KR101964417B1

KR101964417B1 - 다공질막

Info

Publication number: KR101964417B1
Application number: KR1020167029934A
Authority: KR
Inventors: 유조 가야마; 마사야스 고무로; 데츠야 하마사키
Original assignee: 아사히 가세이 메디컬 가부시키가이샤
Priority date: 2014-08-25
Filing date: 2015-08-25
Publication date: 2019-04-01
Also published as: AU2015309939A1; JP6385444B2; AU2015309939C1; KR20190037350A; RU2657059C1; EP3195922A4; KR20160137628A; US20170266626A1; CA2959291A1; JPWO2016031834A1; AU2015309939B2; KR102119621B1; SG11201701531WA; US20210197133A1; EP3195922A1; CA2959291C; US11338248B2; WO2016031834A1; CN106573203A; CN106573203B

Abstract

본 발명의 목적은, 단백질 용액 여과 중의 눈 막힘을 억제하면서, 유용 성분을 회수할 수 있고, 수용액을 여과하더라도 막으로부터의 용출물이 적은 다공질막을 제공하는 것이다. 본 발명은, 소수성 고분자와 비수용성의 친수성 고분자를 함유하는 다공질막으로서, 막의 여과 하류 부위에 치밀층을 갖고, 세공의 평균 구멍 직경이 여과 하류 부위로부터 여과 상류 부위를 향하여 커지는 경사형 비대칭 구조를 가지며, 치밀층으로부터 조대층으로의 평균 구멍 직경의 경사 지수가 0.5∼12.0인 다공질막을 제공한다.

Description

다공질막{POROUS MEMBRANE}

본 발명은 다공질막에 관한 것이다.

최근, 부작용이 적은 점 및 치료 효과가 높은 점에 의해, 의약품으로서 혈장 분획 제제 및 바이오 의약품을 이용한 치료가 확대되고 있다. 그러나, 혈장 분획 제제는 인간 혈액 유래인 점, 바이오 의약품은 동물 세포 유래인 점에서, 바이러스 등의 병원성 물질이 의약품에 혼입되는 위험이 존재한다.

의약품으로의 바이러스 혼입을 막기 위해, 바이러스의 제거 또는 불활화가 반드시 행해지고 있다. 바이러스의 제거 또는 불활화법으로서, 가열 처리, 광학적 처리 및 화학 약품 처리 등을 들 수 있다. 단백질의 변성, 바이러스의 불활화 효율 및 화학 약품의 혼입 등의 문제로부터, 바이러스의 열적 및 화학적인 성질에 상관없이, 모든 바이러스에 유효한 막여과 방법이 주목되고 있다.

제거 또는 불활화해야 할 바이러스로는, 직경 25∼30 nm의 폴리오바이러스나, 가장 작은 바이러스로서 직경 18∼24 nm의 파보바이러스를 들 수 있고, 비교적 큰 바이러스로는 직경 80∼100 nm의 HIV 바이러스를 들 수 있다. 최근, 특히 파보바이러스 등의 작은 바이러스의 제거에 대한 필요성이 높아지고 있다.

바이러스 제거막에 요구되는 제1 성능은 안전성이다. 안전성으로서, 혈장 분획 제제 및 바이오 의약품에 바이러스 등의 병원성 물질을 혼입시키지 않는 안전성과, 바이러스 제거막으로부터의 용출물 등의 이물을 혼입시키지 않는 안전성을 들 수 있다.

바이러스 등의 병원성 물질을 혼입시키지 않는 안전성으로서, 바이러스 제거막에 의해 바이러스를 충분히 제거하는 것이 중요해진다. 비특허문헌 1에는, 마우스 미소 바이러스나 돼지 파보바이러스의 목표로 해야 할 클리어런스(LRV)는, 4로 되어 있다.

또한, 용출물 등의 이물을 혼입시키지 않는 안전성으로서, 바이러스 제거막으로부터 용출물을 나오지 않게 하는 것이 중요해진다.

바이러스 제거막에 요구되는 제2 성능은 생산성이다. 생산성이란, 5 nm 사이즈의 알부민 및 10 nm 사이즈의 글로불린 등의 단백질을 효율적으로 회수하는 것이다. 구멍 직경이 수 nm 정도의 한외여과막 및 혈액 투석막, 및 더욱 작은 구멍 직경의 역침투막은, 여과시에 단백질이 구멍을 폐색시키기 때문에, 바이러스 제거막으로서 적합하지 않다. 특히 파보바이러스 등의 작은 바이러스 제거를 목적으로 한 경우, 바이러스의 사이즈와 단백질의 사이즈가 가깝기 때문에, 상기한 안전성과 생산성을 양립시키는 것은 곤란했다.

특허문헌 1에서는, 재생 셀룰로오스로 이루어지는 막을 이용한 바이러스 제거 방법이 개시되어 있다.

특허문헌 2에서는, 열 유도 상분리법에 의해 제막된 폴리불화비닐리덴(PVDF)으로 이루어지는 막에 그래프트 중합법에 의해 표면이 친수화된 바이러스 제거막이 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 3에서는, PhiX174에 대한 적어도 4.0의 초기의 바이러스 대수 제거율(LRV)을 갖고, 표면이 히드록시알킬셀룰로오스로 코팅된 바이러스 제거막이 개시되어 있다.

특허문헌 4에서는, 폴리술폰계 고분자와 폴리비닐피롤리돈(PVP)의 블렌드 상태로부터 제막된 바이러스 제거막이 개시되어 있다.

특허문헌 5에서는, 폴리술폰계 고분자와 비닐피롤리돈과 아세트산비닐의 공중합체의 블렌드 상태로부터 제막된 막에 다당류 또는 다당류 유도체가 코팅된 바이러스 제거막이 개시되어 있다.

특허문헌 1: 일본 특허 제4024041호 공보 특허문헌 2: 국제 공개 제2004/035180호 특허문헌 3: 일본 특허 제4504963호 공보 특허문헌 4: 국제 공개 제2011/111679호 특허문헌 5: 일본 특허 제5403444호 공보

비특허문헌 1: 문헌[PDA Journal of GMP and Validation in Japan, Vol.7, No.1, p.44(2005)]

그러나, 특허문헌 1에 개시된 기술에서는, 저 플럭스 조건에서는 양호한 단백질 회수율을 나타내지만, 셀룰로오스는 물에 젖은 상태에서의 강도가 낮기 때문에, 여과압을 높게 설정하는 것이 곤란하고, 높은 투과 속도를 얻을 수 없어, 효율적인 단백질의 회수라는 면에서는 개량의 여지가 있다.

특허문헌 2에 개시된 기술에서는, 열 유도 상분리법에 의해 제막된 막은 막 두께 방향에서 세공의 구멍 직경이 변화되는 경사형 비대칭 구조의 것을 작성하는 것은 어렵고, 일반적으로 균질 구조를 갖는 막이 된다. 따라서, 경사형 비대칭 구조를 갖는 막에 비교하여, 높은 투과 속도를 얻을 수 없다.

또한, 특허문헌 3에 개시된 기술에서는, 초기의 LRV에 관한 개시는 있지만, 경시적인 바이러스 제거성에 관한 충분한 설명이 이루어져 있지 않다. 또한, 효율적인 단백질 회수를 실현하기 위해서는, 경시적인 플럭스 저하의 억제가 중요하지만, 플럭스 저하 억제에 관한 충분한 검토는 이루어져 있지 않다.

특허문헌 4에 개시된 기술은, 0.5 wt％의 면역글로불린 용액을 데드엔드로 60분에 걸쳐 1.0 bar로 정압 여과했을 때, 여과 시간과 여액 회수 적산량이 실질적으로 직선 관계에 있는 것을 특징으로 하는 막이지만, 여과 시간을 횡축, 여액 회수 적산량을 종축에 취한 그래프에는, 본래 투과성의 하락이 최대로 생기는 기간인 여과 개시 후 0 내지 5분의 여액 회수 적산량은 플롯되어 있지 않다. 그래서, 원점을 통과시켜 직선 회귀시킨 그래프로 해 보면, 실질적으로는 눈 막힘을 충분히 억제하고 있지 못한 것을 알 수 있다. 또한, 일반적으로 바이러스 제거막이 사용될 때는 60분 이상 여과를 행하기 때문에, 고효율인 단백질의 회수와 장시간에 걸친 바이러스 제거 성능의 유지를 양립시키기 위해서는, 여과 시간 후기에 있어서의 플럭스 저하를 억제하는 것이 요구되지만, 60분 이상 여과했을 때의 플럭스 저하에 관해서는 충분한 검토가 이루어져 있지 않다.

특허문헌 5에 개시된 기술에서는, 다당류를 코트함으로써, 단백질의 여과성이 개선된 것이 개시되어 있지만, 이것은, 단백질의 흡착을 억제한 것에 의한 효과이다. 그러나, 정속 여과를 행했을 때에 여과 압력이 3 bar로 승압하고 있다는 것은, 실질적으로 여과 중에 눈 막힘이 일어나고 있는 것을 의미하고 있으며, 여과 중의 구멍의 물리적 폐색은 충분히 억제되어 있지 않은 것으로 생각된다. 또한, 경시적인 플럭스의 저하를 억제하기 위한 방법도 충분히 검토되어 있지 않다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 단백질 용액 여과 중의 눈 막힘을 억제하면서, 고효율로 유용 성분을 회수할 수 있고, 수용액을 여과하더라도 막으로부터의 용출물이 적은 다공질막을 제공하는 것이다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 특정한 구성의 다공질막으로 함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 알아내고, 본 발명을 완성했다.

즉, 본 발명은 이하와 같다.

(1)

소수성 고분자와 비수용성의 친수성 고분자를 함유하는 다공질막으로서,

막의 여과 하류 부위에 치밀층을 갖고,

세공의 평균 구멍 직경이 여과 하류 부위로부터 여과 상류 부위를 향하여 커지는 경사형 비대칭 구조를 갖고,

치밀층으로부터 조대층으로의 평균 구멍 직경의 경사 지수가 0.5∼12.0인 다공질막.

(2)

막의 여과 하류 부위에 치밀층을 갖고,

1.5 질량％의 면역글로불린을 2.0 bar로 정압 여과했을 때의, 180분간의 적산 면역글로불린 투과량이 8.0∼20.0 kg/m²이고, 여과 개시 후 60분 경과시의 면역글로불린 플럭스 F60에 대한, 여과 개시 후 180분 경과시의 면역글로불린 플럭스 F180의 비가 0.70 이상인 다공질막.

(3)

상기 치밀층에 있어서의 10 nm 이하의 구멍의 존재 비율이 8.0％ 이하인, (1) 또는 (2)에 기재된 다공질막.

(4)

상기 치밀층에 있어서의 구멍 직경의 표준 편차/평균 구멍 직경의 값이 0.85 이하인, (1)∼(3) 중 어느 하나에 기재된 다공질막.

(5)

상기 치밀층에 있어서의 10 nm 초과 20 nm 이하의 구멍의 존재 비율이 20.0％ 이상 35.0％ 이하인, (1)∼(4) 중 어느 하나에 기재된 다공질막.

(6)

상기 치밀층에 있어서의 공극률이 30.0％ 이상 45.0％ 이하인, (1)∼(5) 중 어느 하나에 기재된 다공질막.

(7)

상기 비수용성의 친수성 고분자가 전기적으로 중성인, (1)∼(6) 중 어느 하나에 기재된 다공질막.

(8)

순수의 투수량이 160∼500 L/hr·m²·bar인, (1)∼(7) 중 어느 하나에 기재된 다공질막.

(9)

버블 포인트가 1.40∼1.80인, (1)∼(8) 중 어느 하나에 기재된 다공질막.

(10)

상기 치밀층의 두께가 1∼8 ㎛인, (1)∼(9) 중 어느 하나에 기재된 다공질막.

(11)

상기 소수성 고분자가 폴리술폰계 고분자인, (1)∼(10) 중 어느 하나에 기재된 다공질막.

(12)

상기 비수용성의 친수성 고분자가 비닐계 폴리머인, (1)∼(11) 중 어느 하나에 기재된 다공질막.

(13)

상기 비수용성의 친수성 고분자가 다당류 또는 그의 유도체인, (1)∼(12) 중 어느 하나에 기재된 다공질막.

(14)

상기 비수용성의 친수성 고분자가 폴리에틸렌글리콜 또는 그의 유도체인, (1)∼(13) 중 어느 하나에 기재된 다공질막.

(15)

단백질 용액에 포함되는 바이러스를 제거하기 위한, (1)∼(14) 중 어느 하나에 기재된 다공질막.

본 발명에 의하면, 단백질 용액 여과 중의 눈 막힘을 억제하면서, 단백질 등의 유용 성분을 고효율로 회수할 수 있고, 수용액을 여과하더라도 막으로부터의 용출물이 적은 다공질막을 제공할 수 있다.

도 1은, 주사형 전자 현미경으로 관찰한 화상을 공공부(空孔部), 실부(實部)로 2치화한 결과의 예이다. 백부가 공공부이고, 흑부가 실부이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태(이하, 「본 실시형태」라고 함)에 관해서 설명한다. 본 발명은, 이하의 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 그 요지의 범위 내에서 여러가지로 변형하여 실시할 수 있다.

본 실시형태의 다공질막은, 소수성 고분자와 비수용성의 친수성 고분자를 함유하고, 막의 여과 하류 부위에 치밀층을 갖고, 세공의 평균 구멍 직경이 여과 하류 부위로부터 여과 상류 부위를 향하여 커지는 경사형 비대칭 구조를 갖고, 치밀층으로부터 조대층으로의 평균 구멍 직경의 경사 지수가 0.5∼12.0이다.

본 실시형태의 다공질막은, 소수성 고분자와 비수용성의 친수성 고분자를 함유한다.

본 실시형태에 있어서, 막 기재가 되는 소수성 고분자로는, 예컨대 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리케톤, PVDF, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 및 폴리술폰계 고분자 등을 들 수 있다.

높은 제막성, 막 구조 제어의 관점에서, 폴리술폰계 고분자가 바람직하다.

소수성 고분자는, 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상 혼합하여 사용해도 좋다.

폴리술폰계 고분자란, 하기 식 1로 표시되는 반복 단위를 갖는 폴리술폰(PSf)이거나, 하기 식 2로 표시되는 반복 단위를 갖는 폴리에테르술폰(PES)이고, 폴리에테르술폰이 바람직하다.

식 1:

식 2:

폴리술폰계 고분자로는, 식 1이나 식 2의 구조에 있어서, 작용기나 알킬기 등의 치환기를 포함해도 좋고, 탄화수소 골격의 수소 원자는 할로겐 등의 다른 원자나 치환기로 치환되어도 좋다.

폴리술폰계 고분자는, 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상 혼합하여 사용해도 좋다.

본 실시형태의 다공질막은, 비수용성의 친수성 고분자를 함유한다.

단백질의 흡착에 의한 막의 눈 막힘에 의한 여과 속도의 급격한 저하를 방지하는 관점에서, 본 실시형태의 다공질막은, 소수성 고분자를 함유하는 기재막의 세공 표면에 비수용성의 친수성 고분자가 존재함으로써 친수화된다.

기재막의 친수화 방법으로는, 소수성 고분자로 이루어지는 기재막 제막 후의, 코팅, 그래프트 반응, 및 가교 반응 등을 들 수 있다. 또한, 소수성 고분자와 친수성 고분자의 블렌드 제막 후에, 코팅, 그래프트 반응, 가교 반응 등에 의해, 기재막을 친수화시켜도 좋다.

본 실시형태에 있어서는, 고분자 필름 상에 PBS(닛스이 제약사로부터 시판되고 있는 둘베코 PBS(-) 분말 「닛스이」 9.6 g을 물에 용해시켜 전량을 1 L로 한 것)를 접촉시켰을 때의 접촉각이 90도 이하가 되는 것을, 친수성 고분자라고 한다.

본 실시형태에 있어서, 친수성 고분자의 접촉각은 60도 이하가 바람직하고, 접촉각 40도 이하가 보다 바람직하다. 접촉각이 60도 이하의 친수성 고분자를 함유하는 경우에는, 다공질막이 물에 젖기 쉽고, 접촉각이 40도 이하의 친수성 고분자를 함유하는 경우에는, 물에 젖기 쉬워지는 경향이 한층 더 현저하다.

접촉각이란, 필름 표면에 수적을 떨어뜨렸을 때에, 수적 표면이 이루는 각도를 의미하며, JIS R3257로 정의된다.

본 실시형태에 있어서 비수용성이란, 유효 막 면적 3.3 cm²가 되도록 조립된 필터를, 2.0 bar의 정압 데드엔드 여과에 의해, 25℃의 순수를 100 mL 여과한 경우에, 용출률이 0.1％ 이하인 것을 의미한다.

용출률은, 이하의 방법에 의해 산출한다.

25℃의 순수를 100 mL 여과하여 얻어진 여액을 회수하고, 농축한다. 얻어진 농축액을 이용하여, 전유기 탄소계 TOC-L(시마즈 제작소사 제조)로 탄소량을 측정하여, 막으로부터의 용출률을 산출한다.

본 실시형태에 있어서, 비수용성의 친수성 고분자란, 상기 접촉각과 용출률을 만족시키는 물질이다. 비수용성의 친수성 고분자에는, 물질 자체가 비수용성인 친수성 고분자에 더하여, 수용성의 친수성 고분자이더라도, 제조 공정에서 비수용화된 친수성 고분자도 포함된다. 즉, 수용성의 친수성 고분자이더라도, 상기 접촉각을 만족시키는 물질로서, 제조 공정에서 비수용화됨으로써, 필터를 조립한 후의 정압 데드엔드 여과에 있어서, 상기 용출률을 만족시키는 것이면, 본 실시형태에 있어서의 비수용성의 친수성 고분자에 포함된다.

비수용성의 친수성 고분자는, 용질인 단백질의 흡착을 막는 관점에서, 전기적으로 중성인 것이 바람직하다.

본 실시형태에 있어서는, 전기적으로 중성이란, 분자 내에 하전을 갖지 않거나 또는 분자 내의 양이온과 음이온이 등량인 것을 말한다.

비수용성의 친수성 고분자로는, 예컨대 비닐계 폴리머를 들 수 있다.

비닐계 폴리머로는, 예컨대 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 디히드록시에틸메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜메타크릴레이트, 비닐피롤리돈, 아크릴아미드, 디메틸아크릴아미드, 글루콕시옥시에틸메타크릴레이트, 3-술포프로필메타크릴옥시에틸디메틸암모늄베타인, 2-메타크릴로일옥시에틸포스포릴콜린, 1-카르복시디메틸메타크릴로일옥시에틸메탄암모늄 등의 호모폴리머; 스티렌, 에틸렌, 프로필렌, 프로필메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 에틸헥실메타크릴레이트, 옥타데실메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 메톡시에틸메타크릴레이트 등의 소수성 모노머와, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 디히드록시에틸메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜메타크릴레이트, 비닐피롤리돈, 아크릴아미드, 디메틸아크릴아미드, 글루콕시옥시에틸메타크릴레이트, 3-술포프로필메타크릴옥시에틸디메틸암모늄베타인, 2-메타크릴로일옥시에틸포스포릴콜린, 1-카르복시디메틸메타크릴로일옥시에틸메탄암모늄 등의 친수성 모노머의 랜덤 공중합체, 그래프트형 공중합체 및 블록형 공중합체 등을 들 수 있다.

또한, 비닐계 폴리머로는, 예컨대 디메틸아미노에틸메타크릴레이트, 디에틸아미노에틸메타크릴레이트 등의 양이온성 모노머와, 아크릴산, 메타크릴산, 비닐술폰산, 술포프로필메타크릴레이트, 포스포옥시에틸메타크릴레이트 등의 음이온성 모노머와, 상기 소수성 모노머의 공중합체 등을 들 수 있고, 음이온성 모노머와 양이온성 모노머를 전기적으로 중성이 되도록 등량 함유하는 폴리머여도 좋다.

비수용성의 친수성 고분자로는, 다당류인 셀룰로오스 등이나, 그의 유도체인 셀룰로오스트리아세테이트 등도 예시된다. 또한, 다당류 또는 그의 유도체로서, 히드록시알킬셀룰로오스 등이 가교 처리된 것도 포함된다.

비수용성의 친수성 고분자로는, 폴리에틸렌글리콜 및 그의 유도체여도 좋고, 에틸렌글리콜과 상기 소수성 모노머의 블록 공중합체나, 에틸렌글리콜과, 프로필렌글리콜, 에틸벤질글리콜 등의 랜덤 공중합체, 블록 공중합체여도 좋다. 또한, 폴리에틸렌글리콜 및 상기 공중합체의 편말단 또는 양말단이 소수기로 치환되고, 비수용화되어 있어도 좋다.

폴리에틸렌글리콜의 편말단 또는 양말단이 소수기로 치환된 화합물로는, α,ω-디벤질폴리에틸렌글리콜, α,ω-디도데실폴리에틸렌글리콜 등을 들 수 있고, 또한, 폴리에틸렌글리콜과 분자 내의 양말단에 할로겐기를 갖는 디클로로디페닐술폰 등의 소수성 모노머와의 공중합체 등이어도 좋다.

비수용성의 친수성 고분자로는, 축합 중합에 의해 얻어지는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르술폰 등의 주쇄 중의 수소 원자가 친수기에 치환되어, 친수화된 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르술폰 등도 예시된다. 친수화된 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르술폰 등으로는, 주쇄 중의 수소 원자가, 음이온기, 양이온기로 치환되어 있어도 좋고, 음이온기, 양이온기가 등량인 것이어도 좋다.

비스페놀 A형, 노볼락형 에폭시 수지의 에폭시기가 개환된 것이나, 에폭시기에 비닐 폴리머나 폴리에틸렌글리콜 등이 도입된 것이어도 좋다.

또한, 실란 커플링된 것이어도 좋다.

비수용성의 친수성 고분자는, 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상 혼합하여 사용해도 좋다.

비수용성의 친수성 고분자로는, 제조 용이성의 관점에서, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 디히드록시에틸메타크릴레이트의 호모폴리머; 3-술포프로필메타크릴옥시에틸디메틸암모늄베타인, 2-메타크릴로일옥시에틸포스포릴콜린, 1-카르복시디메틸메타크릴로일옥시에틸메탄암모늄 등의 친수성 모노머와, 부틸메타크릴레이트, 에틸헥실메타크릴레이트의 소수성 모노머의 랜덤 공중합체가 바람직하고, 비수용성의 친수성 고분자를 코트할 때의 코트액의 용매의 선택 용이성, 코트액 중에서의 분산성 및 조작성의 관점에서, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트의 호모폴리머; 3-술포프로필메타크릴옥시에틸디메틸암모늄베타인, 2-메타크릴로일옥시에틸포스포릴콜린 등의 친수성 모노머와, 부틸메타크릴레이트, 에틸헥실메타크릴레이트 등의 소수성 모노머의 랜덤 공중합체가 보다 바람직하다.

수용성의 친수성 고분자를 막의 제조 과정에서 비수용화한 비수용성의 친수성 고분자로는, 예컨대 소수성 고분자의 기재막에, 측쇄에 아지드기를 갖는 모노머와 2-메타크릴로일옥시에틸포스포릴콜린 등의 친수성 모노머를 공중합시킨 수용성의 친수성 고분자를 코팅한 후, 열처리를 함으로써, 기재막에 수용성의 친수성 고분자를 공유 결합시킴으로써, 수용성의 친수성 고분자를 비수용화한 것이어도 좋다. 또한, 소수성 고분자의 기재막에 대하여, 2-히드록시알킬아크릴레이트 등의 친수성 모노머를 그래프트 중합시켜도 좋다.

본 실시형태의 다공질막으로서, 혹은, 본 실시형태에 있어서의 기재막으로서, 친수성 고분자와 소수성 고분자가 블렌드 제막된 것이어도 좋다.

블렌드 제막에 이용되는 친수성 고분자는 양용매에 소수성 고분자와 상용하는 것이면, 특별히 한정되지 않지만, 친수성 고분자로는, 폴리비닐피롤리돈 또는 비닐피롤리돈을 함유하는 공중합체가 바람직하다.

폴리비닐피롤리돈으로는, 구체적으로는, BASF사로부터 시판되고 있는 LUVITEC(상품명) K60, K80, K85, K90 등을 들 수 있고, LUVITEC(상품명) K80, K85, K90이 바람직하다.

비닐피롤리돈을 함유하는 공중합체로는, 소수성 고분자와의 상용성이나, 단백질의 막표면에 대한 상호 작용의 억제의 관점에서, 비닐피롤리돈과 아세트산비닐의 공중합체가 바람직하다.

비닐피롤리돈과 아세트산비닐의 공중합비는, 단백질의 막표면에 대한 흡착이나 폴리술폰계 고분자와의 막 중에서의 상호 작용의 관점에서, 6 : 4 내지 9 : 1이 바람직하다.

비닐피롤리돈과 아세트산비닐의 공중합체로는, 구체적으로는, BASF사로부터 시판되고 있는 LUVISKOL(상품명) VA64, VA73 등을 들 수 있다.

친수성 고분자는, 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 혼합하여 사용해도 좋다.

본 실시형태에 있어서는, 여과 중의 막으로부터의 이물의 용출을 억제한다는 관점에서, 블렌드 제막시에 수용성의 친수성 고분자를 사용한 경우에는, 블렌드 제막 후, 열수로 세정하는 것이 바람직하다. 세정에 의해, 소수 고분자와의 얽힘이 불충분한 친수성 고분자가 막 중으로부터 제거되어, 여과 중의 용출이 억제된다.

열수에 의한 세정으로서, 고압 열수 처리, 코트 후의 온수 처리를 행해도 좋다.

본 실시형태의 다공질막은, 막의 여과 하류 부위에 치밀층을 갖는다.

본 실시형태에 있어서, 다공질막의 형태로는, 예컨대 중공사막 및 평막을 들 수 있다.

본 실시형태에 있어서, 다공질막을 분리 여과막으로서의 용도를 생각하는 경우, 막의 여과 상류 부위가 조대 구조, 막의 여과 하류 부위가 치밀 구조가 되도록 하여 사용된다.

다공질 중공사막에 여과 용액을 통액할 때에, 외표면측으로 통액하면, 내표면 부위가 여과 하류 부위이고, 내표면측으로 통액하면, 외표면 부위가 여과 하류 부위가 된다.

다공질 평막에 있어서는, 한쪽의 막표면 부위가 막의 여과 상류 부위가 되고, 다른쪽의 막표면 부위가 여과 하류 부위가 되지만, 평막에 있어서는, 조대 구조를 갖는 막표면 부위로부터, 치밀 구조를 갖는 막표면 부위로 통액된다.

본 실시형태에 있어서, 여과 하류 부위란, 한쪽의 막표면에 상당하는 여과 하류면으로부터 막 두께의 10％까지의 범위를 가리키며, 다른쪽의 막표면에 상당하는 여과 상류 부위란, 여과 상류면으로부터 막 두께 10％까지의 범위를 가리킨다.

다공질 중공사막에 있어서는, 외표면측으로 통액하면, 내표면으로부터 막 두께 10％까지의 범위가 여과 하류 부위이고, 외표면으로부터 막 두께 10％까지의 범위가 여과 상류 부위이며, 내표면측으로 통액하면, 내표면으로부터 막 두께 10％까지의 범위가 여과 상류 부위이고, 외표면으로부터 막 두께 10％까지의 범위가 여과 하류 부위가 된다.

본 실시형태의 다공질막은, 막의 여과 하류 부위에 치밀층을 갖고, 세공의 평균 구멍 직경이 막의 여과 하류 부위로부터 여과 상류 부위를 향하여 커지는 경사형 비대칭 구조를 갖고, 치밀층으로부터 조대층으로의 평균 구멍 직경의 경사 지수가 0.5∼12.0이다.

본 실시형태에 있어서, 다공질막의 치밀층과 조대층은, 막단면을 주사형 전자 현미경(SEM)에 의해 촬영함으로써 결정된다. 예컨대, 촬영 배율을 50,000배로 설정하고, 막단면의 임의의 부위에 있어서 막 두께 방향에 대하여 수평으로 시야를 설정한다. 설정한 일시야에서의 촬상 후, 막 두께 방향에 대하여 수평으로 촬상 시야를 이동하여, 다음의 시야를 촬상한다. 이 촬영 조작을 반복하여, 간극 없이 막단면의 사진을 촬영하고, 얻어진 사진을 결합함으로써 1장의 막단면 사진을 얻는다. 이 단면 사진에 있어서, (막 두께 방향에 대하여 수직 방향으로 2 ㎛) × (막 두께 방향의 여과 하류면으로부터 여과 상류면측을 향하여 1 ㎛)의 범위에 있어서의 평균 구멍 직경을 여과 하류면으로부터 여과 상류면측을 향하여 1 ㎛마다 산출한다.

평균 구멍 직경의 산출 방법은, 화상 해석을 이용한 방법으로 산출한다. 구체적으로는, MediaCybernetics사 제조의 Image-pro plus를 이용하여 공공부와 실부의 2치화 처리를 행한다. 명도를 기준으로 공공부와 실부를 식별하고, 식별할 수 없었던 부분이나 노이즈를 프리핸드 툴로 보정한다. 공공부의 윤곽이 되는 에지 부분이나, 공공부의 안쪽에 관찰되는 다공 구조는 공공부로서 식별한다. 2치화 처리 후, 공공/1개의 면적치를 진원으로 가정하여, 구멍 직경을 산출한다. 모든 구멍마다 실시하여, 1 ㎛×2 ㎛의 범위마다 평균 구멍 직경을 산출해 나간다. 또, 시야의 단부에서 중단된 공공부에 관해서도 카운트하는 것으로 한다.

본 실시형태의 다공질막에 있어서는, 치밀층과 조대층을 갖는다.

평균 구멍 직경이 50 nm 이하의 시야를 치밀층으로 정의하고, 평균 구멍 직경이 50 nm 초과의 시야를 조대층으로 정의한다. 구체적인 SEM 화상을 2치화한 결과를 도 1에 나타낸다.

세공의 평균 구멍 직경이 막의 여과 하류 부위로부터 여과 상류 부위를 향하여 커지는 경사형 비대칭 구조를 갖는다란, 여과 하류 부위에 있어서의 평균 구멍 직경이 가장 작은 영역으로부터, 여과 상류 부위에 있어서의 평균 구멍 직경이 가장 큰 영역을 향하여, 세공의 평균 구멍 직경이 커지는 것을 말한다. 본 실시형태에 있어서는, 상기 SEM 화상의 해석으로부터 평균 구멍 직경을 산출함으로써 수치화에 의해 확인할 수 있다.

본 실시형태에 있어서, 다공질 중공사막인 경우, 내표면 부위에 조대층을 갖고, 외표면 부위에 치밀층을 갖는 경우와, 외표면 부위에 조대층을 갖고, 내표면 부위에 치밀층을 갖는 경우가 있다. 내표면 부위에 조대층을 갖고, 외표면 부위에 치밀층을 갖는 경우, 내표면 부위가 여과 상류 부위이고, 외표면 부위가 여과 하류 부위이다. 외표면 부위에 조대층을 갖고, 내표면 부위에 치밀층을 갖는 경우, 외표면 부위가 여과 상류 부위이고, 내표면 부위가 여과 하류 부위이다.

치밀층으로부터 조대층으로의 평균 구멍 직경의 경사 지수란, 치밀층으로 정의된 제1 시야와 이것에 인접하는 조대층으로 정의된 제2 시야에 기초하여 산출된다. 평균 구멍 직경이 50 nm 이하의 치밀층으로 정의된 시야로부터 평균 구멍 직경이 50 nm 초과의 조대층으로 정의된 시야로 이행하는 개소가 출현한다. 이 인접한 치밀층과 조대층의 시야를 이용하여 경사 지수를 산출한다. 구체적으로는, 하기 식(1)에 의해, 치밀층으로부터 조대층으로의 평균 구멍 직경의 경사 지수를 산출할 수 있다.

치밀층으로부터 조대층으로의 평균 구멍 직경의 경사 지수 = (조대층(제1 시야)의 평균 구멍 직경－치밀층(제2 시야)의 평균 구멍 직경)/1···(1)

본 실시형태의 다공질막은, 치밀층에 있어서의 10 nm 이하의 세공의 존재 비율(％)이 8.0％ 이하인 것이 바람직하고, 5.0％ 이하인 것이 보다 바람직하다.

치밀층에 있어서의 10 nm 이하의 세공의 존재 비율(％)은, 상기 SEM 화상의 해석으로부터, 하기 식(2)로 산출한 값의, 치밀층으로 정의한 전시야의 평균을 말한다.

(치밀층으로 정의한 일시야에 있어서의 구멍 직경이 10 nm 이하의 세공의 총수/동시야에 있어서의 세공의 총수)×100···(2)

본 실시형태의 다공질막은, 치밀층에 있어서의 10 nm 초과 20 nm 이하의 세공의 존재 비율(％)이 20.0％ 이상 35.0％ 이하인 것이 바람직하다.

치밀층에 있어서의 10 nm 초과 20 nm 이하의 세공의 존재 비율(％)은, 상기 SEM 화상의 해석으로부터, 하기 식(3)으로 산출한 값의, 치밀층으로 정의한 전시야의 평균을 말한다.

(치밀층으로 정의한 일시야에 있어서의 구멍 직경이 10 nm 초과 20 nm 이하의 세공의 총수/동시야에 있어서의 세공의 총수)×100···(3)

본 실시형태의 다공질막은, 치밀층에 있어서의 공극률(％)이 30.0％ 이상 45.0％ 이하인 것이 바람직하다.

치밀층에 있어서의 공극률(％)은, 상기 SEM 화상의 해석으로부터, 하기 식(4)로 산출한 값의, 치밀층으로 정의한 전시야의 평균을 말한다.

(치밀층으로 정의한 일시야에 있어서의 구멍의 총면적/동시야의 면적)×100···(4)

본 실시형태의 다공질막은, 치밀층에 있어서의 구멍 직경의 표준 편차/평균 구멍 직경의 값이 0.85 이하인 것이 바람직하고, 0.70 이하인 것이 보다 바람직하다.

치밀층에 있어서의 구멍 직경의 표준 편차/평균 구멍 직경의 값은, 상기 SEM 화상의 해석으로부터, 하기 식(5)로 산출한 값의, 치밀층으로 정의한 전시야의 평균을 말한다.

치밀층으로 정의한 일시야에 대하여 산출되는 구멍 직경의 표준 편차/동시야에 있어서의 평균 구멍 직경···(5)

바이러스 제거막에 있어서의 바이러스 제거 기구는 다음과 같이 생각되고 있다. 바이러스를 포함한 용액은 투과 방향에 대하여 수직인 바이러스 포착면이 몇층이나 겹쳐진 바이러스 제거층을 투과한다. 이 면 중의 구멍의 크기에는 반드시 분포가 존재하고, 바이러스의 사이즈보다 작은 구멍의 부분에서 바이러스가 포착된다. 이 때, 하나의 면에서의 바이러스 포착률은 낮지만, 이 면이 몇층이나 겹쳐짐으로써, 높은 바이러스 제거 성능이 실현된다. 예컨대, 하나의 면에서의 바이러스 포착률이 20％이더라도, 이 면이 50층 겹쳐짐으로써, 전체로서의 바이러스 포착률은 99.999％가 된다. 평균 구멍 직경이 50 nm 이하의 영역에서, 다수의 바이러스가 포착된다.

여과 용액의 투과 속도를 의미하는 플럭스는 막 중의 최대로 구멍 직경이 작은 영역인 치밀층을 용액이 투과하는 속도에 지배된다. 치밀층에서의 구멍의 폐색을 억제함으로써, 여과 중의 경시적인 플럭스 저하를 억제할 수 있다. 여과 중의 경시적인 플럭스 저하의 억제가 단백질의 효율적인 회수로 이어진다.

주된 여과 대상 생리 활성 물질인 면역글로불린의 분자 사이즈는 약 10 nm이고, 파보바이러스의 사이즈는 약 20 nm이다. 다공질막에 통액되는 여과 용액인 면역글로불린 용액 중에는, 면역글로불린의 회합체 등의 협잡물이 바이러스보다 대량으로 포함되어 있다.

단백질 용액 중의 협잡물의 양이 약간이라도 많아지면, 플럭스가 현저히 저하되는 것이 경험적으로 알려져 있다. 협잡물에 의한 치밀층의 구멍의 폐색이, 경시적인 플럭스 저하의 원인 중 하나이다. 협잡물에 의한 치밀층에서의 구멍의 폐색을 억제하기 위해서는, 치밀층에 협잡물을 투과시키지 않는 것이 중요해지기 때문에, 단백질 용액이 치밀층을 투과하기 전의 조대층에서 협잡물을 포착시키는 것이 바람직하다.

조대층에 있어서 협잡물을 가능한 한 많이 포착하기 위해서는, 조대층에 있어서의 협잡물의 포착 용량을 많게 하는 것이 적합하다. 조대층에 있어서의 투과면에도 구멍 직경 분포가 존재하기 때문에, 치밀층으로부터 조대층으로의 평균 구멍 직경의 경사가 완만하면, 협잡물을 포착할 수 있는 면이 증가하고, 층으로서 협잡물을 포착할 수 있는 영역이 증가하게 된다.

치밀층으로부터 조대층으로의 평균 구멍 직경의 경사를 완만하게 하는 것이, 협잡물이 치밀층의 구멍을 폐색하는 것에 의한 플럭스 저하를 억제하기 위해 중요해진다. 치밀층 직전의 조대층에서 효과적으로 협잡물을 포착시키기 위해서는, 치밀층으로부터 조대층으로의 평균 구멍 직경의 경사 지수가 0.5∼12.0인 것이 바람직하고, 2.0∼12.0인 것이 보다 바람직하고, 2.0∼10.0인 것이 더욱 바람직하다.

본 실시형태의 다공질막은, 다른 실시양태로서, 소수성 고분자와 비수용성의 친수성 고분자를 함유하고, 막의 여과 하류 부위에 치밀층을 갖고, 세공의 평균 구멍 직경이 여과 하류 부위로부터 여과 상류 부위를 향하여 커지는 경사형 비대칭 구조를 갖고, 1.5 질량％의 면역글로불린을 2.0 bar로 정압 여과했을 때의, 180분간의 적산 면역글로불린 투과량이 8.0∼20.0 kg/m²이고, 여과 개시 후 60분 경과시의 면역글로불린 플럭스 F60에 대한, 여과 개시 후 180분 경과시의 면역글로불린 플럭스 F180의 비가 0.70 이상이다.

본 실시형태에 있어서는, 높은 여과압으로 조작할 수 있으며, 또한 여과 중의 경시적인 플럭스 저하가 억제된 다공질막인 것에 의해, 단백질을 고효율로 회수할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 다공질막은, 순수의 투수량이 높다는 것에 의해, 단백질을 보다 고효율로 회수할 수 있다.

본 실시형태에 있어서는, 내압성을 갖는 소수성 고분자를 기재로서 이용함으로써, 높은 여과압에 의한 조작을 가능하게 하고 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 1.5 질량％의 면역글로불린을 2.0 bar로 막의 내표면측으로부터 외표면측으로 정압 여과했을 때의, 여과 개시 후 60분 경과시의 면역글로불린 플럭스 F60에 대한, 여과 개시 후 180분 경과시의 면역글로불린 플럭스 F180의 비가 0.70 이상인 것에 의해, 경시적인 단백질의 투과량을 높게 할 수 있고, 면역글로불린 적산 투과량이 180분에서 8.0∼20.0 kg/m²가 되어, 고효율인 단백질의 회수를 행할 수 있다.

혈장 분획 제제나 바이오 의약품의 막을 이용한 정제 공정에서는, 일반적으로, 여과는 1시간 이상 행해지고, 3시간 이상 행해지는 경우도 있다. 단백질을 고효율로 회수하기 위해서는, 플럭스가 장시간 저하되지 않는 것이 중요하다. 그런데, 일반적으로, 단백질을 여과하면, 경시적으로 플럭스가 저하되고, 여액 회수량이 저하되는 경향이 있다. 이것은, 여과 중, 경시적인 구멍의 눈 막힘(폐색)에서 기인하는 것으로 생각된다. 경시적으로 폐색된 구멍이 증가한다는 것은, 막 중에 포함되는 바이러스를 포착할 수 있는 구멍의 수가 감소하는 것이 된다. 따라서, 경시적으로 플럭스가 저하되는 것은, 초기의 바이러스 제거능이 높더라도, 구멍의 폐색에 의해, 경시적으로 바이러스 제거 성능이 저하되는 위험이 생기는 것으로 생각된다.

그래서, 본 실시형태에 있어서는, 1.5 질량％의 면역글로불린을 2.0 bar로 정압 여과했을 때의, 여과 개시 후 60분 경과시의 면역글로불린 플럭스 F60에 대한, 여과 개시 후 180분 경과시의 면역글로불린 플럭스 F180의 비를 0.70 이상으로 함으로써, 경시적인 플럭스의 저하를 억제할 수 있어, 고효율인 단백질의 회수를 실현시키고, 또한 지속적인 바이러스 제거 성능의 발휘로도 이어짐으로써, 용액 중에 포함되는 바이러스 등의 제거에 충분한 성능을 발휘하는 단백질 처리용 막으로 할 수 있다.

본 실시형태에 있어서는, 바이러스 제거막에 있어서, 여과 후기의 플럭스 저하의 억제에 의해, 고효율인 단백질의 회수와 지속적인 바이러스 제거 성능을 양립시킨 단백질 처리용 막으로 할 수 있다.

본 실시형태에 있어서, 여과 개시 후 60분 경과시의 면역글로불린 플럭스 F60에 대한, 여과 개시 후 180분 경과시의 면역글로불린 플럭스 F180의 비란, 1.5 질량％의 면역글로불린을 2.0 bar로 막의 내표면측으로부터 외표면측으로 정압 여과했을 때에, 20분 간격으로 여액을 회수하여, 40분 내지 60분의 여액 회수량과 160분 내지 180분의 여액 회수량의 비인 F₁₈₀/F₆₀을 의미한다.

본 실시형태에 있어서, 1.5 질량％의 면역글로불린을 2.0 bar로 정압 여과했을 때의, 180분간의 적산 면역글로불린 투과량과, 여과 개시 후 60분 경과시의 면역글로불린 플럭스 F60에 대한, 여과 개시 후 180분 경과시의 면역글로불린 플럭스 F180의 비는, 「면역글로불린의 여과 시험」으로서 실시예에 기재된 방법에 의해 측정된다.

순수의 투수량도 단백질 용액의 여과 속도 플럭스의 기준이 된다. 단백질 용액은 순수에 비교하여 용액의 점도가 높아지기 때문에, 순수의 투수량보다 낮아지지만, 순수의 투수량이 높을수록, 단백질 용액의 여과 속도는 높아진다. 그래서, 본 실시형태에 있어서는, 순수의 투수량을 높게 함으로써, 보다 고효율인 단백질의 회수를 실현시킬 수 있는 단백질 처리용 막으로 할 수 있다.

본 실시형태의 단백질 처리용 막의 순수의 투수량은 160∼500 L/hr·m²·bar가 바람직하다.

순수의 투수량이, 160 L/hr·m²·bar 이상인 것에 의해, 고효율인 단백질의 회수는 실현할 수 있다. 또한, 순수의 투수량은 500 L/hr·m²·bar 이하인 것에 의해, 지속적인 바이러스 제거 성능을 발휘시킬 수 있다.

본 실시형태에 있어서, 순수의 투수량은, 「투수량 측정」으로서 실시예에 기재된 방법에 의해 측정된다.

본 실시형태에 있어서는, 다공질막이 경사형 다공질 구조를 가짐으로써, 단백질 처리용으로서 이용한 경우에, 플럭스를 높게 할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 여과 용액 중에 가장 대량으로 포함되어 있는 면역글로불린 단량체에 의한 치밀층에서의 구멍의 폐색도 경시적인 플럭스 저하의 원인 중 하나이다. 따라서, 플럭스 저하를 막기 위해서는 면역글로불린 단량체에 의한 폐색의 원인이 될 수 있는 10 nm 이하의 구멍의 비율을 작게 하는 것이 중요해진다. 그러나, 단순히 평균 구멍 직경을 크게 하는 것에 의해 10 nm 이하의 구멍의 비율을 작게 하면, 치밀층이 얇아져 바이러스 제거 성능이 저하되어 버린다. 바이러스 제거 성능을 유지하면서, 10 nm 이하의 구멍의 비율을 작게 하기 위해서는, 평균 구멍 직경 50 nm 이하의 치밀층에 있어서의 구멍 직경의 분포를 컨트롤하여 치밀층에 있어서의 10 nm 이하의 구멍의 비율을 작게 하는 것이 중요해진다. 본 발명자들의 검토에 의해, 바이러스 제거 성능을 유지하면서, 단량체에 의한 구멍의 폐색을 억제하여, 고효율인 단백질 회수를 실현시키기 위해서는, 치밀층에 있어서의 10 nm 이하의 구멍의 존재 비율을 8.0％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 5.0％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 바이러스 제거 성능의 관점에서, 치밀층에 있어서의 10 nm 초과 20 nm 이하의 구멍의 존재 비율이 20.0 이상 35％ 이하인 것이 바람직하다.

순수의 투수량은 단백질 용액의 여과 속도 플럭스의 기준이 된다. 단백질 용액은 순수에 비교하여 용액의 점도가 높아지기 때문에, 순수의 투수량보다 낮아지지만, 순수의 투수량이 높을수록, 단백질 용액의 여과 속도는 높아진다. 본 실시형태에 있어서는, 순수의 투수량을 높게 함으로써, 보다 고효율인 단백질의 회수를 실현시킬 수 있는 막으로 할 수 있다. 내압성을 갖고, 높은 투수 성능을 실현하기 위해서는, 치밀층에 있어서의 공극률을 30.0 이상 50.0％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 공극률이 30.0％ 이상인 것에 의해, 고효율인 단백질의 회수를 실현할 수 있다. 또한, 치밀층에서의 공극률이 높아진다는 것은, 치밀층에 있어서의 구멍의 총수가 증가하는 것을 의미하며, 바이러스 포착면당의 바이러스 포착량이 증가하게 되고, 지속적인 바이러스 제거 성능을 발휘하게도 된다. 또한, 공극률이 45.0％ 이하인 것에 의해, 높은 여과압에 의한 조작이 가능해진다.

또한, 바이러스 제거 성능을 유지하면서, 고효율인 단백질 회수를 실현시키기 위해서는, 치밀층에 있어서의 구멍 직경의 표준 편차/평균 구멍 직경이 작은 것도 중요하다. 과도하게 큰 구멍이 많이 존재하면 바이러스 제거 성능을 저하시키고, 과도하게 작은 구멍이 많이 존재하면, 효율적인 단백질의 회수를 할 수 없게 된다. 치밀층에 있어서의 구멍 직경의 표준 편차/평균 구멍 직경이 작다는 것은, 과도하게 큰 구멍과 과도하게 작은 구멍의 존재량이 적다는 것이 된다. 본 발명자들의 검토에 의해, 바이러스 제거 성능을 유지하면서, 단량체가 치밀층에서 구멍을 폐색시키는 것을 억제하여, 고효율인 단백질 회수를 실현시키기 위해서는, 치밀층에 있어서의 구멍 직경의 표준 편차/평균 구멍 직경은 0.85 이하인 것이 바람직하고, 0.70 이하인 것이 보다 바람직하다.

상기한 바와 같이, 바이러스 제거막에 있어서, 바이러스는 주로 평균 구멍 직경이 50 nm 이하의 영역에서 포착되기 때문에, 바이러스 포착 능력을 높게 하기 위해서는, 치밀층을 두껍게 하는 것이 바람직하다. 그러나, 치밀층을 두껍게 하면 단백질의 플럭스가 저하된다. 고효율인 단백질의 회수를 행하기 위해서는, 치밀층의 두께는, 1∼8 ㎛인 것이 바람직하고, 2∼6 ㎛인 것이 보다 바람직하다.

본 실시형태에 있어서, 혈장 분획 제제나 바이오 의약품의 정제 공정에서, 단백질 용액 여과 중의 눈 막힘을 억제하면서, 고효율로 유용 성분을 회수할 수 있고, 수용액을 여과하더라도 막으로부터의 용출물이 적은 다공질막을 제공하기 위해서는, (1) 높은 여과압으로 조작할 수 있고, (2) 단백질 용액을 여과했을 때에, 경시적인 플럭스 저하가 억제되어, 단백질 회수량이 많은 것이 바람직하고, (3) 순수의 투수량이 높은 것이 보다 바람직하고, (4) 막이 비수용성의 친수화된 재료로 구성되는 것이 바람직하다.

(1) 높은 여과압에 의한 조작은, 기재에 내압성을 갖는 소수성 고분자를 이용함으로써 실현할 수 있다.

(2) 일반적으로, 혈장 분획 제제나 바이오 의약품의 정제 공정에서의 여과는 1시간 이상 행해진다. 단백질 용액을 여과했을 때에, 그 경시적인 플럭스 저하가 억제된다란, 여과 개시 60분 후와 여과 개시 180분 후의 플럭스 비를 고려하면 된다. 또한, 그 단백질로는, 바이러스 제거막을 이용하여, 가장 많이 여과시키는, 글로불린을 대상으로 하면 된다.

여과를 할 때의 면역글로불린의 농도를 생각한 경우, 최근, 생산 효율을 향상시킬 목적으로, 면역글로불린 용액의 농도는 높아지는 경향이 있기 때문에, 1.5 질량％의 농도로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 여과 압력을 생각한 경우, 고압으로 여과하면 플럭스가 높아져, 고효율인 면역글로불린의 회수가 가능해지지만, 여과 시스템의 밀폐성 유지의 관점에서, 여과 압력은 2.0 bar로 하는 것이 바람직하다.

본 실시형태에 있어서, 여과 개시 60분 후(F₆₀)와 여과 개시 180분 후(F₁₈₀)의 플럭스 비, F₁₈₀/F₆₀이 0.70 이상인 것이 바람직하다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 1.5 질량％의 면역글로불린을 2.0 bar로 정압 여과했을 때의, 면역글로불린 적산 투과량이 180분에서 8.0∼20.0 kg/m²가 되어, 고효율인 단백질의 회수를 행할 수 있다.

(3) 순수의 투수량은 단백질 용액의 여과 속도 플럭스의 기준이 된다. 단백질 용액은 순수에 비교하여 용액의 점도가 높아지기 때문에, 순수의 투수량보다 낮아지지만, 순수의 투수량이 높을수록, 단백질 용액의 여과 속도는 높아진다.

다공질막의 순수의 투수량은 160∼500 L/hr·m²·bar가 바람직하다. 고효율인 단백질 회수의 관점에서, 순수의 투수량은 160 L/hr·m²·bar인 것이 바람직하고, 바이러스 제거 성능과 구멍 직경과의 관점에서, 순수의 투수량은 500 L/hr·m²·bar인 것이 바람직하다.

(4) 막이 비수용성의 친수성 고분자에 의해 친수화된 소수성 고분자로 구성되는 것은, 전술한 방법에 의해 실현할 수 있다.

혈장 분획 제제나 바이오 의약품의 막을 이용한 정제 공정에서는, 일반적으로, 여과는 1시간 이상 행해지고, 3시간 이상 행해지는 경우도 있다. 단백질을 고효율로 회수하기 위해서는, 플럭스가 장시간 저하되지 않는 것이 중요하다. 즉, 일반적으로, 단백질을 여과하면, 경시적으로 플럭스가 저하되고, 여액 회수량이 저하되는 경향이 있다. 이것은, 여과 중, 경시적으로 구멍의 눈 막힘(폐색)이 생겨 폐색된 구멍이 증가함으로써, 막 중의 바이러스를 포착할 수 있는 구멍의 수가 감소하는 것에서 기인하는 것으로 생각된다. 따라서, 경시적으로 플럭스가 저하되면, 초기의 바이러스 제거능이 높더라도, 구멍의 경시적인 폐색에 의해, 여액의 누적 회수량이 감소하고, 바이러스 제거 성능이 저하되는 위험이 생긴다.

본 실시형태의 다공질막에 의하면, 플럭스의 경시적인 저하를 억제하여, 고효율인 단백질의 회수와 지속적인 바이러스 제거 성능을 양립시킬 수 있다.

본 실시형태에 있어서, 버블 포인트(BP)는, 헥사플루오로에틸렌에 함침시킨 막의 여과 상류면으로부터 공기에 의해 압력을 가하고 있었을 때에, 여과 하류면측으로부터 기포가 발생할 때의 압력을 의미한다. 용매를 함침한 막에 공기를 투과시킬 때, 작은 직경의 구멍일수록 높은 인가압으로 투과한다. 공기가 최초에 투과했을 때의 압력을 평가함으로써, 막의 최대 구멍 직경을 평가할 수 있다.

버블 포인트와 최대 구멍 직경의 관계를 식(6)에 나타낸다.

D_BP = 4γ·cosθ/BP···(6)

여기서 D_BP는 최대 구멍 직경을 나타내고, γ는 용매의 표면 장력(N/m)을 나타내며, cosθ는 용매와 막의 접촉각(-)을 나타내고, BP는 버블 포인트(MPa)를 나타낸다.

다공질막의 파보바이러스 클리어런스는, 바이러스 제거막으로서 이용하는 경우에는, LRV로서 4 이상인 것이 바람직하고, 5 이상인 것이 보다 바람직하다. 파보바이러스로서, 실제의 정제 공정 중에 혼입되는 바이러스에 근사하고 있는 것, 조작의 간편성으로부터 돼지 파보바이러스(PPV)인 것이 바람직하다.

막의 최대 구멍 직경은 LRV와 상관이 있고, 버블 포인트가 높을수록, 바이러스 제거 성능이 높아지지만, 유용 성분인 단백질의 투과성을 유지하면서, 바이러스 제거 성능을 발휘하기 위해서는, 또한, 순수의 투수량을 제어하는 관점에서, 버블 포인트가 1.40∼1.80인 것이 바람직하고, 1.50∼1.80인 것이 보다 바람직하고, 1.60∼1.80인 것이 더욱 바람직하다.

본 실시형태에 있어서, 버블 포인트는, 「버블 포인트 측정」으로서 실시예에 기재된 방법에 의해 측정된다.

파보바이러스 클리어런스는 이하의 실험에 의해 구해진다.

(1) 여과 용액의 조제

다나베 미츠비시 제약사로부터 시판되고 있는 헌혈 베노글로불린 IH 5％ 정맥 주사(2.5 g/50 mL)를 이용하여, 용액의 면역글로불린 농도가 15 g/L, 염화나트륨 농도가 0.1 M, pH가 4.5가 되도록 용액을 조제한다. 이 용액에 0.5 용적％의 돼지 파보바이러스(PPV) 용액을 스파이크하여 얻어지는 용액을 여과 용액으로 한다.

(2) 막의 멸균

유효 막 면적이 3.3 cm²가 되도록 조립된 필터를 122℃에서 60분 고압 증기 멸균 처리를 한다.

(3) 여과

(1)에서 조정한 여과 용액을 데드엔드로, 2.0 bar의 일정 압력으로 180분간 여과를 행한다.

(4) 바이러스 클리어런스

여과 용액을 여과하여 얻어진 여액의 Titer(TCID₅₀ 값)를 바이러스 어세이로 측정한다. PPV의 바이러스 클리어런스는 LRV = Log(TCID₅₀)/mL(여과 용액))－Log(TCID₅₀)/mL(여액))에 의해 산출한다.

본 실시형태에 있어서, 다공질막은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대 다공질막을 중공사 형상의 다공질막인 다공질 중공사막으로 하는 경우, 이하와 같이 하여 제조할 수 있다. 소수성 고분자로서 폴리술폰계 고분자를 이용한 경우를 예로 하여 이하 설명한다.

예컨대, 폴리술폰계 고분자, 용매, 비용매를 혼합 용해하고, 탈포한 것을 제막 원액으로 하고, 심액(芯液)과 함께 이중관 노즐(방구(紡口))의 환상부, 중심부로부터 동시에 토출하고, 공주부(空走部)를 거쳐 응고욕에 도입하여 막을 형성한다. 얻어진 막을, 수세 후 권취하고, 중공부 내액 배출, 열처리, 건조시킨다. 그 후, 친수화 처리시킨다.

제막 원액에 사용되는 용매는, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), N,N-디메틸포름아미드(DMF), N,N-디메틸아세트아미드(DMAc), 디메틸술폭시드, ε-카프로락탐 등, 폴리술폰계 고분자의 양용매이면, 널리 사용할 수 있지만, NMP, DMF, DMAc 등의 아미드계 용매가 바람직하고, NMP가 보다 바람직하다.

제막 원액에는 비용매를 첨가하는 것이 바람직하다. 제막 원액에 사용되는 비용매로는, 글리세린, 물, 디올 화합물 등을 들 수 있고, 디올 화합물이 바람직하다.

디올 화합물이란, 분자의 양말단에 수산기를 갖는 화합물이고, 디올 화합물로는, 하기 식 3으로 표시되고, 반복 단위 n이 1 이상의 에틸렌글리콜 구조를 갖는 화합물이 바람직하다.

디올 화합물로는, 디에틸렌글리콜(DEG), 트리에틸렌글리콜(TriEG), 테트라에틸렌글리콜(TetraEG), 폴리에틸렌글리콜(PEG) 등을 들 수 있고, DEG, TriEG, TetraEG가 바람직하고, TriEG가 보다 바람직하다.

식 3:

상세한 기구는 불명확하지만, 제막 원액 중에 비용매를 첨가함으로써, 제막 원액의 점도가 올라가, 응고액 중에서의 용매, 비용매의 확산 속도를 억제시킴으로써, 응고를 제어하고, 다공질막으로서 바람직한 구조 제어를 하기 쉬워져, 원하는 구조 형성에 적합하다.

제막 원액 중의 용매/비용매의 비는, 질량비로 40/60∼80/20이 바람직하다.

제막 원액 중의 폴리술폰계 고분자의 농도는, 막 강도나 투과 성능의 관점에서, 15∼35 질량％가 바람직하고, 20∼30 질량％가 보다 바람직하다.

제막 원액은, 폴리술폰계 고분자, 양용매, 비용매를 일정 온도에서, 교반하면서 용해함으로써 얻어진다. 이 때의 온도는, 상온보다 높은, 30∼80℃가 바람직하다. 3급 이하의 질소를 함유하는 화합물(NMP, DMF, DMAc)은 공기 중에서 산화되고, 가온하면 더욱 산화가 진행되기 쉬워지기 때문에, 제막 원액의 조제는 불활성 기체 분위기하에서 행하는 것이 바람직하다. 불활성 기체로는, 질소, 아르곤 등을 들 수 있고, 생산 비용의 관점에서, 질소가 바람직하다.

방사 중의 실 끊김 방지나, 제막 후의 매크로 보이드의 형성 억제의 관점에서, 제막 원액을 탈포하는 것이 바람직하다.

탈포 공정은, 이하와 같이 하여 행할 수 있다. 완전히 용해된 제막 원액이 들어간 탱크 내를 2 kPa까지 감압하고, 1시간 이상 정치한다. 이 조작을 7회 이상 반복한다. 탈포 효율을 높이기 위해, 탈포 중에 용액을 교반해도 좋다.

제막 원액은, 방구로부터 토출되기 전까지, 이물을 제거하는 것이 바람직하다. 이물을 제거함으로써, 방사 중의 실 끊김 방지나, 막의 구조 제어를 행할 수 있다. 제막 원액 탱크의 패킹 등으로부터의 이물의 혼입을 막기 위해서도, 제막 원액이 방구로부터 토출되기 전에, 필터를 설치하는 것이 바람직하다. 구멍 직경이 상이한 필터를 다단으로 설치해도 좋고, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대 제막 원액 탱크에 가까운 쪽으로부터, 순서대로 구멍 직경 30 ㎛의 메시 필터, 구멍 직경 10 ㎛의 메시 필터를 설치하는 것이 적합하다.

제막시에 사용되는 심액의 조성은, 제막 원액, 응고액에 사용되는 양용매와 동일한 성분을 사용하는 것이 바람직하다.

예컨대, 제막 원액의 용매로서 NMP, 응고액의 양용매/비용매로서 NMP/물을 사용했다면, 심액은 NMP와 물로 구성되는 것이 바람직하다.

심액 중의 용매의 양이 많아지면, 응고의 진행을 느리게 하여, 막 구조 형성을 천천히 진행시키는 효과가 있고, 물이 많아지면, 응고의 진행을 빠르게 하는 효과가 있다. 응고의 진행을 적절하게 진행시켜, 막 구조를 제어하여 다공질막의 바람직한 막 구조를 얻기 위해서는, 심액 중의 양용매/물의 비율을 질량비로 60/40∼80/20으로 하는 것이 바람직하다.

방구 온도는, 적당한 구멍 직경으로 하기 위해, 25∼50℃가 바람직하다.

제막 원액은 방구로부터 토출된 후, 공주부를 거쳐, 응고욕에 도입된다. 공주부의 체류 시간은 0.02∼0.6초가 바람직하다. 체류 시간을 0.02초 이상으로 함으로써, 응고욕 도입까지의 응고를 충분하게 하고, 적절한 구멍 직경으로 할 수 있다. 체류 시간을 0.6초 이하로 함으로써, 응고가 과도하게 진행되는 것을 방지하고, 응고욕에서의 정밀한 막 구조 제어를 가능하게 할 수 있다.

또한, 공주부는 밀폐되어 있는 것이 바람직하다. 상세한 기구는 불명확하지만, 공주부를 밀폐함으로써, 공주부에 물 및 양용매의 증기 분위기가 형성되고, 제막 원액이 응고욕에 도입되기 전에, 완만하게 상분리가 진행되기 때문에, 과도하게 작은 구멍의 형성이 억제되고, 구멍 직경의 CV 값도 작아지는 것으로 생각된다.

방사 속도는, 결함이 없는 막이 얻어지는 조건이면 특별히 제한되지 않지만, 응고욕 중에서의 막과 응고욕의 액 교환을 완만하게 하고, 막 구조 제어를 행하기 위해서는, 가능한 한 느린 쪽이 바람직하다. 따라서, 생산성이나 용매 교환의 관점에서, 바람직하게는 4∼15 m/min이다.

드래프트비란 인취 속도와 방구로부터의 제막 원액 토출 선속도의 비이다. 드래프트비가 높다란, 방구로부터 토출되고 나서의 연신비가 높은 것을 의미한다.

일반적으로, 습식 상분리법으로 제막될 때, 제막 원액이 공주부를 거쳐, 응고욕을 나왔을 때에, 대부분의 막 구조가 결정된다. 막 내부는, 고분자쇄가 얽힘으로써 형성되는 실부와 고분자가 존재하지 않는 공공부로 구성된다. 상세한 기구는 불명확하지만, 응고가 완료되기 전에 막이 과도하게 연신되면, 다시 말해서, 고분자쇄가 얽히기 전에 과도하게 연신되면, 고분자쇄의 얽힘이 인열되고, 공공부가 연결됨으로써, 과도하게 큰 구멍이 형성되거나, 공공부가 분할됨으로써, 과도하게 작은 구멍이 형성된다. 과도하게 큰 구멍은 바이러스 누설의 원인이 되고, 과도하게 작은 구멍은 눈 막힘의 원인이 된다.

구조 제어의 관점에서, 드래프트비는 최대한 작게 하는 것이 바람직하지만, 드래프트비는 1.1∼6이 바람직하고, 1.1∼4가 보다 바람직하다.

제막 원액은 필터, 방구를 지나, 공주부에서 적절히 응고된 후, 응고액에 도입된다. 상세한 기구는 불명확하지만, 방사 속도를 느리게 함으로써, 막 외표면과 응고액의 계면에 형성되는 경계막이 두꺼워지고, 이 계면에서의 액 교환이 완만하게 행해짐으로써, 방사 속도가 빠른 때에 비교하여 응고가 완만하게 진행되기 때문에, 치밀층으로부터 조대층으로의 평균 구멍 직경의 경사도 완만해지는 것으로 생각된다.

양용매는 응고를 느리게 하는 효과가 있고, 물은 응고를 빠르게 하는 효과가 있기 때문에, 응고를 적절한 속도로 진행시켜, 적당한 치밀층의 두께로 하고, 바람직한 구멍 직경의 막을 얻기 위해, 응고액 조성으로서, 양용매/물의 비는, 질량비로 50/50∼5/95가 바람직하다.

응고욕 온도는, 구멍 직경 제어의 관점에서, 10∼40℃가 바람직하다.

응고욕으로부터 끌어 올려진 막은, 온수로 세정된다.

수세 공정에서는, 양용매와 비용매를 확실하게 제거하는 것이 바람직하다. 막이 용매를 포함한 채로 건조되면, 건조 중에 막 내에서 용매가 농축되고, 폴리술폰계 고분자가 용해 또는 팽윤됨으로써, 막 구조를 변화시킬 가능성이 있다.

제거해야 할 용매, 비용매의 확산 속도를 높이고, 수세 효율을 높이기 위해, 온수의 온도는 50℃ 이상인 것이 바람직하다.

충분히 수세를 행하기 위해, 막의 수세욕 중의 체류 시간은 10∼300초가 바람직하다.

수세욕으로부터 끌어 올려진 막은, 권취기로 릴에 권취된다. 이 때, 막을 공기 중에서 권취하면, 막은 서서히 건조되어 가고, 약간이지만, 막은 수축되는 경우가 있다. 동일한 막 구조로 하여, 균일한 막으로 하기 위해, 막은 수중에서 권취되는 것이 바람직하다.

릴에 권취된 막은, 양단부를 절단하고, 다발로 하여, 느슨하지 않도록 지지체에 파지된다. 그리고, 파지된 막은, 열수 처리 공정에서, 열수 중에 침지, 세정된다.

릴에 권취된 상태의 막의 중공부에는, 백탁된 액이 잔존하고 있다. 이 액 중에는, 나노미터 내지 마이크로미터 사이즈의 폴리술폰계 고분자의 입자가 부유하고 있다. 이 백탁액을 제거하지 않고, 막을 건조시키면, 이 미립자가 막의 구멍을 막아, 막 성능이 저하되는 경우가 있기 때문에, 중공부 내액을 제거하는 것이 바람직하다.

열수 처리 공정에서는, 막 내측으로부터도 세정되기 때문에, 수세 공정에서 미처 제거하지 못한, 양용매, 비용매가 효율적으로 제거된다.

열수 처리 공정에서의, 열수의 온도는 50∼100℃가 바람직하고, 세정 시간은 30∼120분이 바람직하다.

열수는 세정 중에 여러 회 교환하는 것이 바람직하다.

권취된 막은 고압 열수 처리를 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 막을 완전히 물에 침지시킨 상태에서, 고압 증기 멸균기에 넣고, 120℃ 이상에서 2∼6시간 처리하는 것이 바람직하다. 상세한 기구는 불명확하지만, 고압 열수 처리에 의해, 막 중에 미세하게 잔존하는 용매, 비용매가 완전히 제거될 뿐만 아니라, 치밀층 영역에서의 폴리술폰계 고분자의 얽힘, 존재 상태가 최적화된다.

고압 열수 처리된 막을 건조시킴으로써 폴리술폰계 고분자로 이루어지는 기재막이 완성된다. 건조 방법은 풍건, 감압 건조, 열풍 건조 등, 특별히 제한되지 않지만, 건조 중에 막이 수축되지 않도록, 막의 양단이 고정된 상태에서 건조되는 것이 바람직하다.

기재막은 코트 공정을 거쳐 본 실시형태의 다공질막이 된다.

예컨대, 코팅에 의해 친수화 처리시키는 경우에는, 코트 공정은, 기재막의 코트액에 대한 침지 공정, 침지된 기재막의 탈액 공정, 탈액된 기재막의 건조 공정으로 이루어진다.

침지 공정에서, 기재막은 친수성 고분자 용액에 침지된다. 코트액의 용매는 친수성 고분자의 양용매이고, 폴리술폰계 고분자의 빈용매이면 특별히 제한되지 않지만, 알콜이 바람직하다.

코트액 중의 비수용성의 친수성 고분자의 농도는, 친수성 고분자에 의해 기재막의 구멍 표면을 충분히 피복시켜, 여과 중의 단백질의 흡착에 의한 경시적인 플럭스 저하를 억제하는 관점에서 1.0 질량％ 이상인 것이 바람직하고, 적절한 두께로 피복시켜, 구멍 직경이 지나치게 작아져 플럭스가 저하되는 것을 막는 관점에서, 10.0 질량％ 이하인 것이 바람직하다.

코트액에 대한 기재막의 침지 시간은 8∼24시간이 바람직하다.

소정 시간, 코트액에 침지된 기재막은, 탈액 공정에서, 막의 중공부 및 외주에 부착되어 있는 여분의 코트액이 원심 조작에 의해 탈액된다. 잔존하는 친수성 고분자에 의한 건조 후의 막끼리의 고착을 방지하는 관점에서, 원심 조작시의 원심력을 10 G 이상, 원심 조작 시간을 30 min 이상으로 하는 것이 바람직하다.

탈액된 막을 건조시킴으로써, 본 실시형태의 다공막을 얻을 수 있다. 건조 방법은 특별히 한정되지 않지만, 가장 효율적이기 때문에, 진공 건조가 바람직하다.

필터 가공의 용이성으로부터, 다공질막의 내경은 200∼400 ㎛인 것이 바람직하고, 막 두께는 30∼80 ㎛인 것이 바람직하다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 상세히 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되지 않는다. 실시예에 있어서 개시되는 시험 방법은 이하와 같다.

(1) 내경 및 막 두께 측정

다공질막의 내경 및 막 두께는, 다공질막의 수직 할단면을 실체 현미경으로 촬영함으로써 구했다. (외경－내경)/2를 막 두께로 했다.

또한, 막 면적은 내경과 막의 유효 길이로부터 산출했다.

실시예 14에 있어서는, 다공질막의 수직 분할 단면을 실체 현미경으로 촬영함으로써 막 두께를 구했다.

(2) 경사형 비대칭 구조 측정 및 치밀층으로부터 조대층으로의 평균 구멍 직경의 경사 지수 측정

다공질막의 수직 분할 단면을 SEM에 의해, 촬영 배율을 50,000배, 수직 분할 단면의 막 두께 방향에 대하여 수평으로 시야를 설정하여 촬영했다. 설정한 일시야에서의 촬영 후, 막 두께 방향에 대하여 수평으로 촬영 시야를 이동하여, 다음의 시야를 촬영했다. 이 촬영 조작을 반복하여, 간극 없이 막단면의 사진을 촬영하고, 얻어진 사진을 결합하여 1장의 막단면 사진을 얻었다. 이 막단면 사진에 있어서, (막 두께 방향에 대하여 수직 방향으로 2 ㎛) × (막 두께 방향의 여과 하류면으로부터 여과 상류면측을 향하여 1 ㎛)의 범위에 있어서의 평균 구멍 직경을 산출하고, 여과 하류면으로부터 여과 상류면측을 향하여 1 ㎛마다 막단면의 경사 구조를 수치화했다.

평균 구멍 직경은 이하와 같이 하여 산출했다.

MediaCybernetics사 제조의 Image-pro plus를 이용하여, 명도를 기준으로 공공부와 실부를 식별하고, 식별할 수 없었던 부분이나 노이즈를 프리핸드 툴로 보정하고, 공공부의 윤곽이 되는 에지 부분이나, 공공부의 안쪽에 관찰되는 다공 구조는 공공부로서 식별하여, 공공부와 실부의 2치화 처리를 행했다. 2치화 처리 후, 연속하고 있는 부분은 하나의 공공으로 간주하고, 공공 1개의 면적치를 진원의 면접치로 가정하여, 구멍 직경을 산출했다. 시야의 단부에서 중단된 공공부에 관해서도 카운트하여, 모든 공공마다 실시하고, 2 ㎛×1 ㎛의 범위마다 평균 구멍 직경을 산출했다. 평균 구멍 직경이 50 nm 이하의 범위를 치밀층으로 정의하고, 평균 구멍 직경이 50 nm 초과의 범위를 조대층으로 정의했다.

치밀층으로부터 조대층으로의 평균 구멍 직경의 경사 지수는, 여과 하류 부위로부터 막 두께 방향에 대하여 수평으로 이동하여 평가한 경우, 평균 구멍 직경이 50 nm 이하의 치밀층으로 정의된 범위로부터 평균 구멍 직경이 50 nm 초과의 조대층으로 정의된 범위로 이행하는 개소에 관해서, 인접한 치밀층과 조대층으로부터 하기 식(1)에 의해 구했다.

치밀층으로부터 조대층으로의 평균 구멍 직경의 경사 지수 = (조대층의 평균 구멍 직경－치밀층의 평균 구멍 직경)/1···(1)

(3) 치밀층에 있어서의 10 nm 이하의 구멍의 존재 비율, 10 nm 초과 20 nm 이하의 구멍의 존재 비율, 공극률 및 구멍 직경의 표준 편차/평균 구멍 직경의 값의 측정

치밀층에 있어서의 10 nm 이하의 구멍의 비율은, 하기 식(2)에 의해 구했다.

치밀층에 있어서의 10 nm 이하의 구멍의 존재 비율 = 치밀층으로 정의한 2 ㎛ × 1 ㎛의 범위에 있어서의 10 nm 이하의 구멍의 총수/동범위에 있어서의 구멍의 총수 × 100···(2)

치밀층에 있어서의 10 nm 초과 20 nm 이하의 구멍의 비율 = 치밀층으로 정의한 2 ㎛ × 1 ㎛의 범위에 있어서의 10 nm 초과 20 nm 이하의 구멍의 총수/동범위에 있어서의 구멍의 총수 × 100···(3)

치밀층에 있어서의 공극률 = 치밀층으로 정의한 2 ㎛ × 1 ㎛의 범위에 있어서의 구멍의 총면적/시야 면적(2 ㎛²)···(4)

치밀층에 있어서의 구멍 직경의 표준 편차/평균 구멍 직경의 값 = 치밀층으로 정의한 일시야에 있어서의 구멍 직경의 표준 편차/평균 구멍 직경···(5)

(4) 치밀층의 두께

치밀층의 두께는, 평균 구멍 직경 50 nm 이하를 나타낸 범위의 수 × 1(㎛)로 했다.

(5) 투수량 측정

유효 막 면적이 3.3 cm²가 되도록 조립된 필터를 1.0 bar의 정압 데드엔드 여과에 의한 25℃의 순수의 여과량을 측정하고, 여과 시간으로부터 투수량을 산출했다.

(6) 버블 포인트 측정

유효 막 면적이 0.83 cm²가 되도록 조립된 필터의 막의 여과 하류면측을 헥사플루오로에틸렌으로 채우고, 데드엔드로 여과 상류측으로부터 압축 공기에 의해 승압시켜, 여과 하류면측으로부터 기포의 발생이 확인되었을 때(공기의 유량이 2.4 mL/min이 되었을 때)의 압력을 버블 포인트로 했다.

(7) 면역글로불린의 여과 시험

유효 막 면적이 3.3 cm²가 되도록 조립된 필터를 122℃에서 60분 고압 증기 멸균 처리를 했다. 다나베 미츠비시 제약사로부터 시판되고 있는 헌혈 베노글로불린 IH 5％ 정맥 주사(2.5 g/50 mL)를 이용하여, 용액의 면역글로불린 농도가 15 g/L, 염화나트륨 농도가 0.1 M, pH가 4.5가 되도록 용액을 조제했다. 조제한 용액을 데드엔드로, 2.0 bar의 일정 압력으로 180분간 여과를 행했다.

그리고, 20분 간격으로 여액을 회수하여, 40분 내지 60분의 여액 회수량과 160분 내지 180분의 여액 회수량의 비를 F₁₈₀/F₆₀으로 했다.

또한, 180분간의 적산 면역글로불린 투과량은, 180분간의 여액 회수량, 여액의 면역글로불린 농도, 필터의 막 면적으로부터 산출했다.

(8) 돼지 파보바이러스 클리어런스 측정

(7) 면역글로불린의 여과 시험에 있어서 조제한 용액에 0.5 용량％의 PPV 용액을 스파이크한 용액을 여과 용액으로 했다. 조제한 여과 용액을 데드엔드로, 2.0 bar의 일정 압력으로 180분간 여과를 행했다.

여액의 Titer(TCID₅₀ 값)를 바이러스 어세이로 측정했다. PPV의 바이러스 클리어런스는 LRV = Log(TCID₅₀)/mL(여과 용액) － Log(TCID₅₀)/mL(여액)에 의해 산출했다.

(9) 용출 평가

(7)과 동일한 방법으로 작성한 필터를, 2.0 bar의 정압 데드엔드 여과에 의해, 25℃의 순수를 100 mL 여과하여, 여액을 회수하고, 농축했다. 얻어진 농축액을 이용하여, 전유기 탄소계 TOC-L(시마즈 제작소사 제조)로 탄소량을 측정하고, 막으로부터의 용출률을 산출했다.

실시예에서 사용한, 폴리히드록시에틸메타크릴레이트, 2-메타크릴로일옥시에틸포스포릴콜린과 n-부틸메타크릴레이트의 랜덤 공중합체, 2-(N-3-술포프로필-N,N-디메틸암모늄)에틸메타크릴레이트와 n-부틸메타크릴레이트의 랜덤 공중합체는 개시제에 α,α-아조비스이소부티로니트릴(간토 화학사 제조)을 이용하여, 통상적인 라디칼 중합에 의해 합성했다.

또한, 폴리에틸렌글리콜-b-폴리스티렌은 문헌[Biomaterials, Vol.20, p.963(1999)}에 따라 합성했다.

(실시예 1)

PES(BASF사 제조 ULTRASON(등록 상표) E6020P) 24 질량부, NMP(키시다 화학사 제조) 36 질량부, TriEG(간토 화학사 제조) 40 질량부를 35℃에서 혼합한 후, 2 kPa에 의한 감압 탈포를 7회 반복한 용액을 제막 원액으로 했다. 이중관 노즐의 환상부로부터 방구 온도는 35℃로 설정하여 제막 원액을 토출하고, 중심부로부터 NMP 75 질량부, 물 25 질량부의 혼합액을 심액으로서 토출했다. 토출된 제막 원액과 심액은, 밀폐된 공주부를 거쳐, 20℃, NMP 25 질량부, 물 75 질량부로 이루어지는 응고액이 들어간 응고욕에 도입되었다.

응고욕으로부터 인출된 막은, 55℃로 설정된 수세조를 넬슨 롤 주행시킨 후, 수중에서 릴을 이용하여 권취했다. 방사 속도는 5 m/min으로 하고, 드래프트비를 2로 했다.

권취된 막은 릴의 양단부에서 절단하고, 다발로 하여, 느슨하지 않도록 지지체에 파지시키고, 80℃의 열수에 침지시키고, 60분간 세정했다. 세정된 막을 128℃, 3시간의 조건에서, 고압 열수 처리한 후, 진공 건조시킴으로써 중공사형의 기재막을 얻었다.

얻어진 중공사형의 기재막을, 중량 평균 분자량 80 kDa의 폴리히드록시에틸메타크릴레이트(히드록시에틸메타크릴레이트(간토 화학사 제조)를 이용하여 제조했음) 2.5 질량부, 메탄올 97.5 질량부의 코트액에 24시간 침지시킨 후, 12.5 G로 30 min 원심 탈액했다. 원심 탈액 후, 18시간 진공 건조시켜, 중공사형의 다공질막을 얻었다.

얻어진 다공질막의 (1)∼(9)의 측정 결과를 표 1에 나타냈다.

(실시예 2)

응고액 조성을 NMP 15 질량부, 물 85 질량부로, 응고액 온도를 15℃로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 중공사형의 다공질막을 얻었다.

(실시예 3)

코트액 조성을 중량 평균 분자량 80 kDa의 2-메타크릴로일옥시에틸포스포릴콜린(MPC, 도쿄 카세이 공업사 제조)과 n-부틸메타크릴레이트(BMA, 간토 화학사 제조)의 랜덤 공중합체(몰분율, MPC/BMA = 3/7) 3.5 질량부, 메탄올 96.5 질량부로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 중공사형의 다공질막을 얻었다.

(실시예 4)

코트액 조성을 중량 평균 분자량 90 kDa의 2-(N-3-술포프로필-N,N-디메틸암모늄)에틸메타크릴레이트(SPMA, Sigma-Aldrich사 제조)와 BMA(간토 화학사 제조)의 랜덤 공중합체(몰분율, SPMA/BMA = 3/7) 3 질량부, 메탄올 97 질량부로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 중공사형의 다공질막을 얻었다.

(실시예 5)

코트액 조성을 히드록시프로필셀룰로오스(닛폰 소다사 제조, 상품명 SSL) 3 질량부, 메탄올 97 질량부로 하여, 기재막을 코팅 후, 122℃에서 20분, 고압 증기 멸균 처리한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 중공사형의 다공질막을 얻었다.

(실시예 6)

코트액 조성을 폴리에틸렌글리콜(2 kDa)-b-폴리스티렌(3 kDa) 2.5 질량부, 메탄올 97.5 질량부로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 중공사형의 다공질막을 얻었다.

(실시예 7)

실시예 1에서 얻어진 기재막을 25 kGy로 감마선 조사한 후, 50℃의 2-히드록시프로필아크릴레이트(도쿄 카세이 공업사 제조) 7 질량부, t-부탄올(간토 화학사 제조) 25 질량부, 물 68 질량부의 용액에 침지시키고, 1시간 그래프트 중합을 행했다. 그래프트 중합 후, 50℃의 t-부탄올로 세정하고, 미반응물을 제거한 후, 18시간 진공 건조시켜, 중공사형의 다공질막을 얻었다.

(실시예 8)

응고욕 온도를 25℃로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 중공사형의 다공질막을 얻었다.

(실시예 9)

방구 온도를 40℃로, 심액 조성을 NMP 74 질량부, 물 26 질량부로, 응고액 조성을 NMP 45 질량부, 물 55 질량부로, 응고욕 온도를 18℃로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 중공사형의 다공질막을 얻었다.

(실시예 10)

방구 온도를 25℃로, 심액 조성을 NMP 73 질량부, 물 27 질량부로, 응고욕 조성을 NMP 10 질량부, 물 90 질량부로, 응고욕 온도를 15℃로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 중공사형의 다공질막을 얻었다.

(실시예 11)

응고욕 온도를 15℃로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 중공사형의 다공질막을 얻었다.

(실시예 12)

제막 원액 조성을 PES(BASF사 제조 ULTRASON(등록 상표) E6020P) 27 질량부, NMP(키시다 화학사 제조) 30.4 질량부, TriEG(간토 화학사 제조) 33.6 질량부, 비닐피롤리돈과 아세트산비닐의 공중합체(BASF사 제조 LUVISKOL(등록 상표) VA64) 9 질량부로, 방구 온도를 50℃로, 심액 조성을 NMP 45.1 질량부, TriEG 49.9 질량부, 물 5 질량부로, 응고액 조성을 NMP 28.5 질량부, TriEG 31.5 질량부, 물 40 질량부로, 응고액 온도를 30℃로 하여, 제막 후, 히드록시프로필셀룰로오스(닛폰 소다사 제조 (상품명) SSL) 0.5 질량부, 2-프로판올(간토 화학사 제조) 20 질량부, 물 79 질량부에 25℃에서 침지시키고, -0.07 MPa로 감압 후 20분간 정치시켰다. 그 후, 막을 취출하여, 중공부의 내액을 제거한 후, 80℃의 물에 60분간 침지시킨 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 중공사형의 다공질막을 얻었다.

(실시예 13)

제막 원액 조성을 PVDF(SOLVAY사 제조 SOFEF1012) 23 질량부, NMP 37 질량부, TriEG 40 질량부로, 심액 조성을 NMP 73 질량부, 물 27 질량부로, 방구 온도를 40℃로, 응고욕 조성을 NMP 10 질량부, 물 90 질량부로, 응고욕 온도를 50℃로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 중공사형의 다공질막을 얻었다.

(실시예 14)

제막 원액 조성을 PES(BASF사 제조 ULTRASON(등록 상표) E6020P) 22 질량부, NMP(키시다 화학사 제조) 33 질량부, TriEG(간토 화학사 제조) 45 질량부를 35℃에서 혼합한 후, 2 kPa에 의한 감압 탈포를 7회 반복한 용액을 제막 원액으로 했다.

이 제막 원액을 55℃로 온도 조절하고, 막 두께가 80 ㎛가 되도록, 가압식 캐스터를 이용하여 이동 담체 상에 시트형으로 도포했다. 토출 속도는 5 m/min으로 하고, 드래프트비를 2로 했다. 형성된 시트를, 응고욕 조성을 NMP 5 질량부, 물 95 질량부로, 응고욕 온도를 30℃로 한 응고욕 중에 10분간 침지하여 응고시킨 후, 물로 세정하고, 진공 건조를 행하여, 평막형의 기재막을 얻었다.

얻어진 평막형의 기재막을, 중량 평균 분자량 80 kDa의 폴리히드록시에틸메타크릴레이트(히드록시에틸메타크릴레이트(간토 화학사 제조)를 이용하여 제조했음) 2.5 질량부, 에탄올 97.5 질량부의 코트액에 24시간 침지시킨 후, 12.5 G로 30 min 원심 탈액했다. 원심 탈액 후, 18시간 진공 건조시켜, 평막형의 다공질막을 얻었다.

(비교예 1)

응고액 조성을 물 100 질량부로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 중공사형의 다공질막을 얻었다.

치밀층에서의 10 nm 이하의 구멍의 비율이 많아지고, 눈 막힘이 일어나기 쉬워져, 단백질의 효율적인 회수를 할 수 없었다.

(비교예 2)

방사 속도를 20 m/min, 드래프트비를 10으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 중공사형의 다공질막을 얻었다.

방사 속도와 드래프트비를 높게 함으로써, 치밀층에서의 10 nm 이하의 구멍의 비율이 많아졌기 때문에, 눈 막힘이 일어나기 쉬워지고, 또한 드래프트비를 높게 함으로써, 막에 핀 홀이 생겼기 때문에, 파보바이러스 제거 성능이 저하되었다.

(비교예 3)

코트액 조성을 테트로닉 1307(BASF사 제조) 4 질량부, 메탄올 96 질량부로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 중공사형의 중공사막을 얻었다.

친수성 고분자가 수용성이기 때문에, 물 여과 후에 친수성 고분자의 용출이 확인되었다. 또한, 단백질의 막에 대한 흡착에 의해 180분간 여과를 행할 수 없었다.

(비교예 4)

코트액 조성을 중량 평균 분자량 80 kDa의 술포프로필메타크릴레이트(SPM)와 BMA의 공중합체(몰분율, SPM/BMA = 3/7) 3.5 질량부, 메탄올 96.5 질량부로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 중공사형의 다공질막을 얻었다.

단백질의 막에 대한 흡착에 의해 180분간 여과를 행할 수 없었다.

실시예 1∼14 및 비교예 1∼4에 관해서, 얻어진 다공질막의 (1)∼(9)의 측정 결과를 하기 표 1 및 표 2에 나타냈다.

본 출원은, 2014년 8월 25일 출원의 일본 특허 출원(특원 제2014-170768호)에 기초하는 것으로, 그 내용은 본 명세서에 참고 인용된다.

산업상 이용 가능성

본 발명의 다공질막은, 혈장 분획 제제나 바이오 의약품 등의 정제에 있어서 적합하게 이용할 수 있는 점에서, 산업상 이용 가능성을 갖는다.

Claims

소수성 고분자와 비수용성의 친수성 고분자를 함유하는 다공질막으로서,
상기 비수용성의 친수성 고분자는 전기적으로 중성이고,
막의 여과 하류 부위에 치밀층을 갖고,
세공의 평균 구멍 직경이 여과 하류 부위로부터 여과 상류 부위를 향하여 커지는 경사형 비대칭 구조를 갖고,
치밀층으로부터 조대층으로의 평균 구멍 직경의 경사 지수가 0.5∼12.0이고,
상기 치밀층에 있어서의 10 nm 이하의 구멍의 존재 비율이 8.0％ 이하이고,
제막시의 드래프트비가 1.1~6인 다공질막.
제1항에 있어서, 1.5 질량％의 면역글로불린을 2.0 bar로 정압 여과했을 때의, 180분간의 적산 면역글로불린 투과량이 8.0∼20.0 kg/m²이고, 여과 개시 후 60분 경과시의 면역글로불린 플럭스 F60에 대한, 여과 개시 후 180분 경과시의 면역글로불린 플럭스 F180의 비가 0.70 이상인 다공질막.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 치밀층에 있어서의 구멍 직경의 표준 편차/평균 구멍 직경의 값이 0.85 이하인 다공질막.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 치밀층에 있어서의 10 nm 초과 20 nm 이하의 구멍의 존재 비율이 20.0％ 이상 35.0％ 이하인 다공질막.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 치밀층에 있어서의 공극률이 30.0％ 이상 45.0％ 이하인 다공질막.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서, 순수의 투수량이 160∼500 L/hr·m²·bar인 다공질막.
제1항 또는 제2항에 있어서, 버블 포인트가 1.40∼1.80 MPa인 다공질막.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 소수성 고분자가 폴리술폰계 고분자인 다공질막.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 비수용성의 친수성 고분자가 비닐계 폴리머인 다공질막.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 비수용성의 친수성 고분자가 다당류 또는 그의 유도체인 다공질막.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 비수용성의 친수성 고분자가 폴리에틸렌글리콜 또는 그의 유도체인 다공질막.
제1항 또는 제2항에 있어서, 단백질 용액에 포함되는 바이러스를 제거하기 위한 다공질막.
소수성 고분자와 비수용성의 친수성 고분자를 함유하는 다공질막으로서,
상기 비수용성의 친수성 고분자는 전기적으로 중성이고,
막의 여과 하류 부위에 치밀층을 갖고,
세공의 평균 구멍 직경이 여과 하류 부위로부터 여과 상류 부위를 향하여 커지는 경사형 비대칭 구조를 갖고,
치밀층으로부터 조대층으로의 평균 구멍 직경의 경사 지수가 0.5∼12.0이며,
상기 치밀층에 있어서의 10 nm 이하의 구멍의 존재 비율이 8.0％ 이하이고,
상기 치밀층에 있어서의 10 nm 초과 20 nm 이하의 구멍의 존재 비율이 20.0％ 이상 35.0％ 이하이고,
제막시의 드래프트비가 1.1~6인 다공질막.
소수성 고분자와 비수용성의 친수성 고분자를 함유하는 다공질막으로서,
상기 비수용성의 친수성 고분자는 전기적으로 중성이고,
막의 여과 하류 부위에 치밀층을 갖고,
세공의 평균 구멍 직경이 여과 하류 부위로부터 여과 상류 부위를 향하여 커지는 경사형 비대칭 구조를 갖고,
치밀층으로부터 조대층으로의 평균 구멍 직경의 경사 지수가 0.5∼12.0이며,
상기 치밀층에 있어서의 구멍 직경의 표준 편차/평균 구멍 직경의 값이 0.85 이하이고,
상기 치밀층에 있어서의 10 nm 이하의 구멍의 존재 비율이 8.0％ 이하이며,
상기 치밀층에 있어서의 10 nm 초과 20 nm 이하의 구멍의 존재 비율이 20.0％ 이상 35.0％ 이하이고,
제막시의 드래프트비가 1.1~6인 다공질막.
소수성 고분자와 비수용성의 친수성 고분자를 함유하는 다공질막으로서,
상기 비수용성의 친수성 고분자는 전기적으로 중성이고,
막의 여과 하류 부위에 치밀층을 갖고,
세공의 평균 구멍 직경이 여과 하류 부위로부터 여과 상류 부위를 향하여 커지는 경사형 비대칭 구조를 갖고,
치밀층으로부터 조대층으로의 평균 구멍 직경의 경사 지수가 0.5∼12.0이며,
상기 치밀층에 있어서의 구멍 직경의 표준 편차/평균 구멍 직경의 값이 0.85 이하이고,
상기 치밀층에 있어서의 10 nm 이하의 구멍의 존재 비율이 8.0％ 이하이며,
상기 치밀층에 있어서의 10 nm 초과 20 nm 이하의 구멍의 존재 비율이 20.0％ 이상 35.0％ 이하이고,
상기 치밀층에 있어서의 공극률이 30.0％ 이상 45.0％ 이하이고,
제막시의 드래프트비가 1.1~6인 다공질막.