JP2023502481A - 複合材料に配位子をカップリングするための方法 - Google Patents

複合材料に配位子をカップリングするための方法 Download PDF

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Abstract

複合材料に配位子をカップリングするための方法が開示される。配位子溶液が複合材料を通って又は横切って流れる際に、官能化複合材料と配位子との間に共有結合が形成される。複合材料は、クロマトグラフィー分離媒体として有用である。

Description

膜ベースの水処理方法は、１９７０年代に最初に導入された。それ以来、膜ベースの分離技術は、多くの他の産業で利用されてきた。製薬及びバイオテクノロジー産業では、分取クロマトグラフィー、直接フロー濾過（ＤＦＦ）、並びに精密濾過、超濾過、ナノ濾過及びダイアフィルトレーションを含む接線流濾過（ＴＦＦ）の使用は、溶解分子又は懸濁粒子を分離するための確立された方法である。限外濾過（ＵＦ）及び精密濾過（ＭＦ）膜は、生体分子の製造における分離及び精製に不可欠となっている。生体分子製造は、その規模にかかわらず、一般に、濾過を使用する１つ以上のステップを用いる。これらの膜分離の魅力は、例えば、高い分離能、及び供給流と透過液との間の圧力差の適用のみを必要とする単純さを含むいくつかの特徴にかかっている。サンプルの２つの画分へのこの単純で信頼性の高い一段階濾過は、膜分離を分離及び精製に対する価値のあるアプローチにする。
膜などの複合材料の流体アクセス可能な表面にコンジュゲートさせた配位子は、分離及び精製方法に有用である。しかしながら、膜の化学修飾は、樹脂よりも困難である。樹脂は、溶液中に容易に懸濁させることができ、したがって、懸濁液を撹拌することによって樹脂中への試薬の拡散が促進される大型反応器において樹脂を修飾することができる。膜は、膜構造の損傷を回避するために修飾工程中に支持されなければならないので、修飾するのがより困難である。これは、反応の反応速度が非常に高速である場合に膜が反応溶液のトラフを通って物理的に移動するロールツーロール方法で達成することができる。プロテインＡ配位子と活性化膜とのカップリングなどのより遅い反応化学での膜の修飾は、より長い反応時間を必要とする。より長い反応時間は、膜の極めて遅い移動、したがって極めて長い処理時間を必要とするロールツーロール膜修飾方法を妨げる。
反応溶液が長期間にわたって複合材料の支持アセンブリを通って流れる複合材料修飾工程が必要とされている。複合材料への配位子カップリングを増加させると、親和性媒体の結合容量が改善される。コンジュゲーション法は、配位子を複合材料にカップリングするために、高速で効率的でかつ制御が容易な反応を活用すべきである。
一態様では、本発明は、官能化複合材料が、同一の広がりを有するシートの同一平面上のスタック、管状構成又は渦巻き状の巻回構成で配置される、配位子を官能化複合材料にカップリングするための方法であって、
ａ．官能化複合材料を提供するステップであって、
ｉ．支持部材であって、これを貫通して延びる複数の細孔を含む支持部材、及び
ｉｉ．マクロ多孔質架橋ゲルであって、前記マクロ多孔質架橋ゲルが、１つ以上の重合性モノマーと１つ以上の架橋剤との反応から形成されたポリマーを含み、前記マクロ多孔質架橋ゲルが、複数のペンダント反応性官能基を含み、前記マクロ多孔質架橋ゲルが、支持部材の細孔に位置し、前記マクロ多孔質架橋ゲルの前記マクロ細孔が、前記支持部材の細孔よりも小さい、マクロ多孔質架橋ゲル
を含む、ステップと、
ｂ．前記官能化複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第１の流量で第１の溶液を流すステップであって、第１の溶液が、複数の第１の配位子を含み、それにより、反応性官能基と第１の配位子との間に複数の共有結合が形成される、ステップと、を含む、方法に関する。
官能化複合材料の層を実質的に横切って流体が流れる（接線流）インターリーフの層（例えば、スクリーン）の間に積層された例示的な複合材料の概略図である。 官能化複合材料の層を実質的に通って流体が流れる（直接流）インターリーフの層（例えば、スクリーン）の間に積層された例示的な複合材料の概略図である。 渦巻き状の巻回構成のインターリーフ層を有する例示的な複合材料を示す図である。 バッチ法を使用してコンジュゲートさせた膜と比較して、フロースルー法を使用してコンジュゲートさせたプロテインＡ親和性配位子膜の１０膜体積／分の流量でのＩｇＧ動的結合容量を示す図である。 クロマトグラフィーカラムで組み立てられた複合材料層（すなわち、膜）、インターリーフ層（すなわち、スクリーン）及び分流層を示すイラストである。１０個の膜を含有するこのパターンを、１００個の膜が組み立てられるまでさらに９回繰り返した。次いで、１つの追加の分流層を追加した。 スタック内の膜位置の関数としてのＩｇＧ動的結合容量を示す図である。 スタック内の膜位置の関数としての膜束を示す図である。 スクリーンと交互配置された渦巻き状の巻回ロール上のプロテインＡ配位子との接線流カップリング後に複合材料の円形部分が長方形膜シートから取り出された異なる場所を示すイラストである。
概要
親和性媒体の容量は、複合材料などの媒体の流体アクセス可能な表面にコンジュゲートさせることができる親和性配位子の量に大きく依存する。複合材料への配位子カップリングを増加させるコンジュゲーション方法は、結合容量を増加させる。いくつかの実施形態では、これらの方法は、複合材料を官能化するために高速で効率的で容易に制御可能な反応を活用する。いくつかの実施形態では、複合材料は、吸着性マクロ多孔質クロマトグラフィー膜である。いくつかの実施形態では、膜を通る（すなわち、デッドエンド流）又は膜を横切る（すなわち、接線流）配位子溶液の直接流を伴う親和性配位子コンジュゲーションのための方法は、バッチ又は静的コンジュゲーション方法と比較して改善された動的結合容量を有する親和性膜を生成する。
クロマトグラフィー膜は、迅速な精製又は分離操作を促進するために、高速対流質量輸送機構を利用する。しかしながら、これらの操作の生産性を最大化するためには、標的化合物に対する膜の結合容量を最大化しなければならない。いくつかの実施形態では、本発明は、流量、緩衝液のｐＨ及び濃度、親和性配位子濃度、並びに曝露時間の適切な条件下で、ペンダント反応性官能基を含有する膜に配位子をコンジュゲートさせるためのフロースルー又はデッドエンド流方法を記載する。いくつかの実施形態では、本発明は、流量、緩衝液のｐＨ及び濃度、親和性配位子濃度、並びに曝露時間の適切な条件下で、ペンダント反応性官能基を含有する膜に配位子をコンジュゲートさせるためのクロスフロー又は接線流方法を記載する。いくつかの実施形態では、本方法は、同様の緩衝液条件及び親和性配位子を使用したバッチ非フローコンジュゲーション法を使用することによって実現されるよりも大きいタンパク質結合容量を有するコンジュゲートされた親和性クロマトグラフィー膜を生成する。
フロースルー及びクロスフローコンジュゲーション方法は、一貫してより高い膜結合容量をもたらし、反応進行のリアルタイム観察を可能にし、それによって反応工程の最適化を可能にするインライン測定ツールを含有する装置で実施され得る。より高い膜結合容量は、高速の結合速度論と相まって、迅速で生産性の高いクロマトグラフィー精製操作を可能にする。
定義
便宜上、本発明のさらなる説明の前に、本明細書、実施例及び添付の特許請求の範囲で用いられる特定の用語をここに収載する。これらの定義は、本開示の残りの部分に照らして読まれ、当業者によって理解されるべきである。他に定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語及び科学用語は、当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。
本発明を説明する際に、種々の用語が説明において使用される。標準的な専門用語は、濾過、流体送達及び一般的な流体処理技術において広く使用されている。
冠詞「ａ」及び「ａｎ」は、本明細書では、冠詞の文法的対象のうちの１つ又は２つ以上（すなわち、少なくとも１）を指すために使用される。例として、「要素（ａｎ ｅｌｅｍｅｎｔ）」は、１つの要素又は２つ以上の要素を意味する。
「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、包括的なオープンな意味で使用され、追加の要素が含まれ得ることを意味する。
「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、「含むがこれに限定されない」を意味するために使用される。「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」及び「含むがこれに限定されない」は、互換的に使用される。
「親和性クロマトグラフィー」という用語は、固定化された配位子とその結合パートナーとの間の特異的結合相互作用に基づく分離方法を指す。特異的結合相互作用の例には、抗体／抗原、酵素／基質及び酵素／インヒビター相互作用が含まれるが、これらに限定されない。
「親和性媒体」という用語は、複数の固定化された配位子を含む材料を指す。例えば、共有結合した配位子を含む複合材料。
「ポリマー」という用語は、繰り返し単位（モノマー）の結合によって形成される大きな分子を指す。ポリマーという用語は、コポリマーも包含する。
「コポリマー」という用語は、少なくとも２つ以上の異なるモノマーのポリマーを指す。コポリマーは、架橋剤が二官能性モノマーである場合、架橋剤及びモノマーから構成され得る。
「官能化複合材料」という用語は、支持部材の細孔に位置する複数のペンダント反応性官能基を含むマクロ多孔質架橋ゲルを指す。
「ペンダント反応性官能基」という用語は、配位子溶液を官能基と接触させたときに配位子と１つ以上の共有結合を形成する官能基を指す。アミン基を含む配位子と共有結合を形成するペンダント反応性官能基の例には、エポキシド、アルデヒド、カルボン酸、反応性ハロゲン、反応性エステル、イソシアネート、イソチオシアネート、スルホニルハライド、カルボニイミド（ｃａｒｂｏｎｉｉｍｉｄｅｓ）、アシルアジド、フルオロベンゼン、カーボネート、Ｎ－ヒドロキシスクシンイミドエステル、イミドエステル及びフルオロフェニルエステルが含まれるが、これらに限定されない。チオール基を含む配位子と共有結合を形成するペンダント反応性官能基の例には、エポキシド、チオール、ジスルフィド、炭素－炭素二重結合、炭素－炭素三重結合、マレイミド、ハロアセチル、ピリジルジスルフィド、－チオスルフェート及び反応性ハロゲンが含まれるが、これらに限定されない。
「配位子」という用語は、特異的結合パートナーに結合する分子を指す。例えば、タンパク質、抗体、ホルモン又は薬物は、特定の受容体に結合する。
本明細書で使用される場合、「プロテインＡ」又は「ＰｒＡ」という用語は、クラス免疫グロブリンＧ（ＩｇＧ）の哺乳動物抗体に高親和性で結合する能力を有する、黄色ブドウ球菌由来の細菌タンパク質、プロテインＡ誘導体又は組換えプロテインＡを指す。例えば、プロテインＡは、それらの天然源（例えば、黄色ブドウ球菌）から回収することができる。プロテインＡは、合成的に（例えば、ペプチド合成又は組換え技術によって）産生することができ、並びにその断片及び変異体は、Ｆｃ領域などのＣＨ２／ＣＨ３領域を有するタンパク質に結合する能力を保持する。プロテインＡは、例えば、Ｒｅｐｌｉｇｅｎ、Ｐｈａｒｍａｃｉａ、ＥＭＤ Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ及びＦｅｒｍａｔｅｃｈから商業的に購入することができる。プロテインＡの遺伝子は、大量の組換えプロテインＡ及びプロテインＡ誘導体の産生を可能にする大腸菌においてクローニング及び発現されている。
カップリング方法に関連する「洗浄液」という用語は、カップリング反応物を運び去る溶液を指す。すなわち、任意の過剰な重合性モノマー及び任意の過剰な配位子を除去する溶液である。
カップリング方法に関する「急冷溶液」という用語は、任意の残留ペンダント反応性官能基と共有結合して非反応性基を形成する反応性化合物を含む溶液を意味するために使用される。すなわち、反応性化合物は、任意の残留ペンダント反応性官能基を非反応性基に変換する。
「非反応性基」という用語は、さらなるカップリング反応及び分離方法の条件下で共有結合を形成しない基を指す。例えば、物質の混合物を含む流体への非反応性基の曝露は、物質と非反応性基との間の共有結合の形成をもたらさない。
「緩衝液」という用語は、その酸塩基コンジュゲート成分の作用によるｐＨの変化に抵抗する溶液を指す。本明細書に記載される方法で用いることができる様々な緩衝液が、Ｂｕｆｆｅｒｓに記載されている。Ｄ．編、Ａ Ｇｕｉｄｅ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｕｓｅ ｏｆ Ｂｕｆｆｅｒｓ ｉｎ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｇｕｅｆｆｒｏｙ，Ｃａｌｂｉｏｃｈｅｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（１９７５）。異なる緩衝液は、異なる範囲のｐＨを維持し、例えば、リン酸緩衝液は、通常６．０～８．０の間のｐＨで使用されるが、より高いｐＨではホウ酸緩衝液を使用することができ、より低いｐＨでは炭酸緩衝液を使用することができる。当業者は、維持すべきｐＨに応じて、使用するのに好適な緩衝液を速やかに同定することができるであろう。本発明による方法で使用することができる緩衝液の非限定的な例には、ＭＥＳ、ＭＯＰＳ、ＭＯＰＳＯ、Ｔｒｉｓ、ＨＥＰＥＳ、ホスフェート、アセテート、シトレート、スクシネート、カーボネート、ボレート及びアンモニウム緩衝液、並びにこれらの組み合わせが含まれる。
流体の流れ及び濾過に関する「クロスフロー」という用語は、流れる流体が複合材料（例えば、濾過材）の表面に沿って向けられる流体の流れ又は濾過構成を意味するために使用され、そのような複合材料を通過する流体の一部は、「クロスワイズ」、つまり、そのような複合材料の表面に沿って流れる流体の方向に垂直な速度成分を有する。
「接線流」又は「接線濾過」という用語は、流れる流体が複合材料（例えば、濾過材）の表面に実質的に平行（つまり、接線方向）に向けられ、流体の一部がそのような複合材料を通過して透過液を提供する流体の流れ又は濾過方法を意味するために使用される。「接線濾過」及び「クロスフロー濾過」という用語は、当技術分野では互換的に使用されることが多い。
流体の流れ及び濾過に関する「デッドエンド」という用語は、流れる流体が複合材料（例えば、濾過材）を通って向けられる流体の流れ又は濾過構成を意味するために使用され、そのような複合材料を通過する流体の一部は、そのような複合材料を通って流れる流体の方向を通る、すなわちそれに平行な速度成分を有する。
「直接流」又は「直接濾過」という用語は、流れる流体が複合材料（例えば、濾過材）の表面を実質的に通って（すなわち、直接）向けられ、流体の大部分がそのような複合材料を通過して濾液を提供する流体の流れ又は濾過方法を意味するために使用される。「直接濾過」及び「デッドエンド濾過」という用語は、当技術分野では互換的に使用されることが多い。
「透過液」という用語は、濾過材を通過し、そのような濾過材に動作可能に接続された第１の濾過装置の第１の出口ポートを通過して排出される、流体の一部を意味するために使用される。「デカンテート」という用語は、濾過材の表面に沿って流れるが、そのような濾過材を通過せず、そのような濾過材に動作可能に接続された濾過デバイスの第２の出口ポートを通過して排出される、流体の一部を意味するために使用される。
クロスフロー濾過及び接線濾過は、周知の濾過方法である。例えば、米国特許第５，６８１，４６４号明細書、同第６，４６１，５１３号明細書、同第６，３３１，２５３号明細書、同第６，４７５，０７１号明細書、同第５，７８３，０８５号明細書、同第４，７９０，９４２号明細書を参照しなければならない場合があり、それらの開示は、参照により本明細書に組み込まれる。「Ｆｉｌｔｅｒ ａｎｄ Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ Ｈａｎｄｂｏｏｋ」、第４版編、Ｔ．Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ Ｄｉｃｋｅｎｓｏｎ，Ｅｌｓｅｖｉｅｒ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９９７も参照しなければならない場合があり、その開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書で使用される「結合－溶出モード」は、標的タンパク質及び望ましくない汚染物質の両方がクロマトグラフィー支持体又は複合材料に結合するように緩衝液条件が確立されるクロマトグラフィーへの操作的アプローチを指す。他の成分からの標的タンパク質の分画は、続いて、標的タンパク質及び汚染物質が別々に溶出されるように条件を変化させることによって実現される。特定の実施形態では、本明細書に記載の膜は、高い導電率、高い体積スループット及び選択性で高い動的結合容量を特徴とする「結合－溶出モード」で使用され得る。特定の実施形態では、溶離液中の標的タンパク質の量は、約５０％～約９９％減少する。特定の実施形態では、溶離液は、標的タンパク質の凝集物において、約９０％、約９１％、約９２％、約９３％、約９４％、約９５％、約９６％、約９７％、約９８％又は約９９％減少する。
本明細書で使用される場合、「フロースルーモード」という用語は、汚染物質を選択的に保持しながら、適用時に無傷の標的タンパク質が膜を通って流れるように緩衝液条件が確立されるクロマトグラフィーへの操作的アプローチを指す。特定の実施形態では、本明細書に記載の膜は、プロテインＡ精製後工程で「フロースルーモード」で使用して、ＤＮＡ、宿主細胞タンパク質（ＨＣＰ）、浸出プロテインＡ、望ましくない凝集体及びウイルスなどの重要な汚染物質を単一ステップで除去し得る。
マクロ多孔質架橋ゲルの「平均細孔径」という用語は、任意の好適な方法によって決定されるものとして当業者によって理解され得る。例えば、平均細孔径は、表面の環境制御走査型電子顕微鏡（ＥＳＥＭ）画像によって推定され得る。ＥＳＥＭは、精密濾過膜を特徴付けるための非常に簡単で有用な技術であり得る。膜の明確で簡潔な画像は、上層、断面及び下層に関して得ることができ、写真から多孔率及び細孔サイズ分布を推定することができる。
支持部材の「体積多孔率」は、簡易な計算によって決定される。例えば、ポリプロピレン製の支持部材について、支持部材の外形寸法を測定し、骨材体積を計算する［例えば、平坦な円形ディスクの場合：Ｖ＝πｒ２ｈ、それが固体であるか、又は多孔質でない場合の支持部材の体積］。次いで、支持部材の質量が決定される。ポリプロピレンの密度は、公知であるか、又はＢｒａｎｄｒｕｐら編のＰｏｌｙｍｅｒ Ｈａｎｄｂｏｏｋ，Ｃｈａｐｔｅｒ ＶＩＩ，Ｗｉｌｅｙ ａｎｄ Ｓｏｎｓ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９９９から決定することができるため、体積多孔率は、以下の例のように計算される。
体積多孔率＝｛（固体の場合は支持部材の体積）－［（支持部材の質量）／（ポリプロピレンの密度）］｝／（固体の場合は支持部材の体積）。
この計算において、支持部材の空隙体積は、＝（支持部材の外形寸法の体積）－［（支持部材の質量）／（ポリプロピレンの密度）］である。例えば、ポリプロピレンの密度＝０．９１ｇ／ｃｍ３である。
複合材料の体積多孔率εは、複合材料ごとに実験的に決定された値である。それは、質量で計算される。マクロ多孔質架橋ゲルは、支持部材の空隙体積に組み込まれる。組み込まれたゲルの質量は、一定重量まで乾燥させた後に測定される。ポリマーの部分比体積は、公知であるか、又はＢｒａｎｄｒｕｐら編のＰｏｌｙｍｅｒ Ｈａｎｄｂｏｏｋ，Ｃｈａｐｔｅｒ ＶＩＩ，Ｗｉｌｅｙ ａｎｄ Ｓｏｎｓ，ＮｅｗＹｏｒｋ，１９９９から決定することができる。ゲルが占めることができる最大体積は、（上記のように計算された）支持部材の空隙体積である。ゲルの体積多孔率が計算される。
ε＝｛（支持部材の空隙体積）－［（ゲルの質量）×（ゲルポリマーの部分比体積）］｝／（支持部材の空隙体積）
いくつかの実施形態では、配位子は、プロテインＡ（ＰｒＡ）である。ＰｒＡ捕捉クロマトグラフィーは、生物学的治療用モノクローナル抗体（ｍＡｂ）の下流精製における１つの重要なステップである。ＰｒＡ配位子は、ｍＡｂ上のＦｃ及び／又はＦａｂ結合ドメインに選択的に結合し、同時にほとんどの不純物（宿主細胞タンパク質、ＤＮＡ、残留細胞培養培地）が樹脂を通過することを可能にする。典型的には、負荷ステップ後にＰｒＡ培地を洗浄してさらなる不純物を除去し、次いで捕捉されたｍＡｂを低ｐＨで溶出する。溶出中のｍＡｂは、有意により純粋であり、清澄化された細胞培養物に対して濃縮されてもいる。しかしながら、例えばＰｒＡを含む親和性媒体は、非常に高価であり、バッチ当たりのコストを低減するために数年にわたって多くのバッチに使用しなければならない。理想的には、親和性媒体は、標的物質、例えばｍＡｂの単一バッチの精製のための捕捉クロマトグラフィーサイクルのその最大回数（約２００回）で使用することができ、単一バッチの処理に必要なＰｒＡ媒体の体積を大幅に減少させる。次いで、単一バッチのｍＡｂを精製した後にＰｒＡ培地を廃棄することができ、樹脂の保管に関連するコストが削減される。現在、生物学的治療用ｍＡｂの下流精製に使用されるほとんどのＰｒＡ培地は、樹脂の形態である。多孔質樹脂構造へのｍＡｂのゆっくりした質量移動は、２～１０分の範囲の滞留時間で長い負荷時間を必要とする。負荷ステップ中の滞留時間を低下させると、クロマトグラフィー媒体に負荷されたｍＡｂの質量をクロマトグラフィー媒体の体積で割ったものとして定義されるＰｒＡ樹脂の動的結合容量が有意に低下する。より長い負荷時間は、ＰｒＡ捕捉クロマトグラフィーステップを数日間に延長することなく、樹脂をバッチ当たり数回（２～４回）より多く循環させることを妨げる。
ＰｒＡ膜は、はるかに低い滞留時間（例えば、０．１～１分）で負荷することができ、したがって、捕捉クロマトグラフィーステップを迅速に循環させる機会を提供する。いくつかの実施形態では、ＰｒＡ膜の迅速な循環は、同じ体積のＰｒＡ樹脂に対して、はるかに多くのｍＡｂを同じ時間量で精製することを可能にする。したがって、所与の期間にわたって、少量のＰｒＡ膜の迅速な循環を使用して、より少ない回数循環されるはるかに大量の樹脂と同じ量のｍＡｂを捕捉することができる。いくつかの実施形態では、ＰｒＡ膜は、単一バッチのｍＡｂを処理するためにＰｒＡ膜の全寿命を使用する可能性を提供し、ｍＡｂ下流精製方法を確立するための初期コストを大幅に削減し、樹脂の保管に関連するコストを排除する。
いくつかの実施形態では、プロテインＡは、親和性配位子である。いくつかの実施形態では、プロテインＡは、モノクローナル抗体（例えば、ＩｇＧ抗体）に結合する配位子及びペンダント反応性官能基（例えば、Ｃｙｓのチオール又はＬｙｓのアミン）と共有結合を形成することができる部分を含むタンパク質、ペプチド又は組換えタンパク質である。いくつかの実施形態では、プロテインＡは、抗体のＦｃドメインと結合する配位子及びペンダント反応性官能基と共有結合を形成することができる部分を含むタンパク質、ペプチド又は組換えタンパク質である。いくつかの実施形態では、プロテインＡは、抗体のＦａｂドメインと結合する配位子及びペンダント反応性官能基と共有結合を形成することができる部分を含むタンパク質、ペプチド又は組換えタンパク質である。いくつかの実施形態では、プロテインＡは、複数のペンダント反応性官能基と複数の共有結合を形成することができる。いくつかの実施形態では、プロテインＡは、官能化複合材料に複数の共有結合を形成する。
いくつかの実施形態では、プロテインＡは、複数のドメインを含む。いくつかの実施形態では、プロテインＡは、１、２、３、４、５、６、７つ又はそれ以上のドメインを含む。いくつかの実施形態では、プロテインＡドメインは、互いに同一である。いくつかの実施形態では、プロテインＡドメインは、互いに異なる。いくつかの実施形態では、プロテインＡは、分解に耐性である。
いくつかの実施形態では、プロテインＡは、固相支持体材料に固定化される。いくつかの実施形態では、プロテインＡは、複合材料に共有結合している。いくつかの実施形態では、プロテインＡは、プロテインＡが共有結合しているクロマトグラフィー固体支持体マトリックスを含有する親和性クロマトグラフィー樹脂又はカラムを指す。
複合材料の化学修飾は、樹脂よりも困難である。例えば、遅い反応化学を有する膜のロールツーロール修飾方法は、反応溶液を通る膜の極めて遅い移動、及び大規模な修飾とは相容れない極めて長い処理時間を必要とする。
いくつかの実施形態では、本明細書に開示される配位子カップリング方法を使用して、膜などの複合材料を修飾することができる。
一態様では、本発明は、配位子を官能化複合材料にカップリングするための方法であって、
ａ．官能化複合材料を提供するステップであって、
ｉ．支持部材であって、これを貫通して延びる複数の細孔を含む支持部材、及び
ｉｉ．マクロ多孔質架橋ゲルであって、前記マクロ多孔質架橋ゲルが、１つ以上の重合性モノマーと１つ以上の架橋剤との反応から形成されたポリマーを含み、前記マクロ多孔質架橋ゲルが、複数のペンダント反応性官能基を含み、前記マクロ多孔質架橋ゲルが、前記支持部材の細孔に位置し、前記マクロ多孔質架橋ゲルの前記マクロ細孔が、支持部材の細孔よりも小さい、マクロ多孔質架橋ゲル
を含む、ステップと、
ｂ．官能化複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第１の流量で第１の溶液を流すステップであって、前記第１の溶液が、複数の第１の配位子を含み、それにより、前記反応性官能基と前記第１の配位子との間に複数の共有結合が形成される、
ステップと、を含み、
官能化複合材料が、同一の広がりを有するシートの同一平面上のスタック、管状構成又は渦巻き状の巻回構成で配置される、方法に関する。
例示的な官能化複合材料
ゲルの組成
いくつかの実施形態では、架橋ゲルは、１つ以上の重合性モノマーと１つ以上の架橋剤とのその場反応によって形成され得る。特定の実施形態では、ゲルは、１つ以上の架橋性ポリマーと１つ以上の架橋剤との反応によって形成され得る。
いくつかの実施形態では、架橋ポリマーは、マクロ多孔質である。ポリマー内の多孔性は、架橋度、ポリマーネットワークの形成中のポリマー鎖の溶媒排除、又は両方のいくつかの組み合わせによって、重合中に促進され得る。いくつかの実施形態では、高濃度の架橋剤は、マクロ多孔質架橋ゲルを生成する。いくつかの実施形態では、多孔性は、ポリマー－（希釈剤＋モノマー）相互作用の程度、架橋剤の量、希釈剤の量、開始剤濃度及び重合温度を変化させることによって影響を受ける。
ポリマー中の架橋度は、モノマー比を調節することによって調整され得る。ポリマーネットワーク中のポリマーの鎖長、したがって架橋度は、最終ポリマー及び膜に特定の物理化学的特性を付与する特定のモノマーを使用することによっても制御され得る。これらの「調整」モノマーは、ポリマー鎖と溶媒系との相互作用に影響を及ぼし得る。さらに、これらのモノマーの親水性／疎水性は、得られるゲルの最終的な水性膨潤特性及びポリマーネットワークの親水性／疎水性表面特性に影響を及ぼし得る。
細孔を有さない複合材料の形成を最小限に抑えるために、溶媒系及びモノマーは、成長するポリマー鎖を特定の点で溶液から排除するのに十分な駆動力が存在することを確実にし、それによってマクロ細孔を形成するように選択される。具体的には、溶媒と非溶媒との混合物は、反応物のすべてを最初に溶解することができるが、特定の分子量よりも大きく成長するにつれて架橋ポリマー鎖の貧溶媒として機能する好適な反応系を提供するように調整される。（ポリマー鎖の）貧溶媒の割合が高すぎる溶媒系は、成長するポリマー鎖の急速な沈殿をもたらし、多孔性を低下させる可能性がある。マクロ細孔のサイズは、一般に、架橋剤の性質及び濃度、ゲルが形成される１つ又は複数の溶媒の性質、任意の重合開始剤又は触媒の量、並びに存在する場合、ポロゲンの性質及び濃度に依存する。特定の実施形態では、複合材料は、狭い細孔サイズ分布を有し得る。
いくつかの実施形態では、マクロ多孔質架橋ゲルは、不活性希釈剤の存在下での重合性モノマーのフリーラジカル架橋重合中の相分離の結果として形成される。いくつかの実施形態では、反応系は、ポリマーネットワーク、可溶性ポリマー並びにマクロ多孔質架橋ポリマーを形成するための低分子化合物（モノマー及び希釈剤）を含む。いくつかの実施形態では、マクロ多孔質架橋ゲルは、溶媒中でわずかにしか膨潤しない。
一般に、多くの高度に多孔性で非剛性のポリマー材料は、比較的弱く、典型的な膜分離工程（例えば、液体クロマトグラフィー）中に生じる圧力に耐えることができない。したがって、機械的に好適な膜を作製するために、特定の実施形態では、多孔質基材（化学的に不活性なポリプロピレンで作製された織布基材など）及び多孔質架橋ポリマーの両方を含む複合材料が、基材細孔内でポリマーを直接合成することによって生成される。
特定の実施形態では、環境制御走査型電子顕微鏡（ＥＳＥＭ）を使用して検査した場合、複合材料は、基材繊維内に組み込まれた良好に接続されたゲルネットワークを示した。
いくつかの実施形態では、ポリマー鎖の結束又は側方凝集とも呼ばれる高ポリマー密度領域の形成は、高ポリマー密度の領域間にマクロ細孔を残す。いくつかの実施形態では、マクロ多孔質架橋ゲルは、不均一な外観を有する。
特定の実施形態では、本発明で膜として使用される複合材料は、米国特許第７，３１６，９１９号明細書、同第８，２０６，９５８号明細書、同第８，１８７，８８０号明細書、同第８，２１１，６８２号明細書、同第８，６５２，８４９号明細書、同第８，１９２，９７１号明細書、同第８，２０６，９８２号明細書、同第８，３６７，８０９号明細書、同第８，３８３，７８２号明細書、同第８，１３３，８４０号明細書、同第９，９６２，６９１号明細書及び同第１０，３５７，７６６号明細書、並びに米国特許出願第１４／１９０，６５０号、同第１６／０５５，７８６号及び同第１６／５１６，５００号に記載されており、これらのすべては、参照により本明細書に組み込まれる。
特定の実施形態では、本発明は、官能化複合材料が、
ｉ．支持部材であって、これを貫通して延びる複数の細孔を含む支持部材、及び
ｉｉ．マクロ多孔質架橋ゲルであって、前記マクロ多孔質架橋ゲルが、１つ以上の重合性モノマーと１つ以上の架橋剤との反応から形成されたポリマーを含み、前記マクロ多孔質架橋ゲルが、複数のペンダント反応性官能基を含み、前記マクロ多孔質架橋ゲルが、前記支持部材の細孔に位置し、前記マクロ多孔質架橋ゲルの前記マクロ細孔が、支持部材の細孔よりも小さい、マクロ多孔質架橋ゲルを含む、本明細書に開示される方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、複合材料のマクロ多孔質架橋ゲルが約５ｎｍ～約１０，０００ｎｍの平均直径のマクロ細孔を有する、本明細書に開示される方法のいずれか１つに関する。特定の実施形態では、マクロ多孔質架橋ゲルは、約１０ｎｍ～約３０００ｎｍの間の平均直径のマクロ細孔を有する。特定の実施形態では、マクロ多孔質架橋ゲルは、約２５ｎｍ～約１５００ｎｍの間の平均直径のマクロ細孔を有する。特定の実施形態では、マクロ多孔質架橋ゲルは、約５０ｎｍ～約１０００ｎｍの間の平均直径のマクロ細孔を有する。特定の実施形態では、マクロ多孔質架橋ゲルは、約５０ｎｍ、約１００ｎｍ、約１５０ｎｍ、約２００ｎｍ、約２５０ｎｍ、約３００ｎｍ、約３５０ｎｍ、約４００ｎｍ、約４５０ｎｍ、約５００ｎｍ、約５５０ｎｍ、約６００ｎｍ、約６５０ｎｍ又は約７００ｎｍの平均直径のマクロ細孔を有する。
特定の実施形態では、マクロ細孔の直径は、本明細書に記載の技術のうちの１つによって推定される。特定の実施形態では、マクロ細孔の直径は、キャピラリーフローポロメトリーによって計算される。最大多孔率のみが所与の材料の固有性であるため、最大多孔率に関してマクロ多孔率を定義することが適切である。
特定の実施形態では、本発明は、複合材料のマクロ多孔質架橋ゲルが、中性ヒドロゲル、荷電ヒドロゲル、高分子電解質ゲル、疎水性ゲル、中性ゲル又は官能基を含むゲルである、本明細書に開示される方法のいずれか１つに関する。特定の実施形態では、本発明は、複合材料のマクロ多孔質架橋ゲルが中性又は荷電ヒドロゲルである本明細書に開示される方法のいずれか１つに関し、中性又は荷電ヒドロゲルは、架橋ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（アクリルアミド）、ポリ（イソプロピルアクリルアミド）、ポリ（ビニルピロリドン）、ポリ（ヒドロキシメチルアクリレート）、ポリ（エチレンオキシド）、アクリル酸又はメタクリル酸とアクリルアミド、イソプロピルアクリルアミド又はビニルピロリドンとのコポリマー、アクリルアミド－２－メチル－１－プロパンスルホン酸とアクリルアミド、イソプロピルアクリルアミド又はビニルピロリドンとのコポリマー、（３－アクリルアミド－プロピル）トリメチルアンモニウムクロリドとアクリルアミド、イソプロピルアクリルアミド又はＮ－ビニル－ピロリドンとのコポリマー及びジアリルジメチルアンモニウムクロリドとアクリルアミド、イソプロピルアクリルアミド又はビニルピロリドンとのコポリマーからなる群から選択される。特定の実施形態では、本発明は、複合材料のマクロ多孔質架橋ゲルが高分子電解質ゲルである、本明細書に開示される方法のいずれか１つに関し、高分子電解質ゲルは、架橋ポリ（アクリルアミド－２－メチル－１－プロパンスルホン酸）及びその塩、ポリ（アクリル酸）及びその塩、ポリ（メタクリル酸）及びその塩、ポリ（スチレンスルホン酸）及びその塩、ポリ（ビニルスルホン酸）及びその塩、ポリ（アルギン酸）及びその塩、ポリ［（３－アクリルアミドプロピル）トリメチルアンモニウム］塩、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウム）塩、ポリ（４－ビニル－Ｎ－メチルピリジニウム）塩、ポリ（ビニルベンジル－Ｎ－トリメチルアンモニウム）塩並びにポリ（エチレンイミン）及びその塩からなる群から選択される。特定の実施形態では、本発明は、複合材料のマクロ多孔質架橋ゲルが疎水性ゲルである、本明細書に開示される方法のいずれか１つに関し、疎水性ゲルは、エチルアクリレート、ｎ－ブチルアクリレート、プロピルアクリレート、オクチルアクリレート、ドデシルアクリレート、オクタデシルアクリルアミド、ステアリルアクリレート及びスチレンの架橋ポリマー又はコポリマーからなる群から選択される。特定の実施形態では、本発明は、複合材料のマクロ多孔質架橋ゲルが中性ゲルである、本明細書に開示される方法のいずれか１つに関し、中性ゲルは、アクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアクリルアミド、Ｎ－メタクリロイルアクリルアミド、Ｎ－メチル－Ｎ－ビニルアセトアミド及びＮ－ビニルピロリドンの架橋ポリマー又はコポリマーからなる群から選択される。
特定の実施形態では、架橋複合材料（例えば、膜）は、化学官能基又は分子種でさらにグラフトされ、官能化複合材料を提供する。特定の実施形態では、架橋ポリマーは、重合後修飾によって官能化されて、官能化複合材料を形成し得る。特定の実施形態では、官能化架橋ポリマーを含む官能化複合材料は、重合後修飾によって配位子にカップリングされ得る。この２ステップ法では、過剰のペンダント反応性官能基、例えば、チオール－アルケン重合中に生成された過剰のチオール又はアルケン基が、別個のグラフト化ステップ中に修飾される。モノマー及び架橋剤の供給比を制御することにより、最終ポリマーは、過剰のペンダント反応性官能基を有することができる。官能化複合材料のペンダント反応性官能基は、最終ポリマーの化学的性質又は官能性をさらに修飾するために、クリック反応などのカップリング反応でその後使用することができる。特定の実施形態では、複合材料中の架橋ポリマーは、チオール又は不飽和炭素－炭素結合などのペンダント反応性官能基と呼ばれる、カップリング反応を介して様々な配位子を付着させるために使用され得る残留反応性基を含有する。特定の実施形態では、このアプローチは、クロマトグラフィーに有用な様々な配位子を含有するポリマー複合材料（例えば、膜）を作製するのに有用である。例えば、生体分子（例えば、タンパク質）のクロマトグラフィー分離。例えば、このアプローチを使用して、イオン交換官能基（例えば、カルボキシレート、スルホネート、第４級アンモニウム、アミン）、疎水性相互作用部分（１－オクタンチオール又は１－オクテンを使用することによるオクチル基など）及びバイオ親和性クロマトグラフィー用の生体分子（モノクローナル抗体精製用のシステイン－プロテインＡなど）を複合材料（例えば、膜）に導入することができる。
いくつかの実施形態では、複合材料は、高い選択性及び高い流速、低い背圧を示し、安価であり、長いカラム寿命、短い工程時間及び全体的な操作の柔軟性を可能にする。
特定の実施形態では、本発明は、複合材料が膜である、前述の複合材料のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、複合材料が約５０°～約１２０°の水接触角を有する、前述の複合材料のいずれか１つに関する。
多孔性支持部材
いくつかの実施形態では、支持部材は、空隙体積を有し、支持部材の空隙体積は、マクロ多孔質架橋ゲルで実質的に充填されている。いくつかの実施形態では、多孔性支持部材は、約４０％～約９０％の体積多孔率を有する。いくつかの実施形態では、多孔性支持部材は、約５０％～約８０％の体積多孔率を有する。いくつかの実施形態では、多孔性支持部材は、約５０％、約６０％、約７０％又は約８０％の体積多孔率を有する。
特定の実施形態では、多孔質支持体は、平坦である。
特定の実施形態では、多孔質支持体は、円盤状である。
多くの多孔質基材又は膜を支持部材として使用することができる。いくつかの実施形態では、多孔質支持部材は、ポリマー材料で作製される。特定の実施形態では、支持体は、低コストで入手可能なポリオレフィンであり得る。特定の実施形態では、ポリオレフィンは、ポリ（エチレン）、ポリ（プロピレン）又はポリ（ビニリデンジフルオリド）であり得る。熱誘起相分離（ＴＩＰＳ）又は非溶媒誘起相分離によって作製された拡張ポリオレフィン膜が挙げられる。特定の実施形態では、支持部材は、セルロース又はその誘導体などの天然ポリマーから作製され得る。特定の実施形態では、好適な支持体には、ポリエーテルスルホン膜、ポリ（テトラフルオロエチレン）膜、ナイロン膜、セルロースエステル膜、ガラス繊維又は濾紙が含まれる。いくつかの実施形態では、支持部材は、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンオキシド、ポリカーボネート、ポリエステル、セルロース及びセルロース誘導体からなる群から選択されるポリマー材料を含む。
特定の実施形態では、多孔質支持体は、織布又は不織布の繊維状材料、例えば、ポリプロピレンなどのポリオレフィンから構成される。そのような繊維状の織布又は不織布の支持部材は、ＴＩＰＳ支持部材よりも大きい、場合によっては最大約７５μｍの細孔サイズを有することができる。支持部材のより大きな細孔は、マクロ多孔質ゲルのより大きなマクロ細孔を有する複合材料の形成を可能にする。セラミックベースの支持体などの非ポリマー支持部材も使用することができる。多孔性支持部材は、様々な形状及びサイズをとることができる。
いくつかの実施形態では、支持部材は、膜の形態である。
いくつかの実施形態では、支持部材は、約１０～約２０００μｍ、約１０～約１０００μｍ又は約１０～約５００μｍの厚さを有する。いくつかの実施形態では、支持部材は、約３０μｍ～約３００μｍの厚さを有する。いくつかの実施形態では、支持部材の厚さは、約３０μｍ、約５０μｍ、約１００μｍ、約１５０μｍ、約２００μｍ、約２５０μｍ又は約３００μｍである。
いくつかの実施形態では、支持部材の細孔は、約０．１μｍ～約５０μｍの平均細孔径を有する。いくつかの実施形態では、支持部材の細孔は、約０．１μｍ～約２５μｍの平均細孔径を有する。いくつかの実施形態では、支持部材の細孔は、約０．５μｍ～約１５μｍの平均細孔径を有する。いくつかの実施形態では、支持部材の細孔は、約０．５μｍ、約１μｍ、約２μｍ、約３μｍ、約４μｍ、約５μｍ、約６μｍ、約７μｍ、約８μｍ、約９μｍ、約１０μｍ、約１１μｍ、約１２μｍ、約１３μｍ、約１４μｍ又は約１５μｍの平均細孔径を有する。
他の実施形態では、複数の多孔性支持ユニットは、例えば、積層によって組み合わせることができる。一実施形態では、多孔性支持体の空隙内にゲルが形成される前に、多孔性支持体膜、例えば２～１０個の膜のスタックを組み立てることができる。別の実施形態では、単一の支持部材ユニットが複合材料膜を形成するために使用され、次いで使用前に積層される。
ゲルと支持部材との関係
ゲルは、支持部材内に固着されてもよい。「固着される」という用語は、ゲルが支持部材の細孔内に保たれることを意味するように意図されているが、この用語は、ゲルが支持部材の細孔に化学的に結合されることを意味するように必ずしも限定されない。ゲルは、実際に支持部材に化学的にグラフトされることなく、支持部材の構造要素と噛み合い、絡み合うことによって、ゲルに課される物理的制約によって保つことができるが、いくつかの実施形態では、ゲルは支持部材の細孔の表面にグラフトされてもよい。
特定の実施形態では、架橋ゲルは、マクロ多孔質である。これらの例において、マクロ細孔は、支持部材の細孔を占めるゲル中に存在するので、ゲルのマクロ細孔は、支持部材の細孔よりも小さくなければならない。したがって、複合材料の流動特徴及び分離特徴は、ゲルの特徴に依存するが、支持部材に存在する細孔のサイズがゲルのマクロ細孔のサイズよりも大きいことを条件として、多孔性支持部材の特徴とは大きく無関係である。複合材料の多孔性は、使用される場合、その多孔性がモノマー又はポリマー、架橋剤、反応溶媒並びにポロゲンの性質及び量によって部分的又は完全に規定されるゲルを支持部材に充填することによって調整することができる。複合材料の特性は、完全ではないにしても、ゲルの特性によって部分的に決定される。正味の結果は、本発明が複合材料のマクロ細孔サイズ、透過性及び表面積に対する制御を提供することである。
存在する場合、複合材料中のマクロ細孔の数は、支持材料中の細孔の数によって規定されない。複合材料中のマクロ細孔の数は、マクロ細孔が支持部材中の細孔よりも小さいため、支持部材中の細孔の数よりもはるかに多くすることができる。上述のように、マクロ多孔質ゲルの細孔サイズに対する支持体材料の細孔サイズの影響は、一般に無視できる。支持部材の細孔サイズ及び細孔サイズ分布の差が大きく、細孔サイズが非常に小さく、細孔サイズ分布の範囲が狭いマクロ多孔質ゲルが求められる場合には例外がある。これらの場合、支持部材の細孔サイズ分布の大きな変動は、マクロ多孔質ゲルの細孔サイズ分布に弱く反映される。特定の実施形態では、これらの状況では、やや狭い細孔サイズ範囲を有する支持部材が使用され得る。
特定の実施形態では、本発明は、複合材料が比較的非毒性である、前述の複合材料のいずれか１つに関する。
複合材料の調製
特定の実施形態では、本発明の複合材料は、単一ステップ法によって調製され得る。特定の実施形態では、これらの方法は、反応溶媒として水又は他の環境に優しい溶媒を使用し得る。特定の実施形態では、本方法は、迅速であり得、したがって、単純及び／又は迅速な製造工程をもたらし得る。特定の実施形態では、複合材料の調製は、安価であり得る。
特定の実施形態では、複合材料は、１つ以上の好適な溶媒中で、１つ又は複数のモノマー、１つ又は複数の架橋剤、１つ又は複数の開始剤及び任意選択的に１つ以上のポロゲンを混合することによって調製され得る。特定の実施形態では、得られた混合物は、均質であり得る。特定の実施形態では、混合物は、不均質であり得る。特定の実施形態では、次いで、混合物は、好適な多孔性支持体に導入され得、そこでゲル形成反応が起こり得る。
特定の実施形態では、ポロゲンが反応物混合物に添加され得、ポロゲンは、細孔生成添加剤として広く説明され得る。特定の実施形態では、ポロゲンは、熱力学的に乏しい溶媒及び抽出可能なポリマー（例えば、ポリ（エチレングリコール））、界面活性剤及び塩からなる群から選択され得る。
いくつかの実施形態では、ゲル形成反応を開始しなければならない。特定の実施形態では、ゲル形成反応は、任意の公知の方法によって、例えば、熱活性化又はＵＶ照射への曝露によって開始され得る。特定の実施形態では、反応は、光開始剤の存在下でＵＶ照射によって開始され得る。特定の実施形態では、光開始剤は、２－ヒドロキシ－１－［４－（２－ヒドロキシエトキシ）フェニル］－２－メチル－１－プロパノン（Ｉｒｇａｃｕｒｅ ２９５９）、４，４’－アゾビス（４－シアノ吉草酸）（ＡＣＶＡ）、２，２－ジメトキシ－２－フェニルアセトフェノン（ＤＭＰＡ）、ベンゾフェノン、ベンゾイン及びベンゾインエーテル、例えばベンゾインエチルエーテル及びベンゾインメチルエーテル、ジアルコキシアセトフェノン、ヒドロキシアルキルフェノン並びにα－ヒドロキシメチルベンゾインスルホン酸エステルからなる群から選択され得る。熱活性化は、熱開始剤の添加を必要とし得る。特定の実施形態では、熱開始剤は、１，１’－アゾビス（シクロヘキサンカルボニトリル）（ＶＡＺＯ（Ｒ）触媒８８）、アゾビス（イソブチロニトリル）（ＡＩＢＮ）、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム及び過酸化ベンゾイルからなる群から選択され得る。
特定の実施形態では、ゲル形成反応は、ＵＶ照射によって開始され得る。特定の実施形態では、光開始剤は、ゲル形成反応の反応物に添加され得、モノマー、架橋剤及び光開始剤の混合物を含有する支持部材は、数秒～数時間の期間、約２５０ｎｍ～約４００ｎｍの波長のＵＶ線に曝露され得る。特定の実施形態では、モノマー、架橋剤及び光開始剤の混合物を含有する支持部材は、数秒～数時間の期間、約３５０ｎｍのＵＶ線に曝露され得る。特定の実施形態では、モノマー、架橋剤及び光開始剤の混合物を含有する支持部材は、約１０分間、約３５０ｎｍのＵＶ線に曝露され得る。特定の実施形態では、可視波長光を使用して、重合を開始し得る。特定の実施形態では、支持部材は、エネルギーが支持部材を通って伝達され得るように、使用される波長で低い吸光度を有さなければならない。
特定の実施形態では、重合が実施される速度は、マクロ多孔質ゲル中で得られるマクロ細孔のサイズに影響を及ぼし得る。特定の実施形態では、ゲル中の架橋剤の濃度が十分な濃度まで上昇すると、ゲルの構成成分が凝集し始めて、ポリマー密度の高い領域及びポリマーをほとんど又は全く含まない領域が生成され、後者の領域は本明細書では「マクロ細孔」と呼ばれる。この機構は、重合速度の影響を受ける。
特定の実施形態では、複合材料が調製されると、それらは、支持体内に固着されていない任意の未反応成分及び任意のポリマー又はオリゴマーを除去するために様々な溶媒で洗浄され得る。特定の実施形態では、複合材料の洗浄に好適な溶媒は、水、酸性（例えば、ＨＣｌ）又は塩基性（例えば、ＮａＯＨ）水溶液、塩水溶液（例えば、ＮａＣｌ）、アセトン、メタノール、エタノール、プロパノール及びＤＭＦを含む。
配位子を官能化複合材料にカップリングするための例示的な方法
官能化複合材料を横切って又は通って、配位子を含む第１の溶液を流すことによって、配位子を官能化複合材料にカップリングするための方法が本明細書に提供される。
一態様では、本発明は、配位子を官能化複合材料にカップリングするための方法であって、
ａ．官能化複合材料を提供するステップであって、
ｉ．支持部材であって、これを貫通して延びる複数の細孔を含む支持部材、及び
ｉｉ．マクロ多孔質架橋ゲルであって、前記マクロ多孔質架橋ゲルが、１つ以上の重合性モノマーと１つ以上の架橋剤との反応から形成されたポリマーを含み、前記マクロ多孔質架橋ゲルが、複数のペンダント反応性官能基を含み、前記マクロ多孔質架橋ゲルが、前記支持部材の細孔に位置し、前記マクロ多孔質架橋ゲルの前記マクロ細孔が、支持部材の細孔よりも小さい、マクロ多孔質架橋ゲル
を含む、ステップと、
ｂ．複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第１の流量で第１の溶液を流すステップであって、前記第１の溶液が、複数の第１の配位子を含み、それにより、前記反応性官能基と第１の配位子との間に複数の共有結合が形成される、ステップと、を含み、
官能化複合材料が、同一の広がりを有するシートの同一平面上のスタック、管状構成又は渦巻き状の巻回構成で配置される、方法に関する。
特定の実施形態では、本発明は、前述の官能化複合材料のいずれか１つを提供することに関する。
特定の実施形態では、本発明は、第１の溶液が実質的に官能化複合材料を横切って流れる、前述の方法のいずれか１つに関する。いくつかの実施形態では、流体流路は、官能化複合材料の表面に対して接線方向である（図１Ａ）。いくつかの実施形態では、接線流は、より低い圧力降下を提供し、及び／又は複合材料の多くの層から構成されるスタックを同時にカップリングすることを可能にする。
特定の実施形態では、本発明は、第１の溶液が実質的に官能化複合材料を通って流れる、前述の方法のいずれか１つに関する。いくつかの実施形態では、流体流路は、官能化複合材料を直接通る（図１Ｂ）。いくつかの実施形態では、直接流は、複合材料の層の数が増加するにつれて圧力降下を増加させる。いくつかの実施形態では、圧力降下は、スタック中の層の数を制限する。いくつかの実施形態では、インターリーフの１つ以上の層は、流れを分配するように作用する。いくつかの実施形態では、直接流は、多孔質複合材料構造への配位子の質量移動速度を増加させる。
特定の実施形態では、架橋マクロ多孔質ゲルは、化学官能基又は分子種でさらにグラフトされ、官能化複合材料を提供する。特定の実施形態では、架橋ポリマーは、重合後修飾によって官能化されて、官能化複合材料を形成し得る。この２ステップ法では、過剰のペンダント反応性官能基、例えば、チオール－アルケン重合中に生成された過剰のチオール又はアルケン基が、別個のグラフト化ステップ中に修飾される。モノマー及び架橋剤の供給比を制御することにより、最終ポリマーは、過剰のペンダント反応性官能基を有することができる。
特定の実施形態では、本発明は、ペンダント反応性官能基が、アルデヒド、アミン、炭素－炭素二重結合、炭素－炭素三重結合、エポキシド、ヒドロキシル、チオール、無水物、アジド、反応性ハロゲン、酸塩化物及びそれらの混合物からなる群から選択される、前述の方法のいずれか１つに関する。
方法のいくつかの実施形態では、ペンダント反応性官能基は、炭素－炭素二重結合、炭素－炭素三重結合及びチオールからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、ペンダント反応性官能基は、チオール官能基を含む分子又は不飽和炭素－炭素結合を含む分子に由来する。いくつかの実施形態では、ペンダント反応性官能基は、チオール官能基を含む分子に由来し、チオール官能基を含む分子は、３－メルカプトプロピオン酸、１－メルカプトコハク酸、システイン残基を含むポリペプチド、システイン残基を含むタンパク質、システイン残基を含む組換えタンパク質、システイン残基を含む細菌免疫グロブリン結合タンパク質、システイン残基を含む組換え融合タンパク質、システアミン、１－チオヘキシトール、ポリ（エチレングリコール）２－メルカプトエチルエーテル酢酸、ポリ（エチレングリコール）メチルエーテルチオール、１－チオグリセロール、２－ナフタレンチオール、ビフェニル－４－チオール、３－アミノ－１，２，４トリアゾール－５－チオール、５－（トリフルオロメチル）ピリジン－２－チオール、１－［２－（ジメチルアミノ）エチル］－１Ｈ－テトラゾール－５－チオール、１－プロパンチオール、１－ブタンチオール、１－ペンタンチオール、１－ヘキサンチオール、１－オクタンチオール、８－アミノ－１－オクタンチオールヒドロクロリド、３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８－トリデカフルオロ－１－オクタンチオール、８－メルカプト－１－オクタノール及びγ－Ｇｌｕ－Ｃｙｓからなる群から選択される。
いくつかの実施形態では、チオール官能基を含む分子は、システイン残基を含むポリペプチド、システイン残基を含むタンパク質、システイン残基を含む組換えタンパク質、システイン残基を含む細菌免疫グロブリン結合タンパク質及びシステイン残基を含む組換え融合タンパク質からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、チオール官能基を含む分子は、システイン残基を含むタンパク質である。
いくつかの実施形態では、ペンダント反応性官能基は、不飽和炭素－炭素結合を含む分子に由来し、不飽和炭素－炭素結合を含む分子は、１－オクテン、１－ヘキシン、４－ブロモ－１－ブテン、アリルジフェニルホスフィン、アリルアミン、アリルアルコール、３，４－ジヒドロキシ－１－ブテン、７－オクテン－１，２－ジオール、３－アリルオキシ－１，２－プロパンジオール、３－ブテン酸、３，４－デヒドロ－Ｌ－プロリン、ラウリン酸ビニル、１－ビニル－２－ピロリジノン、ケイ皮酸ビニル、アシルアミド又はアクリレートからなる群から選択される。
いくつかの実施形態では、ペンダント反応性官能基は、酸塩化物、アシルアジド、アルデヒド、アミン、無水物、アジド、カーボネート、炭素－炭素二重結合、炭素－炭素三重結合、カルボニイミド（ｃａｒｂｏｎｉｉｍｉｄｅｓ）、カルボン酸、ジスルフィド、エポキシド、フルオロベンゼン、フルオロフェニルエステル、ハロアセチル、ヒドロキシル、イミドエステル、イソシアネート、イソチオシアネート、マレイミド、Ｎ－ヒドロキシスクシンイミドエステル、ピリジルジスルフィド、反応性エステル、反応性ハロゲン、スルホニルハロゲン、チオール及び－チオスルフェートからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、ペンダント反応性官能基は、アルデヒド、アミン、エポキシド、ヒドロキシル、無水物、アジド、反応性ハロゲン及び酸塩化物からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、ペンダント反応性官能基は、アルデヒド、アミン、エポキシド及びヒドロキシルからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、ペンダント反応性官能基は、エポキシド、アルデヒド、カルボン酸、反応性ハロゲン、反応性エステル、イソシアネート、イソチオシアネート、ハロゲン化スルホニル、カルボジイミド、アシルアジド、フルオロベンゼン、カーボネート、Ｎ－ヒドロキシスクシンイミドエステル、イミドエステル及びフルオロフェニルエステルからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、ペンダント反応性官能基は、エポキシド、アルデヒド、カルボン酸、反応性ハロゲン、反応性エステル、イソシアネート、イソチオシアネート、ハロゲン化スルホニル、カルボ二イミド（ｃａｒｂｏｎｉｉｍｉｄｅｓ）、アシルアジド、フルオロベンゼン、カーボネート、Ｎ－ヒドロキシスクシンイミドエステル、イミドエステル及びフルオロフェニルエステルからなる群から選択され、アミン基と反応する。いくつかの実施形態では、ペンダント反応性官能基は、エポキシド、チオール、ジスルフィド、炭素－炭素二重結合、炭素－炭素三重結合、マレイミド、ハロアセチル、ピリジルジスルフィド、チオスルフェート及び反応性ハロゲンからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、ペンダント反応性官能基は、エポキシド、チオール、ジスルフィド、炭素－炭素二重結合、炭素－炭素三重結合、マレイミド、ハロアセチル、ピリジルジスルフィド、チオスルフェート及び反応性ハロゲンからなる群から選択される。
いくつかの実施形態では、ペンダント反応性官能基を含む１つ以上のモノマーは、グリシジルメタクリレート、アクリルアミドオキシム、アクリル酸無水物、アゼライン酸無水物、無水マレイン酸、ヒドラジド、塩化アクリロイル、２－ブロモエチルメタクリレート及びビニルメチルケトンからなる群から選択される。
いくつかの実施形態では、ペンダント反応性官能基は、アルデヒドである。いくつかの実施形態では、ペンダント反応性官能基を含む１つ以上のモノマーは、ビニルメチルケトンである。
いくつかの実施形態では、ペンダント反応性官能基は、アミンである。
いくつかの実施形態では、ペンダント反応性官能基は、エポキシドである。いくつかの実施形態では、ペンダント反応性官能基を含む１つ以上のモノマーは、グリシジルメタクリレートである。
いくつかの実施形態では、ペンダント反応性官能基は、ヒドロキシルである。
いくつかの実施形態では、第１の配位子は、第１の官能基を含む。いくつかの実施形態では、第１の配位子は、少なくとも１つのグラフト末端基をさらに含み、第１の官能基は、カチオン性、アニオン性、疎水性、親水性、チオフィリック、水素結合供与性、水素結合受容性、π－π結合供与性、π－π結合受容性、金属キレート化、生物学的分子及び生物学的イオンからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、第１の官能基は、カチオン性、アニオン性、疎水性、親水性、チオフィル性、水素結合供与性、水素結合受容性、π－π結合供与性及びπ－π結合受容性からなる群から選択される。
いくつかの実施形態では、個々の官能性は、官能性モノマーの組み込みによって含まれる。いくつかの実施形態では、各官能基の相対量は、最適な性能特徴のために容易かつ速やかに調整することができる。
いくつかの実施形態では、分子は、第１の官能基を含み、分子は、２－（ジエチルアミノ）エチルメタクリレート、２－アミノエチルメタクリレート、２－カルボキシエチルアクリレート、２－（メチルチオ）エチルメタクリレート、アクリルアミド、Ｎ－アクリロキシスクシンイミド、ブチルアクリレート若しくはメタクリレート、Ｎ，Ｎ－ジエチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアクリルアミド、２－（Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノ）エチルアクリレート若しくはメタクリレート、Ｎ－［３－（Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノ）プロピル］メタクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアクリルアミド、エチルアクリレート若しくはメタクリレート、２－エチルヘキシルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、グリシジルアクリレート若しくはメタクリレート、エチレングリコールフェニルエーテルメタクリレート、メタクリルアミド、メタクリル酸無水物、プロピルアクリレート若しくはメタクリレート、Ｎ－イソプロピルアクリルアミド、スチレン、４－ビニルピリジン、ビニルスルホン酸、Ｎ－ビニル－２－ピロリジノン（ＶＰ）、アクリルアミド－２－メチル－１－プロパンスルホン酸、スチレンスルホン酸、アルギン酸、（３－アクリルアミドプロピル）トリメチルアンモニウムハライド、ジアリルジメチルアンモニウムハライド、４－ビニル－Ｎ－メチルピリジニウムハライド、ビニルベンジル－Ｎ－トリメチルアンモニウムハライド、メタクリロキシエチルトリメチルアンモニウムハライド、３－スルホプロピルメタクリレート、２－（２－メトキシ）エチルアクリレート若しくはメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリルアミド、Ｎ－（３－メトキシプロピルアクリルアミド）、Ｎ－［トリス（ヒドロキシメチル）メチル］アクリルアミド、Ｎ－フェニルアクリルアミド、Ｎ－ｔｅｒｔ－ブチルアクリルアミド又はジアセトンアクリルアミドからなる群から選択される。
いくつかの実施形態では、第１の官能基は、金属キレート官能基である。いくつかの実施形態では、第１の官能基は、八座、六座、四座、三座、二座のイミノジカルボン酸、イミノ二酢酸及びイミノ二酢酸の塩からなる群から選択される金属キレート官能基を含む。
いくつかの実施形態では、金属キレート官能基は、複数の金属イオンに錯体形成される。いくつかの実施形態では、金属キレート官能基は、イミノジカルボン酸、イミノ二酢酸、並びに遷移金属イオン、ランタニドイオン、貧金属イオン及びアルカリ土類金属イオンからなる群から選択される複数の金属イオンと錯体形成したイミノ二酢酸の塩からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、金属キレート官能基は、イミノジカルボン酸、イミノ二酢酸、並びにニッケル、ジルコニウム、ランタン、セリウム、マンガン、チタン、コバルト、鉄、銅、亜鉛、銀、ガリウム、白金、パラジウム、鉛、水銀、カドミウム及び金からなる群から選択される複数の金属イオンと錯体形成したイミノ二酢酸の塩からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、金属キレート官能基は、イミノ二酢酸又は複数の金属イオンと錯体形成したイミノ二酢酸の塩であり、金属イオンは、ニッケル又はジルコニウムである。
いくつかの実施形態では、第１の官能基は、生物学的分子又は生物学的イオンである。いくつかの実施形態では、第１の官能基は、アルブミン、リゾチーム、ウイルス、細胞、ヒト及び動物起源のγ－グロブリン、ヒト及び動物起源の両方の免疫グロブリン、合成又は天然起源のポリペプチドを含む組換え又は天然起源のタンパク質、インターロイキン－２及びその受容体、酵素、モノクローナル抗体、抗原、レクチン、細菌免疫グロブリン結合タンパク質、トリプシン及びそのインヒビター、シトクロムＣ、ミオグロブリン、組換えヒトインターロイキン、組換え融合タンパク質、プロテインＡ、プロテインＧ、プロテインＬ、ペプチドＨ、核酸由来製品、合成又は天然由来のＤＮＡ並びに合成又は天然由来のＲＮＡからなる群から選択される生物学的分子又は生物学的イオン官能基を含む。いくつかの実施形態では、第１の官能基は、ヒト及び動物起源のγ－グロブリン、ヒト及び動物起源の両方の免疫グロブリン、合成又は天然起源のポリペプチドを含む組換え又は天然起源のタンパク質、モノクローナル抗体、細菌免疫グロブリン結合タンパク質、組換え融合タンパク質、プロテインＡ、プロテインＧ並びにプロテインＬからなる群から選択される生物学的分子又は生物学的イオン官能基を含む。特定の実施形態では、第１の官能基は、ポリペプチド、タンパク質、組換えタンパク質、細菌免疫グロブリン結合タンパク質、組換え融合タンパク質、プロテインＡ、プロテインＧ、プロテインＬ及びペプチドＨからなる群から選択される生物学的分子又は生物学的イオン官能基を含む。
いくつかの実施形態では、第１の官能基は、プロテインＡを含む。いくつかの実施形態では、第１の官能基は、システイン残基を含むポリペプチド、システイン残基を含むタンパク質、システイン残基を含む組換えタンパク質、システイン残基を含む細菌免疫グロブリン結合タンパク質、システイン残基を含む組換え融合タンパク質からなる群から選択されるプロテインＡ誘導体及び組換えプロテインＡを含むプロテインＡを含む。いくつかの実施形態では、第１の官能基は、モノクローナル抗体（例えば、ＩｇＧ抗体）に結合する配位子及びペンダント反応性官能基と共有結合を形成することができる部分を含むタンパク質、ペプチド又は組換えタンパク質からなる群から選択されるプロテインＡを含む。いくつかの実施形態では、第１の官能基は、抗体のＦｃドメインと結合する配位子及びペンダント反応性官能基と共有結合を形成することができる部分を含むタンパク質、ペプチド又は組換えタンパク質からなる群から選択されるプロテインＡを含む。いくつかの実施形態では、第１の官能基は、抗体のＦａｂドメインと結合する配位子及びペンダント反応性官能基と共有結合を形成することができる部分を含むタンパク質、ペプチド又は組換えタンパク質からなる群から選択されるプロテインＡを含む。
いくつかの実施形態では、第１の配位子は、第１の官能基並びにアルデヒド、アミン、炭素－炭素二重結合、炭素－炭素三重結合、エポキシド、ヒドロキシル、チオール及びそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１つのグラフト末端基を含む。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのグラフト末端基は、アルデヒドである。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのグラフト末端基は、アミンである。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのグラフト末端基は、炭素－炭素二重結合又は炭素－炭素三重結合である。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのグラフト末端基は、エポキシドである。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのグラフト末端基は、ヒドロキシルである。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのグラフト末端基は、チオールである。
特定の実施形態では、チオール－エングラフトは、膜の架橋ポリマーに生体分子を付着させるための魅力的な選択肢である。反応は、高速で、水性媒体中で効率的に実施することができ、室温で良好に作用し、比較的長い波長の光（３６５ｎｍ）を使用して光開始することができ、ゆえにタンパク質の生物活性に対する影響は非常に限定されている。加えて、それは、制御された生体分子付着を可能にすることができ、これは生体分子の生物活性及び３Ｄ構造を保存する点で有利であり得る。
特定の実施形態では、遊離チオール官能基を有する任意の生体分子を本明細書に記載の複合材料に固定化することが可能である。これは、（酵素を固定化することによって）バイオセパレーション又はバイオ触媒膜のためのバイオ親和性膜を作製するのに非常に有用であり得る。特定の実施形態では、複合材料は、ＤＮＡ検出のためのオリゴヌクレオチドプローブで官能化され得る。
特定の実施形態では、本発明は、
ｃ．複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第２の流量で第１の洗浄液を流すことにより、過剰な第１の配位子を除去するステップをさらに含む、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、
ｄ．複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第３の流量で急冷溶液を流すステップであって、急冷溶液が、任意の残留ペンダント反応性官能基を非反応性基に変換する反応性化合物を含む、ステップと、
ｅ．任意選択的に、複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第４の流量で第２の洗浄液を流して、任意の残留反応性化合物を除去するステップと、をさらに含む、前述の方法のいずれか１つに関する。
いくつかの実施形態では、ステップｂ．の第１の溶液は、複合材料を通って又は横切って再循環される。
いくつかの実施形態では、ステップｄ．の急冷溶液は、複合材料を通って又は横切って再循環される。
特定の実施形態では、本発明は、
ｃ．任意選択的に、複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第２の流量で第１の洗浄液を流して、過剰な第１の配位子を除去するステップと、
ｄ．官能化複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第３の流量で第２の溶液を流すステップであって、第２の溶液が、少なくとも３つの反応性基を含む複数の第２の配位子を含み、第２の配位子が、架橋剤及び任意選択的に、少なくとも２つのペンダント反応性官能基を含む重合性モノマーであり、それにより、反応性官能基と第２の配位子との間に複数の共有結合を形成する、ステップと、
をさらに含む、前述の方法のいずれか１つに関する。
いくつかの実施形態では、第２の配位子は、少なくとも２回に分けて添加される。いくつかの実施形態では、少なくとも２つのペンダント反応性官能基を含む重合性モノマーは、少なくとも２回に分けて添加される。
いくつかの実施形態では、第２の配位子は、第２の官能基を含む。いくつかの実施形態では、第２の配位子は、少なくとも１つのグラフト末端基をさらに含み、第２の官能基は、カチオン性、アニオン性、疎水性、親水性、チオフィリック、水素結合供与性、水素結合受容性、π－π結合供与性、π－π結合受容性、金属キレート化、生物学的分子及び生物学的イオンからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、第２の官能基は、カチオン性、アニオン性、疎水性、親水性、チオフィル性、水素結合供与性、水素結合受容性、π－π結合供与性及びπ－π結合受容性からなる群から選択される。
いくつかの実施形態では、第２の配位子は、アミン、ヒドロキシル及びチオール官能基からなる群から選択される少なくとも１つのグラフト末端基を含む生物学的分子又は生物学的イオンを含む。いくつかの実施形態では、生物学的分子又は生物学的イオンは、アルブミン、リゾチーム、ウイルス、細胞、ヒト及び動物起源のγ－グロブリン、ヒト及び動物起源の両方の免疫グロブリン、合成又は天然起源のポリペプチドを含む組換え又は天然起源のタンパク質、インターロイキン－２及びその受容体、酵素、モノクローナル抗体、抗原、レクチン、細菌免疫グロブリン結合タンパク質、トリプシン及びそのインヒビター、シトクロムＣ、ミオグロブリン、組換えヒトインターロイキン、組換え融合タンパク質、プロテインＡ、プロテインＧ、プロテインＬ、ペプチドＨ、核酸由来製品、合成又は天然由来のＤＮＡ並びに合成又は天然由来のＲＮＡからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、生物学的分子又は生物学的イオンは、ヒト及び動物起源のγ－グロブリン、ヒト及び動物起源の両方の免疫グロブリン、合成又は天然起源のポリペプチドを含む組換え又は天然起源のタンパク質、モノクローナル抗体、抗原、細菌免疫グロブリン結合タンパク質、組換え融合タンパク質、プロテインＡ、プロテインＧ、プロテインＬ並びにペプチドＨからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、第２の配位子は、ポリペプチド、タンパク質、組換えタンパク質、細菌免疫グロブリン結合タンパク質、組換え融合タンパク質、プロテインＡ、プロテインＧ、プロテインＬ及びペプチドＨである。
いくつかの実施形態では、第１の配位子及び第２の配位子は、同じである。いくつかの実施形態では、第１の配位子及び第２の配位子は、異なる。
いくつかの実施形態では、少なくとも２つのペンダント反応性官能基を含む重合性モノマーは、ポリ（エチレングリコール）ジビニルエーテルである。
特定の実施形態では、本発明は、
ｅ．複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第４の流量で第２の洗浄液を流して、任意の過剰の第２の配位子及び任意選択的に任意の過剰の重合性モノマーを除去するステップをさらに含む、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、
ｆ．複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第５の流量で急冷溶液を流すステップであって、急冷溶液が、任意の残留ペンダント反応性官能基を非反応性基に変換する反応性化合物を含む、ステップと、
ｇ．任意選択的に、複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第６の流量で第３の洗浄液を流して、任意の残留反応性化合物を除去するステップと、
をさらに含む、前述の方法のいずれか１つに関する。
いくつかの実施形態では、本発明は、配位子を官能化複合材料にカップリングするための方法であって、
ａ．官能化複合材料を提供するステップであって、
ｉ．支持部材であって、これを貫通して延びる複数の細孔を含む支持部材、及び
ｉｉ．マクロ多孔質架橋ゲルであって、前記マクロ多孔質架橋ゲルが、１つ以上の重合性モノマーと１つ以上の架橋剤との反応から形成されたポリマーを含み、前記マクロ多孔質架橋ゲルが、複数のペンダント反応性官能基を含み、前記マクロ多孔質架橋ゲルが、前記支持部材の細孔に位置し、前記マクロ多孔質架橋ゲルの前記マクロ細孔が、支持部材の細孔よりも小さい、マクロ多孔質架橋ゲル
を含む、ステップと、
ｂ．前記官能化複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第１の流量で第１の溶液を流すステップであって、前記第１の溶液が、複数の第１の配位子を含み、それにより、前記反応性官能基と第１の配位子との間に複数の共有結合が形成される、ステップと、
ｃ．任意選択的に、前記複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第２の流量で第１の洗浄液を流すことにより、過剰な第１の配位子を除去するステップと、
ｄ．前記複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第３の流量で急冷溶液を流すステップであって、前記急冷溶液が、任意の残留ペンダント反応性官能基を非反応性基に変換する反応性化合物を含む、ステップと、
ｅ．任意選択的に、前記複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第４の流量で第２の洗浄液を流して、任意の残留反応性化合物を除去するステップと、を含み、
官能化複合材料が、同一の広がりを有するシートの同一平面上のスタック、管状構成又は渦巻き状の巻回構成で配置される、方法に関する。
いくつかの実施形態では、本発明は、配位子を官能化複合材料にカップリングするための方法であって、
ａ．官能化複合材料を提供するステップであって、
ｉ．支持部材であって、これを貫通して延びる複数の細孔を含む支持部材、及び
ｉｉ．マクロ多孔質架橋ゲルであって、前記マクロ多孔質架橋ゲルが、１つ以上の重合性モノマーと１つ以上の架橋剤との反応から形成されたポリマーを含み、前記マクロ多孔質架橋ゲルが、複数のペンダント反応性官能基を含み、前記マクロ多孔質架橋ゲルが、前記支持部材の細孔に位置し、前記マクロ多孔質架橋ゲルの前記マクロ細孔が、支持部材の細孔よりも小さい、マクロ多孔質架橋ゲル
を含む、ステップと、
ｂ．前記官能化複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第１の流量で第１の溶液を流すステップであって、前記第１の溶液が、複数の第１の配位子を含み、それにより、前記反応性官能基と第１の配位子との間に複数の共有結合が形成される、ステップと、
ｃ．任意選択的に、前記複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第２の流量で第１の洗浄液を流すことにより、過剰な第１の配位子を除去するステップと、
ｄ．前記官能化複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第３の流量で第２の溶液を流すステップであって、前記第２の溶液が、少なくとも３つの反応性基を含む複数の第２の配位子を含み、前記第２の配位子が、架橋剤及び任意選択的に、少なくとも２つのペンダント反応性官能基を含む重合性モノマーであり、それにより、前記反応性官能基と前記第２の配位子との間に複数の共有結合を形成する、ステップと、
ｅ．任意選択的に、前記複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第４の流量で第２の洗浄液を流して、任意の過剰の第２の配位子及び任意選択的に任意の過剰の重合性モノマーを除去するステップと、
ｆ．前記複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第５の流量で急冷溶液を流すステップであって、前記急冷溶液が、任意の残留ペンダント反応性官能基を非反応性基に変換する反応性化合物を含む、ステップと、
ｇ．任意選択的に、前記複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第６の流量で第３の洗浄液を流して、任意の残留反応性化合物を除去するステップと、
をさらに含み、
官能化複合材料が、同一の広がりを有するシートの同一平面上のスタック、管状構成又は渦巻き状の巻回構成で配置される、方法に関する。
いくつかの実施形態では、官能化複合材料は、湿潤膜である。
いくつかの実施形態では、湿潤膜は、クロマトグラフィーシステムに取り付けられたホルダーに入れる。いくつかの実施形態では、様々な溶液及び流体（例えば、第１の溶液、第１の洗浄液、第２の溶液、急冷溶液、第２の洗浄液及び第３の洗浄液）は、膜ホルダーを通してポンプ輸送される。
特定の実施形態では、本発明は、官能化複合材料が、同一の広がりを有するシートの同一平面上のスタック、管状構成又は渦巻き状の巻回構成で配置される、前述の方法のいずれか１つに関する。
膜スタック
いくつかの実施形態では、複合材料は、実質的に同一の広がりを有するシートの実質的に同一平面上のスタックに配置される。いくつかの実施形態では、複合材料は、２～３００個の別個の支持部材を有する。いくつかの実施形態では、複合材料は、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００、１０５、１１０、１１５、１２０、１２５、１３０、３５、１４０、１４５、１５０、１５５、１６０、１６５、１７０、１７５、１８０、１８５、１９０、１９５、２００、２０５、２１０、２１５、２２０、２２５、２３０、２３５、２４０、２４５、２５０、２５５、２６０、２６５、２７０、２７５、２８０、２８５、２９０、２９５又は３００個の別個の支持部材を有する。いくつかの実施形態では、複合材料は、５～２００個の別個の支持部材を有する。いくつかの実施形態では、複合材料は、５～１００個の別個の支持部材を有する。
いくつかの実施形態では、複合材料が実質的に同一の広がりを有するシートの実質的に同一平面上のスタックに配置される場合、１つ以上の別個の支持部材は、１つ以上のインターリーフ層によって分離される。いくつかの実施形態では、本発明は、複合材料及びインターリーフの層が複合材料及びインターリーフ（すなわち、（複合材料－インターリーフ）ｘ又は（インターリーフ－複合材料）ｘ）の交互層である、前述の方法のいずれか１つに関する。いくつかの実施形態では、複合材料は、１～２５０個の別個のインターリーフ層と層状にされる。いくつかの実施形態では、複合材料は、１～１００個の別個のインターリーフ層を有する。いくつかの実施形態では、複合材料は、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、７０、７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８、７９、８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９、９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、９９及び１００個の別個のインターリーフ層を有する。いくつかの実施形態では、複合材料は、１～５０個の別個のインターリーフ層を有する。いくつかの実施形態では、複合材料は、１～２５個の別個のインターリーフ層を有する。
いくつかの実施形態では、インターリーフは、分流層である。いくつかの実施形態では、インターリーフ層は、複合材料層の縁部を越えて延在する。いくつかの実施形態では、インターリーフ層は、膜を通った流れを可能にする一方で、溶液も膜の周りを流れることができるため、スタック全体でより低い圧力降下も提供する。
いくつかの実施形態では、複合材料が実質的に同一の広がりを有するシートの実質的に同一平面上のスタックに配置される場合、１つ以上の別個の支持部材、及び任意選択的に、１つ以上のインターリーフ層は、１つ以上の分流層によって分離される。いくつかの実施形態では、１つ以上の分流層は、スタック内の均一なカップリングを可能にする。いくつかの実施形態では、１つ以上の分流層は、分流層のないカップリングと比較して、スタック全体の複合材料への配位子のより均一なカップリングを可能にする。いくつかの実施形態では、複合材料は、１～２５０個の別個の分流層を有する。いくつかの実施形態では、複合材料は、１～１００個の別個の分流層を有する。いくつかの実施形態では、複合材料は、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、７０、７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８、７９、８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９、９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、９９及び１００個の別個の分流層を有する。いくつかの実施形態では、複合材料は、１～５０個の別個の分流層を有する。いくつかの実施形態では、複合材料は、１～２５個の別個の分流層を有する。
いくつかの実施形態では、１つ以上の分流層は、非多孔質シートである。いくつかの実施形態では、１つ以上の分流層は、孔を含有する非多孔質シートである。いくつかの実施形態では、分流層は、膜スタック内に周期的に分配される。いくつかの実施形態では、分流層は、複合材料の層及びインターリーフ層（すなわち、（（複合材料－インターリーフ）ｘ（分流）ｙ又は（インターリーフ－複合材料）ｘ（分流）ｙ）を含む膜スタック内に周期的に分配される。
いくつかの実施形態では、本発明は、支持部材がポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンオキシド、ポリカーボネート、ポリエステル、セルロース及びセルロース誘導体からなる群から選択されるポリマー材料を含む、前述の方法のいずれか１つに関する。
いくつかの実施形態では、複合材料は、管状構成で配置される。
渦巻き状の巻回構成
いくつかの実施形態では、複合材料は、実質的に渦巻き状の巻回構成で配置される。いくつかの実施形態では、実質的に渦巻き状の巻回構成は、内側コアの周りに巻き付けられた層を形成する複合材料を含む。いくつかの実施形態では、実質的に渦巻き状の巻回構成は、複合材料及び内側コアの周りに巻き付けられたインターリーフを含む。
渦巻き状の巻回構成のインターリーフ
いくつかの実施形態では、本発明は、複合材料及びインターリーフの層が複合材料及びインターリーフ（すなわち、（複合材料－インターリーフ）ｘ又は（インターリーフ－複合材料）ｘ）の交互層である、前述の方法のいずれか１つに関する。特定の実施形態では、本発明は、複合材料及びインターリーフの層が、（インターリーフ－第１の複合材料－第２の複合材料）ｘ又は（第１の複合材料－第２の複合材料－インターリーフ）ｘで配置される、上述の方法のいずれか１つに関する。特定の実施形態では、本発明は、複合材料及びインターリーフの層が前述の配置の組み合わせで配置される、上述の方法のいずれか１つに関する。特定の実施形態では、第１の複合材料及び第２の複合材料は、同一である。
いくつかの実施形態では、複合材料は、内側コアの周りに約３～約５０層の複合材料を含む。
いくつかの実施形態では、本発明は、複合材料が１つ以上のインターリーフ層と接触している前述の方法（例えば、膜スタック又は渦巻き状の巻回構成）のいずれか１つに関する。いくつかの実施形態では、インターリーフ層は、複合材料にいくらかの機械的支持を提供する。
いくつかの実施形態では、インターリーフは、背圧を低下させるのに役立つ。
いくつかの実施形態では、本発明は、１つ以上のインターリーフ層がスクリーン、メッシュ、ポリプロピレン、ポリエチレン、紙及びセルロースからなる群から選択される前述の方法（例えば、膜スタック又は渦巻き状の巻回構成）のいずれか１つに関する。いくつかの実施形態では、インターリーフは、スクリーン又は不織材料である。いくつかの実施形態では、インターリーフは、メッシュである。いくつかの実施形態では、インターリーフは、ポリプロピレン又はポリエチレンである。いくつかの実施形態では、インターリーフは、不織ポリプロピレンである。いくつかの実施形態では、インターリーフは、紙である。特定の実施形態では、インターリーフは、セルロースである。
特定の実施形態では、インターリーフは、メッシュである。特定の実施形態では、メッシュインターリーフは、押出ネットである。特定の実施形態では、メッシュインターリーフは、約０．４５ｍｍのメッシュである。特定の実施形態では、メッシュインターリーフは、二平面熱可塑性ネットである。特定の実施形態では、メッシュインターリーフは、ＤｅｌＳｔａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．製のＮａｌｔｅｘ（特定の二平面熱可塑性ネット）と実質的に同様である。
特定の実施形態では、インターリーフは、スパンボンドポリプロピレンである。特定の実施形態では、インターリーフは、約０．７０オンス／ｙｄ２～約０．９５オンス／ｙｄ２の坪量のスパンボンドポリプロピレンである。特定の実施形態では、インターリーフは、約０．７０オンス／ｙｄ２、約０．７５オンス／ｙｄ２、約０．８０オンス／ｙｄ２、約０．８５オンス／ｙｄ２、約０．９０オンス／ｙｄ２又は約０．９５オンス／ｙｄ２の坪量のスパンボンドポリプロピレンである。特定の実施形態では、インターリーフは、約０．８６オンス／ｙｄ２の坪量のスパンボンドポリプロピレンである。
特定の実施形態では、インターリーフは、約５０μｍ～約３００μｍの厚さである。特定の実施形態では、インターリーフは、約５０μｍ、約１００μｍ、約１５０μｍ、約２００μｍ、約２５０μｍ又は約３００μｍの厚さである。
特定の実施形態では、インターリーフは、約５０％～約９９％の体積多孔率を有する。特定の実施形態では、インターリーフは、約７０％～約９５％の体積多孔率を有する。特定の実施形態では、インターリーフは、約７０％、約７５％、約８０％、約８５％、約９０％又は約９５％の体積多孔率を有する。特定の実施形態では、インターリーフは、約８０％～約９０％の体積多孔率を有する。特定の実施形態では、インターリーフは、実質的に圧縮性である。
いくつかの実施形態では、１つ以上のインターリーフ層は、１つ以上の分流層と接触している。
渦巻き状の巻回構成の内側コア
いくつかの実施形態では、内側コアは、プラスチックである。いくつかの実施形態では、内側コアは、ポリプロピレン又はポリスルホンである。
いくつかの実施形態では、内側コアは、円筒である。特定の実施形態では、内側コアは、その両端でキャップ又は封止されたシリンダである。
特定の実施形態では、内側コアは、円筒管である。特定の実施形態では、内側コアは、有孔円筒管である。特定の実施形態では、内側コアは、その一端でキャップ又は封止された有孔円筒管である。
いくつかの実施形態では、内側コアは、円筒の周りに巻き付けられたスクリーンである。特定の実施形態では、スクリーンは、流体が流れ得る経路を提供する。
いくつかの実施形態では、本発明は、複合材料が膜である、前述の方法のいずれか１つに関する。
いくつかの実施形態では、本発明は、架橋ゲルが中性ヒドロゲル、荷電ヒドロゲル、高分子電解質ゲル、疎水性ゲル、中性ゲル又は官能基を含むゲルである、前述の方法のいずれか１つに関する。
いくつかの実施形態では、本発明は、マクロ多孔質架橋ゲルが１０ｎｍ～３０００ｎｍの平均サイズを有するマクロ細孔を含む、前述の方法のいずれか１つに関する。
いくつかの実施形態では、本発明は、支持部材の細孔が約０．１μｍ～約５０μｍの平均細孔径を有する、前述の方法のいずれか１つに関する。
いくつかの実施形態では、本発明は、流体流路が実質的に複合材料を通る、前述の方法のいずれか１つに関する。
いくつかの実施形態では、本発明は、流体流路が複合材料を実質的に横切る、前述の方法のいずれか１つに関する。
例示的な複合材料の作製方法
特定の実施形態では、本発明は、モノマー混合物中のペンダント反応性官能基対グラフト末端基の比が約１：１０～約２：１、例えば約１：１０、約１：９、約１：８、約１：７、約１：６、約１：５、約１：４、約１：３、約１：２、約１：１又は約２：１である、前述の方法のいずれか１つに関する。いくつかの実施形態では、アルキン基は、２つのアルケン基と等価である。
特定の実施形態では、本発明は、第１のモノマーがモノマー混合物の約５重量％～約２５重量％の量でモノマー混合物中に存在する、前述の方法のいずれか１つに関する。特定の実施形態では、本発明は、第１のモノマーがモノマー混合物の約５重量％～約２０重量％の量でモノマー混合物中に存在する、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、第２のモノマーがモノマー混合物の約０．１重量％～約２０重量％の量でモノマー混合物中に存在する、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、第１の架橋剤がモノマー混合物の約１重量％～約２０重量％の量でモノマー混合物中に存在する。前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、光開始剤がモノマー混合物の約０．１重量％～約２重量％の量でモノマー混合物中に存在する、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、光開始剤がベンゾイン若しくはベンゾインエーテル、ベンゾフェノン、ジアルコキシアセトフェノン、２，２－ジメトキシ－２－フェニルアセトフェノン、ジフェニル（２，４，６トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド、ヒドロキシアルキルフェノン、１－ヒドロキシ－シクロヘキシル－フェニル－ケトン、４－（２－ヒドロキシエトキシ）フェニル－（２－ヒドロキシ－２－プロピル）ケトン、１－［４－（２－ヒドロキシエトキシ）－フェニル］－２－ヒドロキシ－２－メチル－１－プロパン－１－オン、２－ヒドロキシ－１－［４－（２－ヒドロキシエトキシ）フェニル］－２－メチル－１－プロパノン、α－ヒドロキシメチルベンゾインスルホン酸エステル、２－ヒドロキシ－２－メチルプロピオフェノン、アシルホスフィン酸リチウム若しくは２－メチル－１－［４－（メチルチオ）フェニル］－２－（４－モルホリニル）－１－プロパノン、４，４’－アゾビス（４－シアノ吉草酸）（ＡＣＶＡ）又はそれらの混合物である、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、第１の溶媒がＮ，Ｎ’－ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、（±）－１，３－ブタンジオール（ブジオール）、ジ（プロピレングリコール）メチルエーテルアセテート（ＤＰＭＡ）、水、ジ（プロピレングリコール）ジメチルエーテル（ＤＰＭ）、ジ（プロピレングリコール）プロピルエーテル（ＤＰＧＰＥ）、ジ（プロピレングリコール）メチルエーテル（ＤＰＧＭＥ）、トリ（プロピレングリコール）ブチルエーテル（ＴＰＧＢＥ）、３－メチル－１，３－ブタンジオール、３，３－ジメチル－１，２－ブタンジオール、３－メトキシ－１－ブタノール、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、エチレングリコール、ジ（エチレングリコール）、トリ（エチレングリコール）、テトラ（エチレングリコール）、ヘキシレングリコール、ドデシル硫酸ナトリウム若しくはＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）又はそれらの混合物を含む、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、Ｎ，Ｎ’－ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）がモノマー混合物の約０重量％～約７０重量％の量でモノマー混合物中に存在する、前述の方法のいずれか１つに関する。特定の実施形態では、本発明は、Ｎ，Ｎ’－ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）がモノマー混合物の約０重量％～約５０重量％の量でモノマー混合物中に存在する、前述の方法のいずれか１つに関する。特定の実施形態では、本発明は、Ｎ，Ｎ’－ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）が全溶媒の約０重量％～約７０重量％の量でモノマー混合物中に存在する、前述の方法のいずれか１つに関する。特定の実施形態では、本発明は、Ｎ，Ｎ’－ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）が全溶媒の約０重量％～約５０重量％の量でモノマー混合物中に存在する、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、（±）－１，３－ブタンジオール（ブジオール）がモノマー混合物の約０重量％～約５０重量％の量でモノマー混合物中に存在する、前述の方法のいずれか１つに関する。特定の実施形態では、本発明は、（±）－１，３－ブタンジオール（ブジオール）が全溶媒の約０重量％～約５０重量％の量でモノマー混合物中に存在する、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、ジ（プロピレングリコール）メチルエーテルアセテート（ＤＰＭＡ）がモノマー混合物の約０重量％～約６０重量％の量でモノマー混合物中に存在する、前述の方法のいずれか１つに関する。特定の実施形態では、本発明は、ジ（プロピレングリコール）メチルエーテルアセテート（ＤＰＭＡ）が全溶媒の約０重量％～約６０重量％の量でモノマー混合物中に存在する、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、水がモノマー混合物の約０重量％～約５０重量％の量でモノマー混合物中に存在する、前述の方法のいずれか１つに関する。特定の実施形態では、本発明は、水がモノマー混合物の約０重量％～約３０重量％の量でモノマー混合物中に存在する、前述の方法のいずれか１つに関する。特定の実施形態では、本発明は、水が全溶媒の重量の約０％～約３０％の量でモノマー混合物中に存在する、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、被覆された支持部材が約３５０ｎｍで照射される、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、期間が約１分、約５分、約１０分、約１５分、約２０分、約３０分、約４５分又は約１時間である、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、複合材料がマクロ細孔を含む、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、マクロ細孔の平均細孔径が細孔の平均細孔径よりも小さい、前述の方法のいずれか１つに関する。
細孔サイズの決定
ＳＥＭ及びＥＳＥＭ
上述のように、特定の実施形態では、架橋ゲルは、マクロ多孔質架橋ゲルである。マクロ多孔質架橋ゲル中のマクロ細孔の平均直径は、多くの方法のうちの１つによって推定され得る。用いられ得る１つの方法は、走査型電子顕微鏡法（ＳＥＭ）である。ＳＥＭは、一般に細孔サイズ及び多孔率を決定し、特に膜を特徴付けるための確立された方法である。Ｍａｒｃｅｌ Ｍｕｌｄｅｒによる書籍「Ｂａｓｉｃ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」（（Ｃ）１９９６）（「Ｍｕｌｄｅｒ」）、特に第ＩＶ章を参照されたい。Ｍｕｌｄｅｒは、膜を特徴付けるための方法の概要を提供している。多孔質膜の場合、言及された第１の方法は、電子顕微鏡法である。ＳＥＭは、精密濾過膜を特徴付けるための非常に簡単で有用な技術である。膜の明確で簡潔な画像は、上層、断面及び下層に関して得ることができる。加えて、写真から多孔率及び細孔サイズ分布を推定することができる。
環境ＳＥＭ（ＥＳＥＭ）は、試料チャンバ中の気体環境を可能にすることによって、湿潤した試料の非破壊イメージングを可能にする技術である。環境二次検出器（ＥＳＤ）は、機能するためにガスバックグラウンドを必要とし、約３トール～約２０トールで操作する。これらの圧力制約は、サンプルチャンバ中の湿度を変動させる能力を制限する。例えば、１０トールにおいて、特定の温度における相対湿度は、以下の通りである：
Figure 2023502481000001
これは、異なる温度でのサンプルチャンバ中の相対湿度に対する有用なガイドである。特定の実施形態では、イメージング中のサンプルチャンバ中の相対湿度は、約１％～約９９％である。特定の実施形態では、イメージング中のサンプルチャンバ中の相対湿度は、約１％、約２％、約３％、約４％、約５％、約６％、約７％、約８％、約９％、約１０％、約１５％、約２０％、約２５％、約３０％、約３５％、約４０％、約４５％、約５０％、約５５％、約６０％、約６５％、約７０％、約７５％、約８０％、約８５％、約９０％、約９５％又は約９９％である。特定の実施形態では、イメージング中のサンプルチャンバ中の相対湿度は、約４５％である。
特定の実施形態では、顕微鏡は、ナノメートル分解能及び最大約１００，０００Ｘの倍率を有する。
特定の実施形態では、イメージング中のサンプルチャンバ中の温度は、約１℃～約９５℃である。特定の実施形態では、イメージング中のサンプルチャンバ中の温度は、約２℃、約３℃、約４℃、約５℃、約６℃、約７℃、約８℃、約９℃、約１０℃、約１２℃、約１４℃、約１６℃、約１８℃、約２０℃、約２５℃、約３０℃、約３５℃、約４０℃、約４５℃、約５０℃、約５５℃、約６０℃、約６５℃、約７０℃、約７５℃、約８０℃又は約８５℃である。特定の実施形態では、イメージング中のサンプルチャンバ中の温度は、約５℃である。
特定の実施形態では、イメージング中のサンプルチャンバ中の圧力は、約０．５トール～約２０トールである。特定の実施形態では、イメージング中のサンプルチャンバ中の圧力は、約４トール、約６トール、約８トール、約１０トール、約１２トール、約１４トール、約１６トール、約１８トール又は約２０トールである。特定の実施形態では、イメージング中のサンプルチャンバ中の圧力は、約３トールである。
特定の実施形態では、電子ビーム源からサンプルまでの作動距離は、約６ｍｍ～約１５ｍｍである。特定の実施形態では、電子ビーム源からサンプルまでの作動距離は、約６ｍｍ、約７ｍｍ、約８ｍｍ、約９ｍｍ、約１０ｍｍ、約１１ｍｍ、約１２ｍｍ、約１３ｍｍ、約１４ｍｍ又は約１５ｍｍである。特定の実施形態では、電子ビーム源からサンプルまでの作動距離は、約１０ｍｍである。
特定の実施形態では、電圧は、約１ｋＶ～約３０ｋＶである。特定の実施形態では、電圧は、約２ｋＶ、約４ｋＶ、約６ｋＶ、約８ｋＶ、約１０ｋＶ、約１２ｋＶ、約１４ｋＶ、約１６ｋＶ、約１８ｋＶ、約２０ｋＶ、約２２ｋＶ、約２４ｋＶ、約２６ｋＶ、約２８ｋＶ又は約３０ｋＶである。特定の実施形態では、電圧は、約２０ｋＶである。
特定の実施形態では、平均細孔径は、複合材料の上部又は底部からの画像の代表的なサンプルの細孔径を推定することによって測定され得る。当業者は、湿潤膜のＥＳＥＭ画像を得ることに関連する様々な実験変数を認識及び認知し、それに応じて実験を設計することができる。
キャピラリーフローポロメトリー
キャピラリーフローポロメトリーは、多孔質材料の細孔サイズを測定するために使用される分析技術である。この分析技術では、湿潤液を使用して試験サンプルの細孔を充填し、非反応性ガスの圧力を使用して細孔から液体を置き換える。サンプルを通るガス圧及び流量を正確に測定し、以下の式を使用して細孔径を決定する：細孔から液体を除去するのに必要なガス圧は、以下の式によって細孔のサイズに関連する：
Ｄ＝４×γ×ｃｏｓθ／Ｐ
Ｄ＝細孔径
γ＝液体表面張力
θ＝液体接触角
Ｐ＝ガス差圧
この式は、湿潤サンプルから液体を置き換えるのに必要な圧力が細孔サイズに反比例することを示している。この技術は、圧力下で試験サンプルの細孔からの液体の流れを伴うため、「貫通細孔」（サンプルの一方側から他方側への流体の流れを可能にする相互接続された細孔）の特性評価に有用である。他の細孔タイプ（閉細孔及びめくら細孔）は、この方法では検出できない。
キャピラリーフローポロメトリーは、ガスが細孔を通って流れ始めるときに細孔の存在を検出する。これは、ガス圧が細孔の最も狭窄した部分から液体を置き換えるのに十分高い場合にのみ生じる。したがって、この方法を用いて計算される細孔径は、最も狭窄した部分の細孔の直径であり、各細孔は、この狭窄した直径の単一の細孔として検出される。最大細孔径（バブルポイントと呼ばれる）は、湿潤サンプルを通る流れを開始するのに必要な最低ガス圧によって決定され、平均細孔径は、平均流圧から計算される。加えて、この技術を使用して、狭窄した細孔径範囲及び細孔サイズ分布の両方が決定され得る。
この方法は、試験流体（例えば、水、緩衝液、アルコール）に浸漬された小さな膜サンプル（例えば、直径約２．５ｃｍ）に対して実行され得る。印加されるガス圧の範囲は、約０～約５００ｐｓｉから選択することができる。
細孔径の他の決定方法
Ｍｕｌｄｅｒは、原子間力顕微鏡法（ＡＦＭ）（１６４頁）、透過率計算（１６９頁）、気体吸着－脱着（１７３頁）、サーモポロメトリー（１７６頁）、パーポロメトリー（１７９頁）及び液体置換（１８１頁）を含む、多孔質膜の平均細孔サイズを特徴付ける他の方法を記載している。Ｍｕｌｄｅｒ及びそこに引用されている参考文献は、参照により本明細書に組み込まれる。
複合材料の例示的な使用
特定の実施形態では、本発明は、流体が前述の複合材料のいずれか１つの架橋ゲルを通過する方法に関する。結合又は分画のための条件を調整することにより、良好な選択性を得ることができる。
特定の実施形態では、本発明は、
ｆ．複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第５の流量で物質を含む第１の流体を流し、それによって前記物質の一部を複合材料上に吸着又は吸収させるステップをさらに含む、方法に関する。
特定の実施形態では、本発明は、
ｈ．複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第７の流量で、物質を含む第１の流体を流すことにより、前記物質の一部を複合材料上に吸着又は吸収させるステップを含む、方法に関する。
特定の実施形態では、第１の流体は、断片化抗体、凝集抗体、宿主細胞タンパク質、ポリヌクレオチド、エンドトキシン又はウイルスをさらに含む。いくつかの態様では、第１の流体は、細胞の懸濁液又は凝集体の懸濁液である。
特定の実施形態では、本発明は、第１の流体の流体流路が複合材料のマクロ細孔を実質的に通る、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、第１の流体の流体流路が複合材料のマクロ細孔に対して実質的に垂直である、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、第１の流体が複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って流れた後に、物質の実質的にすべてが複合材料上に吸着又は吸収される、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、
ｇ．第６の流量で、第２の流体を複合材料上に吸着又は吸収された物質と接触させ、それによって複合材料から物質の一部を放出するステップをさらに含む、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、
ｉ．第８の流量で、第２の流体を複合材料上に吸着又は吸収された物質と接触させ、それによって複合材料から物質の一部を放出するステップをさらに含む、前述の方法のいずれか１つに関する。
いくつかの実施形態では、本発明は、配位子を官能化複合材料にカップリングするための方法であって、
ａ．官能化複合材料を提供するステップであって、
ｉ．支持部材であって、これを貫通して延びる複数の細孔を含む支持部材、及び
ｉｉ．マクロ多孔質架橋ゲルであって、前記マクロ多孔質架橋ゲルが、１つ以上の重合性モノマーと１つ以上の架橋剤との反応から形成されたポリマーを含み、前記マクロ多孔質架橋ゲルが、複数のペンダント反応性官能基を含み、前記マクロ多孔質架橋ゲルが、前記支持部材の細孔に位置し、前記マクロ多孔質架橋ゲルの前記マクロ細孔が、支持部材の細孔よりも小さい、マクロ多孔質架橋ゲル
を含む、ステップと、
ｂ．前記官能化複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第１の流量で第１の溶液を流すステップであって、前記第１の溶液が、複数の第１の配位子を含み、それにより、前記反応性官能基と前記第１の配位子との間に複数の共有結合が形成される、ステップと、
ｃ．任意選択的に、前記複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第２の流量で第１の洗浄液を流して、過剰な第１の配位子を除去するステップと、
ｄ．前記複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第３の流量で急冷溶液を流すステップであって、前記急冷溶液が、任意の残留ペンダント反応性官能基を非反応性基に変換する反応性化合物を含む、ステップと、
ｅ．任意選択的に、前記複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第４の流量で第２の洗浄液を流して、任意の残留反応性化合物を除去するステップと、
ｆ．前記複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第５の流量で物質を含む第１の流体を流すことにより、前記物質の一部を複合材料上に吸着又は吸収させるステップと、
ｇ．第６の流量で第２の流体を複合材料上に吸着又は吸収された物質と接触させ、それによって複合材料から物質の一部を放出するステップと、を含み、
官能化複合材料が、同一の広がりを有するシートの同一平面上のスタック、管状構成又は渦巻き状の巻回構成で配置される、方法に関する。
いくつかの実施形態では、本発明は、配位子を官能化複合材料にカップリングするための方法であって、
ａ．官能化複合材料を提供するステップであって、
ｉ．支持部材であって、これを貫通して延びる複数の細孔を含む支持部材、及び
ｉｉ．マクロ多孔質架橋ゲルであって、前記マクロ多孔質架橋ゲルが、１つ以上の重合性モノマーと１つ以上の架橋剤との反応から形成されたポリマーを含み、前記マクロ多孔質架橋ゲルが、複数のペンダント反応性官能基を含み、前記マクロ多孔質架橋ゲルが、前記支持部材の細孔に位置し、前記マクロ多孔質架橋ゲルの前記マクロ細孔が、支持部材の細孔よりも小さい、ステップと、
ｂ．前記官能化複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第１の流量で第１の溶液を流すステップであって、前記第１の溶液が、複数の第１の配位子を含み、それにより、前記反応性官能基と前記第１の配位子との間に複数の共有結合が形成される、ステップと、
ｃ．任意選択的に、前記複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第２の流量で第１の洗浄液を流して、過剰な第１の配位子を除去するステップと、
ｄ．前記官能化複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第３の流量で第２の溶液を流すステップであって、第２の溶液が、少なくとも３つの反応性基を含む複数の第２の配位子を含み、第２の配位子が、架橋剤及び任意選択的に、少なくとも２つのペンダント反応性官能基を含む重合性モノマーであり、それにより、反応性官能基と第２の配位子との間に複数の共有結合を形成する、ステップと、
ｅ．任意選択的に、前記複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第４の流量で第２の洗浄液を流して、任意の過剰の第２の配位子及び任意選択的に任意の過剰の重合性モノマーを除去するステップと、
ｆ．前記複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第５の流量で急冷溶液を流すステップであって、急冷溶液が、任意の残留ペンダント反応性官能基を非反応性基に変換する反応性化合物を含む、ステップと、
ｇ．任意選択的に、前記複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第６の流量で第３の洗浄液を流して、任意の残留反応性化合物を除去するステップと、
ｈ．前記複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第７の流量で、物質を含む第１の流体を流すことにより、物質の一部を複合材料上に吸着又は吸収させるステップと、
ｉ．第８の流量で第２の流体を前記複合材料上に吸着又は吸収された物質と接触させ、それによって複合材料から物質の一部を放出するステップと、を含み、
官能化複合材料が、同一の広がりを有するシートの同一平面上のスタック、管状構成又は渦巻き状の巻回構成で配置される、方法に関する。
特定の実施形態では、本発明は、第２の流体の流体流路が複合材料のマクロ細孔を実質的に通る、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、第２の流体の流体流路が複合材料のマクロ細孔に対して実質的に垂直である、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、物質が生物学的分子、生物学的イオン、ウイルス又はウイルス粒子である、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、タンパク質又は免疫グロブリンなどの生物学的分子又は生物学的イオンを溶液から分離する方法に関する。特定の実施形態では、本発明は、タンパク質又は免疫グロブリンなどの生物学的分子又は生物学的イオンを精製する方法に関する。特定の実施形態では、本発明は、タンパク質又はモノクローナル抗体を高い選択性で精製する方法に関する。特定の実施形態では、本発明は、生物学的分子又は生物学的イオンが、生物学的活性を保持するのに重要であり得るその三次又は四次構造を保持する方法に関する。
特定の実施形態では、本発明は、物質がアルブミン、リゾチーム、ウイルス、細胞、ヒト及び動物起源のγ－グロブリン、ヒト及び動物起源の免疫グロブリン、ｈＩｇＧ、組換え及び天然起源のタンパク質、合成及び天然起源のポリペプチド、インターロイキン－２及びその受容体、酵素、モノクローナル抗体、トリプシン及びそのインヒビター、シトクロムＣ、ミオグロビン、ミオグロブリン、α－キモトリプシノゲン、組換えヒトインターロイキン、組換え融合タンパク質、核酸由来産物、合成及び天然起源のＤＮＡ並びに合成及び天然起源のＲＮＡからなる群から選択される生物学的分子又は生物学的イオンである、前述の方法のいずれか１つに関する。
いくつかの実施形態では、本発明は、物質がアルブミン、リゾチーム、ウイルス、細胞、ヒト及び動物起源のγ－グロブリン、ヒト及び動物起源の免疫グロブリン、ｈＩｇＧ、免疫グロブリンＭ、組換え及び天然起源のタンパク質、（例えば、組換えヒト成長ホルモン、組換えヒトインスリン、組換え卵胞刺激ホルモン、組換え第ＶＩＩ因子（抗血友病因子）、組換えヒトエリスロポエチン、組換え顆粒球コロニー刺激因子、組換えアルファ－ガラクトシダーゼａ、組換えイズロニダーゼ、組換えガルスルファーゼ、組換えドルナーゼアルファ、組換え組織プラスミノーゲン活性化因子、組換えヒトインターフェロン、組換えインスリン様成長因子１及び組換えアスパラギナーゼ）、合成及び天然起源のポリペプチド、インターロイキン－２及びその受容体、酵素、モノクローナル抗体、トリプシン及びそのインヒビター、シトクロムＣ、ミオグロビン、ミオグロブリン、α－キモトリプシノゲン、組換えヒトインターロイキン、組換え融合タンパク質、第ＶＩＩＩ因子、第ＩＸ因子、アンチトロンビンＩＩＩ、アルファ－Ｉ－アンチトリプシン、核酸由来産物、合成及び天然起源のＤＮＡ並びに合成及び天然起源のＲＮＡからなる群から選択される生物学的分子又は生物学的イオンである、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、生物学的分子又は生物学的イオンがリゾチーム、ｈＩｇＧ、ミオグロビン、ヒト血清アルブミン、大豆トリプシンインヒビター、トランスフェラーゼ、エノラーゼ、オボアルブミン、リボヌクレアーゼ、卵トリプシンインヒビター、シトクロムｃ、アネキシンＶ又はα－キモトリプシノゲンである、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、物質が生物学的分子であるか、又は生物学的イオンが、ヒト及び動物起源のγ－グロブリン、ヒト及び動物起源の両方の免疫グロブリン、合成又は天然起源のポリペプチドを含む組換え又は天然起源のタンパク質、モノクローナル抗体、抗原、細菌免疫グロブリン結合タンパク質、組換え融合タンパク質、プロテインＡ、プロテインＧ、プロテインＬ並びにペプチドＨからなる群から選択される、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、物質が生物学的分子であるか、又は生物学的イオンがポリペプチド、タンパク質、組換えタンパク質、細菌免疫グロブリン結合タンパク質、組換え融合タンパク質、プロテインＡ、プロテインＧ、プロテインＬ及びペプチドＨからなる群から選択される、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、関連する変異体、不純物又は汚染物質から抗体断片を回収する方法に関する。特定の実施形態では、生物学的分子又は生物学的イオンの分離又は精製は、架橋ゲル中で実質的に生じ得る。特定の実施形態では、架橋ゲルがマクロ細孔を有する場合、生物学的分子又は生物学的イオンの分離又は精製は、架橋ゲルのマクロ細孔で実質的に生じ得る。
特定の実施形態では、本発明は、物質の可逆的吸着の方法に関する。特定の実施形態では、吸着された物質は、ゲルを通って流れる液体を変化させることによって放出され得る。特定の実施形態では、物質の取り込み及び放出は、架橋ゲルの組成の変動によって制御され得る。
特定の実施形態では、本発明は、第１の流体が清澄化された細胞培養上清である、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、物質が緩衝溶液から複合材料に適用され得る方法に関する。特定の実施形態では、本発明は、第１の流体が緩衝液である、前述の方法のいずれか１つに関する。特定の実施形態では、本発明は、第１の流体中の緩衝液の濃度が約５ｍＭ、約１０ｍＭ、約１５ｍＭ、約２０ｍＭ、約２５ｍＭ、約３０ｍＭ、約３５ｍＭ、約４０ｍＭ、約５０ｍＭ、約６０ｍＭ、約７０ｍＭ、約７５ｍＭ、約８０ｍＭ、約８５ｍＭ、約９０ｍＭ、約９５ｍＭ、約０．１Ｍ、約０．１１Ｍ、約０．１２Ｍ、約０．１３Ｍ、約０．１４Ｍ、約０．１５Ｍ、約０．１６Ｍ、約０．１７Ｍ、約０．１８Ｍ、約０．１９Ｍ又は約０．２Ｍである、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、第１の流体のｐＨが約５、約５．５、約６、約６．５、約７、約７．５、約８、約８．５又は約９である、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、第１の流体がリン酸ナトリウムを含む、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、第１の流体が塩を含む、前述の方法のいずれか１つに関する。特定の実施形態では、本発明は、第１の流体中の塩の濃度が約５０ｍＭ、約６０ｍＭ、約７０ｍＭ、約７５ｍＭ、約８０ｍＭ、約８５ｍＭ、約９０ｍＭ、約９５ｍＭ、約０．１Ｍ、約０．１１Ｍ、約０．１２Ｍ、約０．１３Ｍ、約０．１４Ｍ、約０．１５Ｍ、約０．１６Ｍ、約０．１７Ｍ、約０．１８Ｍ、約０．１９Ｍ、約０．２Ｍ、約０．２５Ｍ又は約０．３Ｍである、前述の方法のいずれか１つに関する。特定の実施形態では、本発明は、塩が塩化ナトリウムである、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、物質が結合パートナーである、前述の方法のいずれか１つに関する。特定の実施形態では、本発明は、複合材料がカップリングされた配位子を含み、物質が配位子の結合パートナーである、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、第１の流体中の物質の濃度が約０．０１ｍｇ／ｍＬ～約１，０００ｍｇ／ｍＬである、前述の方法のいずれか１つに関する。特定の実施形態では、本発明は、第１の流体中の物質の濃度が約０．２ｍｇ／ｍＬ～約１０ｍｇ／ｍＬである、前述の方法のいずれか１つに関する。特定の実施形態では、本発明は、第１の流体中の物質の濃度が約０．２ｍｇ／ｍＬ、約０．３ｍｇ／ｍＬ、約０．４ｍｇ／ｍＬ、約０．５ｍｇ／ｍＬ、約０．６ｍｇ／ｍＬ、約０．７ｍｇ／ｍＬ、約０．８ｍｇ／ｍＬ、約０．９ｍｇ／Ｌ、約１ｍｇ／ｍＬ、約１．２ｍｇ／ｍＬ、約１．４ｍｇ／ｍＬ、約１．６ｍｇ／ｍＬ、約１．８ｍｇ／ｍＬ、約２ｍｇ／ｍＬ、約３ｍｇ／ｍＬ、約４ｍｇ／ｍＬ、約５ｍｇ／ｍＬ、約６ｍｇ／ｍＬ、約７ｍｇ／ｍＬ、約８ｍｇ／ｍＬ、約ｍｇ／ｍＬ又は約１０ｍｇ／ｍＬである、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、第１の流量、第２の流量、第３の流量、第４の流量、第５の流量、第６の流量、第７の流量及び第８の流量が、それぞれ独立して、約１膜体積（ＭＶ）／分～約７５ＭＶ／分から選択される、前述の方法のいずれか１つに関する。特定の実施形態では、本発明は、第１の流量、第２の流量、第３の流量、第４の流量、第５の流量、第６の流量、第７の流量及び第８の流量が、それぞれ独立して、約３膜体積（ＭＶ）／分～約７０ＭＶ／分から選択される、前述の方法のいずれか１つに関する。特定の実施形態では、本発明は、第１の流量、第２の流量、第３の流量、第４の流量、第５の流量、第６の流量、第７の流量及び第８の流量が、それぞれ独立して、約５ＭＶ／分～約５０ＭＶ／分から選択される、前述の方法のいずれか１つに関する。特定の実施形態では、本発明は、第１の流量、第２の流量、第３の流量、第４の流量、第５の流量、第６の流量、第７の流量及び第８の流量が、それぞれ独立して、約５ＭＶ／分、約６ＭＶ／分、約７ＭＶ／分、約８ＭＶ／分、約９ＭＶ／分、約１０ＭＶ／分、約１１ＭＶ／分、約１２ＭＶ／分、約１３ＭＶ／分、約１４ＭＶ／分、約１５ＭＶ／分、約１６ＭＶ／分、約１７ＭＶ／分、約１８ＭＶ／分、約１９ＭＶ／分、約２０ＭＶ／分、約２０ＭＶ／分、約２１ＭＶ／分、約２２ＭＶ／分、約２３ＭＶ／分、約２４ＭＶ／分、約２５ＭＶ／分、約２６ＭＶ／分、約２７ＭＶ／分、約２８ＭＶ／分、約２９ＭＶ／分、約３０ＭＶ／分、約３０ＭＶ／分、約３１ＭＶ／分、約３２ＭＶ／分、約３３ＭＶ／分、約３４ＭＶ／分、約３５ＭＶ／分、約３６ＭＶ／分、約３７ＭＶ／分、約３８ＭＶ／分、約３９ＭＶ／分、約４０ＭＶ／分、約４０ＭＶ／分、約４１ＭＶ／分、約４２ＭＶ／分、約４３ＭＶ／分、約４４ＭＶ／分、約４５ＭＶ／分、約４６ＭＶ／分、約４７ＭＶ／分、約４８ＭＶ／分、約４９ＭＶ／分及び約５０ＭＶ／分からなる群から選択される、前述の方法のいずれか１つに関する。特定の実施形態では、本発明は、第１の流量、第２の流量、第３の流量、第４の流量、第５の流量、第６の流量、第７の流量及び第８の流量が、それぞれ独立して、約１０ＭＶ／分～約２０ＭＶ／分から選択される、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、第１の流量、第２の流量、第３の流量、第４の流量、第５の流量、第６の流量、第７の流量及び第８の流量が、それぞれ独立して、約０．５ｍＬ／分～約５０Ｌ／分から選択される、前述の方法のいずれか１つに関する。特定の実施形態では、本発明は、第１の流量、第２の流量、第３の流量、第４の流量、第５の流量、第６の流量、第７の流量及び第８の流量が、それぞれ独立して、約０．５ｍＬ／分～約２５Ｌ／分から選択される、前述の方法のいずれか１つに関する。特定の実施形態では、本発明は、第１の流量、第２の流量、第３の流量、第４の流量、第５の流量、第６の流量、第７の流量及び第８の流量が、それぞれ独立して、約０．５ｍＬ／分～約１０Ｌ／分から選択される、前述の方法のいずれか１つに関する。特定の実施形態では、本発明は、第１の流量、第２の流量、第３の流量、第４の流量、第５の流量、第６の流量、第７の流量及び第８の流量が、それぞれ独立して、約０．５ｍＬ／分～約１Ｌ／分から選択される、前述の方法のいずれか１つに関する。特定の実施形態では、本発明は、第１の流量、第２の流量、第３の流量、第４の流量、第５の流量、第６の流量、第７の流量及び第８の流量が、それぞれ独立して、約０．５ｍＬ／分～約０．５Ｌ／分から選択される、前述の方法のいずれか１つに関する。特定の実施形態では、本発明は、第１の流量、第２の流量、第３の流量、第４の流量、第５の流量、第６の流量、第７の流量及び第８の流量が、それぞれ独立して、約０．５ｍＬ／分～約１００ｍＬ／分から選択される、前述の方法のいずれか１つに関する。特定の実施形態では、本発明は、第１の流量、第２の流量、第３の流量、第４の流量、第５の流量、第６の流量、第７の流量及び第８の流量が、それぞれ独立して、約０．５ｍＬ／分～約１０ｍＬ／分から選択される、前述の方法のいずれか１つに関する。特定の実施形態では、本発明は、第１の流量、第２の流量、第３の流量、第４の流量、第５の流量、第６の流量、第７の流量及び第８の流量が、それぞれ独立して、約０．５ｍＬ／分～約２ｍＬ／分から選択される、前述の方法のいずれか１つに関する。特定の実施形態では、本発明は、第１の流量、第２の流量、第３の流量、第４の流量、第５の流量、第６の流量、第７の流量及び第８の流量が、それぞれ独立して、０．５ｍＬ／分、約０．６ｍＬ／分、約０．７ｍＬ／分、約０．８ｍＬ／分、約０．９ｍＬ／分、約１ｍＬ／分、約１．１ｍＬ／分、約１．２ｍＬ／分、約１．３ｍＬ／分、約１．４ｍＬ／分、約１．５ｍＬ／分、約１．６ｍＬ／分、約１．７ｍＬ／分及び約１．８ｍＬ／分からなる群から選択される、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、様々な濃度及びｐＨの塩水溶液を使用して物質を溶出させ得る方法に関する。特定の実施形態では、本発明は、第２の流体が緩衝液である、前述の方法のいずれか１つに関する。特定の実施形態では、本発明は、第２の流体がグリシン－ＨＣｌ又はクエン酸ナトリウムを含む、前述の方法のいずれか１つに関する。特定の実施形態では、本発明は、第２の流体が約５ｍＭ～約２Ｍの濃度のグリシン－ＨＣｌ又はクエン酸ナトリウムを含む、前述の方法のいずれか１つに関する。特定の実施形態では、本発明は、第２の流体が約５ｍＭ、約１０ｍＭ、約２０ｍＭ、約３０ｍＭ、約４０ｍＭ、約５０ｍＭ、約６０ｍＭ、約７０ｍＭ、約８０ｍＭ、約９０ｍＭ、約１００ｍＭ、約１２５ｍＭ、約１５０ｍＭ、約２００ｍＭ、約３００ｍＭ又は約４００ｍＭのグリシン－ＨＣｌ又はクエン酸ナトリウムを含む、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、第２の流体のｐＨが約２～約８である、前述の方法のいずれか１つに関する。特定の実施形態では、本発明は、第２の流体のｐＨが約２、約２．２、約２．４、約２．６、約２．８、約３、約３．２、約３．４、約３．６、約３．８、約４、約４．２、約４．４、約４．６、約４．８、約５、約５．２、約５．４、約５．５、約５．６、約５．７、約５．８、約５．９、約６、約６．１、約６．２、約６．３、約６．４、約６．５、約６．６、約６．７、約６．８、約６．９、約７．０、約７．１、約７．２、約７．３、約７．４、約７．５、約７．６、約７．７、約７．８、約７．９及び約８．０である、前述の方法のいずれか１つに関する。
特定の実施形態では、本発明は、高い結合容量を示す方法に関する。いくつかの実施形態では、複合材料の結合容量は、バッチ又はデッドエンドコンジュゲーション法を使用した場合と比較して、フロースルーコンジュゲーション法を使用した場合でより高かった。特定の実施形態では、本発明は、１０％ブレークスルーで約１ｍｇ／ｍＬ膜、約２ｍｇ／ｍＬ膜、約３ｍｇ／ｍＬ膜、約４ｍｇ／ｍＬ膜、約５ｍｇ／ｍＬ膜、約６ｍｇ／ｍＬ膜、約７ｍｇ／ｍＬ膜、約８ｍｇ／ｍＬ膜、約９ｍｇ／ｍＬ膜、約１０ｍｇ／ｍＬ膜、約１２ｍｇ／ｍＬ膜、約１４ｍｇ／ｍＬ膜、約１６ｍｇ／ｍＬ膜、約１８ｍｇ／ｍＬ膜、約２０ｍｇ／ｍＬ膜、約３０ｍｇ／ｍＬ膜、約４０ｍｇ／ｍＬ膜、約５０ｍｇ／ｍＬ膜、約６０ｍｇ／ｍＬ膜、約７０ｍｇ／ｍＬ膜、約８０ｍｇ／ｍＬ膜、約９０ｍｇ／ｍＬ膜、約１００ｍｇ／ｍＬ、約１１０ｍｇ／ｍＬ膜、約１２０ｍｇ／ｍＬ膜、約１３０ｍｇ／ｍＬ膜、約１４０ｍｇ／ｍＬ膜、約１５０ｍｇ／ｍＬ膜、約１６０ｍｇ／ｍＬ膜、約１７０ｍｇ／ｍＬ膜、約１８０ｍｇ／ｍＬ膜、約１９０ｍｇ／ｍＬ膜、約２００ｍｇ／ｍＬ膜、約２１０ｍｇ／ｍＬ膜、約２２０ｍｇ／ｍＬ膜、約２３０ｍｇ／ｍＬ膜、約２４０ｍｇ／ｍＬ膜、約２５０ｍｇ／ｍＬ膜、約２６０ｍｇ／ｍＬ膜、約２７０ｍｇ／ｍＬ膜、約２８０ｍｇ／ｍＬ膜、約２９０ｍｇ／ｍＬ膜、約３００ｍｇ／ｍＬ膜、約３２０ｍｇ／ｍＬ膜、約３４０ｍｇ／ｍＬ膜ｍｇ／ｍＬ膜、約３６０ｍｇ／ｍＬ膜、約３８０ｍｇ／ｍＬ膜又は約４００ｍｇ／ｍＬ膜の結合容量を示す方法に関する。
以下の実施例は、例示として提供される。しかしながら、各実施例で与えられた特定の詳細は、例示の目的で選択されており、本開示の範囲を限定するものと解釈されるべきではないことが理解されよう。一般に、特記しない限り、実験は同様の条件下で行った。
［実施例１－一般的な材料及び方法］
タンパク質
ｒプロテインＡ－ｃｙｓは、Ｂｉｏｍｅｄａｌ Ｓ．Ｌ（セビリア、スペイン）から入手した。ポリクローナル免疫γ－グロブリンＩｇＧは、Ｅｑｕｉｔｅｃｈ－ＢｉｏＩｎｃ．（カーヴィル、テキサス州、米国）から入手した。
膜の調製
プロトコルＡ
架橋剤及びモノマー（キャスティングの１０分前に添加したチオール官能化モノマーを除く）を光開始剤（ＩＲＧＡＣＵＲＥ ２９５９）と共に溶媒混合物に添加し、混合物をすべての成分を溶解するのに十分長く撹拌した。予め秤量した７インチ×８インチの多孔性支持基材シート（不織ポリプロピレンメッシュ）をポリエチレンシート上に置き、次いで約１５ｇのポリマー溶液を基材シートに注いだ。続いて、含浸基材を別のポリエチレンシートで覆った。過剰な溶液及び閉じ込められた気泡を除去するために、シートを円運動により穏やかに手で押圧した。閉じたチャンバ中でポリエチレンシートの間に挟んだポリマー溶液／基材にＵＶ光（約３５０ｎｍ）を１０分間照射することによって重合工程を開始した。次いで、得られた膜をポリエチレンシートの間から取り出し、撹拌しながら精製（ＲＯ）水に２０～３０分間の浸漬期間を伴う大がかりな洗浄サイクルに供した（２～３回）。清浄な膜を室温の空気中で約１６時間自由に吊り下げることによって乾燥させた。
プロトコルＢ
膜は、支持メッシュ材料内でアクリレート及び又はアクリルアミドモノマーと架橋剤とをＵＶ開始反応で重合することによって作製した。好適な官能性重合性基をゲル重合溶液に導入することによって、タンパク質結合基（例えば、イオン交換、疎水性相互作用及び親水性相互作用）を含有する様々な官能性膜を単一の重合ステップで生成し得る。湿式洗浄された膜はまた、それらの性能及び特性を調整するために追加の熱処理ステップに供され得る。
例えば、エポキシ含有膜は、プロテインＡなどの様々な配位子を表面上に共有結合的に固着することによって生体親和性膜に変換され得る反応性媒体プラットフォームとして機能し得る。他の配位子はまた、他の標的生体分子又はウイルスなどの実体にコンジュゲートさせることもできる。
複合膜の質量増加、湿潤及び透過性
乾燥した膜の重量を測定し、質量増加を計算するために使用した。膜の湿潤はまた、５０μＬの蒸留水の液滴を膜表面上に分注し、液滴が膜内に吸収されるのに必要な時間を測定することによって決定した。膜透過性を推定するために、１００ｋＰａの印加圧力を使用して、ＲＯ水（又は酢酸緩衝液ｐＨ５）及び直径７．７ｃｍの膜サンプルを使用した各膜の流束を決定した。
膜透過性を推定するために、各膜を通る移動相としてのＲＯ水（又は１３２ｍＭ酢酸緩衝液ｐＨ５）の流束を決定した。膜を試験前に少なくとも１０分間試験液に予め浸漬し、約３００ｍＬの試験液で洗い流した後、１００ｋＰａの印加圧力下で直径７．７ｃｍ（実際の利用可能な直径７．３ｃｍ）の円形膜クーポンを通過する試験液の量を決定した。流束は、時間当たりの表面積当たりの液体量（ｋｇ／ｍ２ｈ）で表される。
多孔質構造のイメージング
ゲル構造及び多孔性をプローブするために、環境制御走査型電子顕微鏡（ＥＳＥＭ）を使用して湿潤状態の膜を画像化した。小さなクーポン（約７×５ｍｍ）を蒸留水に１０～１５分間浸漬することによって湿潤させ、次いで、ＥＳＥＭ機器（ＦＥＩ ＱｕａｎｔａＦＥＧ ２５０ ＥＳＥＭ）を使用して検査した。サンプルを冷却ステージ上に置いて温度を５℃に調節し、画像を低圧レベル（４．５～５．５トール）及び５０～５５％の相対湿度で検査した。
乾燥状態の膜構造をプローブするために、Ｔｅｓｃａｎ Ｖｅｇａ ＩＩ ＬＳＵ走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（Ｔｅｓｃａｎ、ペンシルバニア州、米国）を使用して、１０～２０ｋＶに設定した電圧で金コーティング膜を画像化した。
細孔サイズ測定
膜細孔サイズ（直径）は、ＣａｐＷｉｎソフトウェア（Ｖ．６）によって操作されるＣＦＰ－１５００－ＡＥキャピラリーフローポロメーター（Ｐｏｒｏｕｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ．，イサカ、ニューヨーク州）を使用して測定した。
小さなディスクの膜（直径２．５ｃｍ）をＧａｌｗｉｃｋ（Ｒ）湿潤液（Ｐｏｒｏｕｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ．、表面張力＝１５．９ダイン／ｃｍ）に１０分間浸漬し、次いで、これを２枚の予め湿潤させた濾紙ディスク（Ｗｈａｔｍａｎ５～７０ｍｍ）の間で穏やかに絞って過剰の溶液を除去し、湿潤膜の厚さを、マイクロメータを使用して決定した。次いで、膜ディスクを２．５ｃｍのステンレス鋼メッシュ支持ディスク上に置いた。試験膜を装填した支持ディスクを、膜を上に向けて指定のホルダーに入れた。次いで、金属カバーをホルダー上に静かに置き、試験を０～２００ｐｓｉの圧力範囲内で行った。
複合膜上のプロテインＡ配位子の密度
カップリングされた膜上のプロテインＡ配位子密度を測定するために、カップリング反応後に残った非カップリングタンパク質の量を決定し、総配位子量から差し引いてカップリングされた配位子の量を得、次いで、それを膜体積（ｍＬ）で割って、膜１ｍＬ当たりの配位子ｍｇで密度を表した。
溶液中のプロテインＡ量を決定するために、０．１Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ７．２）中の一連のタンパク質溶液を作製し、それぞれについて２８０ｎｍでの吸光度を測定し、傾きを決定する検量線を構築した。
選択した膜式について、４ｃｍ×７ｃｍのクーポンを切断し、それらの厚さを測定し、そこから体積を計算した。カップリング反応を先に概説したように実施し、２０ｍｇを各膜カップリング反応に個別に装填した。ＵＶ反応が完了したら、反応溶液をチューブに回収し、次いで、３～５ｍＬの０．１Ｍリン酸緩衝液を反応バッグに添加し、２０～２５分間振盪することによって膜を洗浄するために使用し、次いで、得られた溶液を回収チューブに添加した。
洗浄サイクルをさらに２回繰り返した後、最終溶液吸光度を測定し、検量線の傾きを使用して非カップリングタンパク質の量を計算した。総反応量と非カップリング量との差をとることによって、カップリングされた配位子量を決定した。
結合容量測定
生物親和性ＩｇＧ結合容量
直径２５ｍｍの膜ディスクを２５ｍｍのＮａｔｒｉｘ－ＳｔａｉｎｌｅｓｓＳｔｅｅｌ（ＳＳ）ホルダーに入れた。２０ｍＬの結合緩衝液（２０ｍＭリン酸ナトリウム、１５０ｍＭ ＮａＣｌ、ｐＨ７．４）を通過させて平衡化させた（約１６０～２００床体積／分）。結合ステップでは、結合緩衝液中の０．５ｍｇ／ｍＬのポリクローナルＩｇＧを、流出液のＵＶ吸光度が供給溶液の１０％を超えるまで１ｍＬ／分の流量で通過させ、次いで１０～１５ｍＬの緩衝液を通過させて、２ｍＬ／分の流量で未結合タンパク質を除去した。溶出ステップでは、１０～１４ｍＬの溶出緩衝液（０．１Ｍグリシン－ＨＣｌ、又は０．１Ｍクエン酸ナトリウム、両方ともｐＨ３）を２ｍＬ／分の流量で通過させることにより、結合ＩｇＧを溶出させた。
陽イオン交換ＩｇＧ結合容量
２５ｍｍの膜ディスクを２５ｍｍのＮａｔｒｉｘ－ＳＳホルダーに入れ、２０ｍＬの結合緩衝液（１３２ｍＭ酢酸ナトリウム、ｐＨ５．０）を通過させて平衡化を実現した。次いで、溶出液のＵＶ吸光度が供給溶液の１０％を超えるまでタンパク質溶液（結合緩衝液中０．５ｍｇ／ｍＬのヒトポリクローナルＩｇＧ（Ｅｑｕｉｔｅｃｈ－Ｂｉｏ Ｉｎｃ．））を通過させ、次いで１０～１５ｍＬの緩衝液を細胞に通過させて未結合タンパク質を洗浄した。溶出ステップでは、１０ｍＬの溶出緩衝液（１３２ｍＭ酢酸ナトリウム、１Ｍ ＮａＣｌ、ｐＨ５．０、又は５０ｍＭ Ｔｒｉｓ、０．５Ｍ ＮａＣｌ、ｐＨ８．５）を通過させて、結合ＩｇＧを溶出させた。
疎水性相互作用モードＩｇＧ結合容量
２５ｍｍの膜ディスクを２５ｍｍのＮａｔｒｉｘ－ＳＳホルダーに入れ、２０ｍＬの結合緩衝液（５０ｍＭリン酸ナトリウム、１Ｍ硫酸アンモニウム、ｐＨ６．５）を通過させて平衡化を実現した。次いで、溶出液のＵＶ吸光度が供給溶液の１０％を超えるまでタンパク質溶液（結合緩衝液中０．５ｍｇ／ｍＬのヒトポリクローナルＩｇＧ（Ｅｑｕｉｔｅｃｈ－ＢｉｏＩｎｃ．））を通過させた。続いて、１５～２０ｍＬの緩衝液を細胞に通過させて、未結合タンパク質を洗浄した。溶出ステップでは、１０ｍＬの溶出緩衝液（５０ｍＭリン酸ナトリウム、ｐＨ７．０）を通過させて、結合ＩｇＧを溶出させた。
［実施例２－例示的なバルクカップリングプロトコル］
アルケン膜をクリックするためのプロテインＡ配位子のコンジュゲート化
ヒドロチオール化クリック反応を介して（チオール官能基を有する）生体分子をアルケン膜に化学的に結合させることの実現可能性を調べるために、システイン残基を含有する操作されたプロテインＡ配位子を（異なる化学式の）アルケン膜にカップリングさせ、固定化された配位子の生物活性を調べた。
プロテインＡ配位子凍結乾燥粉末（ｒ－プロテインＡ－ｃｙｓ）をＰＢＳ（２０ｍＭリン酸ナトリウム、０．１５Ｍ ＮａＣｌ、ｐＨ７．４）に溶解して、５０ｍｇ／ｍＬのストック溶液を作製した。膜ごとにカップリング溶液を作製するために、０．４ｍＬの配位子ストック溶液を小さなジップロック（登録商標）プラスチックバッグ（５×８ｃｍ）に移し、そこに１．６ｍＬの２Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ７．２）を添加し、次いでＤＭＡｃ（１５０ｍｇ／ｍＬ）中の５０μＬの開始剤（４，４’－アゾビス（４－シアノ吉草酸）、ＡＣＶＡ）を添加した。反応溶液をよく混合した。最終反応溶液は、約２．０ｍＬの体積を有し、約２０ｍｇの配位子及び約７．５ｍｇの開始剤を含有していた。
又は、ＤＭＡｃの使用を回避するために、ＡＣＶＡを５ｍｇ／ｍＬの濃度で反応緩衝液（２Ｍリン酸塩、ｐＨ７．２）に溶解した。低塩実験のために、開始剤を０．５Ｍリン酸塩に７．５ｍｇ／ｍＬの濃度で溶解した。
カップリング反応物を装填したバッグに、４×７ｃｍの膜クーポン（水中で予め湿潤させた）を添加した。バッグを１分間振盪し、次いで、ＵＶ光（約３６５ｎｍ）を１０分間照射した。照射が完了した後、カップリング溶液をデカントし、次いで、１５～２０ｍＬの洗浄緩衝液（０．１Ｍリン酸塩、ｐＨ７．２）を添加し、膜をシェーカー上に１０～１５分間置いた。洗浄サイクルを３回繰り返し、その後、膜を（ｉ）８ｍＬのトレハロース溶液（１０重量％）に移し、１０～１５分間振盪し、オーブン（５０℃）内で２０～３０分間乾燥させるか、又は（ｉｉ）０．１Ｍリン酸緩衝液に保管した。
添加剤の存在下でのカップリングのために、ＡＣＶＡを０．５Ｍリン酸カリウム（ｐＨ７．２）に溶解して、７．５ｍｇ／ｍＬの濃度を有する溶液を作製した。プロテインＡ配位子を２０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７．２）に溶解して、５０ｍｇ／ｍＬのストック溶液を作製した。３つの小バッグ（５×８ｃｍ）のそれぞれにおいて、０．２５ｍＬの配位子ストック溶液を０．２５ｍＬの開始剤溶液と混合し、５０μＬの添加剤を添加した（システアミン－ＨＣｌを反応Ｂバッグに、１－メルカプトエタノールを反応Ｃバッグに）。
反応溶液をよく混合した後、直径２５ｍｍの膜ディスクを各バッグに入れ、反応バッグをよく振盪し、次いでＵＶ光を１０分間照射した。反応溶液をデカントし、次いで、膜クーポンを０．１Ｍリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７．２）を使用して３回洗浄し、１０～１５分間振盪した。上記で概説したように、複合膜クーポンを緩衝液（０．１Ｍリン酸ナトリウム、ｐＨ７．２）に保管し、ＩｇＧタンパク質に対するバイオ親和性について試験した。
［実施例３－フロースルー配位子コンジュゲーション効果］
ペンダント反応性官能基を含有する湿潤膜のサンプルディスクをステンレス鋼ホルダーに入れ、ＡＫＴＡクロマトグラフィーシステムに取り付けた。親和性配位子溶液を規定の流量で所定の時間、膜ホルダーにポンプ輸送した。続いて、洗浄液をホルダーにポンプ輸送し、続いて、残留膜ペンダント基を非反応性基に変換する反応性化合物を含有する急冷溶液をポンプ輸送した。最後に、洗浄液をホルダーにポンプ輸送した。ポンプを停止し、ホルダーをＡＫＴＡから取り出し、ホルダーを分解してコンジュゲートされた膜を取り出した。コンジュゲートされた膜（プロテインＡ親和性配位子）のヒトＩｇＧ動的結合容量を１０膜体積／分の流量で測定し、バッチ非フロースルー法でコンジュゲートされた膜と比較した（図３参照）。フロースルーコンジュゲーションを使用した場合、膜の動的結合容量は、一貫して高いことが観察された。
［実施例４－周期的な分流プレートなしの膜のスタックを通る流れによるプロテインＡカップリング］
内径４４ｍｍのガラス製クロマトグラフィーカラム（ＶＡＮＴＡＧＥ（Ｒ）Ｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｃｏｌｕｍｎ ＶＬ ４４ｘ２５０、カタログ番号９６４４０２５０）の底部に、多孔質フリットを含有するヘッダーを取り付けた。次いで、直径３０ｍｍ及び厚さ約３５０ミクロン（体積０．２５ｍＬ）の円形膜を、カラム壁からの距離が等しくなるようにカラム内部のフリット上に置いた。膜は、エポキシド基を含有する表面を有していた。次いで、直径４４ｍｍのポリプロピレンスクリーン（１：２綾織り、５００ミクロンメッシュ開口部）の円形部分をカラムに置き、それが膜の上に平らになるように下げ、カラムの内壁に接触させた。次いで、別の直径３０ｍｍの膜をカラム中に置き、それがスクリーンの上に平らになり、カラムの壁から等距離になるように下げた。膜の上にスクリーンを置き、次いでスクリーンの上に膜を置く工程を、カラムが９９個のスクリーンの間に層状にされた１００個の膜（総体積２５ｍＬ）を含有するまで繰り返した。次いで、ヘッダーをカラムの上部に追加し、膜及びスクリーン層が９．５ｃｍの高さに圧縮されるまで下げた。
次に、カラムの底部の入口にチューブを追加し、カラムの上部の出口にもチューブを追加した。入口チューブは、カラムを通る溶液の制御された流れを可能にする蠕動ポンプを通して接続した。
カラム及びチューブ中の空気を、ｐＨ７．４の１５０ｍＭの塩化ナトリウムを含む２０ｍＭのリン酸ナトリウムで構成されるＰＢＳ緩衝液で置換した。入口チューブを４００ｍＬのＰＢＳ緩衝液を含有するガラス瓶に入れ、出口チューブを廃棄物に向けた。次いで、ポンプを始動し、２００ｍＬのＰＢＳ緩衝液を５０ｍＬ／分の速度で４分間カラムに流した。ポンプを停止し、カラムを反転させた。次いで、入口が再びカラムの底部にあり、出口がカラムの上部にあるように、入口チューブ及び出口チューブのカラムへの接続を交換した。ポンプを始動し、さらに２００ｍＬのＰＢＳ緩衝液を５０ｍＬ／分の速度で４分間カラムに流した。
ポンプを停止し、入口チューブを、ｐＨ９．０の１．３５Ｍリン酸カリウムで構成される５００ｍＬのカップリング緩衝液を含有するガラス瓶に移した。出口チューブは、廃棄物に向けられたままであった。ポンプを始動させ、２００ｍＬのカップリング緩衝液を５０ｍＬ／分の速度で４分間カラムに流した。ポンプを停止し、出口チューブを、残りの３００ｍＬのカップリング緩衝液を含有する入口チューブと同じガラス瓶に入れた。入口チューブ及び出口チューブが同じボトルにあるこの構成では、溶液をカラムを通して何度も再循環させることができる。カラムを通して溶液を再循環させることにより、必要な溶液の体積を増加させることなく反応時間を延長することができる。
残りの３００ｍＬのカップリング緩衝液を含有するガラス瓶に、水中２５．８ｇ／Ｌの濃度の８２．４ｍＬのＰｒＡ配位子ストック溶液を添加した。ポンプを始動させた後、ＰｒＡ溶液を５０ｍＬ／分の流量でカラムに４時間再循環させた。カラムに再循環するＰｒＡ溶液の総体積は、４２２．４ｍＬであると計算され、これはガラス瓶中に残っている３００ｍＬのカップリング緩衝液、カラム／チューブ中に残っている４０ｍＬのカップリング緩衝液及び８２．４ｍＬのＰｒＡストック溶液の添加から構成された。２．１２ｇのＰｒＡ配位子を含有する８２．４ｍＬのストックＰｒＡ配位子溶液を４２２．４ｍＬの体積に希釈したと仮定すると、システム中で再循環されたＰｒＡ溶液は、５ｇ／Ｌの濃度を有すると計算された。膜への配位子負荷を、２．１２ｇのＰｒＡ配位子の総質量を２５ｍＬの総膜堆積で割ることによって計算して、８５ｇ／Ｌの配位子負荷を得た。
４時間後、ポンプを停止し、出口チューブを廃棄物に向け、出口管を廃棄物に向けた。入口チューブを、２００ｍＬのＰＢＳ緩衝液を含有するガラス瓶に入れた。ポンプを始動させ、ＰＢＳ緩衝液を５０ｍＬ／分の流量でカラムに４分間流した。
次いで、ポンプを停止させ、入口チューブを８００ｍＬの１Ｍエタノールアミンを含有するガラス瓶に入れた。出口チューブは、廃棄物に向けられたままであった。ポンプを始動させ、２００ｍＬの１Ｍエタノールアミンをカラムに流して５０ｍＬ／分の流量で４分間廃棄した。ポンプを停止し、出口チューブを残りの６００ｍＬの１Ｍエタノールアミン溶液を含有するガラス瓶に向けた。次いで、ポンプを始動させ、残りの６００ｍＬの１Ｍエタノールアミン溶液を５０ｍＬ／分の流量で３時間カラムに再循環させた。
ポンプを停止し、出口チューブを廃棄物に向けた。入口チューブを、２００ｍＬのＰＢＳ緩衝液を含有するガラス瓶に入れた。ポンプを始動させ、ＰＢＳ緩衝液を５０ｍＬ／分の流量でカラムに４分間流した。
ポンプを停止し、トップカラムヘッダーを取り外した。膜を取り出し、ＰＢＳ緩衝液中で保管した。スタック内の異なる位置におけるいくつかの膜の流束及びＩｇＧ動的結合容量を決定した。位置＃１は、カラム入口に最も近く、位置＃１００は、カラム出口に最も近かった。位置を変動させても膜流束に大きなずれはないことが分かった（表１）。位置６０及び８０の膜は、はるかに低いＩｇＧ動的結合容量を有し、カラム中の流量分布が均一ではないことを示唆することが分かった。
Figure 2023502481000002
［実施例５－周期的な分流プレートを有する膜のスタックを通る流れによるプロテインＡカップリング］
内径４４ｍｍのガラス製クロマトグラフィーカラム（ＶＡＮＴＡＧＥ（Ｒ）Ｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｃｏｌｕｍｎ ＶＬ ４４ｘ２５０、カタログ番号９６４４０２５０）の底部に、多孔質フリットを含有するヘッダーを取り付けた。次いで、分流層を、厚さ約０．０２５インチ、直径４４ｍｍの円形の不透過性プラスチックシートから構成し、中央に直径６ｍｍの穴を有し、多孔質フリット上に平らになるように下げた。次いで、４４ｍｍの直径を有するポリプロピレンスクリーン（１：２綾織り、５００ミクロンメッシュ開口部）の２つの円形部分を分流層の上に置いた。次いで、直径３０ｍｍ及び厚さ約３５０ミクロン（体積０．２５ｍＬ）の円形膜を、カラムの壁からの距離が等しくなるようにスクリーン上に置いた。膜は、エポキシド基を含有する表面を有していた。別のポリプロピレンスクリーンの円形部分を、膜の上に平らになるように下げた。膜層を添加し、続いてポリプロピレンスクリーン層を添加する工程を、カラムが図４に示す以下の組成を有するまでさらに９回繰り返した。
上記のようにカラムに層を組み立てる工程を、カラムが１００の膜層（総体積２５ｍＬ）、１２０のスクリーン層、及び１０の分流層を含有するまでさらに９回繰り返した。次いで、追加の分流層をスタックに追加し、多孔質フリットを有するヘッダーをカラムの上部に追加した。膜、スクリーン及び流れ分配器層が１０．５ｃｍの高さに圧縮されるまで、ヘッダーを下げた。
次に、カラムの底部の入口にチューブを追加し、カラムの上部の出口にもチューブを追加した。入口チューブは、カラムを通る溶液の制御された流れを可能にする蠕動ポンプを通して接続した。
カラム及びチューブ中の空気を、ｐＨ７．４の１５０ｍＭの塩化ナトリウムを含む２０ｍＭのリン酸ナトリウムで構成されるＰＢＳ緩衝液で置換した。入口チューブを４００ｍＬのＰＢＳ緩衝液を含有するガラス瓶に入れ、出口チューブを廃棄物に向けた。次いで、ポンプを始動し、２００ｍＬのＰＢＳ緩衝液を５０ｍＬ／分の速度で４分間カラムに流した。ポンプを停止し、カラムを反転させた。次いで、入口が再びカラムの底部にあり、出口がカラムの上部にあるように、入口チューブ及び出口チューブのカラムへの接続を交換した。ポンプを始動し、さらに２００ｍＬのＰＢＳ緩衝液を５０ｍＬ／分の速度で４分間カラムに流した。
ポンプを停止し、入口チューブを、ｐＨ９．０の１．３５Ｍリン酸カリウムで構成される５００ｍＬのカップリング緩衝液を含有するガラス瓶に移した。出口チューブは、廃棄物に向けられたままであった。ポンプを始動させ、２００ｍＬのカップリング緩衝液を５０ｍＬ／分の速度で４分間カラムに流した。ポンプを停止し、出口チューブを、残りの３００ｍＬのカップリング緩衝液を含有する入口チューブと同じガラス瓶に入れた。入口チューブ及び出口チューブが同じボトルにあるこの構成では、溶液をカラムを通して何度も再循環させることができる。カラムを通して溶液を再循環させることにより、必要な溶液の体積を増加させることなく反応時間を延長することができる。
残りの３００ｍＬのカップリング緩衝液を含有するガラス瓶に、水中２５．８ｇ／Ｌの濃度の８２．４ｍＬのＰｒＡ配位子ストック溶液を添加した。ポンプを始動させた後、ＰｒＡ溶液を５０ｍＬ／分の流量でカラムに４時間再循環させた。カラムに再循環するＰｒＡ溶液の総体積は、４２２．４ｍＬであると計算され、これはガラス瓶中に残っている３００ｍＬのカップリング緩衝液、カラム／チューブ中に残っている４０ｍＬのカップリング緩衝液及び８２．４ｍＬのＰｒＡストック溶液の添加から構成された。２．１２ｇのＰｒＡ配位子を含有する８２．４ｍＬのストックＰｒＡ配位子溶液を４２２．４ｍＬの体積に希釈したと仮定すると、システム中で再循環されたＰｒＡ溶液は、５ｇ／Ｌの濃度を有すると計算された。膜への配位子負荷を、２．１２ｇのＰｒＡ配位子の総質量を２５ｍＬの総膜堆積で割ることによって計算して、８５ｇ／Ｌの配位子負荷を得た。
４時間後、ポンプを停止し、出口チューブを廃棄物に向けた。入口チューブを、２００ｍＬのＰＢＳ緩衝液を含有するガラス瓶に入れた。ポンプを始動させ、ＰＢＳ緩衝液を５０ｍＬ／分の流量でカラムに４分間流した。
次いで、ポンプを停止させ、入口チューブを８００ｍＬの１Ｍエタノールアミンを含有するガラス瓶に入れた。出口チューブは、廃棄物に向けられたままであった。ポンプを始動させ、２００ｍＬの１Ｍエタノールアミンをカラムに流して５０ｍＬ／分の流量で４分間廃棄した。ポンプを停止し、出口チューブを残りの６００ｍＬの１Ｍエタノールアミン溶液を含有するガラス瓶に向けた。次いで、ポンプを始動させ、残りの６００ｍＬの１Ｍエタノールアミン溶液を５０ｍＬ／分の流量で３時間カラムに再循環させた。
ポンプを停止し、出口チューブを廃棄物に向けた。入口チューブを、２００ｍＬのＰＢＳ緩衝液を含有するガラス瓶に入れた。ポンプを始動させ、ＰＢＳ緩衝液を５０ｍＬ／分の流量でカラムに４分間流した。
ポンプを停止し、トップカラムヘッダーを取り外した。膜を取り出し、ＰＢＳ緩衝液中で保管した。スタック内の異なる位置にあるいくつかの膜の流束及びＩｇＧ動的結合容量を決定した。位置＃１は、カラム入口に最も近く、位置＃１００は、カラム出口に最も近かった。位置を変動させても膜流束に大きなずれはないことが分かった（表２）。また、ＩｇＧの動的結合容量に有意な偏差は見られず、これは分流がカラム全体にわたって比較的均一であることを示唆していた。分流層を追加することにより、スタック中のすべてのエポキシド膜とＰｒＡ配位子との均一なカップリングが提供された（図５Ａ及び図５Ｂ）。
Figure 2023502481000003
［実施例６－膜の渦巻き状の巻回ロールを通る接線流によるプロテインＡカップリング］
幅２４．５ｃｍ、長さ６２．５ｃｍ及び厚さ０．０３５ｃｍの長方形の膜（全膜体積５３．６ｍＬ）を、幅２５．４ｃｍを有するポリプロピレンスクリーン（１：２綾織り、５００ミクロンメッシュ開口部）のプラスチック長方形部分とともに、直径１．６ｃｍ及び長さ２５．４ｃｍを有する円筒形コアの周りに巻回させた。膜の縁部とスクリーンの縁部との間が０．４５ｃｍになるように膜をセンタリングした。膜及びスクリーンをコアの周りに巻き付け、スクリーンをコアに接触させた。膜のすべてがスクリーン層によって完全に覆われるまで、膜及びスクリーンを圧延した。ロールの直径が３２ｍｍになるまでスクリーン層をロールに巻回し続けた。次いで、スクリーン層を切断した。次いで、内径３２ｍｍ（Ｖａｎｔａｇｅ（Ｒ）Ｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｃｏｌｕｍｎ ＶＬ ３２×２５０、カタログ番号９６３２０２５０）のガラス製クロマトグラフィーカラム中に、ロールの縁部がカラム両端から２．５ｃｍとなるようにロールをスライドさせた。次いで、多孔質フリットを含有するヘッダーをカラムの底部及び上部に取り付けた。
次に、カラムの底部の入口にチューブを追加し、カラムの上部の出口にもチューブを追加した。入口チューブは、カラムを通る溶液の制御された流れを可能にする蠕動ポンプを通して接続した。
カラム及びチューブ中の空気を、ｐＨ７．４の１５０ｍＭの塩化ナトリウムを含む２０ｍＭのリン酸ナトリウムで構成されるＰＢＳ緩衝液で置換した。入口チューブを４００ｍＬのＰＢＳ緩衝液を含有するガラス瓶に入れ、出口チューブを廃棄物に向けた。次いで、ポンプを始動させ、２００ｍＬのＰＢＳ緩衝液を４０ｍＬ／分の速度で５分間カラムに流した。ポンプを停止し、カラムを反転させた。次いで、入口が再びカラムの底部にあり、出口がカラムの上部にあるように、入口チューブ及び出口チューブのカラムへの接続を交換した。ポンプを始動させ、さらに２００ｍＬのＰＢＳ緩衝液を４０ｍＬ／分の速度で５分間カラムに流した。
ポンプを停止し、入口チューブを、ｐＨ９．０の１．３５Ｍリン酸カリウムで構成される１０６４ｍＬのカップリング緩衝液を含有するガラス瓶に移した。出口チューブは、廃棄物に向けられたままであった。ポンプを始動させ、３００ｍＬのカップリング緩衝液を４０ｍＬ／分の速度で７．５分間カラムに流した。ポンプを停止し、出口チューブを、残りの７６４ｍＬのカップリング緩衝液を含有する入口チューブと同じガラス瓶に入れた。入口チューブ及び出口チューブが同じボトルにあるこの構成では、溶液をカラムを通して何度も再循環させることができる。カラムを通して溶液を再循環させることにより、必要な溶液の体積を増加させることなく反応時間を延長することができる。
残りの７６４ｍＬのカップリング緩衝液を含有するガラス瓶に、水中２５．８ｇ／Ｌの濃度の２０５．６ｍＬのＰｒＡ配位子ストック溶液を添加した。ポンプを始動させた後、ＰｒＡ溶液を４０ｍＬ／分の流量でカラムに４時間再循環させた。カラムに再循環するＰｒＡ溶液の総体積は、１０６２．６ｍＬであると計算され、これはガラス瓶中に残っている７６４ｍＬのカップリング緩衝液、カラム／チューブ中に残っている９３ｍＬのカップリング緩衝液及び２０５．６ｍＬのＰｒＡストック溶液の添加から構成された。５．３ｇのＰｒＡ配位子を含有する２０５．６ｍＬのストックＰｒＡ配位子溶液を１０６４ｍＬの体積に希釈したと仮定すると、システム中で再循環されたＰｒＡ溶液は、５ｇ／Ｌの濃度を有すると計算された。膜への配位子負荷を、５．３ｇのＰｒＡ配位子の総質量を５３．６ｍＬの総膜堆積で割ることによって計算して、９９ｇ／Ｌの配位子負荷を得た。
４時間後、ポンプを停止し、出口チューブを廃棄物に向けた。入口チューブを、２００ｍＬのＰＢＳ緩衝液を含有するガラス瓶に入れた。ポンプを始動させ、ＰＢＳ緩衝液を４０ｍＬ／分の流量でカラムに５分間流した。
次いで、ポンプを停止させ、入口チューブを６００ｍＬの１Ｍエタノールアミンを含有するガラス瓶に入れた。出口チューブは、廃棄物に向けられたままであった。ポンプを始動させ、２００ｍＬの１Ｍエタノールアミンをカラムに流して２０ｍＬ／分の流量で１０分間廃棄した。ポンプを停止し、出口チューブを残りの４００ｍＬの１Ｍエタノールアミン溶液を含有するガラス瓶に向けた。次いで、ポンプを始動させ、残りの４００ｍＬの１Ｍエタノールアミン溶液を２０ｍＬ／分の流量で１７０分間カラムに再循環させた。
ポンプを停止し、出口チューブを廃棄物に向けた。入口チューブを、４００ｍＬのＰＢＳ緩衝液を含有するガラス瓶に入れた。ポンプを始動させ、ＰＢＳ緩衝液を４０ｍＬ／分の流量でカラムに１０分間流した。
ポンプを停止し、上下のカラムヘッダーを取り外した。次いで、膜及びスクリーンの巻回ロールをカラムから取り出した。膜をほどき、スクリーンから分離した。次いで、直径３０ｍｍの膜の円形部分を長方形の膜シートから取り出した。膜の５つの円形部分を以下の場所のそれぞれから取り出した（図６）：
１．中心：長方形の膜シートの全体の中心に位置する。
２．コア：カップリング反応中にコアに最も近い長方形の膜シートの縁部の中央に位置する。
３．シェル：カップリング反応中にカラム側に最も近い長方形の膜シートの縁部の中央に位置する。
４．入口：カップリング反応中にカラム入口に最も近い矩形膜シートの縁部の中央に位置する。
５．出口：カップリング反応中にカラム入口に最も近い長方形の膜シートの縁部の中央に位置する。
６．各部分から取り出された５つの膜を、１．０ｍＬの総接近可能膜体積を有する５つの５層膜クロマトグラフィーデバイスに組み立てた。表３に示すように、５つのクロマトグラフィーデバイスの圧力降下及びＩｇＧ動的結合容量を、毎分１０膜体積又は１０ｍＬ／分の流量で決定した。１ｍＬのデバイスはすべて、５つの異なる場所すべてにおいて、非常に類似した圧力降下及びＩｇＧの動的結合容量を有することが分かった。これらの結果は、エポキシド膜とＰｒＡ配位子との接線流カップリングが、ポリプロピレンスクリーンでインターリービングしたときに膜全体にわたって均一に達成できることを示唆している。
Figure 2023502481000004
参照による組み込み
本明細書で引用される米国特許及び米国特許出願公開はすべて、参照により本明細書に組み込まれる。
等価物
当業者は、本明細書に記載の本発明の特定の実施形態に対する多くの均等物を認識するか、又は日常的な実験のみを使用して確認することができるであろう。そのような等価物は、以下の特許請求の範囲に包含されることが意図されている。
等価物
当業者は、本明細書に記載の本発明の特定の実施形態に対する多くの均等物を認識するか、又は日常的な実験のみを使用して確認することができるであろう。そのような等価物は、以下の特許請求の範囲に包含されることが意図されている。
なお、本発明の実施態様には以下のものを含む。
［実施態様１］
配位子を官能化複合材料にカップリングするための方法であって、
ａ．官能化複合材料を提供するステップであって、前記官能化複合材料が、同一の広がりを有するシートの同一平面上のスタック、管状構成、又は渦巻き状の巻回構成で配置され、
ｉ．前記支持部材であって、これを貫通して延びる複数の細孔を含む支持部材、及び
ｉｉ．マクロ多孔質架橋ゲルであって、前記マクロ多孔質架橋ゲルが、１つ以上の重合性モノマーと１つ以上の架橋剤との反応から形成されたポリマーを含み、前記マクロ多孔質架橋ゲルが、複数のペンダント反応性官能基を含み、前記マクロ多孔質架橋ゲルが、前記支持部材の細孔に位置し、前記マクロ多孔質架橋ゲルの前記マクロ細孔が、前記支持部材の細孔よりも小さい、マクロ多孔質架橋ゲル
を含む、ステップと、
ｂ．前記官能化複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第１の流量で第１の溶液を流すステップであって、前記第１の溶液が、複数の第１の配位子を含み、それにより、前記反応性官能基と前記第１の配位子との間に複数の共有結合が形成される、
ステップと、を含む、方法。
［実施態様２］
前記ペンダント反応性官能基が、アルデヒド、アミン、炭素－炭素二重結合、炭素－炭素三重結合、エポキシド、ヒドロキシル、チオール、無水物、アジド、反応性ハロゲン、酸塩化物及びそれらの混合からなる群から選択される、実施態様１の方法。
［実施態様３］
前記ペンダント反応性官能基が、炭素－炭素二重結合、炭素－炭素三重結合及びチオールからなる群から選択される、実施態様１の方法。
［実施態様４］
前記ペンダント反応性官能基が、チオール官能基を含む分子又は不飽和炭素－炭素結合を含む分子に由来する、実施態様１～３のいずれかの方法。
［実施態様５］
前記ペンダント反応性官能基が、チオール官能基を含む分子に由来し、チオール官能基を含む前記分子が、３－メルカプトプロピオン酸、１－メルカプトコハク酸、システイン残基を含むポリペプチド、システイン残基を含むタンパク質、システイン残基を含む組換えタンパク質、システイン残基を含む細菌免疫グロブリン結合タンパク質、システイン残基を含む組換え融合タンパク質、システアミン、１－チオヘキシトール、ポリ（エチレングリコール）２－メルカプトエチルエーテル酢酸、ポリ（エチレングリコール）メチルエーテルチオール、１－チオグリセロール、２－ナフタレンチオール、ビフェニル－４－チオール、３－アミノ－１，２，４トリアゾール－５－チオール、５－（トリフルオロメチル）ピリジン－２－チオール、１－［２－（ジメチルアミノ）エチル］－１Ｈ－テトラゾール－５－チオール、１－プロパンチオール、１－ブタンチオール、１－ペンタンチオール、１－ヘキサンチオール、１－オクタンチオール、８－アミノ－１－オクタンチオールヒドロクロリド、３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８－トリデカフルオロ－１－オクタンチオール、８－メルカプト－１－オクタノール及びγ－Ｇｌｕ－Ｃｙｓからなる群から選択される、実施態様４の方法。
［実施態様６］
チオール官能基を含む前記分子が、システイン残基を含むポリペプチド、システイン残基を含むタンパク質、システイン残基を含む組換えタンパク質、システイン残基を含む細菌免疫グロブリン結合タンパク質及びシステイン残基を含む組換え融合タンパク質である、実施態様５の方法。
［実施態様７］
チオール官能基を含む前記分子が、システイン残基を含むタンパク質である、実施態様６の方法。
［実施態様８］
前記ペンダント反応性官能基が、不飽和炭素－炭素結合を含む分子に由来し、不飽和炭素－炭素結合を含む前記分子が、１－オクテン、１－ヘキシン、４－ブロモ－１－ブテン、アリルジフェニルホスフィン、アリルアミン、アリルアルコール、３，４－ジヒドロキシ－１－ブテン、７－オクテン－１，２－ジオール、３－アリルオキシ－１，２－プロパンジオール、３－ブテン酸、３，４－デヒドロ－Ｌ－プロリン、ラウリン酸ビニル、１－ビニル－２－ピロリジノン、ケイ皮酸ビニル、アシルアミド又はアクリレートからなる群から選択される、実施態様４の方法。
［実施態様９］
前記ペンダント反応性官能基が、アルデヒド、アミン、エポキシド、ヒドロキシル、無水物、アジド、反応性ハロゲン及び酸塩化物からなる群から選択される、実施態様１の方法。
［実施態様１０］
ペンダント反応性官能基を含む前記１つ以上のモノマーが、グリシジルメタクリレート、アクリルアミドオキシム、アクリル酸無水物、アゼライン酸無水物、無水マレイン酸、ヒドラジド、塩化アクリロイル、２－ブロモエチルメタクリレート及びビニルメチルケトンからなる群から選択される、実施態様９の方法。
［実施態様１１］
前記ペンダント反応性官能基が、アミンである、実施態様９の方法。
［実施態様１２］
前記ペンダント反応性官能基が、エポキシドである、実施態様９の方法。
［実施態様１３］
前記ペンダント反応性官能基が、ヒドロキシルである、実施態様９の方法。
［実施態様１４］
前記第１の配位子が、第１の官能基を含む、実施態様１～１３のいずれかの方法。
［実施態様１５］
前記第１の配位子が少なくとも１つのグラフト末端基をさらに含み、前記第１の官能基が、カチオン性、アニオン性、疎水性、親水性、チオフィリック、水素結合供与性、水素結合受容性、π－π結合供与性、π－π結合受容性、金属キレート化、生物学的分子及び生物学的イオンからなる群から選択される、実施態様１４の方法。
［実施態様１６］
前記第１の官能基が、カチオン性、アニオン性、疎水性、親水性、チオフィリックチオフィリック、水素結合供与性、水素結合受容性、π－π結合供与性及びπ－π結合受容性からなる群から選択される、実施態様１５の方法。
［実施態様１７］
分子が、第１の官能基を含み、前記分子が、２－（ジエチルアミノ）エチルメタクリレート、２－アミノエチルメタクリレート、２－カルボキシエチルアクリレート、２－（メチルチオ）エチルメタクリレート、アクリルアミド、Ｎ－アクリロキシスクシンイミド、ブチルアクリレート若しくはメタクリレート、Ｎ，Ｎ－ジエチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアクリルアミド、２－（Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノ）エチルアクリレート若しくはメタクリレート、Ｎ－［３－（Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノ）プロピル］メタクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアクリルアミド、エチルアクリレート若しくはメタクリレート、２－エチルヘキシルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、グリシジルアクリレート若しくはメタクリレート、エチレングリコールフェニルエーテルメタクリレート、メタクリルアミド、メタクリル酸無水物、プロピルアクリレート若しくはメタクリレート、Ｎ－イソプロピルアクリルアミド、スチレン、４－ビニルピリジン、ビニルスルホン酸、Ｎ－ビニル－２－ピロリジノン（ＶＰ）、アクリルアミド－２－メチル－１－プロパンスルホン酸、スチレンスルホン酸、アルギン酸、（３－アクリルアミドプロピル）トリメチルアンモニウムハライド、ジアリルジメチルアンモニウムハライド、４－ビニル－Ｎ－メチルピリジニウムハライド、ビニルベンジル－Ｎ－トリメチルアンモニウムハライド、メタクリロキシエチルトリメチルアンモニウムハライド、３－スルホプロピルメタクリレート、２－（２－メトキシ）エチルアクリレート若しくはメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリルアミド、Ｎ－（３－メトキシプロピルアクリルアミド）、Ｎ－［トリス（ヒドロキシメチル）メチル］アクリルアミド、Ｎ－フェニルアクリルアミド、Ｎ－ｔｅｒｔ－ブチルアクリルアミド又はジアセトンアクリルアミドからなる群から選択される、実施態様１５の方法。
［実施態様１８］
前記第１の官能基が、金属キレート官能基である、実施態様１５の方法。
［実施態様１９］
前記第１の官能基が、八座、六座、四座、三座、二座のイミノジカルボン酸及びイミノ二酢酸からなる群から選択される金属キレート官能基を含む、実施態様１５の方法。
［実施態様２０］
前記第１の官能基が、生物学的分子又は生物学的イオンである、実施態様１５の方法。
［実施態様２１］
前記第１の官能基が、アルブミン、リゾチーム、ウイルス、細胞、ヒト及び動物起源のγ－グロブリン、ヒト及び動物起源の両方の免疫グロブリン、合成又は天然起源のポリペプチドを含む組換え又は天然起源のタンパク質、インターロイキン－２及びその受容体、酵素、モノクローナル抗体、抗原、レクチン、細菌免疫グロブリン結合タンパク質、トリプシン及びそのインヒビター、シトクロムＣ、ミオグロブリン、組換えヒトインターロイキン、組換え融合タンパク質、プロテインＡ、プロテインＧ、プロテインＬ、ペプチドＨ、核酸由来製品、合成又は天然由来のＤＮＡ並びに合成又は天然由来のＲＮＡからなる群から選択される生物学的分子又は生物学的イオン官能基を含む、実施態様１５の方法。
［実施態様２２］
前記少なくとも１つのグラフト末端基が、アルデヒド、アミン、炭素－炭素二重結合、炭素－炭素三重結合、エポキシド、ヒドロキシル、チオール及びそれらの混合からなる群から選択される、実施態様１５～２１のいずれかの方法。
［実施態様２３］
前記少なくとも１つのグラフト末端基が、アルデヒドである、実施態様１５～２１のいずれかの方法。
［実施態様２４］
前記少なくとも１つのグラフト末端基が、アミンである、実施態様１５～２１のいずれかの方法。
［実施態様２５］
前記少なくとも１つのグラフト末端基が、炭素－炭素二重結合又は炭素－炭素三重結合である、実施態様１５～２１のいずれかの方法。
［実施態様２６］
前記少なくとも１つのグラフト末端基が、エポキシドである、実施態様１５～２１のいずれかの方法。
［実施態様２７］
前記少なくとも１つのグラフト末端基が、ヒドロキシルである、実施態様１５～２１のいずれかの方法。
［実施態様２８］
前記少なくとも１つのグラフト末端基が、チオールである、実施態様１５～２１のいずれかの方法。
［実施態様２９］
ｃ．前記複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第２の流量で第１の洗浄液を流すことにより、過剰な第１の配位子を除去するステップをさらに含む、実施態様１～２８のいずれかの方法。
［実施態様３０］
ｄ．前記複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第３の流量で急冷溶液を流すステップであって、前記急冷溶液が、任意の残留ペンダント反応性官能基を非反応性基に変換する反応性化合物を含む、ステップと、
ｅ．任意選択的に、前記複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第４の流量で第２の洗浄液を流して、任意の残留反応性化合物を除去するステップと、をさらに含む、実施態様１～２９のいずれかの方法。
［実施態様３１］
ステップｂ．の前記第１の溶液が、前記複合材料を通って又は横切って再循環される、実施態様１～３０のいずれかの方法。
［実施態様３２］
ステップｄ．の前記急冷溶液が、前記複合材料を通って又は横切って再循環される、実施態様３０又は３１の方法。
［実施態様３３］
ｃ．任意選択的に、前記複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第２の流量で第１の洗浄液を流して、過剰な第１の配位子を除去するステップと、
ｄ．前記官能化複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第３の流量で第２の溶液を流すステップであって、前記第２の溶液が、少なくとも３つの反応性基を含む複数の第２の配位子を含み、前記第２の配位子が、架橋剤及び任意選択的に、少なくとも２つのペンダント反応性官能基を含む重合性モノマーであり、それにより、前記反応性官能基と前記第２の配位子との間に複数の共有結合を形成する、ステップと、
をさらに含む、実施態様１～２８のいずれかの方法。
［実施態様３４］
前記第２の配位子が、少なくとも２回に分けて添加される、実施態様３３の方法。
［実施態様３５］
少なくとも２つのペンダント反応性官能基を含む前記重合性モノマーが、少なくとも２回に分けて添加される、実施態様３３の方法。
［実施態様３６］
前記第２の配位子が、第２の官能基を含む、実施態様３３～３５のいずれかの方法。
［実施態様３７］
前記第２の配位子が、少なくとも１つのグラフト末端基をさらに含み、前記第２の官能基が、カチオン性、アニオン性、疎水性、親水性、チオフィリック、水素結合供与性、水素結合受容性、π－π結合供与性、π－π結合受容性、金属キレート化、生物学的分子、及び生物学的イオンからなる群から選択される、実施態様３６の方法。
［実施態様３８］
前記第２の官能基が、カチオン性、アニオン性、疎水性、親水性、チオフィリック、水素結合供与性、水素結合受容性、π－π結合供与性及びπ－π結合受容性からなる群から選択される、実施態様３７の方法。
［実施態様３９］
前記第２の配位子が、アミン、ヒドロキシル及びチオール官能基からなる群から選択される少なくとも１つのグラフト末端基を含む生物学的分子又は生物学的イオンを含む、実施態様３７の方法。
［実施態様４０］
前記生物学的分子又は前記生物学的イオンが、アルブミン、リゾチーム、ウイルス、細胞、ヒト及び動物起源のγ－グロブリン、ヒト及び動物起源の両方の免疫グロブリン、合成又は天然起源のポリペプチドを含む組換え又は天然起源のタンパク質、インターロイキン－２及びその受容体、酵素、モノクローナル抗体、抗原、レクチン、細菌免疫グロブリン結合タンパク質、トリプシン及びそのインヒビター、シトクロムＣ、ミオグロブリン、組換えヒトインターロイキン、組換え融合タンパク質、プロテインＡ、プロテインＧ、プロテインＬ、ペプチドＨ、核酸由来製品、合成又は天然由来のＤＮＡ並びに合成又は天然由来のＲＮＡからなる群から選択される、実施態様３９の方法。
［実施態様４１］
前記生物学的分子又は前記生物学的イオンが、ヒト及び動物起源のγ－グロブリン、ヒト及び動物起源の両方の免疫グロブリン、合成又は天然起源のポリペプチドを含む組換え又は天然起源のタンパク質、モノクローナル抗体、抗原、細菌免疫グロブリン結合タンパク質、組換え融合タンパク質、プロテインＡ、プロテインＧ、プロテインＬ並びにペプチドＨからなる群から選択される、実施態様３９の方法。
［実施態様４２］
前記第２の配位子が、ポリペプチド、タンパク質、組換えタンパク質、細菌免疫グロブリン結合タンパク質、組換え融合タンパク質、プロテインＡ、プロテインＧ、プロテインＬ及びペプチドＨである、実施態様３９～４１のいずれかの方法。
［実施態様４３］
少なくとも２つのペンダント反応性官能基を含む前記重合性モノマーが、ポリ（エチレングリコール）ジビニルエーテルである、実施態様３３～４２のいずれかの方法。
［実施態様４４］
ｅ．前記複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第４の流量で第２の洗浄液を流して、任意の過剰の第２の配位子及び任意選択的に任意の過剰の重合性モノマーを除去するステップをさらに含む、実施態様３３～４３のいずれかの方法。
［実施態様４５］
ｆ．前記複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第５の流量で急冷溶液を流すステップであって、前記急冷溶液が、任意の残留ペンダント反応性官能基を非反応性基に変換する反応性化合物を含む、ステップと、
ｇ．任意選択的に、前記複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第６の流量で第３の洗浄液を流して、任意の残留反応性化合物を除去するステップと、
をさらに含む、実施態様３３～４４のいずれかの方法。
［実施態様４６］
前記複合材料が、実質的に同一の広がりを有するシートの実質的に同一平面上のスタックに配置される、実施態様１～４５のいずれかの方法。
［実施態様４７］
前記複合材料が、２～３００個の別個の支持部材を有する、実施態様１～４６のいずれかの方法。
［実施態様４８］
前記複合材料が、管状構成で配置される、実施態様１～４５のいずれかの方法。
［実施態様４９］
前記複合材料が、実質的に渦巻き状の巻回構成で配置される、実施態様１～４５のいずれかの方法。
［実施態様５０］
前記支持部材が、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンオキシド、ポリカーボネート、ポリエステル、セルロース及びセルロース誘導体からなる群から選択されるポリマー材料を含む、実施態様１～４９のいずれかの方法。
［実施態様５１］
前記複合材料が、膜である、実施態様１～５０のいずれかの方法。
［実施態様５２］
前記複合材料が、１つ以上のインターリーフ層と接触している、実施態様１～５１のいずれかの方法。
［実施態様５３］
前記１つ以上のインターリーフ層が、スクリーン、ポリプロピレン、ポリエチレン及び紙からなる群から選択される、実施態様５２の方法。
［実施態様５４］
１つ以上のインターリーフ層が、１つ以上の分流層と接触している、実施態様５２又は５３の方法。
［実施態様５５］
前記架橋ゲルが、中性ヒドロゲル、荷電ヒドロゲル、高分子電解質ゲル、疎水性ゲル、中性ゲル又は官能基を含むゲルである、実施態様１～５４のいずれかの方法。
［実施態様５６］
前記マクロ多孔質架橋ゲルが、１０ｎｍ～３０００ｎｍの平均サイズを有するマクロ細孔を含む、実施態様１～５５のいずれかの方法。
［実施態様５７］
前記支持部材の前記細孔が、約０．１μｍ～約５０μｍの平均細孔径を有する、実施態様１～５６のいずれかの方法。
［実施態様５８］
流体流路が、前記複合材料を実質的に通る、実施態様１～５７のいずれかの方法。
［実施態様５９］
流体流路が、前記複合材料を実質的に横切る、実施態様１～５８のいずれかの方法。
［実施態様６０］
ｈ．前記複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第７の流量で、物質を含む第１の流体を流すことにより、前記物質の一部を前記複合材料上に吸着又は吸収させるステップをさらに含む、実施態様１～５９のいずれかの方法。
［実施態様６１］
前記第１の流体が、断片化抗体、凝集抗体、宿主細胞タンパク質、ポリヌクレオチド、エンドトキシン又はウイルスをさらに含む、実施態様６０の方法。
［実施態様６２］
前記第１の流体の前記流体流路が、前記複合材料を実質的に通る、実施態様６０又は６１の方法。
［実施態様６３］
前記第１の流体の前記流体流路が、前記複合材料を実質的に横切る、実施態様６０又は６１の方法。
［実施態様６４］
前記第１の流体が、前記複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って流れた後に、前記物質の実質的にすべてが、前記複合材料上に吸着又は吸収される、実施態様６０～６３のいずれかの方法。
［実施態様６５］
ｉ．第８の流量で、第２の流体を前記複合材料上に吸着又は吸収された物質と接触させ、それによって前記複合材料から前記物質の一部を放出するステップをさらに含む、実施態様６０～６４のいずれかの方法。
［実施態様６６］
前記第２の流体の前記流体流路が、前記複合材料の前記マクロ細孔を実質的に通る、実施態様６５の方法。
［実施態様６７］
前記第２の流体の前記流体流路が、前記複合材料の前記マクロ細孔に対して実質的に垂直である、実施態様６５の方法。
［実施態様６８］
前記物質が、生物学的分子、生物学的イオン、ウイルス又はウイルス粒子である、実施態様６０～６７のいずれかの方法。
［実施態様６９］
前記生物学的分子又は生物学的イオンが、アルブミン、リゾチーム、ウイルス、細胞、ヒト及び動物起源のγ－グロブリン、ヒト及び動物起源の免疫グロブリン、ｈＩｇＧ、組換え及び天然起源のタンパク質、合成及び天然起源のポリペプチド、インターロイキン－２及びその受容体、酵素、モノクローナル抗体、トリプシン及びそのインヒビター、シトクロムＣ、ミオグロビン、ミオグロブリン、α－キモトリプシノゲン、組換えヒトインターロイキン、組換え融合タンパク質、核酸由来産物、合成及び天然起源のＤＮＡ並びに合成及び天然起源のＲＮＡからなる群から選択される、実施態様６８の方法。
［実施態様７０］
前記生物学的分子又は生物学的イオンが、リゾチーム、ｈＩｇＧ、ミオグロビン、ヒト血清アルブミン、大豆トリプシンインヒビター、トランスフェラーゼ、エノラーゼ、オボアルブミン、リボヌクレアーゼ、卵トリプシンインヒビター、シトクロムｃ、アネキシンＶ又はα－キモトリプシノゲンである、実施態様６９の方法。
［実施態様７１］
前記第１の流体中の前記物質の濃度が、約０．２ｍｇ／ｍＬ～約１０ｍｇ／ｍＬである、実施態様６０～７０のいずれかの方法。
［実施態様７２］
前記第１の流量が、約１膜体積（ＭＶ）／分～約７５ＭＶ／分である、実施態様１～７１のいずれかの方法。
［実施態様７３］
前記第２の流量が、約１ＭＶ／分～約７５ＭＶ／分である、実施態様２９～７２のいずれかの方法。
［実施態様７４］
前記第３の流量が、約１ＭＶ／分～約７５ＭＶ／分である、実施態様３０～７３のいずれかの方法。
［実施態様７５］
前記第４の流量が、約１ＭＶ／分～約７５ＭＶ／分である、実施態様３０～７４のいずれかの方法。
［実施態様７６］
前記第５の流量が、約１ＭＶ／分～約７５ＭＶ／分である、実施態様４５～７５のいずれかの方法。
［実施態様７７］
前記第６の流量が、約１ＭＶ／分～約７５ＭＶ／分である、実施態様４５～７６のいずれかの方法。
［実施態様７８］
前記第７の流量が、約１ＭＶ／分～約７５ＭＶ／分である、実施態様６０～７７のいずれかの方法。
［実施態様７９］
前記第８の流量が、約１ＭＶ／分～約７５ＭＶ／分である、実施態様６５～７８のいずれかの方法。

Claims (79)

  1. 配位子を官能化複合材料にカップリングするための方法であって、
    ａ．官能化複合材料を提供するステップであって、前記官能化複合材料が、同一の広がりを有するシートの同一平面上のスタック、管状構成、又は渦巻き状の巻回構成で配置され、
    ｉ．前記支持部材であって、これを貫通して延びる複数の細孔を含む支持部材、及び
    ｉｉ．マクロ多孔質架橋ゲルであって、前記マクロ多孔質架橋ゲルが、１つ以上の重合性モノマーと１つ以上の架橋剤との反応から形成されたポリマーを含み、前記マクロ多孔質架橋ゲルが、複数のペンダント反応性官能基を含み、前記マクロ多孔質架橋ゲルが、前記支持部材の細孔に位置し、前記マクロ多孔質架橋ゲルの前記マクロ細孔が、前記支持部材の細孔よりも小さい、マクロ多孔質架橋ゲル
    を含む、ステップと、
    ｂ．前記官能化複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第１の流量で第１の溶液を流すステップであって、前記第１の溶液が、複数の第１の配位子を含み、それにより、前記反応性官能基と前記第１の配位子との間に複数の共有結合が形成される、
    ステップと、を含む、方法。
  2. 前記ペンダント反応性官能基が、アルデヒド、アミン、炭素－炭素二重結合、炭素－炭素三重結合、エポキシド、ヒドロキシル、チオール、無水物、アジド、反応性ハロゲン、酸塩化物及びそれらの混合からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
  3. 前記ペンダント反応性官能基が、炭素－炭素二重結合、炭素－炭素三重結合及びチオールからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
  4. 前記ペンダント反応性官能基が、チオール官能基を含む分子又は不飽和炭素－炭素結合を含む分子に由来する、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記ペンダント反応性官能基が、チオール官能基を含む分子に由来し、チオール官能基を含む前記分子が、３－メルカプトプロピオン酸、１－メルカプトコハク酸、システイン残基を含むポリペプチド、システイン残基を含むタンパク質、システイン残基を含む組換えタンパク質、システイン残基を含む細菌免疫グロブリン結合タンパク質、システイン残基を含む組換え融合タンパク質、システアミン、１－チオヘキシトール、ポリ（エチレングリコール）２－メルカプトエチルエーテル酢酸、ポリ（エチレングリコール）メチルエーテルチオール、１－チオグリセロール、２－ナフタレンチオール、ビフェニル－４－チオール、３－アミノ－１，２，４トリアゾール－５－チオール、５－（トリフルオロメチル）ピリジン－２－チオール、１－［２－（ジメチルアミノ）エチル］－１Ｈ－テトラゾール－５－チオール、１－プロパンチオール、１－ブタンチオール、１－ペンタンチオール、１－ヘキサンチオール、１－オクタンチオール、８－アミノ－１－オクタンチオールヒドロクロリド、３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８－トリデカフルオロ－１－オクタンチオール、８－メルカプト－１－オクタノール及びγ－Ｇｌｕ－Ｃｙｓからなる群から選択される、請求項４に記載の方法。
  6. チオール官能基を含む前記分子が、システイン残基を含むポリペプチド、システイン残基を含むタンパク質、システイン残基を含む組換えタンパク質、システイン残基を含む細菌免疫グロブリン結合タンパク質及びシステイン残基を含む組換え融合タンパク質である、請求項５に記載の方法。
  7. チオール官能基を含む前記分子が、システイン残基を含むタンパク質である、請求項６に記載の方法。
  8. 前記ペンダント反応性官能基が、不飽和炭素－炭素結合を含む分子に由来し、不飽和炭素－炭素結合を含む前記分子が、１－オクテン、１－ヘキシン、４－ブロモ－１－ブテン、アリルジフェニルホスフィン、アリルアミン、アリルアルコール、３，４－ジヒドロキシ－１－ブテン、７－オクテン－１，２－ジオール、３－アリルオキシ－１，２－プロパンジオール、３－ブテン酸、３，４－デヒドロ－Ｌ－プロリン、ラウリン酸ビニル、１－ビニル－２－ピロリジノン、ケイ皮酸ビニル、アシルアミド又はアクリレートからなる群から選択される、請求項４に記載の方法。
  9. 前記ペンダント反応性官能基が、アルデヒド、アミン、エポキシド、ヒドロキシル、無水物、アジド、反応性ハロゲン及び酸塩化物からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
  10. ペンダント反応性官能基を含む前記１つ以上のモノマーが、グリシジルメタクリレート、アクリルアミドオキシム、アクリル酸無水物、アゼライン酸無水物、無水マレイン酸、ヒドラジド、塩化アクリロイル、２－ブロモエチルメタクリレート及びビニルメチルケトンからなる群から選択される、請求項９に記載の方法。
  11. 前記ペンダント反応性官能基が、アミンである、請求項９に記載の方法。
  12. 前記ペンダント反応性官能基が、エポキシドである、請求項９に記載の方法。
  13. 前記ペンダント反応性官能基が、ヒドロキシルである、請求項９に記載の方法。
  14. 前記第１の配位子が、第１の官能基を含む、請求項１～１３のいずれか一項に記載の方法。
  15. 前記第１の配位子が少なくとも１つのグラフト末端基をさらに含み、前記第１の官能基が、カチオン性、アニオン性、疎水性、親水性、チオフィリック、水素結合供与性、水素結合受容性、π－π結合供与性、π－π結合受容性、金属キレート化、生物学的分子及び生物学的イオンからなる群から選択される、請求項１４に記載の方法。
  16. 前記第１の官能基が、カチオン性、アニオン性、疎水性、親水性、チオフィリックチオフィリック、水素結合供与性、水素結合受容性、π－π結合供与性及びπ－π結合受容性からなる群から選択される、請求項１５に記載の方法。
  17. 分子が、第１の官能基を含み、前記分子が、２－（ジエチルアミノ）エチルメタクリレート、２－アミノエチルメタクリレート、２－カルボキシエチルアクリレート、２－（メチルチオ）エチルメタクリレート、アクリルアミド、Ｎ－アクリロキシスクシンイミド、ブチルアクリレート若しくはメタクリレート、Ｎ，Ｎ－ジエチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアクリルアミド、２－（Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノ）エチルアクリレート若しくはメタクリレート、Ｎ－［３－（Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノ）プロピル］メタクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアクリルアミド、エチルアクリレート若しくはメタクリレート、２－エチルヘキシルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、グリシジルアクリレート若しくはメタクリレート、エチレングリコールフェニルエーテルメタクリレート、メタクリルアミド、メタクリル酸無水物、プロピルアクリレート若しくはメタクリレート、Ｎ－イソプロピルアクリルアミド、スチレン、４－ビニルピリジン、ビニルスルホン酸、Ｎ－ビニル－２－ピロリジノン（ＶＰ）、アクリルアミド－２－メチル－１－プロパンスルホン酸、スチレンスルホン酸、アルギン酸、（３－アクリルアミドプロピル）トリメチルアンモニウムハライド、ジアリルジメチルアンモニウムハライド、４－ビニル－Ｎ－メチルピリジニウムハライド、ビニルベンジル－Ｎ－トリメチルアンモニウムハライド、メタクリロキシエチルトリメチルアンモニウムハライド、３－スルホプロピルメタクリレート、２－（２－メトキシ）エチルアクリレート若しくはメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリルアミド、Ｎ－（３－メトキシプロピルアクリルアミド）、Ｎ－［トリス（ヒドロキシメチル）メチル］アクリルアミド、Ｎ－フェニルアクリルアミド、Ｎ－ｔｅｒｔ－ブチルアクリルアミド又はジアセトンアクリルアミドからなる群から選択される、請求項１５に記載の方法。
  18. 前記第１の官能基が、金属キレート官能基である、請求項１５に記載の方法。
  19. 前記第１の官能基が、八座、六座、四座、三座、二座のイミノジカルボン酸及びイミノ二酢酸からなる群から選択される金属キレート官能基を含む、請求項１５に記載の方法。
  20. 前記第１の官能基が、生物学的分子又は生物学的イオンである、請求項１５に記載の方法。
  21. 前記第１の官能基が、アルブミン、リゾチーム、ウイルス、細胞、ヒト及び動物起源のγ－グロブリン、ヒト及び動物起源の両方の免疫グロブリン、合成又は天然起源のポリペプチドを含む組換え又は天然起源のタンパク質、インターロイキン－２及びその受容体、酵素、モノクローナル抗体、抗原、レクチン、細菌免疫グロブリン結合タンパク質、トリプシン及びそのインヒビター、シトクロムＣ、ミオグロブリン、組換えヒトインターロイキン、組換え融合タンパク質、プロテインＡ、プロテインＧ、プロテインＬ、ペプチドＨ、核酸由来製品、合成又は天然由来のＤＮＡ並びに合成又は天然由来のＲＮＡからなる群から選択される生物学的分子又は生物学的イオン官能基を含む、請求項１５に記載の方法。
  22. 前記少なくとも１つのグラフト末端基が、アルデヒド、アミン、炭素－炭素二重結合、炭素－炭素三重結合、エポキシド、ヒドロキシル、チオール及びそれらの混合からなる群から選択される、請求項１５～２１のいずれか一項に記載の方法。
  23. 前記少なくとも１つのグラフト末端基が、アルデヒドである、請求項１５～２１のいずれか一項に記載の方法。
  24. 前記少なくとも１つのグラフト末端基が、アミンである、請求項１５～２１のいずれか一項に記載の方法。
  25. 前記少なくとも１つのグラフト末端基が、炭素－炭素二重結合又は炭素－炭素三重結合である、請求項１５～２１のいずれか一項に記載の方法。
  26. 前記少なくとも１つのグラフト末端基が、エポキシドである、請求項１５～２１のいずれか一項に記載の方法。
  27. 前記少なくとも１つのグラフト末端基が、ヒドロキシルである、請求項１５～２１のいずれか一項に記載の方法。
  28. 前記少なくとも１つのグラフト末端基が、チオールである、請求項１５～２１のいずれか一項に記載の方法。
  29. ｃ．前記複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第２の流量で第１の洗浄液を流すことにより、過剰な第１の配位子を除去するステップをさらに含む、請求項１～２８のいずれか一項に記載の方法。
  30. ｄ．前記複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第３の流量で急冷溶液を流すステップであって、前記急冷溶液が、任意の残留ペンダント反応性官能基を非反応性基に変換する反応性化合物を含む、ステップと、
    ｅ．任意選択的に、前記複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第４の流量で第２の洗浄液を流して、任意の残留反応性化合物を除去するステップと、をさらに含む、請求項１～２９のいずれか一項に記載の方法。
  31. ステップｂ．の前記第１の溶液が、前記複合材料を通って又は横切って再循環される、請求項１～３０のいずれか一項に記載の方法。
  32. ステップｄ．の前記急冷溶液が、前記複合材料を通って又は横切って再循環される、請求項３０又は３１に記載の方法。
  33. ｃ．任意選択的に、前記複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第２の流量で第１の洗浄液を流して、過剰な第１の配位子を除去するステップと、
    ｄ．前記官能化複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第３の流量で第２の溶液を流すステップであって、前記第２の溶液が、少なくとも３つの反応性基を含む複数の第２の配位子を含み、前記第２の配位子が、架橋剤及び任意選択的に、少なくとも２つのペンダント反応性官能基を含む重合性モノマーであり、それにより、前記反応性官能基と前記第２の配位子との間に複数の共有結合を形成する、ステップと、
    をさらに含む、請求項１～２８のいずれか一項に記載の方法。
  34. 前記第２の配位子が、少なくとも２回に分けて添加される、請求項３３に記載の方法。
  35. 少なくとも２つのペンダント反応性官能基を含む前記重合性モノマーが、少なくとも２回に分けて添加される、請求項３３に記載の方法。
  36. 前記第２の配位子が、第２の官能基を含む、請求項３３～３５のいずれか一項に記載の方法。
  37. 前記第２の配位子が、少なくとも１つのグラフト末端基をさらに含み、前記第２の官能基が、カチオン性、アニオン性、疎水性、親水性、チオフィリック、水素結合供与性、水素結合受容性、π－π結合供与性、π－π結合受容性、金属キレート化、生物学的分子、及び生物学的イオンからなる群から選択される、請求項３６に記載の方法。
  38. 前記第２の官能基が、カチオン性、アニオン性、疎水性、親水性、チオフィリック、水素結合供与性、水素結合受容性、π－π結合供与性及びπ－π結合受容性からなる群から選択される、請求項３７に記載の方法。
  39. 前記第２の配位子が、アミン、ヒドロキシル及びチオール官能基からなる群から選択される少なくとも１つのグラフト末端基を含む生物学的分子又は生物学的イオンを含む、請求項３７に記載の方法。
  40. 前記生物学的分子又は前記生物学的イオンが、アルブミン、リゾチーム、ウイルス、細胞、ヒト及び動物起源のγ－グロブリン、ヒト及び動物起源の両方の免疫グロブリン、合成又は天然起源のポリペプチドを含む組換え又は天然起源のタンパク質、インターロイキン－２及びその受容体、酵素、モノクローナル抗体、抗原、レクチン、細菌免疫グロブリン結合タンパク質、トリプシン及びそのインヒビター、シトクロムＣ、ミオグロブリン、組換えヒトインターロイキン、組換え融合タンパク質、プロテインＡ、プロテインＧ、プロテインＬ、ペプチドＨ、核酸由来製品、合成又は天然由来のＤＮＡ並びに合成又は天然由来のＲＮＡからなる群から選択される、請求項３９に記載の方法。
  41. 前記生物学的分子又は前記生物学的イオンが、ヒト及び動物起源のγ－グロブリン、ヒト及び動物起源の両方の免疫グロブリン、合成又は天然起源のポリペプチドを含む組換え又は天然起源のタンパク質、モノクローナル抗体、抗原、細菌免疫グロブリン結合タンパク質、組換え融合タンパク質、プロテインＡ、プロテインＧ、プロテインＬ並びにペプチドＨからなる群から選択される、請求項３９に記載の方法。
  42. 前記第２の配位子が、ポリペプチド、タンパク質、組換えタンパク質、細菌免疫グロブリン結合タンパク質、組換え融合タンパク質、プロテインＡ、プロテインＧ、プロテインＬ及びペプチドＨである、請求項３９～４１のいずれか一項に記載の方法。
  43. 少なくとも２つのペンダント反応性官能基を含む前記重合性モノマーが、ポリ（エチレングリコール）ジビニルエーテルである、請求項３３～４２のいずれか一項に記載の方法。
  44. ｅ．前記複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第４の流量で第２の洗浄液を流して、任意の過剰の第２の配位子及び任意選択的に任意の過剰の重合性モノマーを除去するステップをさらに含む、請求項３３～４３のいずれか一項に記載の方法。
  45. ｆ．前記複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第５の流量で急冷溶液を流すステップであって、前記急冷溶液が、任意の残留ペンダント反応性官能基を非反応性基に変換する反応性化合物を含む、ステップと、
    ｇ．任意選択的に、前記複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第６の流量で第３の洗浄液を流して、任意の残留反応性化合物を除去するステップと、
    をさらに含む、請求項３３～４４のいずれか一項に記載の方法。
  46. 前記複合材料が、実質的に同一の広がりを有するシートの実質的に同一平面上のスタックに配置される、請求項１～４５のいずれか一項に記載の方法。
  47. 前記複合材料が、２～３００個の別個の支持部材を有する、請求項１～４６のいずれか一項に記載の方法。
  48. 前記複合材料が、管状構成で配置される、請求項１～４５のいずれか一項に記載の方法。
  49. 前記複合材料が、実質的に渦巻き状の巻回構成で配置される、請求項１～４５のいずれか一項に記載の方法。
  50. 前記支持部材が、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンオキシド、ポリカーボネート、ポリエステル、セルロース及びセルロース誘導体からなる群から選択されるポリマー材料を含む、請求項１～４９のいずれか一項に記載の方法。
  51. 前記複合材料が、膜である、請求項１～５０のいずれか一項に記載の方法。
  52. 前記複合材料が、１つ以上のインターリーフ層と接触している、請求項１～５１のいずれか一項に記載の方法。
  53. 前記１つ以上のインターリーフ層が、スクリーン、ポリプロピレン、ポリエチレン及び紙からなる群から選択される、請求項５２に記載の方法。
  54. １つ以上のインターリーフ層が、１つ以上の分流層と接触している、請求項５２又は５３に記載の方法。
  55. 前記架橋ゲルが、中性ヒドロゲル、荷電ヒドロゲル、高分子電解質ゲル、疎水性ゲル、中性ゲル又は官能基を含むゲルである、請求項１～５４のいずれか一項に記載の方法。
  56. 前記マクロ多孔質架橋ゲルが、１０ｎｍ～３０００ｎｍの平均サイズを有するマクロ細孔を含む、請求項１～５５のいずれか一項に記載の方法。
  57. 前記支持部材の前記細孔が、約０．１μｍ～約５０μｍの平均細孔径を有する、請求項１～５６のいずれか一項に記載の方法。
  58. 流体流路が、前記複合材料を実質的に通る、請求項１～５７のいずれか一項に記載の方法。
  59. 流体流路が、前記複合材料を実質的に横切る、請求項１～５８のいずれか一項に記載の方法。
  60. ｈ．前記複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って、第７の流量で、物質を含む第１の流体を流すことにより、前記物質の一部を前記複合材料上に吸着又は吸収させるステップをさらに含む、請求項１～５９のいずれか一項に記載の方法。
  61. 前記第１の流体が、断片化抗体、凝集抗体、宿主細胞タンパク質、ポリヌクレオチド、エンドトキシン又はウイルスをさらに含む、請求項６０に記載の方法。
  62. 前記第１の流体の前記流体流路が、前記複合材料を実質的に通る、請求項６０又は６１に記載の方法。
  63. 前記第１の流体の前記流体流路が、前記複合材料を実質的に横切る、請求項６０又は６１に記載の方法。
  64. 前記第１の流体が、前記複合材料を実質的に通って又は実質的に横切って流れた後に、前記物質の実質的にすべてが、前記複合材料上に吸着又は吸収される、請求項６０～６３のいずれか一項に記載の方法。
  65. ｉ．第８の流量で、第２の流体を前記複合材料上に吸着又は吸収された物質と接触させ、それによって前記複合材料から前記物質の一部を放出するステップをさらに含む、請求項６０～６４のいずれか一項に記載の方法。
  66. 前記第２の流体の前記流体流路が、前記複合材料の前記マクロ細孔を実質的に通る、請求項６５に記載の方法。
  67. 前記第２の流体の前記流体流路が、前記複合材料の前記マクロ細孔に対して実質的に垂直である、請求項６５に記載の方法。
  68. 前記物質が、生物学的分子、生物学的イオン、ウイルス又はウイルス粒子である、請求項６０～６７のいずれか一項に記載の方法。
  69. 前記生物学的分子又は生物学的イオンが、アルブミン、リゾチーム、ウイルス、細胞、ヒト及び動物起源のγ－グロブリン、ヒト及び動物起源の免疫グロブリン、ｈＩｇＧ、組換え及び天然起源のタンパク質、合成及び天然起源のポリペプチド、インターロイキン－２及びその受容体、酵素、モノクローナル抗体、トリプシン及びそのインヒビター、シトクロムＣ、ミオグロビン、ミオグロブリン、α－キモトリプシノゲン、組換えヒトインターロイキン、組換え融合タンパク質、核酸由来産物、合成及び天然起源のＤＮＡ並びに合成及び天然起源のＲＮＡからなる群から選択される、請求項６８に記載の方法。
  70. 前記生物学的分子又は生物学的イオンが、リゾチーム、ｈＩｇＧ、ミオグロビン、ヒト血清アルブミン、大豆トリプシンインヒビター、トランスフェラーゼ、エノラーゼ、オボアルブミン、リボヌクレアーゼ、卵トリプシンインヒビター、シトクロムｃ、アネキシンＶ又はα－キモトリプシノゲンである、請求項６９に記載の方法。
  71. 前記第１の流体中の前記物質の濃度が、約０．２ｍｇ／ｍＬ～約１０ｍｇ／ｍＬである、請求項６０～７０のいずれか一項に記載の方法。
  72. 前記第１の流量が、約１膜体積（ＭＶ）／分～約７５ＭＶ／分である、請求項１～７１のいずれか一項に記載の方法。
  73. 前記第２の流量が、約１ＭＶ／分～約７５ＭＶ／分である、請求項２９～７２のいずれか一項に記載の方法。
  74. 前記第３の流量が、約１ＭＶ／分～約７５ＭＶ／分である、請求項３０～７３のいずれか一項に記載の方法。
  75. 前記第４の流量が、約１ＭＶ／分～約７５ＭＶ／分である、請求項３０～７４のいずれか一項に記載の方法。
  76. 前記第５の流量が、約１ＭＶ／分～約７５ＭＶ／分である、請求項４５～７５のいずれか一項に記載の方法。
  77. 前記第６の流量が、約１ＭＶ／分～約７５ＭＶ／分である、請求項４５～７６のいずれか一項に記載の方法。
  78. 前記第７の流量が、約１ＭＶ／分～約７５ＭＶ／分である、請求項６０～７７のいずれか一項に記載の方法。
  79. 前記第８の流量が、約１ＭＶ／分～約７５ＭＶ／分である、請求項６５～７８のいずれか一項に記載の方法。
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