JP7495353B2 - カプセル化粒子分画装置、それらのシステム及び使用方法 - Google Patents

カプセル化粒子分画装置、それらのシステム及び使用方法 Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年４月４日に出願された米国仮出願第６２／６５２，６８２号の利益を主張し、その内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
技術分野
本開示は、メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料を用いて、カプセル化粒子を含む液体分画する方法に関する。本開示はまた、カプセル化粒子を含む液体を分画するメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料を含む装置に関する。
カプセル化粒子としては、細胞、ウイルス、小胞、リポソーム、液胞、リソソーム、エキソソーム、及びポリマーソーム等の構造があげられるが、これらに限定されない。より一般的には、当該カプセル化粒子は、ガス、液体、又は固体、又はガス、液体、又は固体のいかなる組み合わせを含み得る、その内部内容物を封入化する外部バリアを含む。液体からカプセル化粒子を分離には、当該粒子が一般に破裂、変形、及びケーキングを受けやすいため、特に困難である。カプセル化粒子を分離する１つの一般的な戦略は、フィルター／膜を用いる濾過である。当該分離用のフィルターを選択する場合、膜／フィルターの孔径は、カプセル化粒子を排除する程度に十分小さく、目詰まり及び低体積フラックスを防ぐ程度に十分大きくなければならない。
血液分画は、カプセル化粒子を分離する一般的な例であり、血液細胞は血液血漿から分離される。血液分画は、臨床的血液分析、患者ケア用の血漿タンパク質の単離、及び製薬生産を含む、様々な用途で用いられる。血液細胞の血漿からの分離は、多くの用途に通常用いられる。
血液分画の一般的な技術は、特に臨床分析では遠心分離である。遠心分離は遠心分離機が必要とし、これはすべての環境では実用的でない。例えば、自動化血液分析装置に、遠心分離機を含む場合、保守が必要な追加の構成要素を導入するため、費用及びバルクが増大する。遠心分離機は、ポイントオブケアで用いるにも不便である。
メンブレン／フィルターを用いた血液分画に特異的な方法である血液濾過は、カプセル化粒子の分離に関連する課題が示される。赤血球の最大直径は約８μｍであるが、加圧下で変形し、約３μｍの孔を通過しうる。全血を約３μｍの孔で濾過すると、赤血球は変形し、孔栓という孔に固着する。細孔が詰まると、流れが低下するため、流れを高めるのに圧力を高めると、細胞は溶解してしまい、その内容物が排出されて望ましくない。細孔の目詰まりの緩和に、一般に約８００ｎｍ～約２μｍの範囲のより小さな細孔を用いることができる。しかしながら、孔径を小さくすると、赤血球が膜表面にケーキ状になり、フラックスが低下し、さらには完全体積フラックス喪失が起こることも知られている。
米国特許第６２４１８８６号公報 米国特許第７９２７８１０号公報
Brail et al. (TransfusionMedicine Reviews, Vol IX, No. 2, 1995 pp 145-166)
さらに、いくつかの血液濾過方法は沈降に依存し、血液細胞が膜を通過する駆動力をほとんど、又は全く提供しない。具体的には、これらの方法では、血液試料を、入口側からほとんど加圧できないか、又は血液濾過装置の出口側から真空にすることができず、さもなければ、圧力差により、細胞溶解が起こる。膜との接触時に血液試料を分離させる圧力又は真空等の駆動力がなければ、押出ができず、従って失われる大量の血漿が膜内に付着するため、血漿の収率は低くなる。さらに、血漿のホールドアップ体積を最小限にするため、当該沈降フィルターはしばしば、いかなる種類の封入又は筺体も伴わずに用いられ、血漿は単に膜の底部を拭き取り、いくつかの収集容器に滴下されるだけであり、このような設定は不便であり、血漿は、膜のシート上の全血に汚染されやすい状態となる。
非特許文献１及び特許文献１はともに、孔径（非特許文献１）又は孔径である平均水圧径（特許文献１）が実質的に３μｍの場合、赤血球が膜を通過しうることを示す。特許文献２は、赤血球が２μｍの孔を通過しうることを示す。特許文献１は、血液が５００ｎｍ以下のフィルターを詰まらせ、圧力を上げるとさらに溶解が起こるため、５００ｎｍという低い水力学的直径が有用であることを示す。特許文献２は、孔径を５０ｎｍまで小さくしうることに言及し、他の血液成分が、孔が５０ｎｍ未満のフィルターを目詰まりさせることを示すが、特許文献２は、孔径が２００ｎｍまで小さくなることのみを示す。さらに、特許文献２は、多孔性が高まるとさらなる溶血につながるために有害であることを示す。
ブロック共重合体膜は、孔径分布が狭く、孔密度が高く、かつ孔径が１ｎｍ～２００ｎｍの範囲で調整可能な、濾過について多くの広範に有用な特性がある。関連技術は、孔サイズがより小さく、かつ孔密度がより高いというブロック共重合体膜に関連する性質が、全血中の血液細胞等のカプセル化粒子の濾過を悪化させることを教示する。驚くべきことに、本開示の材料及び装置は、予想されるセイルを溶解せず、加圧下で血液が濾過されうる。当業者にとって、この改良は、カプセル化粒子を含む液体の広範囲の分画に有益である。
メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料の一例の説明図である。
本開示の様々な態様による一実施形態の概略図であり、カプセル化粒子を含む液体は、メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料との接触により分画されることを示す図である。
本開示の様々な態様による別の実施形態の概略図であり、カプセル化粒子を含む液体は、メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料との接触により分画され、ここで、液体は、加圧される。
本開示の様々な態様によるさらに別の実施形態の概略図であり、カプセル化粒子を含む液体が、メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料との接触により分画され、ここで真空がメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料に適用される。
本開示の様々な態様によるさらに別の実施形態の概略図であり、カプセル化粒子を含む液体は、メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料との接触により第１分画され、次いで、当該分画された液体は、第２メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料との接触により第２分画される。
本開示の様々な態様によるさらに別の実施形態の概略図であり、カプセル化粒子を含む液体は、メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料との接触により第１分画され、ここで、液体は加圧され、次いで、当該分画された液体は、第２メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料との接触により、第２分画される。
本開示の様々な態様によるさらに別の実施形態の概略図であり、カプセル化粒子を含む液体は、メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料との接触により第１分画され、次いで、当該分画された液体は、第２メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料との接触により、第２分画され、ここで、第２メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料の出口又はその近傍で減圧され、両方の膜全体に圧力差を提供する。
本開示の様々な態様によるさらに別の実施形態の概略図であり、カプセル化粒子を含む液体は、クロスフローモードでメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料との接触により第１分画され、次いで、透過物は、クロスフローモードで第２メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料との接触により第２分画される。
本開示の様々な態様によるさらに別の実施形態の概略図であり、ここで、カプセル化粒子を含む液体は、クロスフローモードでメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料との接触により第１分画され、次いで、保持液は、クロスフロー７モードで第２メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料との接触により分画される。
本開示の様々な態様による例示的な装置の説明図である。
本開示の様々な態様による別の例示的な装置の説明図である。
本開示の様々な態様による、さらに別の例示的な装置の説明図である。
本開示の様々な態様による、さらに別の例示的な装置の説明図である。
本開示の様々な態様による、さらに別の例示的な装置の説明図である。
本開示の様々な態様による、さらに別の例示的な装置の説明図である。
本開示の様々な態様による、さらに別の例示的な装置の説明図である。
本開示の様々な態様による、さらに別の例示的な装置の説明図である。
本開示の様々な態様による、さらに別の例示的な装置の説明図である。
本開示の様々な態様による、さらに別の例示的な装置の説明図である。
メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料（Ｂ、ソリッドブラック）を通した濾過後の希釈全血溶液（Ａ、破線）及び希釈透過物のＵＶ－可視スペクトルである。
メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料（Ｂ、右）を通して濾過した後、カラー又は血球が顕著に存在しないことと比較した、全血（Ａ、左）を示す光学顕微鏡像である。
以下の実施形態の説明は、単に例示的であり、本開示の主題、それらの適用、又は用途を限定することを意図するものではない。
全体を通して適用されるように、範囲は、範囲内にあるすべての値を記述するための簡略化として用いられる。範囲内のいかなる値も範囲の終端として選択することができる。
本明細書及び添付の特許請求の範囲の適用上、別段の指示がない限り、量、パーセント（％）又は比率、及び明細書及び特許請求の範囲において使用される他の数値を表す全ての数値は、明示的に表示されているか否かを問わず、すべての場合に用語「約（ａｂｏｕｔ）」により修正されているものと理解されるべきである。当該用語は、一般に、記載された数値に対する合理的な量の偏差として当業者が考慮するであろう（すなわち、同等の機能又は結果を備える）数字の範囲を示す。例えば、当該用語は、±１０％の偏差、±５％の偏差、あるいは±１％の偏差を含むと解釈することができるが、ただし、そのような偏差は、値の最終関数又は結果を変化させるものではない。従って、反義的に示されない限り、本明細書及び添付の特許請求の範囲に記載された数値パラメータは、本発明によって得られようとする所望の特性に依存して変化し得る近似値である。
本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いられる、「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」（原文）という単数形は、明示的かつ明確に１つの参照に限定されない限り、複数の参照を含むことに留意されたい。本明細書で用いられる、用語「含む・挙げる（ｉｎｃｌｕｄｅ）」及びその文法的変形は非限定的であることを意図し、リスト中の項目の記載は、列挙された項目に置換や挿入されうる他の類似の項目を除外するものではない。例えば、本明細書及び以下の特許請求の範囲で用いられる、用語「含む・備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」（ならびに「含まれる」等の形態、誘導体、又はその変形）、用語「含む・挙げる（ｉｎｃｌｕｄｅ）」（ならびに「含まれる・挙げられる」等の形態、誘導体、又は変形）及び「有する・備える（ｈａｓ）」（その形態、誘導体、又はその変形）は包括的（すなわち、オープンエンド）であり、他の追加的な要素や工程が除かれるものではない。従って、当該用語は、列挙された要素又は工程をカバーするだけでなく、明示的に列挙されていない他の要素又は工程も含むことができる。さらに、本明細書中で用いられる、用語「ａ」又は「ａｎ」（原文）は「１」を意味し得るが、「１以上」、「少なくとも１」及び「１以上」の意味とも一致する。従って、「ａ」又は「ａｎ」が先行する要素は、さらなる制約なしに、追加の同一要素の存在を妨げない。
本開示は、カプセル化粒子を含む液体を分画する、少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料を含む装置に関する。また、本開示は、少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料を用いてカプセル化粒子を含む液体を分画する方法に関する。
本開示の文脈では、「等多孔質」とは、孔径分布が実質的に狭いことを意味する。
本開示の文脈では、「メソポーラス」とは、孔径が約１～約２００ナノメートルであることを意味する。
本開示の文脈では、「カプセル化粒子」とは、その内部内容物をカプセル化する外部バリアを含む粒子を意味し、内部内容物は、気体、液体、又は固体、又は気体、液体、又は固体のいかなる組み合わせをも含み得る。
本開示の文脈では、メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料の「選択的部分」は、多孔性を含む材料の一部として定義することができる。本開示の文脈では、メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料の「最も選択的部分」は、平均孔径が最小である材料の選択的部分と定義することができる。本開示の文脈では、メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料の「最小選択的部分」は、平均孔径が最大である材料の選択的部分と定義することができる。
本開示の文脈では、「保持液」とは、多孔質材料を通過しない液体を意味する。
本開示の文脈では、「透過液」とは、多孔質材料を通過する液体を意味する。
本開示の様々な態様では、イソソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料は、直径が約１ｎｍ～約２００ｎｍの範囲のメソ細孔を備えることができる。いくつかの例では、メソ細孔は、直径が約３ｎｍ～約２００ｎｍの範囲であり得る。他の例では、メソ細孔は、直径が約５ｎｍ～約２００ｎｍの範囲であり得る。さらに他の例では、メソ細孔は、直径が約５ｎｍ～約１００ｎｍの範囲であり得る。さらに他の例では、メソ細孔は、直径が約１０ｎｍ～約１００ｎｍの範囲であり得る。さらに他の例では、メソ細孔は、直径が約５ｎｍ～約４９ｎｍの範囲であり得る。さらに他の例では、メソ細孔は、直径が約２０ｎｍ～約４９ｎｍの範囲であり得る。さらに他の例では、メソ細孔は、直径が約１ｎｍ～約４９ｎｍの範囲であり得る。さらに他の例では、メソ細孔は、直径が約５ｎｍ～約５０ｎｍの範囲であり得る。さらに他の例では、メソ細孔は、直径が約５ｎｍ～約１５ｎｍの範囲であり得る。
ブロック共重合体膜は、孔径分布（等多孔率）が狭く、孔密度が高く、及び孔径が約１ｎｍ～約２００ｎｍの範囲の調整可能な、濾過用の多くの有用な特性を備える。
いくつかの実施形態では、少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料の最も選択的な層は、カプセル化粒子を含む流入液体に面し、最も選択的な層の平均孔径は、カプセル化粒子の少なくとも１つの最大直径よりも有意に小さい。これらの実施形態の文脈では、相対直径は、メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料の平均孔径（ｄＰＯＲＥ）に対するカプセル化粒子の最大直径（ｄＰＡＲＴ）のラムダ（λ）といわれる比（ここで、λ＝ｄＰＡＲＴ／ｄＰＯＲＥ）を通して定義することができる。少なくとも１つの実施形態では、λは少なくとも約４０である。場合によっては、λは少なくとも１００である。他の例では、λは少なくとも約１５０である。さらに他の例では、λは少なくとも約２００である。さらに他の例では、λは少なくとも約３００である。さらに他の例では、λは少なくとも約３５０である。さらに他の例では、λは少なくとも約３７５である。さらに他の例では、λは少なくとも約４００である。さらに他の例では、λは少なくとも約５００である。さらに他の例では、λは少なくとも約６００である。さらに他の例では、λは少なくとも約７００である。さらに他の例では、λは少なくとも約８００である。さらに他の例では、λは少なくとも約８５０である。さらに他の例では、λは少なくとも約９００である。一実施形態では、λは少なくとも約１０００である。さらに他の例では、λは少なくとも約１５００である。さらに他の例では、λは少なくとも約１５０００である。いくつかの実施形態では、λは、最大で３０，０００である。たとえば、λはせいぜい２５，０００である。別の例では、λはせいぜい２０，０００である。さらに別の例では、λは、本開示に従った１８，０００の実施例が表１に見出される。
Figure 0007495353000001

いくつかの実施形態では、例えば、図１に示されるように、メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料は、二次元（例えば、シート、フィルム）又は三次元構造（例えば、チューブ、モノリス）であり、ブロック共重合体２０及びメソ細孔１０を含む材料を含む。メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料は、断面構造が非対称又は対称であり得る。本開示の目的のために、そして濾過産業において一般に定義されるように、対称膜は、その厚さを通して均一である孔構造があり、非対称膜は、厚さを通して孔構造が変化する。
少なくとも１つの実施形態では、例えば、図２に示されるように、少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料２００を、カプセル化粒子２１０を含む液体と接触させ、液体の少なくとも１つの成分を分離又は除去させ、透過物２２０を、第１分画液体２３０として回収する。
いくつかの実施形態では、例えば、図３に示されるように、少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料３００を、カプセル化粒子３１０を含む液体と接触させ、加圧源３２０を用いてメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料３００全体に圧力差を適用し、液体の少なくとも１つの成分を分離又は除去させ、透過物３３０を第１分画液体５０として回収する。
いくつかの実施形態では、例えば、図４に示されるように、少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料４００を、カプセル化粒子４１０を含む液体と接触させ、真空源４２０を用いてメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料４００全体に圧力差を適用し、液体の少なくとも１つの成分を分離又は除去させ、透過物４３０を、第１分画液体４４０として回収する。
いくつかの実施形態では、少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料を、カプセル化粒子を含む液体と接触させ、メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料全体に可変又は間欠的圧力差を適用し、液体の少なくとも１つの成分を分離又は除去させる。可変又は間欠的圧力差は、表面でのあらゆるビルドアップを妨げるのに役立ちうる。
少なくとも１つの実施形態では、少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料であって、メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料の断面構造が対称である、少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料を、カプセル化粒子を含む液体と接触させて、液体の少なくとも１つの成分を分離又は除去させる。
少なくとも１つの実施形態では、メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料の断面構造が非対称である少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料を、カプセル化粒子を含む液体と接触させ、液体の少なくとも１つの成分を分離又は除去させる。
少なくとも１つの実施形態では、メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料の断面構造が非対称である少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料を、カプセル化粒子を含む液体と接触させ、当該液体は、最初にメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料の最も選択的な部分と接触し、液体の少なくとも１つの成分を分離又は除去させる。
少なくとも１つの実施形態では、本開示の様々な態様による装置は、少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料を備える。
少なくとも１つの実施形態では、本開示の様々な態様による装置は、少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料、当該液体を当該メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料と接触させうる注入口、及び分画された液体を通過させうる排出口を備える。
少なくとも１つの実施形態では、本開示の様々な態様による装置は、少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料、当該液体を前記メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料と接触させうる注入口、当該分画された液体を通過させうる出口、当該装置からガスを除去する通気口を備える。
少なくとも１つの実施形態では、本開示の様々な態様による装置は、少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料、当該液体を当該メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料と接触させうる注入口、当該分画された液体を通過させうる出口と、濾過されない液体を除去する保持液出口を備える。
少なくとも１つの実施形態では、本開示の様々な態様による装置は、少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料、当該液体を当該メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料と接触させうる注入口、当該分画された液体を通過させうる出口、及び当該分画された液体を捕捉する受容容器を備える。
少なくとも１つの実施形態では、本開示の様々な態様による装置は、少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料と、当該液体を当該メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料と接触させうる注入口、当該分画された液体を通過させうる出口、当該装置からガスを除去する通気口、濾過されない液体を除去する保持液出口、分画された液体を捕捉する受容容器とのうちの少なくとも２つを含む。
少なくとも１つの実施形態では、本開示の様々な態様による装置は、少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料と当該液体を当該メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料と接触させうる注入口、当該分画された液体を通過させうる出口、当該装置からガスを除去する通気口、濾過されない液体を除去する保持液出口、分画された液体を捕捉する受容容器を含む。
いくつかの実施形態では、本開示の様々な態様による装置は、非対称断面を含む少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料を含み、少なくとも第１メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料の最も選択的なメソポーラス部分は、流入液体が最初に前記メソポーラス等多孔質材料の最も選択的な部分と接触するように、入口に面する。
いくつかの実施形態では、本開示の様々な態様による装置は、注入口を含み、当該注入口は、メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料のハウジングの一部であり得る。例えば、少なくとも１つの実施形態では、注入口は、シリンジフィルターの成形プラスチック部品であり得る。他の実施形態では、注入口は、メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料の露出表面であることができ、液体を導入してメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料と接触させることができる。例えば、少なくとも１つの実施形態では、注入口は、メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料の最も選択的な部分であり得、ここで、メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料は、平面シート膜である。
いくつかの実施形態では、本開示の様々な態様による装置は、出口を含み、当該出口は、メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料のためのハウジングの一部であり得る。例えば、少なくとも１つの実施例では、出口は中空繊維モジュールのプラスチック部品であってもよい。他の実施形態では、出口は、メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料の露出表面であってよく、液体はメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料から排出しうる。例えば、少なくとも１つの実施形態では、出口は、メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料の最小選択的部分であり得、ここで、メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料は、複数ウェルプレートの底部に取り付けられた平面シート膜である。
いくつかの実施形態では、本開示の様々な態様による装置は、液体が導入された時点又は導入後に装置からガスを除去するベントを備える。少なくとも１つの実施形態では、ベントは、開口又は閉鎖可能な開口であってもよい。例えば、少なくとも１つの実施形態では、ベントは、開状態、部分的に開状態、又は閉状態の間で遷移するように手動又は遠隔操作することができるハウジング内に組み込まれたバルブである。少なくとも１つの実施形態では、ベントは、開口、部分的開口、及び閉鎖を可能にする取り外し可能なキャップ、カバー、又は取付具があるハウジングの成形部品である。少なくとも１つの実施形態では、ベントは、外部弁、継手、コネクタ、カバー、又はキャップが接続され、開状態と閉状態との間でベントを測定するために使用され得る開口又は接続である。
いくつかの実施形態では、本開示の様々な態様による装置は、分画された液体を捕捉する受容容器を含む。いくつかの実施形態では、受容容器は、装置の一体化された部分である。いくつかの実施形態では、受容容器は、装置の取り外し可能部分である。
少なくとも１つの実施形態では、少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料であって、前記メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料の断面構造が非対称である、少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料は、カプセル化粒子を含む液体と接触し、前記液体は、最初に前記メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料の前記最も選択的な部分と接触し、圧力差が前記メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料全体に印加され、前記液体の少なくとも１つの成分が分離又は除去される。加圧は、例えば、シリンジ上に見出されるプランジャの手動又は機械的作動によって適用することができる。加圧は、例えば、ポンプ又は加圧容器から駆動される気体又は液体によっても適用することができる。
少なくとも１つの実施形態では、少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料を、カプセル化粒子を含む液体と接触させ、ここで、少なくとも１つの成分を、メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料全体に印加される圧力差と、又は印加されずに、カプセル化粒子の溶解を最小限にしつつ、分離又は除去する。一例では、カプセル化粒子溶解は、溶解粒子の約１％未満である。別の例では、カプセル化粒子溶解は、溶解粒子の約５％未満である。さらに別の例では、カプセル化粒子溶解は、溶解粒子の約１０％未満である。真空は、例えば、シリンジ上にプランジャを手動又は機械的に延伸して適用することができる。真空は、例えば、真空ポンプから適用することもできる。いくつかの実施形態では、真空は、装置出口から直接印加される。例えば、シリンジを装置出口に接続し、吸引して真空にすることができる。いくつかの例では、あるポートでの真空適用及び別のポートを通る液体回収を可能にするため、出口にスプリッタを含めることができる。そのような実施形態の一例は、真空濾過装置であり、ここで、真空接続部は、装置出口の上にあり、受容容器でカプセル化される。この実施例では、真空は分画に寄与するが、出口は真空源の下にあるので、分画された液体は、真空源に直接吸引されずに回収することができる。
少なくとも１つの実施形態では、少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料を全血と接触させ、全血の少なくとも１つの成分を分離又は除去する。
少なくとも１つの実施形態では、少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料を、全血を含む液体と接触させ、全血の少なくとも１つの成分を分離又は除去する。
少なくとも１つの実施形態では、少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料を、少なくとも１つのタイプの血液細胞を含む液体と接触させて、少なくとも１つのタイプの血液細胞を分離又は除去する。
少なくとも１つの実施形態では、少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料を、血液を含み、及びさらにＥＤＴＡ、シュウ酸塩、クエン酸ナトリウム、ヨード酢酸ナトリウム、フッ化ナトリウム、及びヘパリンを含むが、これらに限定されない少なくとも１つの保存剤をさらに含む、液体と接触させ、血液の少なくとも１つの成分を分離又は除去させる。
少なくとも１つの実施形態では、少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料は、ＥＤＴＡ、シュウ酸塩、クエン酸ナトリウム、ヨード酢酸ナトリウム、フッ化ナトリウム、及びヘパリンを含むが、これらに限定されない、少なくとも１つの保存剤で吸収される。
いくつかの実施形態では、メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料は、例えば、プリーツパック、カセット内の１つ以上の平面シート、螺旋巻きモジュール、中空繊維、中空繊維モジュール、シリンジフィルター、マイクロ遠心分離管、遠心チューブ、スピンカラム、マルチプルウェルプレート、真空フィルター、又はピペットチップを含む装置として又は装置内にパッケージされる。一実施形態では、当該装置は、本開示の２つ以上の異なる材料を利用することができる。
いくつかの態様では、カプセル化粒子を含む液体から分離又は除去される少なくとも１つの成分が、メソポーラス等多孔質ブロック共重合体と接触した後に回収又は取り戻される。
いくつかの態様では、メソポーラス等多孔質材料を含む２つ以上のメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料又は装置が、１又はそれ以上のサイズのカプセル化粒子を含む液体の分画中に用いられる。例えば、図５に示される実施形態では、カプセル化粒子５００を含む液体をメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料５１０と接触させ、透過物５２０を最初に分画した液体５３０として回収する。第１分画液体５３０をその後、第２メソポーラス等多孔質材料５４０と接触させて、透過液５５０は、第２分画液体５６０として回収する。
図６に示す一実施形態では、例えば、カプセル化粒子６００を含む液体をメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料６１０と接触させ、加圧源６２０を用いて加圧し、第１透過物６３０を第１分画液体６４０として回収する。第１分画液体６４０をその後、第２メソポーラス等多孔質材料６５０と接触させて、第２透過液６６０を、第２分画液体６７０として回収する。
図７に示される一実施形態では、例えば、カプセル化粒子７００を含む液体をメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料７１０と接触させ、第１透過物７２０を、第１分画液体７３０として回収する。第１分画液体７３０を、続いて、第２メソポーラス等多孔質材料７４０と接触させ、真空源７６０を用いて膜全体を真空処理する。第２透過液７７０は、第２分画液体７８０として回収される。
一実施形態の例では、メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料を含むシリンジフィルター装置を、カプセル化粒子を含む液体と接触させ、シリンジフィルター装置全体に圧力勾配を適用し、より大きな粒子の分離を容易にする。続いて、透過物を、ピペットチップにパッケージされた表面官能化モノリシックメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料と接触させ、メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料全体に圧力差を加え、幾つかの小さな粒子の分離を容易にする。最後に、保持された血液タンパク質を、メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料から回収することができる。
いくつかの実施形態では、メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料を含む少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料又は装置が、交差流又は接線流モードで動作し、カプセル化粒子を含む液体は、材料のメソポーラス等多孔質選択部分に対して接線方向に通される。いくつかのそのような実施形態では、メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料を含む２又はそれ以上のメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料又は装置が、カプセル化材料を含む液体の分離に用いられる。
一実施形態では、例えば、図８に示すように、カプセル化粒子８００を含む液体を、第１メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料８１０に交差流モードで接触させて最初に分離され、ここで、第１保持液８２０は、第１供給材料８３０に循環して戻され、第１分離由来の第１透過液８４０は、第１分画液体８５０として回収される。次に、第１分画液体８５０を交差流モードで第２メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料８６０と接触させ、そこで第２保持液８７０を第２供給材料８８０に循環させ、第２分離由来の第２透過液８９０を第２分画液体８９５として収集する。
一実施形態では、例えば、図９に示されるように、カプセル化粒子９００を含む液体は、第１メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料９１０を交差流モードで接触させて最初に分離され、第１保持液９２０は、第２メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料９３０によってさらに交差流モードで分離され、第２保持液９４０は、いかなる第１保持液９２０の供給液に循環させることができる。第１メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料９１０を用いて第１分離から得られた第１透過液９５０を、第１分画液体９６０として回収する。第２メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料９３０を用いて、第１保持液９２０、及び場合によっては、第２保持液９４０のさらなる分離から得られた第２透過液９７０も、分画液体９８０として回収される。例示的な別の実施形態では、カプセル化粒子を含む液体は、まず、クロスフローモードでメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料によって分離され、次に、第１分離由来の保持液を、クロスフローモードで第２メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料と接触されて、さらなる分離を行う。
いくつかの実施形態では、少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料は、ジブロック共重合体を含む。
いくつかの実施形態では、少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料は、トリブロック共重合体を包含する。そのような一実施形態では、少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料は、Ａ－Ｂ－Ａトリブロック共重合体を含む。そのような一実施形態では、少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料は、Ａ－Ｂ－Ｃトリブロック共重合体を含む。材料がメソポーラス及び等多孔質であり、少なくとも１つのブロック共重合体を含む限り、いかなるブロック構造も適当である。
いくつかの実施形態では、少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料は、テトラブロック又は高次共重合体、例えば、ペンタブロック、ヘプタブロック等を含む。材料がメソポーラス及び等多孔質であり、少なくとも１つのブロック共重合体を含む限り、いかなるブロック構造、例えば、Ａ－Ｂ－Ａ－Ｂ、Ａ－Ｂ－Ｃ－Ａ、Ａ－Ｂ－Ｃ－Ｂ、Ａ－Ｂ－Ｃ－Ｄ、Ａ－Ｂ－A－Ｃ－Ｄ－Ｅ、Ａ－Ｂ－Ａ－Ｂ－Ａ－Ｂ－Ａ、Ａ－Ｂ－Ｃ－Ａ－Ｂ－Ａ－Ｃ－Ｄ等が適当である。
適当なブロック化学のいくつかの例としては、ポリ（イソブチレン）、ポリ（イソプレン）、ポリブタジエン）、ポリ（プロピレングリコール）、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（ジメチルシロキサン）、ポリ（エーテルスルホン）、ポリ（スルホン）、ポリ（ヒドロキシスチレン）、ポリ（メチルスチレン）、ポリ（エチレングリコール）、ポリ（２－ヒドロキシエチルメタクリレート）、ポリ（アクリルアミド）、ポリ（Ｎ，Ｎ－ジメチルアクリルアミド）、ポリ（プロピレンオキシド）、ポリ（スチレンスルホネート）、ポリ（スチレン）、ポリ（エチレン）、ポリ（塩化ビニル）、ポリ（２－（ペルフルオロヘキシル）エチルメタクリレート）、ポリ（テトラフルオロエチレン）、ポリ（ブミリデンフッ化物）、ポリ（ペンタフルオロスチレン）、ポリ（アクリル酸）、ポリ（２－ビニルピリジン）、ポリ（４－ビニルピリジン）、ポリ（３－ビニルピリジン）、ポリ（Ｎ－イソプロピルアクリルアミド）、ポリ（ジメチルアミノエチルメタクリレート）、ポリ（グリシジルメタクリレート）、ポリ（エチレンイミン）、ポリ（乳酸）、ポリ（アクリロニトリル）、ポリ（メチルアクリレート）、ポリ（ブチルメタクリレート）、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリ（ｎーブチルアクリレート）、ポリ（アミド酸）、ポリ（イソシアネート）、ポリ（シアノアクリル酸エチル）、ポリ(アリルアミン塩酸塩)、又はその置換同等物があげられるが、これらに限定されない。
いくつかの例では、適当なメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料は、Ｍｎが、約１×１０３～約１×１０７ｇ／ｍｏｌであるものを含み、より高次のジブロック、トリブロック、又はマルチブロック共重合体（すなわち、テトラブロック、ペンタブロック等）を含む。ブロック共重合体の多分散指数（ＰＤＩ）は分子サイズの不均一性の尺度であり，ブロック共重合体試料中のモル質量の分布を示した。それは平均モル質量（Ｍｗ）と数平均モル質量（Ｍｎ）の比である。本明細書に開示されるＢＣＰの少なくとも１つの実施形態のＰＤＩは、約１．０～約３．０の範囲である。
いくつかの実施形態では、適当なメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料は、Ａ－Ｂ、Ｂ－Ａ、Ｂ－Ａ－Ｂ、Ａ－Ｂ－Ａ－Ｂ、Ｂ－Ａ－Ｂ－Ａ、又はＡ－Ｂ－Ａの形態の構造がある少なくとも１つのジブロック共重合体又はマルチブロック共重合体を含み、ここで、Ａ及びＢは、２つの異なるタイプのブロック化学を表す。好ましい態様では、Ａは親水性及び／又は水素結合ブロックであり、Ｂは疎水性ブロックである。適当な水素結合及び／又は親水性ブロックとしては、ポリビニルピリジン、ポリエチレンオキシド、ポリアクリル酸、ポリ（ヒドロキシスチレン）、ポリアクリレート及びポリメタクリレート、置換ポリアクリレート及び置換ポリメタクリレートが含まれるが、これらに限定されない。親水性ブロックのより具体的な例としては、ポリ（アクリル酸）、ポリ（アクリルアミド）、ポリ（ビニルピリジン）、ポリ（ビニルピロリドン）、ポリ（ビニルアルコール）、セルロース及びキトサン等の天然由来のポリマー、ポリ（エーテル）、ポリ（無水マレイン酸）、ポリ（Ｎ－イソプロピルアクリルアミド）、ポリ（スチレンスルホネート）、ポリ（アリルヒドロクロリド）、ポリ（スルホン）、ポリ（エーテルスルホン）、ポリ（エチレングリコール）、ポリ（２－ヒドロキシエチルメタクリレート）が挙げられる。水素結合ブロックのより具体的な例としては、ポリ（ビニルピリジン）、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（メタクリレート）、ポリ（メタクリレートメチル）、ポリ（メタクリレートジメチルエチルアミノエチル）、ポリ（メタクリル酸ジメチルアミノエチル）、ポリ（アクリル酸）、ポリ（ヒドロキシスチレン）、ポリ（ジメチルアクリルアミド）があげられる。適当な疎水性ブロックとしては、ポリスチレン類、例えばポリスチレン、並びに、ポリ（α-メチルスチレン）、ポリプロピレン類、ポリ（塩化ビニル）、ポリブタジエン、ポリ（イソプレン）、ポリ（エチレン-stat-ブチレン）、ポリ（エチレン-ａlt-プロピレン）、及びポリテトラフルオロエチレン類等のポリ（アルキル置換スチレン）が挙げられるが、これらに限定されない。さらに、上記の置換類似体が好適である。
いくつかの実施形態では、少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料は、複合体構造を含む。この文脈では、「複合体」ブロック構造又はポリマー構造は、少なくとも１つのブロックにおける、又はブロックに隣接する、複数のモノマー、化学、立体配置、又は構造を意味する。異なるブロック共重合体出発材料の組み合わせは、本開示の他の複合体アーキテクチャである。複合体構造の非限定的な例としては、勾配ブロック、ブロック中のモノマーの混合物、環状ブロック又は全体の環状構造、分岐ブロック、樹枝状構造、ブロック共重合体の混合物などが挙げられる。複合体であるか否かを問わず、材料がメソポーラス及び等多孔質であり、少なくとも１つのブロック共重合体を含む限り、いかなるブロック構造も適当である。
場合によっては、本開示の様々な態様による装置は、例えば、図１０に示すような、入口１０２０、ブロック共重合体材料１０４０、及び出口１９０を有する平面シート１０００とすることができる。
いくつかの例では、本開示の様々な態様による装置は、例えば、入口１１２０、ブロック共重合体材料１１４０、出口１１６０、及びベント１１８０があるシリンジフィルター１１００であり得る。当該装置の構成は、図１１に示されうる。
場合によっては、本開示の様々な態様による装置は、例えば、入口１２２０、ブロック共重合体材料１２４０、出口１２６０、及び保持ポート１２８０があるクロスフローモジュール１２００とすることができ、そのような装置の構成は、図１２に示すようでありうる。
いくつかの例では、本開示装置の様々な態様による装置は、例えば、入口１３２０、ブロック共重合体材料１３４０、出口１３６０、及び受容容器１３８０があるスピンカラム１３００であり得、そのような装置の構成は、図１３に示されるようなものであり得る。
いくつかの例では、本開示の様々な態様による装置は、例えば、入口１４２０、ブロック共重合体材料１４４０、出口１４６０、及びベント１４８０があるひだ付きカプセル１４００であり得る。このような装置の構成は、図１４に示すようにすることができる。
いくつかの例では、本開示の様々な態様による装置は、例えば、入口１５２０、ブロック共重合体材料１５４０、及び出口１５６０、及びベント又は保持ポート１５８０がある螺旋巻きモジュール１５００であり得、そのような装置の構成は、図１５に示されるようなものであり得る。
いくつかの例では、本開示の様々な態様による装置は、例えば、入口１６２０、ブロック共重合体材料１６４０、及び出口１６６０がある中空繊維モジュール１６００であり得る。このような装置の構成は、図１６に示されるようなものであり得る。
場合によっては、装置は、例えば、入口１７２０、ブロック共重合体材料１７４０、及び出口１７８０があるピペットチップ１７００であってもよく、そのような装置の構成は、図１７に示されるようにすることができる。
いくつかの例では、本開示の様々な態様による装置は、例えば、入口１８２０、ブロック共重合体材料１８４０、出口１８６０、及び受容容器１８８０がある複数のウェルプレート１８００であり得る；そのような装置の構成は、図１８に示されるようなものであり得る。
いくつかの例では、装置は、例えば、入口１９２０、ブロック共重合体材料１９４０、出口１９６０、及びベント１９８０及び保持ポート１９９０があるクロスフローモジュール１９００であってもよく、そのような装置の構成は、図１９に示すようにすることができる。
開示例：一実施形態の例では、ブロック共重合体ポリ（イソプレン）－ブロック－ポリ（スチレン）－ブロック－ポリ（４－ビニルピリジン）を含むメソポーラス等多孔質材料を用いて、血液を含む液体を分画する。材料は、０．７ｃｍ２の活性領域のディスクであり、断面構造が非対称であるフィルムである。最も選択的な孔がある円盤の側面の孔は直径約２０ｎｍで、これが最も選択的な部分である。この例の最も選択的な部分である膜の側面は、最初に血液を含む液体と接触する。液体は、１０ｍＭ ＰＢＳ緩衝液中の全血の１：６希釈である。液体はシリンジに充填され、手動で加圧される。ほとんど無色の透過物が回収される。血液成分の複数の強い紫外線－可視吸収のため、ストックと透過物を等量に希釈して紫外線－可視スペクトルを測定する。図２０は、希釈ストック（図２０Ａ、破線）及び希釈透過物（図２０Ｂ、実線）の紫外線－可視スペクトルを示す。当該スペクトルで注目すべきことは、メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料の濾過時、赤血球及びそれらの可視吸収化合物を含む全ての吸収性化学種、ならびに２８０ｎｍでのタンパク質吸収をほぼ完全に除去することである。透過物中の残留可視吸収種（約４００ｎｍ）の最大吸収量は、希釈全血ストックに対する吸収極大の１％未満であり、非常に少量の赤血球細胞溶解に起因し、着色化合物を放出させる。図２１に示すように、希釈全血（図２１Ａ、左）は全体を通して血球を示し、一方、非希釈透過物（図２１Ｂ、右）は赤血球を示さず、無色である。溶血が顕著な場合、例えば、血液を急速凍結させると、たとえ無傷の赤血球が観察されなくても、液体は光学顕微鏡下で明るい赤色に見え、画像は図２１Ｂで観察されたものよりもはるかに暗い。加圧にもかかわらず溶血がごくわずかであることは驚くべきことであり、現在の血液濾過器を超える利点がある。供給原料を加圧して圧力差を可能にすること、又は関連して、出口で真空を印加して、ホールドアップ体積が最小となりえ及び処理速度が最大になりえ、生産能及び分画歩留まりが高まる。
Figure 0007495353000002
Figure 0007495353000003

Claims (13)

  1. 少なくとも１つのタイプの血液細胞を含む液体を分画する方法であって、以下の：
    少なくとも１つのタイプの血液細胞を含む液体を、少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料と接触させる工程であって、ここで、前記メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料は、ブロック共重合体と、直径が１ｎｍ～２００ｎｍの範囲であるメソ細孔とを含む、二次元又は三次元構造である、
    前記少なくとも１つのタイプの血液細胞を分離又は除去する工程、かつ、
    前記少なくとも１つのタイプの血液細胞を回収し又は取り戻す工程、
    を含む、方法。
  2. 前記メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料の平均孔径に対する、前記少なくとも１つのタイプの血液細胞の最大直径の比率（λ）が少なくとも４０である、請求項１に記載の方法。
  3. 前記メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料は、非対称断面構造を含む、請求項１に記載の方法。
  4. さらに、前記メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料を横切って圧力差が印加される工程を含み、前記液体の分画が促進される、請求項１に記載の方法。
  5. 前記メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料の断面構造が非対称であり、前記材料の最も選択的な部分が、前記少なくとも１つのタイプの血液細胞を含む液体と接触する、請求項１に記載の方法。
  6. 液体の分画中又は分画後に最小限の粒子溶解が存在する、請求項１に記載の方法。
  7. 前記少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料が、プリーツパック、カセット内の１つ以上の平面シート、螺旋巻きモジュール、中空繊維、中空繊維モジュール、シリンジフィルター、マイクロ遠心分離管、遠心分離管、スピンカラム、マルチプルウェルプレート、真空フィルター、又はピペットチップを含む装置内又は装置としてパッケージされる、請求項１に記載の方法。
  8. 前記１以上のメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料又は前記少なくとも１つのメソポーラス等多孔質材料を含む装置が、前記少なくとも１つのタイプの血液細胞を含む液体の分画中に用いられる、
    請求項１に記載の方法。
  9. 前記少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料が、少なくとも１つのジブロック共重合体；少なくとも１つのトリブロック共重合体；テトラブロック、ペンタブロック、ヘプタブロック、デカブロック等を含む、少なくとも１つの高次ブロック共重合体；又は複合体構造を含む、請求項１に記載の方法。
  10. 前記少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料を、前記少なくとも１つのタイプの血液細胞を含み、さらに、少なくとも１つの保存剤を含む、液体と接触させる、請求項１に記載の方法。
  11. 少なくとも１つのタイプの血液細胞を含む液体を分画する装置であって、以下の、
    （ａ）少なくとも１つのメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料、
    （ｂ）前記液体を前記メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料に接触させうる注入口、及び
    （ｃ）分画された前記液体を通過させる出口、
    を含む、装置。
  12. 装置が、ひだ付きカプセル、平面シートカセット、螺旋巻きモジュール、中空繊維モジュール、シリンジフィルター、マイクロ遠心分離管、遠心分離管、スピンカラム、マルチプルウェルプレート、真空フィルター、平面シート、又はピペットチップのいずれか１つである、請求項１１記載の装置。
  13. 少なくとも１つの前記メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料が非対称断面を含み、ここで、少なくとも第１のメソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料の最も選択的なメソポーラス部分が入口に面して、いかなる流入する前記少なくとも１つのタイプの血液細胞を含む液体も前記メソポーラス等多孔質ブロック共重合体材料の前記最も選択的な部分と最初に接触する、請求項１１記載の装置。
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