- 筐体、
流体の前記筐体への流入を可能にする入口、
前記筐体の両端に配置された第１および第２の流れ分配器、
流体の前記筐体からの流出を可能にする出口、ならびに
前記筐体内に配置され、少なくとも１つの公称粒径を有する無機粒子を含有する少なくとも１つの高分子膜を含む積層膜複合体を含み、
前記無機粒子はこの無機粒子に結合したエポキシド官能基とアルデヒド官能基の両方を含み、
前記エポキシド官能基および前記アルデヒド官能基のうちの少なくとも一方は親和性リガンドに結合しており、前記親和性リガンドは標的タンパク質または標的抗体に可逆的に結合し得る、アフィニティークロマトグラフ装置。
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