JP7294591B2 - 非圧縮性クロマトグラフィー充填樹脂およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本明細書で使用される場合、「層の高さ」という用語は、完成したクロマトグラフィーカラム内に含まれる充填クロマトグラフィー媒体粒子の層の直線的な高さを指す。
本開示は、セラミックハイドロキシアパタイトビーズなどの非圧縮性材料を装填した充填クロマトグラフィーカラムを提供し、これは輸送、貯蔵、および複数回の使用をはじめとする、多くの一般的な環境要因や使用要因に対して堅牢である良好な分離特性を示す。いかなる理論にも拘束されることを望むものではないが、本開示のカラムは、「絡み合った」非圧縮性粒子を含む充填層を特徴とし、これらの粒子は密に充填されており、例えば振動を受けたときに互いに相対的な動きに抵抗すると考えられる。さらにまた、いかなる理論にも拘束されることを望むものではないが、特定の実施形態では、充填層は、流量調整器または剛性の高いフリットなどの剛性の高い要素と並置またはそれどころか接触しており、スラックスペースを最小限に抑えてカラムの内容物のスロッシングを抑制している。これは、輸送および取り扱い時にカラムに加わる力に耐えるために特に有効であり得る。
本明細書に記載され、図1および図2に示されているクロマトグラフィーカラム50は、主に、カラムチューブ20と、一対の流量分配器24A,24B(または、1つの流量分配器と1つのエンドキャップ)とからなる。流量分配器24A,Bは、円筒形のディスクと、当該ディスクに液体が流入したり通過したりすることを可能にする1つまたは複数の入口/出口パイプとを含む。さらに、流量分配器24A,Bは、流量分配器ディスクの充填媒体側に取り付けられた層支持体、スクリーン、および/またはフィルターを含むことができる。カラム50はまた、流量分配器とカラムチューブとの間にOリングを組み込んでいてもよいし、組み込んでいなくてもよいが、本開示のカラムは、必ずしもOリングを必要としない。
本開示の原理を、以下の非限定的な例によってさらに説明する。
既存の充填方法を使用してカラム性能のベースラインを確立するために、内径4.4cmのカラム(Vantage(登録商標)、Millipore Corporation社、マサチューセッツ州バーリントン在)に、標準的な振動充填方法を用いて、40μmのセラミックハイドロキシアパタイトType1樹脂(CHT(登録商標)、Bio-Rad社、カリフォルニア州ハーキュリーズ在)を充填した。カラムの底部にフリット(POREX(登録商標)、ジョージア州フェアバーン在)を挿入し、セラミックハイドロキシアパタイト樹脂のスラリーを調製して底部フリット上に流し込んで15~20cmの高さにした。カラムの頂部に流量分配器と第2のフリットを挿入した。樹脂を毎時200cmで流動充填して層を沈降させ、次いで流量分配器を流動沈降させた層の1mm以内まで下げ、再び毎時200cmで5分間流動充填した。タップサイクルを開始する前の層の高さは16.4cmであった。
タップサイクルの前に、例1に記載した方法でカラム充填および流動沈降を行った。図5に示すように、クロマトグラフィー性能を試験した。次いで、上部フリットと流量分配器を手動で下げて軸方向の圧縮を行い、層を2.5%だけ圧縮して層の高さを16.0cmにした。圧縮後の試験は直ぐには行わなかった。その代わりに、タッピングサイクルを行うことで、層の安定性を評価し、更なる圧密が発生するかどうかを確認した。層の高さの減少は見られず、層がさらに圧密化することはなかった。
例2で調製した圧縮充填カラムについて、さらに3回の応力試験を行った。まず、空気を注入してカラムを乾燥させた。60mlの空気(層容積の25%)をカラムの頂部に注入した。カラムは再水和期間なしで直ぐに試験したが、内径が大きいカラムは再水和期間の恩恵を受ける可能性があることに留意されたい。目視では、出口ラインから空気が出ている状態ではカラムは乾燥していたが、パルス注入試験中のダウンフローを始めてから1分以内に直ぐに再水和した。プレートまたは非対称性に大きな変化はなかった(表2の6番目)(図7)。
圧縮の結果としてのクロマトグラフィー効率と非対称性の影響を調べるために、内径12.6cmのOPUS(登録商標)(Repligen Corporation社、マサチューセッツ州ウォルサム在)カラムに、40μmのセラミックハイドロキシアパタイトType1樹脂(CHT(商標)、Bio-Rad社、カリフォルニア州ハーキュリーズ在)を充填した。ポリエチレンフリットをカラムの底部に挿入した(POREX(商標)、ジョージア州フェアバーン在)。セラミックハイドロキシアパタイト樹脂のスラリーをリン酸緩衝生理食塩水(PBS)で調製し、層の高さが18~25cmになるようにカラムに流し込んだ。カラムの頂部に流量分配器と第2のフリットを挿入した。この樹脂をPBSを用いて毎時100cmの流速で流動充填し、層を沈降させた。毎時100cmの流量での沈降層の高さは23.0cmであった。毎時100cmの流速を維持しながら、流量分配器を毎時100cmの動的軸圧縮(DAC)で、流動沈降層の1mm以内まで下げた。カラムは3気圧の圧力降下を提供する流速で3カラム体積にコンディショニングし、層の高さが22.5cmになるまで流動下で層を圧密した。最初の試験は22.5cmで行ったが、これは元の流動沈降層の高さから2.2%の圧密率である。
カラム充填、流動沈降、流動コンディショニングは、例4に記載したとおりに行った。この実験では、ポリエチレンフリットは使用しなかった。OPUS(商標)(Repligen Corporation社、マサチューセッツ州ウォルサム在)の内径14cmのカラムに、40μmのセラミックハイドロキシアパタイトType1樹脂(CHT(商標)、Bio-Rad社、カリフォルニア州ハーキュリーズ在)を充填した。カラムは最終的に10%の圧縮率になるように充填した。圧縮率は、上部の流量分配器を下げる前に、毎時100cmの流動沈降層の高さから算出した。10%の圧縮で得られた層の高さは20.6cmであった。
圧縮充填法の拡張性を示すために、内径45.7cmのOPUS(登録商標)(Repligen Corporation社、マサチューセッツ州ウォルサム在)カラムに、40μmのセラミックハイドロキシアパタイトType1樹脂(CHT(商標)、Bio-Rad社、カリフォルニア州ハーキュリーズ)を充填した。カラム充填、流動沈降、流動コンディショニングは、例4および5に記載されているとおりに行った。この実験では、ポリエチレンフリットは使用しなかった。カラムは最終的に10.2%の圧縮率になるように充填した。圧縮率は、上部の流量分配器を下げる前に、毎時100cmの流動沈降層の高さから算出した。10.2%の圧縮で得られた層の高さは20.2cmであった。
80μmのセラミックハイドロキシアパタイトType1樹脂(CHT(商標)、Bio-Rad社、カリフォルニア州ハーキュリーズ)を、内径10cmのOPUSカラム(Repligen Corporation社、マサチューセッツ州ウォルサム在)に充填した。カラム充填、流動沈降、流動コンディショニングは、例4、5および6に記載されているとおりに行った。機械的に圧縮する前と、いくつかの圧縮間隔(5.8%、7.9%、10.2%、および12.4%の圧縮率)とで、カラム効率と非対称性についてカラムを試験した。圧縮率は、上部の流量分配器を下げる前に、毎時100cmの条件下で観察された流動沈降層の高さから算出した。22.6cmの層の高さが観察された。最終的に12.4%で圧縮した後、カラム性能と充填層の安定性について応力試験を行った。充填カラムを、テーブルUS-RD-18X18とバイブレーターSC-500Tを備えたVibco(登録商標)振動テーブル(Vibco INC.社、ロードアイランド州ワイオミング在)に配置した。3バールの圧力で1分間の振動と1分間の流動を5サイクル行った。さらに、重力落下を4サイクル行い(各サイクルは2~3インチ(5.08~7.62cm)の高さから10回落下させることからなる)、その後1分間の流動を行うことで、カラムの応力試験を行った。
Claims (20)
- クロマトグラフィーカラムであって、
第1の端部および第2の端部を有する管状部材と、
前記管状部材の第1の端部に固定された第1の流量分配器と、
前記管状部材の第2の端部に固定された第2の流量分配器と、
セラミックハイドロキシアパタイトを含む充填クロマトグラフィー媒体であって、前記管状部材内に前記第1の流量分配器と前記第2の流量分配器との間で配置されており、流動沈降によって流動沈降層を調製した後、前記流動沈降層の厚さに対して、最終的に少なくとも2%~12.4%圧縮される、充填クロマトグラフィー媒体と
を備える、
クロマトグラフィーカラム。 - 前記セラミックハイドロキシアパタイトが不定形または球形である、請求項1に記載のクロマトグラフィーカラム。
- 前記セラミックハイドロキシアパタイトが40μmのセラミックハイドロキシアパタイトビーズを含む、請求項1または2に記載のクロマトグラフィーカラム。
- 前記第1の流量分配器および前記第2の流量分配器の少なくとも一方が、多孔質のポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリテトラフルオロエチレンのフリットを含む、請求項1から3のいずれか一項に記載のクロマトグラフィーカラム。
- 前記管状部材が動作中に鉛直方向に配向されており、かつ前記管状部材内の前記充填クロマトグラフィー媒体の高さが、少なくとも2、3、4、5、6、7、8、9、または10回のクロマトグラフィー使用サイクルにわたって実質的に一定のままである、請求項1から4のいずれか一項に記載のクロマトグラフィーカラム。
- 前記クロマトグラフィーカラムの分離性能が、理論段相当高さ値(HETP値)および非対称性値によって特徴付けられ、(a)前記HETP値が、少なくとも2、3、4、5、6、7、8、9、または10回のクロマトグラフィー使用サイクルにわたって2%、3%、4%、5%、10%、20%、30%、40%、または50%を超えて減少せず、かつ/または(b)前記非対称性値が、少なくとも2、3、4、5、6、7、8、9、または10回のクロマトグラフィー使用サイクルにわたって5%、10%、20%、30%、40%または50%を超えて増加または減少しない、請求項1から5のいずれか一項に記載のクロマトグラフィーカラム。
- 前記クロマトグラフィーカラムの分離性能が、理論段相当高さ値(HETP値)および非対称性値によって特徴付けられ、(I)総固定変位25mmの固定変位振動、または(II)全体のGrmsレベルが1.15のランダム変位振動から選択される振動曝露の後に、(a)前記HETP値が15%を超えて変化せず、かつ/または(b)前記非対称性値が15%を超えて変化しない、請求項6に記載のクロマトグラフィーカラム。
- (I)総固定変位25mmの固定変位振動、または(II)全体のGrmsレベル1.15のランダム変位振動から選択される振動曝露の後に、前記HETP値および/または前記非対称性値が10%を超えて変化しない、請求項6に記載のクロマトグラフィーカラム。
- (I)150mmの落下、(II)少なくとも1.7m/sの速度変化をもたらす傾斜衝撃、または(III)少なくとも1.7m/sの速度変化をもたらす水平衝撃から選択される衝撃曝露の後に、(a)前記HETP値が10%を超えて変化せず、かつ/または(b)前記非対称性値が10%を超えて変化しない、請求項7または8に記載のクロマトグラフィーカラム。
- 振動-衝撃-振動の一連の曝露の後に、(a)前記HETP値が10%を超えて変化せず、かつ/または(b)前記非対称性値が10%を超えて変化せず、前記衝撃曝露は、(I)150mmの落下、(II)少なくとも1.7m/sの速度変化をもたらす傾斜衝撃、または(III)少なくとも1.7m/sの速度変化をもたらす水平衝撃から選択され、かつ前記振動曝露は、(IV)総固定変位25mmの固定変位振動、または(V)全体のGrmsレベルが1.15のランダム変位振動から選択される、請求項9に記載のクロマトグラフィーカラム。
- (I)総固定変位25mmの固定変位振動、または(II)全体のGrmsレベル1.15のランダム変位振動から選択される振動曝露の後に、前記HETP値および非対称性値が5%を超えて変化しない、請求項6から10のいずれか一項に記載のクロマトグラフィーカラム。
- 前記クロマトグラフィーカラムの分離性能が、理論段相当高さ値(HETP値)または非対称性値によって特徴付けられ、前記HETP値および/または前記非対称性値が、輸送または貯蔵の前後で実質的に一定のままである、請求項1から11のいずれか一項に記載のクロマトグラフィーカラム。
- 前記管状部材内の前記充填クロマトグラフィー媒体の高さが、輸送または貯蔵の前後で実質的に一定のままである、請求項1から12のいずれか一項に記載のクロマトグラフィーカラム。
- 前記管状部材が動作中に鉛直方向に配向されており、かつ前記管状部材内の前記充填クロマトグラフィー媒体の高さが、輸送または貯蔵の前後で実質的に一定のままである、請求項1から13のいずれか一項に記載のクロマトグラフィーカラム。
- クロマトグラフィーカラムを製造する方法であって、
第1の流量分配器と第2の流量分配器との間で、セラミックハイドロキシアパタイトを含み、沈降したクロマトグラフィー媒体を2.5%~12.4%圧縮することによって充填クロマトグラフィー媒体を製造する段階
を備える、方法。 - 前記第1の流量分配器および前記第2の流量分配器の少なくとも一方が、多孔質のポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリテトラフルオロエチレンのフリットを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記クロマトグラフィー媒体の前記セラミックハイドロキシアパタイトが40μmのセラミックハイドロキシアパタイトビーズを含む、請求項15または16に記載の方法。
- 前記クロマトグラフィー媒体を、層の高さが18~35cmになるように前記クロマトグラフィーカラムに流し込む、請求項15から17のいずれか一項に記載の方法。
- 第1のフリットを前記クロマトグラフィーカラムの底部に挿入し、セラミックハイドロキシアパタイトのスラリーを前記第1のフリット上に流して5~30cmの高さにし、流量分配器と第2のフリットとを前記クロマトグラフィーカラムに挿入する、請求項18に記載の方法。
- 前記セラミックハイドロキシアパタイトを毎時200cmで流動充填して前記層を沈降させ、前記流量分配器を、沈降させた前記層の1mm以内まで下げて、更に毎時200cmで流動充填する、請求項19に記載の方法。
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