KR20190143499A - Agarose ultrafiltration membrane composites for size based separations - Google Patents

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이엠디 밀리포어 코포레이션
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Abstract

본 발명에 기술된 실시예들은 아가로스 초여과 멤브레인 복합체 및 그를 제조하고 사용하기 위한 방법에 관한 것이다.Embodiments described herein relate to agarose ultrafiltration membrane composites and methods for making and using the same.

Description

사이즈 기반 분리를 위한 아가로스 초여과 멤브레인 복합체 {AGAROSE ULTRAFILTRATION MEMBRANE COMPOSITES FOR SIZE BASED SEPARATIONS}Agarose Ultrafiltration Membrane Composites for Size-Based Separation {AGAROSE ULTRAFILTRATION MEMBRANE COMPOSITES FOR SIZE BASED SEPARATIONS}

본 출원은 2015년 8월 17일자 출원된 미국 가특허 출원 제62/205,859호 및 2015년 12월 16일자 출원된 미국 가특허 출원 제62/268,220호를 우선권 주장한 것으로, 이들은 본 명세서에 전체적으로 채용되어 있다.This application claims priority to US Provisional Patent Application No. 62 / 205,859, filed August 17, 2015, and US Provisional Patent Application No. 62 / 268,220, filed December 16, 2015, which are incorporated herein by reference in their entirety. have.

본 발명에 기술된 실시예들은 다공성 지지 멤브레인상에 아가로스(agarose) 층을 포함하는 신규한 초여과 복합체 구조 및 이와 같은 초여과 복합체 구조를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명에는, 예컨대, 생물약제 용액으로부터 바이러스를 제거하기 위해, 이러한 초여과 복합체 구조를 사용하기 위한 방법이 기술되어 있다.Embodiments described herein relate to a novel ultrafiltration composite structure comprising an agarose layer on a porous support membrane and a method for making such a superfiltration composite structure. Also described herein are methods for using such ultrafiltration complex structures, for example to remove viruses from biopharmaceutical solutions.

초여과(ultrafiltration) 멤브레인들은 전형적으로 압력-구동 여과 공정에 사용된다. 제조된 치유 제품의 필요한 안전성을 제공하기 위해 바이러스 제거 멤브레인 필터들이 바이오테크 산업에 널리 사용되고 있다. 이들 필터는 치유 제품을 포함하는 공급 장치(feed)에 존재할 수 있는 높은 비율의 바이러스들을 유지하는 것으로 여겨지고, 제품은 멤브레인을 통해 유동한다. Ultrafiltration membranes are typically used in pressure-driven filtration processes. Virus removal membrane filters are widely used in the biotech industry to provide the necessary safety of manufactured healing products. These filters are believed to retain a high percentage of viruses that may be present in the feed containing the healing product, and the product flows through the membrane.

초여과(UF) 멤브레인들은 일차적으로 단백질, DNA, 바이러스, 탄수화물, 및 자연 또는 합성 중합체들과 같은 가용성 고분자들을 농축 또는 다이아필터하기 위해 사용된다. 많은 적용 분야에 있어서, 초여과는 접선 유동 여과(TFF) 모드에서 수행되며, 공급 용액은 멤브레인 표면을 가로질러 통과되며 멤브레인의 기공 크기보다 작은 분자들은 통과(여과)하고 잔여물(시료;retentate)은 멤브레인의 상류측에 남는다. 유체가 멤브레인을 통과할 때, 효율적인 TFF 동작을 유지하기 위해 재순환하거나 또는 시료 유동에 부가할 필요가 있다. TFF 방법을 사용하는 하나의 이점은 유체가 멤브레인의 면을 가로질러 일정하게 스위프(sweep)하기 때문이며, 이는 멤브레인의 긴 수명으로 이어지는 멤브레인 표면 또는 그 부근에서 용질의 파울링(fouling) 및 분극(polarization)을 감소시키는 경향이 있다.Ultrafiltration (UF) membranes are primarily used to concentrate or diafilter soluble polymers such as proteins, DNA, viruses, carbohydrates, and natural or synthetic polymers. For many applications, ultrafiltration is carried out in tangential flow filtration (TFF) mode where the feed solution is passed across the membrane surface and molecules smaller than the pore size of the membrane are passed (filtered) and the residue (retentate) Remains on the upstream side of the membrane. As the fluid passes through the membrane, it needs to be recycled or added to the sample flow to maintain efficient TFF operation. One advantage of using the TFF method is that the fluid constantly sweeps across the face of the membrane, which causes fouling and polarization of the solute at or near the membrane surface leading to the membrane's long life. ) Tends to decrease.

초여과 멤브레인들은 일반적으로, 종종 멤브레인 구조의 영구적 부분으로 되는 지지부상의 대부분에 형성된 노출된 비대칭 멤브레인들이다. 상기 지지부는 부직물(non-woven fabric), 또는 미리형성된 멤브레인일 수 있다. UF 멤브레인은 침지 주조법(immersion casting method)에 의해 제조되며 노출되고 비대칭이다. 초기의 상업적 적용 분야는 단백질 농축에 관련되었고 멤브레인들은 예컨대 이들이 멤브레인의 분획 분자량 정격(MWCO: molecular weight cutoff rating of the membrane)을 유지하도록 하는 단백질의 분자량에 의해 정격화되었다.Superfiltration membranes are generally exposed asymmetric membranes formed mostly on the support, which often become a permanent part of the membrane structure. The support may be a non-woven fabric, or a preformed membrane. UF membranes are manufactured by an immersion casting method and are exposed and asymmetric. Early commercial applications involved protein concentrations and membranes were rated by the molecular weight of the protein, for example, allowing them to maintain the molecular weight cutoff rating of the membrane (MWCO).

단백질을 갖는 시험에 기초한 초여과 멤브레인 정격은 계속 행해지는 반면, 통상적인 방법은, 다당류(Dextrans) 또는 폴리에틸렌 글리콜과 같은 좁은 분자량 분포를 갖는 비단백질 고분자(non-protein macromolecules)을 사용한다((예컨대, “A rejection profile test for ultrafiltration membranes and devices", Biotechnology 9(1991) 941-943) 참조)).Superfiltration membrane ratings based on tests with proteins continue to be performed, while conventional methods use non-protein macromolecules with narrow molecular weight distributions, such as polysaccharides (Dextrans) or polyethylene glycols (e.g., , "A rejection profile test for ultrafiltration membranes and devices", Biotechnology 9 (1991) 941-943)).

침지 주조(immersion casting)에 의한 초여과 멤브레인 제조 방법은 잘 알려져 있다. 간결한 언급이 “Microfiltration and ultrafiltration: Principles and Applications"; 마르셀 데커(1996); 엘. 제이. 제만 및 에이. 제이. 지드니, 에디터들에 주어진다. 하나의 예시적 제조 방법은 다음 단계들로 구성하도록 기술된다.Methods of making ultrafiltration membranes by immersion casting are well known. A concise statement is given to “Microfiltration and ultrafiltration: Principles and Applications”; Marcel Decker (1996); L. J. Zeman and A. J. Gidney, editors. One exemplary manufacturing method consists of the following steps: Are described.

a) 특정 및 잘 제어된 중합체 용액의 제조;a) preparation of specific and well controlled polymer solutions;

b) 기판상에 얇은 필름의 형태로 중합체 용액을 주조;b) casting the polymer solution in the form of a thin film on the substrate;

c) 비용제에 중합체 용액의 결과적인 필름을 응고;c) solidifying the resulting film of the polymer solution in a nonsolvent;

d) 초여과 멤브레인을 선택적으로 건조.d) optionally drying the ultrafiltration membrane.

초여과 멤브레인에서 기공 크기를 제어하는 것은 일반적으로 간단하지 않다. 주조 용액의 고체 함량이 멤브레인 공극률에 영향을 미치는 것은 물론 기공 크기는 비용제가 유입하고 용제가 주조 용액에 남는 상대 비율에도 영향을 준다. 비용제가 용제의 잔류 전에 필름에 들어가면, 중합체는 높은 공극률 및 큰 기공 크기의 UF 멤브레인으로 되는 (기공 형성자로 기능하는) 대용적의 용제 주위에 침전된다. 비용제의 유입 보다 빠르게 용제가 필름에 남는 경우 실제로는 반대이며, 결과적인 UF 멤브레인은 낮은 공극률 및 작은 기공들을 갖는다. 비용제 조 또는 주조 용액에 대한 첨가제는 물론 이들 모두에 대한 온도 조정이 종종 주조 필름으로부터의 용제 제거와 미용제 엔트리의 상대 비율을 조절하기 위해 사용된다.Controlling the pore size in the ultrafiltration membrane is generally not straightforward. Not only does the solids content of the casting solution affect the membrane porosity, but the pore size also affects the relative proportion of non-solvent and solvent remaining in the casting solution. If the non-solvent enters the film before the solvent remains, the polymer is precipitated around a large volume of solvent (functioning as a pore former) which results in a high porosity and large pore size UF membrane. The opposite is true if the solvent remains in the film faster than the inflow of the non-solvent, and the resulting UF membrane has low porosity and small pores. Temperature adjustments for both, as well as additives to non-manufacturing or casting solutions, are often used to control the removal of solvent from the cast film and the relative proportion of cosmetic entry.

아가로스는 다공성 비드들을 제조하기 위해 널리 사용되고 있는 자연 다당류이다. 이들 비드는 크로마토그래피 분리에 있어서 수많은 적용을 발견한다. (크로마토그래피 응용에 대해) 아가로스 비드들의 형성을 기술하는 최근 기술은, 아가로스가 냉각에 의한 겔 형성 전에 유화되는 따뜻한, 비수용성 용제를 사용했다. 예컨대, 다음을 참조하기 바란다: 제르텐, 에스. Biochim, Biophys, Acta 1964, 79:393-398; 및 벵츠손 등, S. Biochim, Biophys, Acta 1964, 79:399. 미국 특허 제4,647,536호에 기술된 바와 같이, 아가로스 비드 형성을 위한 다른 방법은 냉각된 오일 내로 아가로스 에멀젼을 적하하는 것이다. 이와 같은 방법은 “Methods in “Enzymology”(Vol. 135 Part B, 401쪽, Academic Press, 1987)에도 기술되어 있다. 중합체는 약 92℃인 그의 용융 온도 이상 가열되어야 하고 물의 존재하에 용해된다. 상기 온도 이상에서, 중합체는 용융하며, 다음, 용융된 중합체는 물에 의해 용매화되어 용액을 형성한다. 중합체는 온도가 약 45℃인 중합체의 겔화 점 이상인 한 물에서 용융 상태로 있다. 겔화 점 이하에서, 중합체 상은 분리 및 히드로겔로 되어 용액이 겔화 직전의 어떤 형상을 취한다. 부가적으로, 아가로스가 그의 겔화 점에 접근할 때, 용액의 점도는 높아지고 리드로 겔이 형성을 시작함에 따라 더 높아진다.Agarose is a natural polysaccharide that is widely used to make porous beads. These beads find numerous applications in chromatographic separations. Recent techniques describing the formation of agarose beads (for chromatographic applications) have used warm, water-insoluble solvents in which agarose is emulsified before gel formation by cooling. See, eg, Gerten, S. Biochim, Biophys, Acta 1964, 79: 393-398; And Benzsson et al., S. Biochim, Biophys, Acta 1964, 79: 399. As described in US Pat. No. 4,647,536, another method for forming agarose beads is to drop the agarose emulsion into the cooled oil. This method is also described in “Methods in“ Enzymology ”(Vol. 135 Part B, page 401, Academic Press, 1987). The polymer must be heated above its melting temperature of about 92 ° C. and dissolve in the presence of water. Above this temperature, the polymer melts, and then the molten polymer is solvated with water to form a solution. The polymer is molten in water as long as the temperature is above the gelling point of the polymer at about 45 ° C. Below the gel point, the polymer phase separates and hydrogels so that the solution takes some shape just before gelling. In addition, when agarose approaches its gelling point, the viscosity of the solution becomes high and becomes higher as the gel begins to form into the lid.

전통적으로, 다당류 비드들에 대해, 이들은 크로마토그래피 매질에 사용되며, 가열된 용액은 그의 겔 포인트 이상으로 유지되고 미네랄 또는 식물성 오일과 같이, 혼합되지 않는 가열된 유체내로 교반된다. 다음, 2상(two-phased) 물질(혼합되지 않는 유체에서의 아가로스의 비드들)은 냉각되고 비드들이 회복된다. 비드들 그자체는 확산적 다공성이며 사이즈 배제(size exclusion) 크로마토그래피를 위한 제조로서 사용될 수 있다. 부가적으로, 이들은, 그들의 캡쳐 능력을 향상시키기 위해 친화성 케미스트리 또는 리간드, 정 또는 부전하, 소수성 등 또는 가교와 화학물질의 결합과 같은 각종 캡쳐 케미스트리의 가교, 첨가에 의해 더 진행될 수 있다. Traditionally, for polysaccharide beads, they are used in chromatography media, and the heated solution is kept above its gel point and stirred into unmixed heated fluid, such as mineral or vegetable oil. Next, the two-phased material (beads of agarose in the unmixed fluid) is cooled and the beads are recovered. The beads themselves are diffusely porous and can be used as preparation for size exclusion chromatography. In addition, they can be further progressed by crosslinking, addition of various capture chemistries such as affinity chemistry or ligands, positive or negative charges, hydrophobicity, or the like and crosslinking and chemical bonding to enhance their capture ability.

아가로스는 다공성 비드들을 형성하기 위해 광범위하게 사용되고 있으며, 타겟물 및/또는 불순물들은 확산/구동 공정에서 기공들 내로 및 그로부터 벗어나 주행한다.Agarose is widely used to form porous beads, and targets and / or impurities travel into and out of the pores in the diffusion / drive process.

본 발명에 기술된 실시예는 아가로스를 포함하는 신규한 초여과 복합체 구조에 관한 것이다. 아가로스 비드들은 종래 기술에서 발견될 수 있으나, 이전에는, 타겟물 및/또는 불순물은 상기한 바와 같이 압력-구동 공정에서 기공들 내로 및 기공들을 통해 주행하도록, 아가로스는 여과 멤브레인으로서 채용될 수 있는 연속적인, 편평한 다공성 구조를 생성하도록 사용될 수 없었다.The embodiments described herein relate to a novel ultrafiltration composite structure comprising agarose. Agarose beads may be found in the prior art, but previously, agarose may be employed as a filtration membrane such that the target and / or impurities travel into and through the pores in a pressure-driven process as described above. It could not be used to create a continuous, flat porous structure.

본 발명에서 번갈아 사용되는 용어 “아가로스 초여과 복합체 구조(aragose ultrafiltration composite structure)” 및 “아가로스 초여과 멤브레인 복합체(aragose ultrafiltration membrane composite)”는 (기판으로도 지칭되는) 적어도 하나의 지지 다공성 멤브레인 및 멤브레인상에 퇴적된 다공성 아가로스의 층을 포함하는 다층 다공성 구조들을 의미한다.The terms “aragose ultrafiltration composite structure” and “aragose ultrafiltration membrane composite”, as used interchangeably herein, refer to at least one supporting porous membrane (also referred to as a substrate). And multilayer porous structures comprising a layer of porous agarose deposited on the membrane.

본 발명에 기술된 초여과 멤브레인 복합체는 현재 입수가능한 초여과 멤브레인들보다 서너 점의 장점을 갖는다. 특히, 본 발명에 기술된 초여과 멤브레인 복합체는 제조 공정시 유해한 유기 용제의 사용을 회피한다. 이는 보다 간단하고, 보다 안전하고, 보다 저렴하고, 더욱 환경 친화적인 제조 공정을 수행하는데 일조한다. 또한, 형성 공정은 보다 적은 공정 단계들 및 아가로스 농축을 처리함으로써 초여과 멤브레인의 기공 크기를 용이하게 조절하기 위한 능력으로 인해 간단히 될 수 있다. 또한, 본 발명에 기술된 초여과 멤브레인 복합체는 높은 pH 조건 하에 낮은 단백질 결합, 안정성을 나타내며, 또한 다공성 구조를 형성하기 위한 추출가능 및/또는 해제가능한 조성물의 존재에 의존하지 않는다.The ultrafiltration membrane composites described herein have several advantages over the currently available ultrafiltration membranes. In particular, the ultrafiltration membrane composites described herein avoid the use of harmful organic solvents in the manufacturing process. This helps to carry out simpler, safer, cheaper and more environmentally friendly manufacturing processes. In addition, the forming process can be simplified due to its ability to easily control the pore size of the ultrafiltration membrane by treating fewer process steps and agarose concentration. In addition, the ultrafiltration membrane complexes described herein exhibit low protein binding, stability under high pH conditions, and also do not depend on the presence of extractable and / or releasable compositions for forming porous structures.

어떤 실시예에서, 본 발명에 기술된 초여과 멤브레인 복합체는 실질적으로 셀룰로스 화합물이다. 어떤 실시예에서, 아가로스 초여과 멤브레인 복합체의 제조 방법이 제공되며, 상기 방법은, a) 0.01μm 내지 1μm 범위의 평균 기공 크기 및 10μm 내지 500μm 범위의 평균 두께를 갖는 (기판으로도 지칭되는) 다공성 지지 멤브레인을 제공하는 단계로서, 상기 다공성 지지 멤브레인은, 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에테르-에테르 케톤(PEEK), 폴리술폰, 폴리에테르술폰(PES), 방향족 중합체 및 폴리테트라플루오로에틸렌 및 폴리비닐리덴 불화물(PVDF)과 같은 플루오르화 중합체로 구성되는 그룹으로부터 선택된 중합체를 포함하는, 단계; b) 아가로스 용액을 제공하는 단계; c) 20 내지 90℃ 범위의 온도로 다공성 지지 멤브레인 상에 아가로스 용액의 층을 주조하여, 아가로스 코팅된 다공성 지지 멤브레인을 형성하는 단계; 및 d) 상기 아가로스 용액의 겔화 점(gelling point) 미만의 온도로 아가로스 코팅 다공성 지지 멤브레인을 수조 내에 침지하는 단계를 포함하며, 이에 의해 아가로스 초여과 멤브레인을 형성한다.In some embodiments, the ultrafiltration membrane composites described herein are substantially cellulose compounds. In some embodiments, a method of preparing an agarose ultrafiltration membrane composite is provided, the method comprising: a) having an average pore size in the range of 0.01 μm to 1 μm and an average thickness in the range of 10 μm to 500 μm (also referred to as a substrate). As a step of providing a porous support membrane, the porous support membrane is polyester, polyolefin, polyethylene (PE), polypropylene, polyamide, polyethylene terephthalate (PET), polyether-ether ketone (PEEK), polysulfone, A polymer selected from the group consisting of polyethersulfone (PES), aromatic polymers and fluorinated polymers such as polytetrafluoroethylene and polyvinylidene fluoride (PVDF); b) providing an agarose solution; c) casting a layer of agarose solution on the porous support membrane at a temperature in the range of 20 to 90 ° C. to form an agarose coated porous support membrane; And d) immersing the agarose coated porous support membrane in a water bath at a temperature below the gelling point of the agarose solution, thereby forming an agarose superfiltration membrane.

어떤 실시예에서, 상기 아가로스 초여과 멤브레인 복합체는 0.1μm 미만의 기공 크기를 갖는다. 어떤 실시예에서, 수조는 빙수(ice water)를 포함한다. In some embodiments, the agarose ultrafiltration membrane composite has a pore size of less than 0.1 μm. In some embodiments, the bath comprises ice water.

상기한 방법은 다공성 지지부를 갖는 아가로스 초여과 멤브레인 복합체의 제조를 위해 유용하며, 상기 멤브레인 복합체는 10 - 1000 kDa(R90)의 분획 분자량(molecular weight cut-off)(MWCO) 값을 갖는다.The method described above is useful for the preparation of agarose ultrafiltration membrane composites having porous supports, wherein the membrane composites have a molecular weight cut-off (MWCO) value of 10-1000 kDa (R90).

어떤 실시예에서, 상기 아가로스 초여과 멤브레인 복합체는, 폴리비닐리덴 불화물(PVDF), 폴리에틸렌(PE), 및 폴리에테르술폰(PES)으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 중합체로 형성되는 다공성 지지부를 포함한다. 특정 실시예에서, 다공성 지지부는 폴리비닐리덴 불화물(PVDF) 또는 초고 분자량 폴리에틸렌(UHMW-PE)를 포함한다. 본 발명에 기술된 방법에 의한 어떤 실시예에서, 1 - 12 중량% 범위의 아가로스의 농도를 갖는 아가로스 용액이 사용된다. 다른 실시예에서, 5 - 11 중량% 범위의 아가로스의 농도를 갖는 아가로스 용액이 사용된다. 특정 실시예에서, 상기 방법은 15 중량% 까지의 농도로 안정제로서 ZnCl2를 포함하는 아가로스 용액을 제공함으로써 행해진다. In some embodiments, the agarose ultrafiltration membrane composite comprises a porous support formed from a polymer selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride (PVDF), polyethylene (PE), and polyethersulfone (PES). In certain embodiments, the porous support comprises polyvinylidene fluoride (PVDF) or ultra high molecular weight polyethylene (UHMW-PE). In some embodiments by the method described herein, an agarose solution having a concentration of agarose in the range of 1-12% by weight is used. In another embodiment, an agarose solution having a concentration of agarose in the range of 5-11 wt% is used. In certain embodiments, the method is carried out by providing an agarose solution comprising ZnCl 2 as a stabilizer at concentrations up to 15% by weight.

본 발명에 기술된 어떤 실시예에서, 가교제가 아가로스 용액에 첨가되며, 이에 의해, 멤브레인의 상하 압력 사이의 차동 압력으로 지칭되는 포지티브 트랜스멤브레인 압력(TMP) 하에 아가로스 층을 안정화시킨다. 따라서, 어떤 실시예에서, 아가로스 용액은 0.01 중량% 내지 1 중량% 범위의 농도를 갖는 가교물질(cross-linker) 또는 가교제(cross-linking agent)를 포함하는 상기 방법에 사용된다. 예시적인 가교물질 또는 가교제는 디비닐술폰(DVS)이다. 본 발명에 기술된 어떤 실시예에서, 아가로스 용액은 20 내지 90℃ 범위 또는 45 내지 75℃ 범위의 온도로 가열된다. 특정 실시예에서, 아가로스 용액은 70℃의 온도로 가열된다.In some embodiments described herein, a crosslinking agent is added to the agarose solution, thereby stabilizing the agarose layer under positive transmembrane pressure (TMP), referred to as the differential pressure between the up and down pressures of the membrane. Thus, in some embodiments, the agarose solution is used in the process comprising a cross-linker or cross-linking agent having a concentration in the range of 0.01% to 1% by weight. Exemplary crosslinkers or crosslinkers are divinylsulphone (DVS). In certain embodiments described herein, the agarose solution is heated to a temperature in the range of 20-90 ° C. or 45-75 ° C. In certain embodiments, the agarose solution is heated to a temperature of 70 ° C.

어떤 실시예에서, 가열된 아가로스 용액은 본 발명에 기술된 바와 같이, 다공성 지지 멤브레인에 도포되며, 다공성 지지 멤브레인은 또한, 예컨대 20 내지 90℃ 범위 또는 45 내지 75℃ 범위의 온도로 가열된다. 특정 실시예에서, 상기 다공성 지지 멤브레인은 70℃의 온도로 가열된다. 아가로스 용액과 다공성 지지 멤브레인이 가열되는 온도는 동일한 온도일 수도 있고 또는 상이한 온도로 될 수도 있다.In some embodiments, the heated agarose solution is applied to the porous support membrane, as described herein, and the porous support membrane is also heated to a temperature, such as in the range of 20 to 90 ° C or 45 to 75 ° C. In certain embodiments, the porous support membrane is heated to a temperature of 70 ° C. The temperature at which the agarose solution and the porous support membrane are heated may be the same temperature or may be different temperatures.

다공성 지지 멤브레인 상에 아가로스 용액을 도포하는 것에 이어서, 이어서 아가로스 코팅된 다공성 지지 멤브레인이 아가로스 용액의 겔화 점(gelling point) 미만의 온도로 수조에 침지된다. 아가로스의 겔화 점은 본 발명에 기술된 것들 및 종래 기술에 알려진 것을 사용하여 미리 정해질 수 있다. 아가로스 용액의 겔화 점을 결정하기 위한 방법에 대해서는 통상의 기술자에 자명할 것이다. 어떤 실시예에서, 수조는 실온 미만의 온도로 냉각된다. 어떤 실시예에서, 온도는 5 - 60℃ 범위로 된다. 다른 실시예에서, 온도는 10 - 40℃의 범위이다. Following application of the agarose solution onto the porous support membrane, the agarose coated porous support membrane is then immersed in the bath at a temperature below the gelling point of the agarose solution. The gelling point of agarose can be predetermined using those described in the present invention and those known in the art. It will be clear to the person skilled in the art how to determine the gelation point of the agarose solution. In some embodiments, the bath is cooled to a temperature below room temperature. In some embodiments, the temperature is in the range of 5-60 ° C. In another embodiment, the temperature is in the range of 10-40 ° C.

어떤 실시예에서, 다공성 지지 멤브레인은 100μm 내지 200μm 범위의 평균 두께 및 0.2μm 미만의 평균 기공 크기를 갖는다. 어떤 실시예에서, 다공성 지지 멤브레인은 10μm 내지 500μm 범위의 두께를 갖는다.In some embodiments, the porous support membrane has an average thickness in the range of 100 μm to 200 μm and an average pore size of less than 0.2 μm. In some embodiments, the porous support membrane has a thickness in the range of 10 μm to 500 μm.

본 발명에 기술된 방법들은 다공성 지지 멤브레인 상에 아가로스의 한 층을 포함하는 초여과 멤브레인 복합체를 제조하기에 유용하다. 어떤 실시예에서, 다공성 지지 멤브레인 층은 다공성 지지 멤브레인 내로 침투 또는 침입하여, 이에 의해 층간 박리(delamination)에 높은 저항성을 갖는 멤브레인 복합체로 된다. 1 내지 15μm의 침투 두께가 여과에 적합한 멤브레인으로 되고 층간 박리에 높은 저항성을 갖는 것으로 확인되었다.The methods described herein are useful for preparing ultrafiltration membrane composites comprising a layer of agarose on a porous support membrane. In some embodiments, the porous support membrane layer penetrates or penetrates into the porous support membrane, resulting in a membrane composite having high resistance to delamination. A penetration thickness of 1 to 15 μm was found to be a membrane suitable for filtration and to have high resistance to delamination.

본 발명에 기술된 아가로스 초여과 멤브레인 복합체는 일반적으로 1μm 내지 100μm 범위 또는 1μm 내지 20μm 범위의 두께를 갖는 아가로스 층을 포함한다. 특정 실시예에서, 상기 아가로스 층의 두께는 10μm 내지 20μm의 범위에 있다. 각종 실시예에서, 아가로스 층은 다공성 지지 멤브레인 상에 퇴적된다. 어떤 실시예에서, 상기 다공성 지지 멤브레인상의 아가로스 층의 퇴적은 하부 다공성 지지 멤브레인 내로의 아가로스 용액의 침투 또는 침입, 겔화 및 그 후 냉각에 의한 아가로스 용액의 고화를 포함한다. 아가로스는 1-15 마이크로미터의 범위로 지지 멤브레인 내로 침투한다. The agarose superfiltration membrane composites described herein generally comprise agarose layers having a thickness in the range of 1 μm to 100 μm or in the range of 1 μm to 20 μm. In certain embodiments, the thickness of the agarose layer is in the range of 10 μm to 20 μm. In various embodiments, the agarose layer is deposited on the porous support membrane. In some embodiments, deposition of the agarose layer on the porous support membrane comprises infiltration or infiltration of the agarose solution into the lower porous support membrane, gelation and then solidification of the agarose solution by cooling. Agarose penetrates into the supporting membrane in the range of 1-15 micrometers.

어떤 실시예에서, 상기 다공성 지지 멤브레인은, 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에테르-에테르 케톤(PEEK), 폴리에테르술폰(PES), 및 폴리테트라플루오로에틸렌 또는 폴리비닐리덴 불화물(PVDF)과 같은 플루오르화 중합체로 구성되는 그룹으로부터 선택된 중합체로 형성되는 직물 또는 부직물이다. 어떤 실시예에서, 상기 다공성 지지 멤브레인은, 폴리비닐리덴 불화물(PVDF), 폴리에틸렌(PE), 폴리에테르술폰(PES), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 및 폴리카프로락탐과 폴리(헥사메틸렌 아디프아미드)를 포함하는 폴리아미드로 구성되는 그룹으로부터 선택된 중합체로 형성되는 직물 또는 부직 중합체 섬유로 구성된다.In some embodiments, the porous support membrane is polyester, polyolefin, polyethylene (PE), polypropylene, polyethylene terephthalate (PET), polyether-ether ketone (PEEK), polyethersulfone (PES), and polytetra A woven or nonwoven fabric formed of a polymer selected from the group consisting of fluorinated polymers such as fluoroethylene or polyvinylidene fluoride (PVDF). In some embodiments, the porous support membrane comprises polyvinylidene fluoride (PVDF), polyethylene (PE), polyethersulfone (PES), polyethylene terephthalate (PET), and polycaprolactam and poly (hexamethylene adipamide Woven or nonwoven polymeric fibers formed from a polymer selected from the group consisting of polyamides).

본 발명에 제공된 실험 데이터에 의해 입증된 바와 같이, 본 발명에 기술된 초여과 멤브레인 복합체는 10μm 보다 큰 평균 두께를 갖는 다공성 지지 멤브레인을 포함한다. 어떤 실시예에서, 본 발명에 기술된 초여과 멤브레인 복합체는 20μm 내지 500μm 범위의 두께를 갖는 다공성 지지 멤브레인을 포함한다. 특정 실시예에서, 다공성 지지 멤브레인은 100μm의 평균 두께를 갖는다.As evidenced by the experimental data provided herein, the ultrafiltration membrane composites described herein comprise a porous support membrane having an average thickness of greater than 10 μm. In some embodiments, the ultrafiltration membrane composites described herein comprise a porous support membrane having a thickness in the range of 20 μm to 500 μm. In certain embodiments, the porous support membrane has an average thickness of 100 μm.

또한, 본 발명에는 아가로스 초여과 멤브레인 복합체를 사용하기 위한 공정이 기술된다. 어떤 실시예에서, 본 발명에 기술된 멤브레인 복합체들은 관심대상의 단백질을 함유하는 샘플로부터 바이러스 입자들을 제거하기에 유용하다. 어떤 실시예에서, 관심대상의 단백질은 재조합체 단백질이다. 특정 실시예에서, 관심대상의 단백질은 단일클론 항체이다.The present invention also describes a process for using an agarose ultrafiltration membrane composite. In some embodiments, the membrane complexes described herein are useful for removing viral particles from a sample containing a protein of interest. In some embodiments, the protein of interest is a recombinant protein. In certain embodiments, the protein of interest is a monoclonal antibody.

본 발명에 기술된 멤브레인 복합체들은 정상 유동((normal flow) 여과 조건 또는 접선 유동(tangential flow) 여과 조건들 하에 사용될 수 있고 또한 단백질 용액의 정화 및/또는 농축과 같은 공정들에 채용될 수 있다. 어떤 실시예에서, 본 발명에 기술된 멤브레인 복합체들은 적절한 여과 장치에 내장된다. The membrane composites described herein can be used under normal flow tangential flow conditions or tangential flow filtration conditions and can also be employed in processes such as purification and / or concentration of protein solutions. In some embodiments, the membrane composites described herein are embedded in a suitable filtration device.

각종 실시예에서, 본 발명에 기술된 아가로스 초여과 멤브레인 복합체들은 사이즈 기반 분리(size based separation)를 위해 사용된다. 어떤 실시예에서, 본 발명에 기술된 멤브레인 복합체들은, 예컨대, 사이즈 기반 분리 또는 사이즈 배제(size exclusion)에 의해 관심대상의 단백질을 함유하는 용액으로부터 바이러스 또는 바이러스상 입자들의 제거를 위해 사용될 수 있다.In various embodiments, the agarose ultrafiltration membrane composites described herein are used for size based separation. In some embodiments, the membrane complexes described herein can be used for the removal of viral or viral particles from a solution containing a protein of interest, eg, by size based separation or size exclusion.

도 1(도 1A 및 1B)은 본 발명에 기술된 아가로스 멤브레인 복합체들의 제조를 위해 이용되는 장치들의 설명을 포함하고, 도 1A는 70℃에서 핫 또는 가열된 플레이트(30) 상에 위치된 폴리비닐리덴 불화물(PVDF)로 형성되는 미세다공성 기판(20)(즉, 다공성 지지 멤브레인)을 갖는 장치(10)를 도시하며, 아가로스 주조 용액을 유리 판(50)상에 테이프(40)에 의해 지지되는 기판(20) 위로 붓는다.
도 1B는 70℃에서 핫 또는 가열된 플레이트(30) 상에 위치된 미세다공성 기판(PVDF)(20)(즉, 다공성 지지 멤브레인)을 포함하고 심(shim)(80)과 플라스틱 시트(70) 사이에 끼워진 장치(60)를 도시하며, 상기 심(80)은 아가로스 주조 용액을 산포하기 위해 사용되는 마이크로미터 조정가능 나이프(90)를 간극조정하기 위해 사용되나, 기판(20)과 플라스틱 시트(70) 사이에 아가로스 주조 용액을 붓기 전에 제거되고, 이어서 아가로스를 산포하기 위해 간극조정된 마이크로미터 조정가능 나이프(90)가 사용되며, 그에 따른 아가로스 멤브레인 복합체는 핫 플레이트로부터 신속히 분리되고 적어도 2분 동안 얼음과 접촉하며, 이어서 20℃로 유지되는 수조에 침지되고, 플라스틱 시트(70)는 조심스럽게 박리된다.
도 2는 실시예 5에 기술된 바와 같이 제조된 아가로스 초여과 멤브레인 복합체의 고배율 SEM 마이크로그래프(필드 에미션 스캐닝 전자 현미경)를 도시하며, SEM은 기공 구조를 유지하기 위해 초저온 조건하에 행해지고 분석된 샘플들은 150℃ 미만의 온도로 낮춰 냉각되며, 도 2A 및 2B는 각각 멤브레인 복합체의 상부 및 저부(즉, 미세다공성 기판과 아가로스 층의 계면)를 나타내는 단면도이고, 도 2C는 표면 이미지를 도시하며, 멤브레인은 저면보다 더 개방된 상면을 갖는 약간 비대칭인 것으로 나타낸다.
도 3은 본 발명에 기술된 대표적 아가로스 멤브레인 복합체의 분획 분자량 을 예시한 리젝션 커브를 도시하며, X축은 분획 분자량을 도시하고 Y축은 리젝션을 도시하며, 분석은 실시예 4에 기술된 바와 같이 행해진다.
도 4는 채용된 아가로스 주조 용액의 농도에 대한 아가로스 멤브레인 복합체의 투과량(flux)과 분획 분자량의 의존성을 도시한 그래프이고, R90 및 물 투과량(water flux) 데이터는 실시예 3 및 4에 기술된 바와 같이 결정되고, X축은 아가로스 농도를 나타내고 우측 Y축은 LMH/PSI에서의 투과량을 도시하고 좌측 Y축은 R90을 나타낸다.
도 5는, 채용된 아가로스 주조 용액의 이온 강도에 대한 본 발명에 기술된 아가로스 멤브레인 복합체의 분획 분자량의 의존성을 도시한 그래프이고, R90 수(number)들은 실시예 7에 기술된 바와 같이 결정되고, X축은 사용된 ZnCl2의 농도를 나타내고 우측 Y축 및 좌측 Y축은 각각 7중량% 및 10중량% 아가로스 용액들의 R90 값들을 나타내고, 주조 용액에서의 아가로스의 농도에 무관하게, 보다 높은 주조 용액의 이온 강도는 보다 개방된 초여과 멤브레인으로 귀결되며, 기대된 바와 같이, 임의의 주어진 이온 강도에서, 보다 개방된 초여과 멤브레인이 보다 낮은 아가로스 주조 용액 농도로 얻어진다.
도 6은 압력하에 압축으로부터 방지하도록 DVS와 아가로스 층의 가교를 도시한 그래프로, 0.1% DVS 용액과 아가로스 층을 가교함으로써 15 psi의 투과량에서의 20% 손실이 회피될 수 있는 것을 설명하며, X축은 PSI에서의 압력을 나타내고 Y축은 LMH/PSI에서의 정형화된 투과량을 나타낸다.
도 7은 (물에 있어서) 20% 글리세린 용액에 있는 습윤 아가로스 멤브레인 복합체의 건조가 멤브레인의 분획 분자량에 부정적인 영향을 주지 않는 것을 도시한 그래프로, 즉, 건조 공정은 아가로스 층의 기공 구조를 붕괴시키지 않는 것을 나타낸다.
도 8은, 미세다공성 PVDF 기판의 상부층 내로의 아가로스 층의 침투 깊이를 도시한 그래프로, 기본적인 분석 데이터는 SEM-EDS Instrument(INCA300, Oxford Instrument, 영국)를 사용하여 얻어지고 (SEM 인서트상에 별표로 나타낸) 미소 영역 조성 분석은, 미세다공성 기판의 표면으로부터 시작하여 기판 내로 40μm 연장되는 Z 방향으로 5μm 간격으로 행해지며, 불소 신호는 PVDF 미세다공성 기판으로 인한 것이고, 반면에 산소 신호는 아가로스로 인한 것이며, 또한, 대부분의 아가로스는 미세다공성 기판의 10μm 깊이까지 제1층에서 국소화되며, X축은 깊이(마이크로미터)를 나타내고 Y축은 비(O/F)를 나타낸다.
도 9는 겔화 점이 도달된 때 대표적인 아가로스 용액(7중량%)의 점도의 증가를 도시한 그래프로, 본 발명에 기술된 바와 같이 분석을 행하기 위해 회전 점도계가 사용되며, X축은 온도(섭씨)를 나타내고 Y축은 점도를 나타낸다.
도 10은 아가로스 아가로스 초여과 멤브레인 복합체와 Viresolve® Pro 멤브레인의 특징적 투과량 감쇄를 도시한 그래프로, 바이러스 스파이크 세포(virus-spiked cell) 배양 매질이 10 psi의 일정한 압력으로 각 장치를 통해 유동되고 멤브레인 투과량이 측정되고, 각종 시간 포인트들에서 침투 볼륨을 측정함으로써 스루풋이 모니터되며, X축은 스루풋을 나타내고 Y축은 J/Jo 값들을 나타낸다.
1 (FIGS. 1A and 1B) includes a description of the devices used for the preparation of the agarose membrane composites described herein, and FIG. 1A shows a poly positioned on a hot or heated plate 30 at 70 ° C A device 10 having a microporous substrate 20 (ie, porous support membrane) formed from vinylidene fluoride (PVDF) is shown, wherein the agarose casting solution is deposited on the glass plate 50 by tape 40. Pour over the supported substrate 20.
FIG. 1B includes a microporous substrate (PVDF) 20 (ie, a porous support membrane) positioned on a hot or heated plate 30 at 70 ° C. and has a shim 80 and a plastic sheet 70. A device 60 sandwiched between the shims 80 is used to gap the micrometer adjustable knife 90 used to disperse agarose casting solution, but with a substrate 20 and a plastic sheet. Before pouring the agarose casting solution between the 70s, a micrometer adjustable knife 90 is then used to disperse the agarose so that the agarose membrane composite is quickly separated from the hot plate and Contact with ice for at least 2 minutes, followed by immersion in a water bath maintained at 20 ° C., plastic sheet 70 is carefully peeled off.
FIG. 2 shows a high magnification SEM micrograph (field emission scanning electron microscope) of agarose ultrafiltration membrane composites prepared as described in Example 5, where SEM was performed and analyzed under cryogenic conditions to maintain pore structure. Samples are cooled to a temperature below 150 ° C. and FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views showing the top and bottom of the membrane composite (ie, the interface between the microporous substrate and the agarose layer), and FIG. 2C shows the surface image. The membrane is shown to be slightly asymmetric with a top open more than the bottom.
FIG. 3 shows a rejection curve illustrating the fractional molecular weight of the representative agarose membrane composites described herein, the X-axis shows the fractional molecular weight and the Y-axis the rejection, analysis as described in Example 4. It is done together.
4 is a graph showing the dependence of the flux and fractional molecular weight of the agarose membrane composite on the concentration of the agarose casting solution employed, and R90 and water flux data are described in Examples 3 and 4. As determined, the X axis represents the agarose concentration, the right Y axis represents the permeation amount in LMH / PSI, and the left Y axis represents R90.
FIG. 5 is a graph showing the dependence of the fractional molecular weight of the agarose membrane composite described herein on the ionic strength of the agarose casting solution employed, wherein the R90 numbers are determined as described in Example 7. Where the X axis represents the concentration of ZnCl 2 used and the right Y axis and the left Y axis represent R90 values of 7% and 10% by weight agarose solutions, respectively, and higher, regardless of the concentration of agarose in the casting solution. The ionic strength of the casting solution results in a more open superfiltration membrane, and as expected, at any given ionic strength, a more open superfiltration membrane is obtained with a lower agarose casting solution concentration.
FIG. 6 is a graph illustrating crosslinking of DVS and agarose layers to prevent from compression under pressure, illustrating that 20% loss in 15 psi transmission can be avoided by crosslinking agarose layers with 0.1% DVS solution. , The X-axis represents the pressure at PSI and the Y-axis represents the standardized transmission in LMH / PSI.
FIG. 7 is a graph showing that drying of the wet agarose membrane composite in a 20% glycerin solution (in water) does not negatively affect the fractional molecular weight of the membrane, ie, the drying process shows the pore structure of the agarose layer. Indicates not to collapse.
FIG. 8 is a graph showing the penetration depth of the agarose layer into the top layer of the microporous PVDF substrate, with basic analytical data obtained using a SEM-EDS Instrument (INCA300, Oxford Instrument, UK) (on a SEM insert). Microregion composition analysis (indicated by an asterisk) is performed at 5 μm intervals in the Z direction starting from the surface of the microporous substrate and extending 40 μm into the substrate, while the fluorine signal is due to the PVDF microporous substrate, while the oxygen signal is agarose In addition, most agarose is localized in the first layer to a depth of 10 μm of the microporous substrate, with the X axis representing depth (micrometers) and the Y axis representing the ratio (O / F).
FIG. 9 is a graph showing the increase in viscosity of a representative agarose solution (7% by weight) when the gel point is reached, where a rotational viscometer is used to perform the analysis as described herein, with the X-axis being temperature (Celsius). ) And the Y axis represents the viscosity.
FIG. 10 is a graph depicting the characteristic permeation attenuation of the agarose agarose ultrafiltration membrane complex and the Viresolve® Pro membrane, with virus-spiked cell culture media flowing through each device at a constant pressure of 10 psi. Membrane permeation is measured and throughput is monitored by measuring the permeation volume at various time points, with the X axis representing throughput and the Y axis representing J / Jo values.

본 발명에 기술된 실시예들은 아가로스 초여과 멤브레인 복합체 및 그의 제조 및 사용 방법들에 관한 것이다. 특히, 본 발명에 기술된 초여과 멤브레인 복합체들은 (기판으로도 지칭되는) 다공성 지지 멤브레인 위로 아가로스 용액의 층을 주조(casting)함으로써 제조된다. 아가로스 용액은 다공성 지지 멤브레인 내로 침투하며, 그에 의해 층간 박리에 고도로 저항적인 아가로스 초여과 멤브레인 복합체로 된다. Embodiments described herein relate to agarose ultrafiltration membrane composites and methods of making and using the same. In particular, the ultrafiltration membrane composites described herein are prepared by casting a layer of agarose solution onto a porous support membrane (also referred to as a substrate). The agarose solution penetrates into the porous support membrane, resulting in an agarose ultrafiltration membrane composite that is highly resistant to interlaminar peeling.

본 명세서에 사용되는 용어 "초여과 멤브레인" 또는 "UM 멤브레인"은, 멤브레인 및 멤브레인 공정에 대한 Pure Appl. Chem.(1996), 68, 1479에 공개된, International Union of Pure and Applied Chemistry(IUPAC) 전문용어의 정의에 기초하며; 그에 따르면, 미세여과(microfiltration)는, 0.1 μm보다 큰 입자 및 용해된 거대분자들이 거절되는 압력-구동 멤브레인 기반 분리 공정으로 정의되고, 초여과(ultrafiltration)는 0.1 μm보다 작고 약 2nm보다 큰 입자 및 용해된 거대분자들이 거절되는 압력-구동 멤브레인 기반 분리 공정으로 정의된다.As used herein, the term “superfiltration membrane” or “UM membrane” refers to Pure Appl. Based on the definition of the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) terminology, published in Chem. (1996), 68, 1479; According to him, microfiltration is defined as a pressure-driven membrane-based separation process in which particles larger than 0.1 μm and dissolved macromolecules are rejected, and ultrafiltration is particles smaller than 0.1 μm and larger than about 2 nm and It is defined as a pressure-driven membrane-based separation process in which dissolved macromolecules are rejected.

따라서, 초여과 멤브레인들은 약 0.1 μm 미만의 용액에서의 크기를 갖는 용해성 거대분자들을 농축 또는 다이아필터링(diafiltering) 가능하고 또한, 통상적으로 4시간 이상 및 24시간까지, 연장된 기간 동안 접선 유동 모드에서 연속적으로 동작가능한 것으로 정의된다. 이에 반해, 미세다공성 멤브레인들은 0.1 μm보다 큰 입자들을 제거할 수 있고 데드-엔드(dead-end) 여과 응용 기술 분야에 사용된다. 미세다공성 멤브레인은 일반적으로 용해성 거대분자들이 멤브레인을 통과할 수 있도록 한다.Thus, ultrafiltration membranes are capable of concentrating or diafiltering soluble macromolecules having a size in a solution of less than about 0.1 μm and also in tangential flow mode for extended periods, typically up to 4 hours and up to 24 hours. It is defined as continuously operable. In contrast, microporous membranes can remove particles larger than 0.1 μm and are used in dead-end filtration applications. Microporous membranes generally allow soluble macromolecules to pass through the membrane.

본 발명에 기술된 방법들은 용액과 열적 상(thermal phase) 반전 기술을 결합하고 주조 용액 또는 비용제 조에 있어서 유기 용제의 사용을 제거한다. 또한, 본 발명에 기술된 방법들은 기공 사이즈를 제어하기 위해 보다 간단한 대책을 허용한다. 이는, 적어도 부분적으로, 교차결합(가교)된 덱스트란 또는 폴리아크릴아미드 겔과 같은 다른 화합물의 겔에 대해 아가로스 겔의 기공 크기를 제어하는 것이 일반적으로 용이하다는 사실 때문이다. 예컨대, 미국 특허 제3,527,712A에 따르면, 아가로스 겔의 기공 크기는 겔의 아가로스 농도에 의존한다. 아가로스의 농도가 감소할 때, 겔의 유효 기공 크기가 증대하는 것이 당업계에 알려져 있다. 따라서, 아가로스의 특정 농도에 따라, 10 Da와 700 kDa 사이의 분자량을 갖는 분자들의 분류를 행하는 것이 가능하게 된다. 아가로스를 처리하기 위해, 아가로스 중합체는, 물의 존재하에 약 92℃인 그의 용융 온도 이상 가열되어야 한다. 중합체는 그 온도에서 용융하며 용융된 중합체는 다음, 물에 의해 용매화되어 용액을 형성한다. 중합체는 온도가 중합체의 겔화 점보다 높으면 물에 용해된 상태로 존재하며, 상기 겔 포인트는 사용된 아가로스의 형태 및 농도에 따라 20 내지 43℃의 범위에 있다. 겔 포인트에서 및 그 미만에서, 중합체 상은 분리하고 히드로겔로 된다. 본 발명에 기술된 멤브레인 복합체를 제조하기 위해 사용되는 아가로스의 형태는 약 35 내지 40℃의 범위 또는 37 내지 39℃의 범위에 있는 겔화 점을 나타낸다. The methods described herein combine a solution with a thermal phase reversal technique and eliminate the use of organic solvents in casting solutions or in cost preparation. In addition, the methods described herein allow for simpler measures to control the pore size. This is at least in part due to the fact that it is generally easy to control the pore size of agarose gels for gels of other compounds such as crosslinked (crosslinked) dextran or polyacrylamide gels. For example, according to US Pat. No. 3,527,712A, the pore size of the agarose gel depends on the agarose concentration of the gel. It is known in the art that when the concentration of agarose decreases, the effective pore size of the gel increases. Thus, according to the specific concentration of agarose, it becomes possible to classify molecules having a molecular weight between 10 Da and 700 kDa. To treat agarose, the agarose polymer must be heated above its melting temperature of about 92 ° C. in the presence of water. The polymer melts at that temperature and the molten polymer is then solvated with water to form a solution. The polymer is dissolved in water when the temperature is higher than the gelling point of the polymer and the gel point is in the range of 20 to 43 ° C. depending on the type and concentration of agarose used. At and below the gel point, the polymer phase separates and becomes a hydrogel. The form of agarose used to prepare the membrane composites described herein exhibits a gelation point in the range of about 35-40 ° C. or in the range of 37-39 ° C.

어떤 실시예에서, 본 발명에 기술된 아가로스 초여과 멤브레인은, a) 그 위에 필름을 갖거나 또는 필름이 없는 가열된 스테인리스 스틸 롤; 및 b) 회전 실린더:에 의해 형성된 두 개의 니프 롤(nip roll)들 사이에 다공성 지지 멤브레인 및 아가로스의 뜨거운 용액을 통과시킴으로써 형성된다.In some embodiments, the agarose superfiltration membranes described herein comprise a) a heated stainless steel roll with or without a film thereon; And b) a hot support solution of agarose and a porous support membrane between the two nip rolls formed by the rotating cylinder :.

다공성 지지 멤브레인 내로의 아가로스의 침투의 정도 및 아가로스 층의 두께는 니프 롤들 사이의 공간으로 입구에서의 용액 압력, 롤의 듀로미터(경도) 및 직경, 용액 점도 및 공정 속도에 의해 제어된다.The degree of agarose penetration into the porous support membrane and the thickness of the agarose layer are controlled by the solution pressure at the inlet into the space between the nipple rolls, the durometer (hardness) and diameter of the roll, the solution viscosity and the process speed.

다른 실시예에서, 아가로스 용액은 통상적인 나이프-오버-롤 또는 슬롯 다이 코팅법에 의해 다공성 지지 멤브레인에 도포될 수 있다.In another embodiment, the agarose solution can be applied to the porous support membrane by conventional knife-over-roll or slot die coating methods.

다음, 다공성 지지 멤브레인은 그의 겔화 온도 또는 그 미만으로 물과 같은 아가로스에 대한 비용제와 접촉된다. 어떤 실시예에서, 아가로스 층은 기능성 화학 등을 사용하여 가교, 화학 유도체화와 같은 부가적 단계들로 행해질 수 있다.The porous support membrane is then contacted with a nonsolvent for agarose, such as water, at or below its gelling temperature. In some embodiments, the agarose layer can be done in additional steps such as crosslinking, chemical derivatization using functional chemistry, and the like.

또 다른 실시예에서, 아가로스 초여과 멤브레인 복합체는, 다공성 지지 멤브레인과 비점착(non-stick) 비중합체 시트 사이에 아가로스 용액을 산포(spreading)함으로써 형성된다. 아가로스 용액의 산포는 임의의 적절한 수단에 의해 달성될 수 있다. 예시적 실시예로는, 러버 로울러(rubber roller) 또는 버드 나이프(bird knife), 닥터 블레이드(doctor blade) 등을 포함한다. 산포 단계는 아가로스 용액의 겔화 점 위의 온도로 핫 플레이트상에 행해질 수 있으며, 이에 의해 열적 상 반전을 사용하여 다공성 지지 멤브레인의 길이 및 폭을 따라 전체 표면에 걸쳐 초여과 층을 형성한다. 다음, 초여과 범위에 있는 아가로스의 얇은 층으로 피복된 다공성 지지 멤브레인을 남긴 채로, 아가로스 코팅된 다공성 지지 멤브레인은, 비점착 중합체 시트가 제거되는 동안 아가로스 층의 손상을 방지하기 위해 물과 접촉된다. 선택적으로, 형성된 아가로스 층은 이어서 기능적 화학 등을 사용하여 가교, 유도체화와 같은 부가적 단계들로 행해질 수 있다. In another embodiment, the agarose ultrafiltration membrane composite is formed by spreading the agarose solution between the porous support membrane and the non-stick nonpolymer sheet. Dispersion of the agarose solution may be achieved by any suitable means. Exemplary embodiments include rubber rollers or bird knives, doctor blades, and the like. The spreading step can be done on a hot plate at a temperature above the gelling point of the agarose solution, thereby using thermal phase inversion to form an ultrafiltration layer over the entire surface along the length and width of the porous support membrane. Next, leaving the porous support membrane coated with a thin layer of agarose in the ultrafiltration range, the agarose coated porous support membrane is coated with water to prevent damage to the agarose layer while the non-tacky polymer sheet is removed. Contact. Optionally, the formed agarose layer can then be done in additional steps such as crosslinking, derivatization using functional chemistry and the like.

본 발명에서 기판으로도 지칭되는 다공성 지지 멤브레인은 본 발명에 기술된 아가로스 초여과 멤브레인 복합체를 제조하기 위해 이용될 수 있으며 이는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에테르-에테르 케톤(PEEK)와 같은 중합체들로 형성될 수 있고, 이들은 DMSO, DMF 및 NMP와 같은 각종 용제가 있는 곳에 사용될 수 있다. Porous support membranes, also referred to as substrates in the present invention, can be used to prepare the agarose ultrafiltration membrane composites described herein with polymers such as polyethylene, polypropylene, polyether-ether ketone (PEEK) And may be used where there are various solvents such as DMSO, DMF and NMP.

다공성 지지 멤브레인 또는 기판은, 유동, 기계적 강도, 가요성 및 유기 용제에 의한 팽윤(swelling) 또는 용해에 대한 저항을 위해 다공성을 갖도록 하는 것이 바람직하다. 다공성 지지 멤브레인은 직물 또는 부직물을 포함할 수 있으며, 이들은 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리카프로락탐, 폴리(헥사메틸렌 아디프아미드), 폴리올레핀, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌, 방향족 중합체, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에테르-에테르 케톤(PEEK), 또는 폴리테트라플루오로에틸렌 또는 불화 폴리비닐리덴(PVDF)과 같은 플루오르화 중합체, 폴리술폰 또는 폴리에테르술폰(PES), 할로겐화 중합체 또는 폴리테트라플루오로에틸렌 및 폴리비닐리덴 불화물(PVDF)과 같은 플루오르화 중합체와 같은 중합체들로 형성된다.The porous support membrane or substrate is preferably made porous to resist flow, mechanical strength, flexibility and resistance to swelling or dissolution by organic solvents. The porous support membrane may comprise a woven or nonwoven fabric, which may be polyester, polyamide, polycaprolactam, poly (hexamethylene adipamide), polyolefin, polyethylene (PE), polypropylene, aromatic polymer, polyethylene terephthalate (PET), polyether-ether ketones (PEEK), or fluorinated polymers such as polytetrafluoroethylene or polyvinylidene fluoride (PVDF), polysulfone or polyethersulfone (PES), halogenated polymers or polytetrafluoro And polymers such as fluorinated polymers such as ethylene and polyvinylidene fluoride (PVDF).

어떤 실시예에서, 미세다공성인 다공성 지지 멤브레인이 사용된다. 이와 같은 미세다공성인 멤브레인들은 US 4,778,601 A에 기술된 바와 같은 초고 분자량 폴리에틸렌(UPE)으로 제조될 수 있다. 이들 미세다공성인 멤브레인들은 일반적으로 초고 분자량 폴리에틸렌으로 제조된다. 이 방법은 형성 염료를 통한 기공생성중합체(porogen) 및 UHMW-PE의 용액의 압출을 채용하며 이어서 중합체와 기공생성중합체의 열적 상 분리를 행한다. 이어서 미세다공성 구조들이 기공생성중합체의 제거에 의해 생성된다. In some embodiments, a porous support membrane that is microporous is used. Such microporous membranes can be made of ultra high molecular weight polyethylene (UPE) as described in US Pat. No. 4,778,601 A. These microporous membranes are generally made of ultra high molecular weight polyethylene. This method employs the extrusion of a solution of porogen and UHMW-PE through the forming dye followed by thermal phase separation of the polymer and the pore polymer. The microporous structures are then created by removal of the porosity polymer.

이와 같은 미세다공성 멤브레인들의 제조는 일반적으로 초고분자량 폴리에틸렌 및 기공생성중합체의 혼합물을 형성하는 단계들을 포함한다. 이 혼합물은 상승된 온도로 가열되어 용액을 형성한다. 용액은 적절한 전단(shear) 하에 형성 다이를 통해 압출되며, 이에 따라 멤브레인을 형성한다. 압출물은 냉각되어 멤브레인에 있어서 중합체 풍부 (polymer-rich), 기공생성중합체 빈약(porogen-poor) 상 및 중합체 빈약(polymer-poor)과 기공생성중합체 풍부(porogen-rich) 상으로 상 분리시킨 다음, 기공생성중합체를 제거함으로써 멤브레인에 미세다공성 구조를 생성한다. 이어서 상기에 따라 형성되는 미세다공성 멤브레인은 건조된다. 이 공정의 상세한 설명은 예컨대 미국 특허 제4,778,601호에서 발견될 수 있으며, 그의 전체적인 내용은 본 명세서에 참고로 채용된다. 어떤 실시예에서, 이들 미세다공성 멤브레인은, 본 발명에 기술된, 층으로 된 초여과 멤브레인들의 제조를 위한 기판 또는 지지 멤브레인으로서 적합하다.The preparation of such microporous membranes generally includes the steps of forming a mixture of ultra high molecular weight polyethylene and a porepolymer. This mixture is heated to elevated temperature to form a solution. The solution is extruded through the forming die under appropriate shear, thus forming a membrane. The extrudate is cooled to phase separate into polymer-rich, porogen-poor and polymer-poor and porogen-rich phases in the membrane. The removal of the pore-producing polymer creates a microporous structure in the membrane. The microporous membrane formed according to the above is then dried. A detailed description of this process can be found, for example, in US Pat. No. 4,778,601, the entire contents of which are incorporated herein by reference. In some embodiments, these microporous membranes are suitable as substrates or supporting membranes for the production of layered ultrafiltration membranes, as described herein.

상기와 같이 설명된 중합체들에 부가하여, 본 발명에 기술된 초여과 멤브레인 복합체의 제조를 위해 다른 직물 또는 부직 중합체로 형성되는 다공성 멤브레인을 사용할 수도 있다. In addition to the polymers described above, it is also possible to use porous membranes formed of other woven or nonwoven polymers for the production of the ultrafiltration membrane composites described herein.

어떤 실시예에서, 본 발명에 기술된 다공성 아가로스 멤브레인 복합체의 제조를 위해 유용한 적절한 다공성 지지 멤브레인들은 10μm보다 큰 평균 층 두께를 갖는다. 다른 실시예에서, 이들 지지 멤브레인들은 20μm 내지 500μm 범위의 두께를 갖는다. 다른 실시예에서, 120μm까지의 두께를 갖는 다공성 지지 멤브레인들이 채용된다. 특정 실시예에서, 다공성 지지 멤브레인은 100μm의 평균 두께 및 약 0.2μm의 평균 기공 크기를 갖는다.In some embodiments, suitable porous support membranes useful for the preparation of the porous agarose membrane composites described herein have an average layer thickness of greater than 10 μm. In other embodiments, these support membranes have a thickness in the range of 20 μm to 500 μm. In another embodiment, porous support membranes having a thickness of up to 120 μm are employed. In certain embodiments, the porous support membrane has an average thickness of 100 μm and an average pore size of about 0.2 μm.

어떤 실시예에서, 본 발명에 기술된 아가로스 초여과 멤브레인 복합체는 예컨대, 도 1a 및 1b에 도시된 바와 같이 제조될 수 있다. 다공성 지지 멤브레인과 아가로스 사이에 양호한 접착을 달성하기 위해, 중합체 지지 멤브레인이 아가로스 용액과 접촉되기 전에 상승 온도로 가열된 경우가 바람직하다는 것이 발견되었다. 어떤 실시예에서, 다공성 지지 멤브레인은 약 20 내지 90℃의 범위의 온도, 또는 45 내지 75℃의 범위의 온도로 가열된다. 특정 실시예에서, 다공성 지지 멤브레인은 70℃로 가열된다. 또한, 아가로스 용액이 다공성 지지 멤브레인과 접촉되기 전에, 예컨대, 20 내지 90℃의 범위의 온도, 또는 45 내지 75℃의 범위의 온도로 상승된 온도로 가열된다. 아가로스 용액이 다공성 지지 멤브레인상에 주조 및 산포될 때, 하부 지지 멤브레인 내로의 아가로스 용액의 침투의 깊이를 조절하는 것이 바람직하다. 따라서, 아가로스로 처리된 다공성 지지 멤브레인은 가능한 한 빨리 냉각되고 고체 상태로 변환된다. 냉각 단계에 대해, 아가로스로 피복된 다공성 지지 멤브레인은 빙수와 접촉된 다음 수조에 접촉되며, 상기 수조는 겔화를 실시하기 위해 25℃ 미만의 온도로 유지된다. 아가로스 코팅된 멤브레인은 얼음 없이 물과 직접 접촉될 수도 있다. 어떤 실시예에서, 수조의 온도는 5 내지 60℃의 범위에 있다. 어떤 실시예에서, 물의 온도는 10 내지 40℃ 범위의 온도로 유지된다.In some embodiments, the agarose ultrafiltration membrane composites described herein can be prepared, for example, as shown in FIGS. 1A and 1B. In order to achieve good adhesion between the porous support membrane and the agarose, it has been found that it is preferred if the polymer support membrane is heated to an elevated temperature before contact with the agarose solution. In some embodiments, the porous support membrane is heated to a temperature in the range of about 20-90 ° C., or a temperature in the range of 45-75 ° C. In certain embodiments, the porous support membrane is heated to 70 ° C. In addition, the agarose solution is heated to a temperature elevated to, for example, a temperature in the range of 20 to 90 ° C., or a temperature in the range of 45 to 75 ° C., before contacting the agarose solution. When the agarose solution is cast and dispersed on the porous support membrane, it is desirable to control the depth of penetration of the agarose solution into the lower support membrane. Thus, the porous support membrane treated with agarose is cooled and converted to the solid state as soon as possible. For the cooling step, the agarose coated porous support membrane is contacted with ice water and then contacted the water bath, which is maintained at a temperature below 25 ° C. to effect gelation. The agarose coated membrane may be in direct contact with water without ice. In some embodiments, the temperature of the bath is in the range of 5 to 60 ° C. In some embodiments, the temperature of the water is maintained at a temperature in the range of 10-40 ° C.

아가로스 층의 제조를 위해, 아가로스 용액은 1 - 12중량%의 범위 또는 5-11중량%의 범위의 농도를 갖는 아가로스를 포함하여 제조된다. 어떤 실시예에서, 예컨대, HD2, HR, ES 3:1 또는 LE와 같은 상업적으로 입수가능한 아가로스 형태가 사용된다. 아가로스의 상업적 소스의 일례는 스페인의 히스파나가르(Hispanagar), 에스. 에이. 이다. 아가로스 파우더는 실온에서 물과 혼합된 다음 아가로스 용액이 형성될 때까지 상승된 온도로 가열된다. 아가로스 용액이 아가로스의 용융점인 약 92℃의 온도에 달할 때, 그 용액은 원심력에 의해 교반되고 가스가 제거된다. For the preparation of the agarose layer, the agarose solution is prepared comprising agarose having a concentration in the range of 1-12% by weight or in the range of 5-11% by weight. In some embodiments, commercially available agarose forms such as HD2, HR, ES 3: 1 or LE are used. Examples of commercial sources of agarose are Hispanagar, S. sp. a. to be. Agarose powder is mixed with water at room temperature and then heated to elevated temperature until agarose solution is formed. When the agarose solution reaches a temperature of about 92 ° C., the melting point of the agarose, the solution is stirred by centrifugal force and the gas is removed.

일반적으로, 가스제거는 3500 rpm의 원심력 및 20 내지 90℃ 범위의 온도 또는 45 내지 75℃ 범위의 온도로 냉각 후 행해진다. 특정 실시예에서, 상기 온도는 약 70℃이다. 아가로스 용액은 아가로스 필름을 주조하기 위해 사용될 때까지 이 온도로 유지된다.Generally, degassing is performed after cooling to a centrifugal force of 3500 rpm and a temperature in the range of 20 to 90 ° C. or a temperature in the range of 45 to 75 ° C. In certain embodiments, the temperature is about 70 ° C. The agarose solution is maintained at this temperature until used to cast the agarose film.

도포된 아가로스 용액은 또한, 예컨대, 안정화제로서 염화 아연과 같은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 안정화제는 아가로스 파우더와 함께 혼합되고 적절한 비율로 수용액에 첨가될 수 있다. 이 방식에 있어서, 예컨대, 주조 용액은 15중량%까지의 농도로 염화 아연과 같은 안정화제를 포함하여 제조될 수 있다. 어떤 실시예에서, 아가로스 용액은 10중량%까지의 농도로 ZnCl2를 포함한다. 그러나, 5중량% ZnCl2 미만을 포함하는 용액들도 사용될 수 있다.The applied agarose solution may also further comprise an additive such as, for example, zinc chloride as a stabilizer. The stabilizer can be mixed with agarose powder and added to the aqueous solution at an appropriate ratio. In this way, for example, the casting solution may be prepared comprising a stabilizer such as zinc chloride at a concentration up to 15% by weight. In some embodiments, the agarose solution comprises ZnCl 2 at a concentration of up to 10% by weight. However, solutions comprising less than 5% ZnCl 2 may also be used.

다공성 지지 멤브레인 내로의 아가로스 용액의 침투를 보장하기 위해, 다공성 지지 멤브레인은 아가로스 용액이 멤브레인 상에 주조되기 전에 약 20 내지 90℃의 온도로 가열된다. 어떤 실시예에서, 다공성 지지 멤브레인은 45 내지 75℃ 범위의 온도 또는 약 70℃의 온도로 가열된다.To ensure penetration of the agarose solution into the porous support membrane, the porous support membrane is heated to a temperature of about 20-90 ° C. before the agarose solution is cast on the membrane. In some embodiments, the porous support membrane is heated to a temperature in the range of 45-75 ° C. or a temperature of about 70 ° C.

아가로스 용액이 다공성 지지 멤브레인에 도포될 때, 극히 정확한 양의 아가로스 용액이 다공성 지지 멤브레인 내로 침투하는 것이 중요하다. 또한, 아가로스 용액에 의해 다공성 지지 멤브레인의 기공들이 막히는 것은 바람직하지 않다. 아가로스 용액이 다공성 지지 멤브레인 상에 주조될 때, 멤브레인의 표면 위로 균일하게 적절한 수단에 의해 통과된다. 적절한 수단은 예컨대, 버드 나이프, 또는 갭을 갖는 닥터 블레이드(Doctor blade)의 사용을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 이어서, 코팅된 멤브레인이 가열 소스로부터 즉시 떨어지고 아가로스 용액은 냉각 및 겔화 된다. 이를 달성하기 위해, 코팅된 멤브레인은 수조에 침지되고 15 내지 20℃ 범위 또는 18 내지 20℃의 범위의 온도로 유지된다. 특정 실시예에서, 온도는 약 20℃이다. 또한, 냉각은 얼음 조 및/또는 수조에서의 후속 침지에 의해 달성될 수 있다.When the agarose solution is applied to the porous support membrane, it is important that an extremely accurate amount of agarose solution penetrates into the porous support membrane. It is also undesirable to block pores of the porous support membrane by the agarose solution. When the agarose solution is cast on the porous support membrane, it is passed by appropriate means uniformly over the surface of the membrane. Suitable means include, but are not limited to, for example, a bird knife, or a doctor blade with a gap. The coated membrane then immediately drops from the heating source and the agarose solution is cooled and gelled. To achieve this, the coated membrane is immersed in a water bath and maintained at a temperature in the range of 15-20 ° C. or 18-20 ° C. In certain embodiments, the temperature is about 20 ° C. Cooling may also be achieved by subsequent dipping in ice baths and / or water baths.

또한, 아가로스 층은 압력 저항을 증대시키기 위해 교차결합될 수 있다. 더욱이, 예컨대, 이온 교환 멤브레인으로서 사용하기 위해, 상기와 같은 멤브레인의 소망 적용에 따라, 아가로스 코팅 멤브레인의 표면 개질도 행해질 수 있다.In addition, the agarose layer can be crosslinked to increase pressure resistance. Furthermore, surface modification of the agarose coated membrane can also be done, depending on the desired application of such a membrane, for example for use as an ion exchange membrane.

아가로스 층을 교차결합하기 위해, 제조된 아가로스 코팅 멤브레인은 가교제 또는 가교물질을 포함하는 용액과 적절한 방식으로 접촉될 수도 있다. 다른 실시예에서, 아가로스 층이 다공성 지지 멤브레인 상에 주조되기 전에 가교제가 아가로스 용액에 첨가될 수 있다. 어떤 실시예에서, 가교제는 0.01중량% 내지 1중량% 범위의 농도로 아가로스 용액에 포함된다. 가교제의 직접 첨가는 아가로스의 균일한 가교가 일어나도록 보장한다. 당해 기술 분야에 공지되고 본 발명에 기술된 각종 가교 방법이 사용될 수 있다.To crosslink the agarose layer, the prepared agarose coated membrane may be contacted in a suitable manner with a solution comprising a crosslinking agent or crosslinking material. In another embodiment, the crosslinking agent may be added to the agarose solution before the agarose layer is cast on the porous support membrane. In some embodiments, the crosslinking agent is included in the agarose solution at a concentration ranging from 0.01% to 1% by weight. Direct addition of the crosslinking agent ensures uniform crosslinking of the agarose. Various crosslinking methods known in the art and described herein can be used.

상기한 바와 같이, 가교 반응은 용해된 가교제와 멤브레인 복합체의 아가로스 사이의 반응을 수반할 수도 있다. 적절한 반응 용액은 수용성, 또는 유기 용제, 또는 수성-유기 혼합물에 기초할 수 있다. 유기 용제의 비제한적 예를 들면, N-메틸 피롤리돈, 디메틸 아세트아미드, 디메틸 술폭시드, 디메틸 포름아미드 및 유사 용제들을 포함한다. As noted above, the crosslinking reaction may involve a reaction between the dissolved crosslinker and the agarose of the membrane composite. Suitable reaction solutions may be based on water soluble or organic solvents, or aqueous-organic mixtures. Non-limiting examples of organic solvents include N-methyl pyrrolidone, dimethyl acetamide, dimethyl sulfoxide, dimethyl formamide and similar solvents.

예시적 가교제로는, 예컨대, 2 또는 다기능성 에폭시드, 예컨대 에피클로로히드린, 부탄디올 디글리시딜 에테르(BUDGE), 에틸렌디올 디글리시딜 에테르(EDGE), 폴리에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르 및 부탄 디에폭시드와 같은 것들을 포함한다. 다기능성 N-메틸 메톡시 화합물은 또한, 가교 시약으로 사용될 수도 있다. 예를 들면, Cymel 385 및 Powerlink 1174(이들 모두 뉴 저지, 웨스트 패터슨의 Cytec Industries로부터 입수가능)를 포함한다. 가교 반응은, 가교제가 약 5중량% 내지 약 60중량% 또는 약 10중량% 내지 약 40중량% 범위의 농도로 존재하는 용액으로 실시될 수 있다는 것이 발견되었다. Exemplary crosslinkers include, for example, two or multifunctional epoxides such as epichlorohydrin, butanediol diglycidyl ether (BUDGE), ethylenediol diglycidyl ether (EDGE), polyethyleneglycol diglycidyl ether and Such as butane diepoxide. Multifunctional N-methyl methoxy compounds may also be used as crosslinking reagents. For example, Cymel 385 and Powerlink 1174, all of which are available from Cytec Industries of West Paterson, New Jersey. It has been found that the crosslinking reaction can be carried out with a solution in which the crosslinking agent is present at a concentration ranging from about 5% to about 60% or from about 10% to about 40% by weight.

특정 실시예에서, 디비닐술폰 또는 DVS가 가교제로서 사용된다. DVS는 본 발명에 기술된 아가로스 층을 교차결합하기에 특히 적합한 것으로 입증되었다. DVS는 아가로스 층의 주조 전에 아가로스 용액에 첨가될 수 있으며 또한, 상기한 바와 같이 통상적으로 사용되는 가교제의 농도에 대해 매우 낮은 농도로 도포될 수 있다. In certain embodiments, divinylsulfone or DVS is used as the crosslinking agent. DVS has proved to be particularly suitable for crosslinking the agarose layer described herein. DVS may be added to the agarose solution prior to casting of the agarose layer and may also be applied at a very low concentration relative to the concentration of crosslinkers commonly used as described above.

당해 분야의 통상의 기술자는, 예컨대, 사용된 기기의 적절한 농도, 온도, 압력 및 설정을 채용하기 위해 적절한 반응 조건을 용이하게 결정할 수 있다. 일반적으로, 반응은 보다 높은 온도에서 보다 빠른 속도로 발생하는 것이 기대된다: 그러나, 반응 온도는 본 발명에 기술된 복합체 물질이 가능한 한 유연하게 개질되도록 선택되어야 한다. 또한, 당해 분야의 통상의 기술자는 반응 스케일의 영향을 용이하게 결정할 수 있다. 예를 들면, 보다 큰 반응 용기는 반응 온도에 달하기 위해 또한 낮게 냉각시키기 위해 보다 긴 시간을 필요로 할 것이다. 또한, 반응 속도를 증가시키기 위해 보다 높은 압력이 사용될 수 있다. 반응 용기에 따라, 전문가는 멤브레인에 대한 반응물질의 접촉을 증대시키기 위해 연속 흐름 반응기 또는 다른 적절한 수단을 사용할 수 있으며, 이에 의해 반응을 제어한다. 보다 높은 농도는 일반적으로 반응 속도를 증가시킨다. 도포된 가교제 형태 및 선택된 용제는 필요한 반응 시간을 결정할 때 역할을 할 수 있다. 히드록실 이온 활동도는 다른 중요한 반응 조건이다.One skilled in the art can readily determine appropriate reaction conditions, for example, to employ appropriate concentrations, temperatures, pressures and settings of the equipment used. In general, the reaction is expected to occur at a higher rate at higher temperatures: however, the reaction temperature should be chosen such that the composite material described in the present invention is modified as flexibly as possible. In addition, one of ordinary skill in the art can easily determine the influence of the reaction scale. For example, larger reaction vessels will require longer time to reach the reaction temperature and also to cool down. In addition, higher pressures can be used to increase the reaction rate. Depending on the reaction vessel, the expert may use a continuous flow reactor or other suitable means to increase the contact of the reactants with the membrane, thereby controlling the reaction. Higher concentrations generally increase the reaction rate. The type of crosslinker applied and the solvent selected can play a role in determining the required reaction time. Hydroxyl ion activity is another important reaction condition.

일반적으로, 사용되는 반응 시간은 약 2 내지 약 100 시간의 범위에 있으나, 약 4 내지 약 24 시간의 반응 시간이 가장 일반적이다. 반응은 실온에서 행해질 수 있으며 약 60℃까지이다. 어떤 실시예에서, 반응은 약 25℃ 내지 약 50℃ 범위의 온도로 행해진다. 당해 분야의 통상의 기술자는, 예컨대, 롤 공정에 대해 연속 롤을 사용하여 물질 전달률을 증가시킴으로써, 또는 온도, 농도 또는 임의의 다른 파라미터들을 조정하여 반응 속도를 더 증가시킴으로써, 상기 시간을 변경 또는 감소시킬 수 있다. Generally, the reaction time used is in the range of about 2 to about 100 hours, but a reaction time of about 4 to about 24 hours is most common. The reaction can be done at room temperature and up to about 60 ° C. In some embodiments, the reaction is conducted at a temperature in the range of about 25 ° C to about 50 ° C. One skilled in the art can alter or reduce the time, for example, by using a continuous roll for a roll process to increase the mass transfer rate, or by adjusting the temperature, concentration or any other parameters to further increase the reaction rate. You can.

다기능성 에폭시 화합물이 가교제로 사용될 때, 반응은 기본 조건으로 행해진다. 예를 들면, 나트륨 또는 칼륨 히드록시드를 포함한다. 전형적으로, 약 0.1 M 내지 약 1 M 히드록시드 용액이 사용된다. 당해 분야의 통상의 기술자는 아가로스의 알칼리성 열화에 대한 반응의 균형을 이루기 위한 방법을 용이하게 결정할 수 있다. 보다 높은 히드록시드 농도 및 보다 높은 반응 온도는 일반적으로 알칼리성 열화를 가속시키며, 반면에, 보다 낮은 히드록시드 농도 및 보다 낮은 반응 온도는 일반적으로 열화 비율은 물론 가교 반응 속도를 늦춘다.When the multifunctional epoxy compound is used as the crosslinking agent, the reaction is carried out under basic conditions. For example, sodium or potassium hydroxide. Typically, about 0.1 M to about 1 M hydroxide solution is used. One skilled in the art can readily determine a method for balancing the reaction of agarose to alkaline degradation. Higher hydroxide concentrations and higher reaction temperatures generally accelerate alkaline degradation, while lower hydroxide concentrations and lower reaction temperatures generally slow the rate of crosslinking reaction as well as the degradation rate.

Powderlink 1174, Cymel 385 및 유사한 가교제들(다기능성 N-메틸 메톡시 화합물)은 톨루엔 술폰산과 같은 산 촉매제로 아가로스에 대한 히드록실을 통해 아가로스와 교차결합한다. 다른 유사한 산 촉매제들은 유기 술폰산 및 비산화 무기산들이다. pH가 약 2 내지 4인 약 또는 적당한 산성 조건이 일반적으로 적합하다. 바람직한 촉매는 Cytec industries로부터 입수가능한 Cycyt 4040, 술폰산 촉매이다. 강산성 조건들이 멤브레인 열화를 야기하여 추천될 수 없다는 것은 당해 분야의 통상의 기술자에 매우 명백할 것이다.Powderlink 1174, Cymel 385 and similar crosslinking agents (multifunctional N-methyl methoxy compounds) crosslink with agarose via hydroxyl to agarose with an acid catalyst such as toluene sulfonic acid. Other similar acid catalysts are organic sulfonic acids and non-oxidizing inorganic acids. About pH or a suitable acidic condition of about 2 to 4 is generally suitable. Preferred catalysts are Cycyt 4040, sulfonic acid catalysts available from Cytec industries. It will be very apparent to those skilled in the art that strong acid conditions cannot be recommended due to membrane degradation.

아가로스 멤브레인과 가교 반응물질 간의 반응은 예컨대, 메틸에틸 케톤, 메틸펜탄디올, 아세톤 또는 다른 케톤과 같은 용제와 혼합된 물 또는 100% 물과 같은 수용액에서 행해질 수 있다. 그러나, 이 수용액의 리스트는 예시적인 것이다. 특정 실시예에서, 가교 단계는 알칼리 환경에서 행해진다.The reaction between the agarose membrane and the crosslinking reactant can be carried out, for example, in an aqueous solution such as water or 100% water mixed with a solvent such as methylethyl ketone, methylpentanediol, acetone or other ketones. However, this list of aqueous solutions is exemplary. In certain embodiments, the crosslinking step is performed in an alkaline environment.

본 발명에 기술된 초여과 아가로스 멤브레인 복합체는 당해 기술 분야에 공지되었거나 또는 본 발명에 기술된 임의의 적절한 기술들을 사용하여 변경될 수 있다. 어떤 실시예에서, 이온 교환 물질로서 적절한 멤브레인이 형성될 수 있다.The ultrafiltration agarose membrane composites described herein can be modified using any suitable technique known in the art or described herein. In some embodiments, a membrane suitable as the ion exchange material may be formed.

본 발명에 기술된 바와 같이, 용어 “이온 교환 물질”은 그에 대해 고정화되는 공유결합된 대전 치환기를 갖는 고분자량 매트릭스를 지칭한다. 전체적인 전하적 중성에 대해, 비공유결합 반대이온들은 이온의 상호작용들에 의해 대전된 치환기에 결합된다. “이온 교환 물질”은 유사하게 대전된 결합 파트너에 대한 비공유결합 반대이온 또는 주변 용액의 이온들을 교환하기 위한 능력을 갖는다. 그의 교환가능한 반대이온의 전하에 따라, “이온 교환 물질”은 “양이온 교환 물질” 또는 “음이온 교환 물질”로 지칭된다. 대전된 그룹(치환기)의 성질에 따라, “이온 교환 물질”은 예컨대, 양이온 교환 물질의 경우에, 술폰산 또는 술포프로필 또는 카르복실 수지로 지칭된다. 또한, 부가적으로, 대전된 그룹/치환기의 화학 성질에 따라, “이온 교환 물질”은 예컨대, 공유결합 대전 치환기의 세기에 기초하여, 강 또는 약 이온 교환 물질로 분류될 수 있다. 예를 들면, 어떤 실시예에서, 강 양이온 교환 물질은 대전된 치환기로서 술폰산 그룹(예컨대, 술포프로필 그룹)를 포함할 수 있다. 예시적인 약 양이온 교환 물질은 대전된 치환기로서 카르복실산 그룹(예컨대, 카르복시메틸 그룹)을 포함한다. 예시적인 강 음이온 교환 물질은 제4 암모늄 그룹을 포함하고, 반면에 예시적인 약 음이온 교환 물질은 대전된 치환기로서 디에틸아미노에틸 그룹을 포함한다.As described herein, the term “ion exchange material” refers to a high molecular weight matrix having covalently charged charge substituents immobilized thereon. For overall charge neutrality, non-covalent counterions are bound to charged substituents by interactions of ions. "Ion exchange material" has the ability to exchange ions of non-covalent counterions or surrounding solutions for similarly charged binding partners. Depending on the charge of its exchangeable counterion, the "ion exchange material" is referred to as "cationic exchange material" or "anion exchange material". Depending on the nature of the charged group (substituent), the “ion exchange material” is referred to as sulfonic acid or sulfopropyl or carboxyl resin, for example in the case of cation exchange materials. Additionally, depending on the chemistry of the charged group / substituent, the “ion exchange material” may be classified as a strong or weak ion exchange material, for example based on the strength of the covalent charged substituents. For example, in some embodiments, the strong cation exchange material may include sulfonic acid groups (eg, sulfopropyl groups) as charged substituents. Exemplary weak cation exchange materials include carboxylic acid groups (eg, carboxymethyl groups) as charged substituents. Exemplary strong anion exchange materials include quaternary ammonium groups, while exemplary weak anion exchange materials include diethylaminoethyl groups as charged substituents.

더욱이, 본 발명에 기술된 방법에 따라 제조된 멤브레인 복합체의 표면은 1 단계 또는 2 단계 공정을 통해 도입된 부전하를 포함한다. 1단계 공정의 경우에, 전하 변경 반응물이 가교 용액에 첨가된다. 2단계 방법의 경우에, 가교 반응 전 또는 후에 전하 부가 반응이 행해진다.Moreover, the surface of the membrane composites prepared according to the methods described herein comprises a negative charge introduced through a one or two step process. In the case of a one-step process, charge alteration reactants are added to the crosslinking solution. In the case of the two-step method, the charge addition reaction is carried out before or after the crosslinking reaction.

음전하 멤브레인 복합체를 형성하기 위한 적절한 반응물질은 예컨대, 구조 X(CH2)mA의 화합물 또는 그의 알칼리 금속염을 포함하며, 상기 X는 할로겐, 바람직하게는 염화물 또는 브롬화물이고; A는 카르복실 또는 술폰산염이다. 다음의, 예컨대, 반응 시간, 반응물 농도, pH, 및 온도의 하나 이상은 멤브레인의 표면에 첨가된 부전하의 양을 조절하도록 제어될 수 있다. Suitable reactants for forming negatively charged membrane complexes include, for example, compounds of structure X (CH 2 ) mA or alkali metal salts thereof, wherein X is halogen, preferably chloride or bromide; A is carboxyl or sulfonate. One or more of the following, eg, reaction time, reactant concentration, pH, and temperature, can be controlled to adjust the amount of negative charge added to the surface of the membrane.

본 발명에 기술된 어떤 실시예에서, 디비닐술폰은 미국 특허 제4,591,640호에 기술된 바와 같은 반응 조건하에 가교제로서 사용되며, 상기 특허는 본 명세서에 참고로 채용된다. 어떤 실시예에서, 가교 반응은 환원제의 존재하에 pH>11로 실온에서 행해지며, 미반응 비밀 그룹들이 몇몇 히드록실 그룹을 포함하는 중성의 친수성 비활성 물질에 의해 비활성화된다. In certain embodiments described herein, divinylsulfone is used as a crosslinking agent under reaction conditions as described in US Pat. No. 4,591,640, which is incorporated herein by reference. In some embodiments, the crosslinking reaction is carried out at room temperature to pH> 11 in the presence of a reducing agent, and the unreacted secret groups are inactivated by neutral hydrophilic inerts, including some hydroxyl groups.

어떤 실시예에서, 양전하는 글리시딜 제4 암모늄 화합물 또는 제4 암모늄 알킬 할로겐화물을 사용하여 멤브레인에 부여된다. 어떤 실시예에서, 할로겐화물 분자는 Y(CH2)mB의 구조를 가지며, 상기 식에서 Y는 할로겐이고 B는 양전하 성분이다.In some embodiments, the positive charge is imparted to the membrane using a glycidyl quaternary ammonium compound or quaternary ammonium alkyl halide. In some embodiments, the halide molecule has a structure of Y (CH 2) m B wherein Y is halogen and B is a positive charge component.

기술된 실시예들의 어떤 것의 경우에, 가교 반응은 멤브레인에 대해 대전된 그룹을 부가하기 전에 행해진다. 대전된 그룹을 부가하기 전에 가교 반응을 행함으로써, 유사 대전된(like-charged) 그룹들 간의 전하 척력이 회피될 수 있으며, 이에 따라 중합체 및 멤브레인의 스웰링(swelling)을 방지한다. 다른 실시예에서, 가교는 전하 부가와 동시에 행해진다. 이 예에서, 전하가 부가될 때 스웰링을 회피하는 비율로 가교 반응을 제어하는 것이 바람직하다.In any of the described embodiments, the crosslinking reaction is done before adding charged groups to the membrane. By carrying out the crosslinking reaction prior to adding charged groups, charge repulsion between like-charged groups can be avoided, thus preventing swelling of the polymer and membrane. In another embodiment, crosslinking is done simultaneously with the addition of charge. In this example, it is desirable to control the crosslinking reaction at a rate that avoids swelling when charge is added.

본 출원의 지식과 결합된 당해 기술의 지식에 기초하여, 당업자는 바람직한 기공 크기, 전하 및 다른 물질 특성을 갖는 본 발명에 기술된 내용제 아가로스 초여과 멤브레인 복합체를 제조할 수 있음을 이해할 것이다. Based on the knowledge of the art combined with the knowledge of the present application, one skilled in the art will understand that the solvent agarose ultrafiltration membrane composites described herein can be prepared having the desired pore size, charge and other material properties.

상기 기술된 방법을 사용하여, 초여과 멤브레인 복합체들이 얻어지며, 이들은 아가로스의 층 및 다공성 지지 멤브레인을 포함하고, 이 때 아가로스는 다공성 지지 멤브레인의 두께의 적어도 일부로 침투하며, 이에 의해 층간 박리에 고도로 저항하는 아가로스 초여과 멤브레인 복합체로 귀결된다. 예컨대, 기술된 어떤 실시예에서, 아가로스는 다공성 지지 멤브레인 내로 침투하며, 그에 의해 1 내지 15μm의 침투 깊이에 달하게 된다.Using the method described above, superfiltration membrane composites are obtained, which comprise a layer of agarose and a porous support membrane, wherein the agarose penetrates at least a portion of the thickness of the porous support membrane, thereby Results in a highly resistant agarose ultrafiltration membrane composite. For example, in some embodiments described, agarose penetrates into the porous support membrane, thereby reaching a penetration depth of 1-15 μm.

어떤 실시예에서, 아가로스 층은 1 내지 100μm의 범위 또는 1 내지 40μm의 범위의 두께를 갖는다. 특정 실시예에서, 아가로스 층은 10 내지 20μm의 범위 또는 15 내지 20μm 범위의 두께를 갖는다. 아가로스 층의 두께는 다공성 지지 멤브레인 내로 침투함은 물론 다공성 지지 멤브레인의 상부에 있는 아가로스를 포함한다. 기술된 각종 실시예에서, 아가로스 층은 다공성 지지 멤브레인의 두께의 적어도 일부로 침투하며, 이어서 아가로스의 냉각에 의해 겔화 및 고화된다.In some embodiments, the agarose layer has a thickness in the range of 1-100 μm or in the range of 1-40 μm. In certain embodiments, the agarose layer has a thickness in the range of 10-20 μm or in the range of 15-20 μm. The thickness of the agarose layer includes agarose on top of the porous support membrane as well as penetrating into the porous support membrane. In the various embodiments described, the agarose layer penetrates at least a portion of the thickness of the porous support membrane and then gels and solidifies by cooling the agarose.

상기 아가로스 초여과 멤브레인 복합체는 몇 개의 사용들을 갖는다. 멤브레인 복합체는 분석적 응용분야는 물론 산업적 규모로 생물학적 제조 분야에 사용될 수 있다. 어떤 실시예에서, 멤브레인 복합체는 장치 내에 채용된다.The agarose ultrafiltration membrane composite has several uses. Membrane complexes can be used in biological manufacturing on an industrial scale as well as in analytical applications. In some embodiments, the membrane composite is employed in the device.

상기한 바와 같이, 기술된 아가로스 초여과 멤브레인 복합체는 임의 크기의 분자들의 여과에 매우 적합함은 물론 정상 유동 또는 접선 유동 포맷으로 바이러스 정화에 유용하다. As noted above, the described agarose ultrafiltration membrane complexes are well suited for filtration of molecules of any size, as well as useful for virus purification in a normal flow or tangential flow format.

본 발명에 기술된 멤브레인 복합체는 재조합체 단백질 함유 용액으로부터 바이러스를 제거하기에 유용한 고해상도의 것이다. 바이러스를 제거하기 위한 상기와 같은 멤브레인 복합체의 사용은, 예컨대, 대용량(예컨대, 멤브레인 복합체의 단위 면적을 통해 처리되는 관심대상의 단백질의 양으로 측정된 바와 같이)이고 고효율(예컨대, 로그 감소 값, LRV에 의해 측정된 바와 같이)과 같은 몇몇 장점을 갖는다.The membrane complexes described herein are high resolution useful for removing viruses from recombinant protein containing solutions. The use of such membrane complexes to remove viruses is, for example, large capacity (eg, as measured by the amount of protein of interest processed through the unit area of the membrane complex) and high efficiency (eg, log reduction value, As measured by LRV).

예컨대, 바이러스를 제거하기 위해 멤브레인을 통해 수용성 단백질 용액을 여과할 때, 멤브레인은 일반적으로 관심대상의 단백질이 멤브레인을 통과하도록 허용하면서 바이러스들을 유지하도록 충분히 작은 기공 크기를 갖는다. 일반적으로, 이와 같은 멤브레인은 높은 스루풋과 동시에 높은 바이러스 유지를 갖는 것이 바람직하다.For example, when filtering a water soluble protein solution through a membrane to remove the virus, the membrane generally has a pore size small enough to retain the viruses while allowing the protein of interest to pass through the membrane. In general, such membranes preferably have high throughput and high viral retention.

바이러스 유지는 로그 감소 값(Log Reduction Value; LRV)으로서 정의되며, 이는 여과된 액체에 있어서 그에 대한 공급에서 바이러스 농도(titer; 적정 농도)의 비의 알고리즘으로서 정의된다. 스루풋은 완전한 파울링(fouling)이 일어나기 전에 멤브레인의 소정 영역을 통과할 수 있는 단백질 용액의 용적으로서 정의된다. 본 발명에 사용된 바와 같이, 용어 “완전한 파울링”은 3.5 이상의 LRV의 바이러스 유지를 얻기 위해 멤브레인으로 여과를 실시할 때 멤브레인의 원래 플럭스의 10% 미만이 관찰되는 멤브레인의 농도를 지칭한다. 일반적으로 멤브레인을 통한 높은 플러스와 멤브레인 표면의 낮은 단백질 결합 모두 높은 스루풋으로 이어지는 것으로 관찰된다. 소정 멤브레인의 스루풋 값들은 단백질 용액의 형태 및 농도, 압력, 이온 강도 및 다른 시험 조건에 따라 크게 변한다. 전형적인 공정 조건하에, 만족스런 초여과 멤브레인은 약 1000 L/m2 이상의 스루풋을 갖는다.Virus retention is defined as the Log Reduction Value (LRV), which is defined as the algorithm of the ratio of titer (titer concentration) in the supply to the filtered liquid. Throughput is defined as the volume of protein solution that can pass through a region of the membrane before complete fouling occurs. As used herein, the term “complete fouling” refers to the concentration of the membrane where less than 10% of the original flux of the membrane is observed when filtration through the membrane to obtain viral retention of at least 3.5 LRV. It is generally observed that both high plus through the membrane and low protein binding of the membrane surface lead to high throughput. Throughput values of a given membrane vary greatly depending on the type and concentration of the protein solution, pressure, ionic strength and other test conditions. Under typical process conditions, a satisfactory ultrafiltration membrane has a throughput of at least about 1000 L / m 2 .

바이러스 유지 멤브레인의 보다 대표적인 성능 게이지는 Vmax 방법에 따라 계산되는 멤브레인 영역이다. 이 방법에 관한 모다 자세한 사항은 데 1 775 016 B1에서 발견될 수 있으며, 그의 기재는 본 발명에 참고적으로 채용된다.A more representative performance gauge of viral maintenance membranes is the membrane area, calculated according to the Vmax method. All details regarding this method can be found in De 1 775 016 B1, the description of which is incorporated herein by reference.

어떤 실시예에서, 바이러스의 제거는, 멤브레인 복합체를 통한 바이러스의 통과를 방지하면서, 멤브레인을 통한 재조합체 단백질의 통과를 허용하도록 하는 조건하에 본 발명에 기술된 아가로스 초여과 멤브레인 복합체를 함유하는 여과 장치를 통한 재조합체 단백질 함유 용액의 유동을 수반한다. In some embodiments, removal of the virus is a filtration containing the agarose ultrafiltration membrane complex described herein under conditions that permit passage of the recombinant protein through the membrane while preventing passage of the virus through the membrane complex. It involves the flow of the recombinant protein containing solution through the device.

본 발명에 기술된 어떤 실시예에서, 바이러스의 제거를 위해 사용된 아가로스 초여과 멤브레인 복합체는 실질적으로 친수성, 즉, 물에 용이하게 습윤가능하다. 본 발명에 기술된 각종 실시예에서, 멤브레인에 있어서의 그의 아가로스 층은 멤브레인 친수성을 형성한다. 상기한 바와 같이, 아가로스 초여과 멤브레인 복합체는, 바이러스 제거를 위해 사용될 때, 관심대상의 단백질의 통과를 허용하면서, 멤브레인 복합체를 통한 바이러스의 통과를 방지하도록 하는 것이 바람직하다. 이는, 적어도 부분적으로, 멤브레인을 통한 관심대상의 단백질의 통과를 허용하면서, 도포된 아가로스 층의 기공들이 바이러스를 유지하도록 충분히 작을 때, 다공성 지지 멤브레인상에 아가로스 층을 갖는 것에 의해 달성된다.In some embodiments described herein, the agarose ultrafiltration membrane complex used for removal of the virus is substantially hydrophilic, ie, easily wettable in water. In various embodiments described herein, the agarose layer in the membrane forms membrane hydrophilicity. As noted above, the agarose ultrafiltration membrane complex, when used for virus removal, preferably allows passage of the virus through the membrane complex while allowing passage of the protein of interest. This is accomplished, at least in part, by having agarose layer on the porous support membrane when the pores of the applied agarose layer are small enough to retain the virus while allowing passage of the protein of interest through the membrane.

어떤 실시예에서, 본 발명에 기술된 멤브레인 복합체는 장치에 내장된다. 어떤 실시예에서, 장치는 본 발명에 기술된 하나, 둘 또는 세 개의 아가로스 초여과 멤브레인 복합체로 형성되는 주름진 관을 포함한다, 어떤 실시예에서, 이와 같은 장치는 바이러스들의 제거를 위해 사용된다. 그러나, 이론에 얽매이도록 바라지 않고, 본 발명에 기술된 멤브레인 복합체를 구현하는 임의의 적절한 장치 포맷이 사용될 수 있는 것이 고려된다.In some embodiments, the membrane composites described herein are embedded in the device. In some embodiments, the device comprises a corrugated tube formed of one, two or three agarose ultrafiltration membrane composites described herein, in some embodiments, such a device is used for the removal of viruses. However, without wishing to be bound by theory, it is contemplated that any suitable device format that implements the membrane composites described herein may be used.

어떤 실시예에서, 본 발명에 기술된 멤브레인 복합체(홀로 또는 적절한 장치내로 채용되는 것)는 비교적 큰 바이러스(예컨대, 쥐류 백혈병 바이러스)에 대해 6보다 큰 LRV에서 또는 비교적 작은 바이러스(예컨대, 파보 바이러스)로부터 4보다 큰 LRV에서 효과적으로 바이러스를 제거하기 위해 사용될 수 있다.In some embodiments, the membrane complexes described herein (either alone or employed in a suitable device) may be used in LRV greater than 6 or relatively small viruses (eg parvovirus) for relatively large viruses (eg murine leukemia virus). Can be used to effectively remove the virus at LRV greater than 4.

어떤 실시예에서, 단백질 함유 용액으로부터 바이러스를 제거하기 위해 사용되는 장치는 본 발명에 기술된 멤브레인 복합체 여과 물질을 함유하기에 적합한 하우징을 포함하고, 또한 여과될 액체를 수용하기 위한 입구 및 여과된 액체를 제거하기 위한 출구를 더 포함하며, 상기 여과 물질은 하나, 둘 또는 세 개의 복합체의 보이드 프리 멤브레인을 포함하고, 상류층은 그의 단단한 면(tightest face)이 하류에 면하도록 배향된다.In some embodiments, the device used to remove the virus from the protein containing solution includes a housing suitable for containing the membrane complex filtration material described herein, and also includes an inlet and a filtered liquid for containing the liquid to be filtered. The filter material further comprises one, two or three composite void-free membranes, the upstream layer being oriented such that its tightest face faces downstream.

일반적으로, 멤브레인이“타이트 사이드 다운 스트림”배향되고, 주름진 구성으로 배치된 다수의 비대칭 초여과 멤브레인들의 채용에 의해, 결과적인 필터 캡슐은 양호한 플럭스를 유지하면서 양호한 바이러스 유지 능력을 갖는다.In general, by employing a number of asymmetric superfiltration membranes in which the membrane is “tight side downstream” oriented and arranged in a pleated configuration, the resulting filter capsule has good virus retention capability while maintaining good flux.

특정 실시예에서, 바이러스를 제거하기 위해 사용되는 여과 캡슐은 관형 하우징 및 상기 하우징 내에 실질적으로 동축상으로 둘러싸인 주름진 여과 튜브를 포함한다. 상기 여과 캡슐의 관형 하우징은 그를 통해 유체 프로세스 스트림을 포함하고 보내도록 구성될 수 있으며, 그에 따라, 유체 입구 및 여과액 출구가 제공된다. 주름진 여과 튜브의 상류에서 유체 프로세스 스트림은 유체 입구를 통해 여과 캡슐 내로 도입된다. 주름진 여과 튜브의 하류에서, 유체 프로세스 스트림은 여과 캡슐로부터 여과액 출구를 통해 방출된다.In certain embodiments, the filtration capsule used to remove the virus comprises a tubular housing and a pleated filtration tube substantially coaxially enclosed within the housing. The tubular housing of the filtration capsule may be configured to contain and send a fluid process stream therethrough, thereby providing a fluid inlet and a filtrate outlet. Upstream of the pleated filtration tube, the fluid process stream is introduced into the filtration capsule through the fluid inlet. Downstream of the pleated filtration tube, the fluid process stream exits the filtrate outlet from the filtration capsule.

이와 같은 장치들의 구성 및 동작에 대한 다른 상세한 내용들에 대해서는, EU 2 163 296 A1 및 미국 특허 5,736,044 A1에 의해 참조될 수 있으며, 이들의 기재는 본 발명에 참고로 채용된다. 특히, 필터 카트리지의 양태는, 본 발명에 기술된 잘명의 정신 및 범위부터 벗어남이 없이, 본 발명에 기술된 멤브레인 복합체를 채용하는 필터 캡슐의 구성에 채용될 수 있다.For further details on the construction and operation of such devices, reference may be made to EU 2 163 296 A1 and US Pat. No. 5,736,044 A1, the disclosures of which are incorporated herein by reference. In particular, aspects of the filter cartridge can be employed in the construction of filter capsules employing the membrane composites described in the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention.

단백질 용액으로부터 바이러스를 제거하기 위해, 관심대상의 하나 이상의 단백질(들) 및 하나 이상 형태의 바이러스들을 함유하는 용액은 하나 이상의 아가로스 초여과 멤브레인을 이용하는 여과 단계를 실시하며, 여과는 TFF 모드 또는 NFF 모드로 행해질 수 있다. 어느 모드에서도, 여과는, 멤브레인 복합체를 통한 하나 이상의 단백질(들)의 통과를 허용하면서, 일반적으로 20 내지 100 나노미터(nm) 직경을 갖는 바이러스를 유지하기 위한 조건 하에 행해진다. 더욱이, 용액의 여과가 완료될 때, 맴브레인은 임의의 유지된 단백질들을 제거하기 위해 물 또는 수용성 버퍼 용액으로 세척된다. 세척 단계의 사용은 실질적으로 바이러스가 제거된 단백질 용액의 높은 수율을 얻을 수 있도록 한다.To remove the virus from the protein solution, a solution containing one or more protein (s) of interest and one or more forms of viruses undergoes a filtration step using one or more agarose ultrafiltration membranes, the filtration being in TFF mode or NFF. Can be done in mode. In either mode, filtration is performed under conditions to maintain the virus, generally having a diameter of 20 to 100 nanometers (nm), while allowing passage of one or more protein (s) through the membrane complex. Moreover, when filtration of the solution is complete, the membrane is washed with water or aqueous buffer solution to remove any retained proteins. The use of a wash step allows to obtain a high yield of protein solution substantially free of virus.

당해 기술의 지식과 결합된 본 발명은 하나 이상의 당업자가 본 발명에 기술된 방법들을 이해가능하게 실시할 수 있다.The present invention, combined with the knowledge of the art, may enable one or more persons skilled in the art to understand the methods described herein.

더욱이, 당업자에게는 말할 필요도 없이, 주어진 실시예 및 나머지 설명에 있어서, 항시 조성물에 존재하는 성분 양은 전체적으로 조성물에 기초하여 오직 100중량% 또는 100몰%까지 부가되고, 지시된 백분률 범위부터 보다 높은 바이러스들이 야기되더라도 이를 초과할 수 없다. 달리 지시되지 않는 한, % 데이터는 중량에 의한 % 및 몰%이며, 비율의 예외로, 이들은, 임의 용적에서의 용제들이 혼합물에 사용되는 제조를 위해 예컨대 용리제와 같은 용적 데이터로 나타냈다.Moreover, needless to say to those skilled in the art, in the examples and the remainder of the description, the amount of ingredients present in the composition at all times is added up to only 100% or 100% by mole, based on the composition as a whole, and higher than the indicated percentage range. Even if viruses are caused, they cannot be exceeded. Unless otherwise indicated, the% data are% and mole% by weight, with the exception of the proportions, they are presented in volumetric data such as eluents for the preparation where solvents in any volume are used in the mixture.

실시예, 살세한 설명 및 청구범위에서의 온도는 항상 ℃이다.The temperature in the examples, the detailed description and the claims is always ° C.

실시예들은 예시적인 것으로 고려되어야 하는 다음의 실시예들에 의해 더 예시된다. 본 출원에 인용된 모든 참고사항, 특허 및 공개된 특허 출원의 내용들 및 도면들은 참고로 본 발명에 채용된다.Embodiments are further illustrated by the following embodiments, which are to be considered illustrative. All references, patents and contents of published patent applications and figures cited in this application are incorporated herein by reference.

실시예Example

실시예 1: 아가로스 용액의 제조Example 1 Preparation of Agarose Solution

이는 10중량%의 아가로스 용액, 10g의 아가로스 파우더(Hispanagar 로부터 얻어진 타입 HD2 및 Aquapor로부터 얻어진 타입 HR, ES, 3:1 및 LE)가 90g의 물에 첨가되고 30분 동안 실온에서 혼합된다. 다음, 아가로스 용액이 형성될 때까지 수화한 아가로스 혼합물이 마이크로웨이브에서 가열된다. 용액은 5분 동안 약 3500 rpm 및 70 ℃에서 원심력에 의해 탈기된다. 용액의 자유 유동 특성이 이 온도로 유지된다. 용액은 얇은 아가로스 필름 또는 층을 주조하도록 사용될 때까지 70℃로 하이브리드 오븐에서 유지된다. 다른 아가로스 용액 농도가 아가로스와 물의 적절한 상대 비를 사용하여 유사한 방식으로 제조된다.It is added 10% by weight of agarose solution, 10 g of agarose powder (type HD2 obtained from Hispanagar and type HR, ES, 3: 1 and LE obtained from Aquapor) to 90 g of water and mixed at room temperature for 30 minutes. The hydrated agarose mixture is then heated in the microwave until agarose solution is formed. The solution is degassed by centrifugal force at about 3500 rpm and 70 ° C. for 5 minutes. The free flowing properties of the solution are maintained at this temperature. The solution is maintained in a hybrid oven at 70 ° C. until used to cast a thin agarose film or layer. Other agarose solution concentrations are prepared in a similar manner using appropriate relative ratios of agarose and water.

실시예 2: 다른 첨가제를 갖는 아가로스 용액의 제조Example 2: Preparation of Agarose Solution with Other Additives

아가로스 용액은 처음에 실시예 1에 기술된 바와 같이 제조되며, (Acro로부터 얻어진, 98%) 10g의 염화아연이 10중량% 아가로스 용액에 첨가되고 소금이 용해될 때까지 70℃로 하이브리드 오븐에서 혼합된다. 용액의 자유 유동 특성은 이들 조건하에서 유지된다. 다음, 용액은 얇은 아가로스 필름 또는 층을 주조하도록 사용될 때까지 70℃로 하이브리드 오븐에서 유지된다. 다른 염화아연 농도를 포함하는 다른 아가로스 용액 농도가, 아가로스, 연화아연 및 물의 적절한 상대 비를 사용하여 유사한 방식으로 제조된다. The agarose solution was initially prepared as described in Example 1 and hybrid oven was heated to 70 ° C. until 10 g of zinc chloride (98% obtained from Acro) was added to the 10% by weight agarose solution and the salt dissolved. Are mixed in. The free flowing properties of the solution are maintained under these conditions. The solution is then maintained in a hybrid oven at 70 ° C. until used to cast a thin agarose film or layer. Other agarose solution concentrations, including other zinc chloride concentrations, are prepared in a similar manner using appropriate relative ratios of agarose, zinc softened and water.

실시예 3: 아가로스 초여과 멤브레인 복합체의 물 투과량 측정Example 3: Determination of Water Permeation of Agarose Superfiltration Membrane Composites

물 투과량(water flux) 측정은 Amicon(이엠디 밀리포어 코포레이션, 빌레리카) 교반식 셀을 사용하여 실시된다. 습윤 멤브레인(50:50 IPA; 물 혼합물에서)이 셀에 위치된다. 셀에는 가입된 공기 공급부에 연결되고, 25 psig까지 가압된 탈이온수가 충전된다. 유출액이 표준 시험 시간에 걸쳐 수집되고 투과량이 공지의 멤브레인 영역을 사용하여 계산된다. 대안적으로, 자동 투과량 시험 기기가 멤브레인 복합체를 테스트하기 위해 사용될 수 있다.Water flux measurements are performed using an Amicon (EMD Millipore Corporation, Billerica) stirred cell. A wet membrane (50:50 IPA (in water mixture)) is placed in the cell. The cell is filled with deionized water, pressurized to 25 psig, connected to a subscribed air supply. The effluent is collected over standard test times and the permeate is calculated using known membrane areas. Alternatively, an automatic permeation test instrument can be used to test the membrane composite.

실시예 4: 아가로스 여과 멤브레인 복합체의 분획 분자량 측정Example 4: Determination of Fractional Molecular Weight of Agarose Filtration Membrane Composites

모델 용질의 거절은 초여과 멤브레인의 성능을 평가하기 위한 가장 일반적인 방법이다. 이에 따라, 명목상 분자량 제한은 다양한 용질들로 측정될 수 있으며; 단백질이 빈번히 사용된다. UF 멤브레인의 NMWL은 일반적으로, 멤브레인이 통상적으로 90 내지 95%의 선택된 레벨 또는 리젝션으로 거절하는 가장 작은 단백질의 분자 질량이다. UF 멤브레인을 특징화하기 위해 사용될 수 있는 다른 용질들은 덱스트란들을 포함하며, 이들은 여러 가지의 분자량으로 입수가능하다. 약 1000 Da 분자량 내지 약 2,000,000 Da의 분자로부터의 전체 거절 스펙트럼이 단일 시험으로 측정될 수 있다.Rejection of model solutes is the most common method for evaluating the performance of ultrafiltration membranes. Accordingly, nominal molecular weight limitations can be determined with various solutes; Proteins are frequently used. The NMWL of an UF membrane is generally the molecular mass of the smallest protein that the membrane typically rejects at a selected level or rejection of 90-95%. Other solutes that can be used to characterize UF membranes include dextran, which are available in various molecular weights. The overall rejection spectrum from molecules of about 1000 Da molecular weight to about 2,000,000 Da can be measured in a single test.

분획 분자량 측정은, 무엇보다도, Separation Science and Technology, 16(3), p. 275-290(1981)에 있어서 엘. 제만 및 엠. 웨일즈에 의해 공개된 방법들에 기초한다. 특징적으로 될 멤브레인 복합체는 적절한 장치에서 1000 내지 2,000,000 Da 범위의 분자량으로 다분산계의 덱스트란을 함유하는 용액으로 문제가 된다. 테스트 동안의 투과율은 농도차 편극을 최소화하기 위해 낮은 투과량으로 제어된다. 공급 및 침투 스트림들이 샘플링되고 크기 배제 크로마토그래피(SEC)에 의해 분석되고 크로마토그래피 데이터는 덱스트란 분자 질량(molecular mass)의 함수로서 리젝션을 계산하기 위해 사용된다.Fractional molecular weight measurements, among others, were described in Separation Science and Technology, 16 (3), p. L. 275-290 (1981). Zeman and M. Based on methods published by Wales. Membrane composites to be characterized are problematic with solutions containing polydisperse dextran at molecular weights ranging from 1000 to 2,000,000 Da in suitable devices. The transmission during the test is controlled with a low transmission to minimize the concentration difference polarization. Feed and permeate streams are sampled and analyzed by size exclusion chromatography (SEC) and the chromatographic data is used to calculate rejection as a function of dextran molecular mass.

덱스트란 분자 질량을 갖는 리젝션(R)은 R=1-Cp/Cf이며, 상기 식에서 Cp 및 Cf는 각각 공급 및 투과에 있어서 주어진 분자 질량의 덱스트란 농도이다. 멤브레인이 덱스트란 공급의 90%를 유지하는 분자량은 덱스트란 리젝션 값(R90)의 9O%이다.The rejection (R) with dextran molecular mass is R = 1-Cp / Cf, where Cp and Cf are the dextran concentrations of the given molecular mass for feeding and permeation, respectively. The molecular weight at which the membrane maintains 90% of the dextran feed is 90% of the dextran rejection value (R90).

대표적인 아가로스 멤브레인 복합체에 대한 상기 분석으로부터의 일반적인 NMWL 데이터를 도 3에 나타냈다.General NMWL data from this analysis for a representative agarose membrane composite is shown in FIG. 3.

실시예 5: 65 kDa, 120 kDa 및 250 kDa NMWL 아가로스 초여과 멤브레인 복합체의 제조 방법Example 5: Method for preparing 65 kDa, 120 kDa and 250 kDa NMWL agarose ultrafiltration membrane composites

이 실시예는 65 kDa 명목 분획 분자량 아가로스 초여과 멤브레인 복합체를 제조하기 위한 공정을 예시한다.This example illustrates a process for preparing a 65 kDa nominal fractional molecular weight agarose ultrafiltration membrane composite.

0.2μm의 평균 기공 크기 및 100μm의 평균 두께를 갖는 폴리비닐리덴 불화물(PVDF) 미세다공성 멤브레인을 미세다공성 멤브레인 기판으로서 채용했다. 미세다공성 기판을 핫 플레이트에 부착하고 70℃의 온도로 유지했다.Polyvinylidene fluoride (PVDF) microporous membranes having an average pore size of 0.2 μm and an average thickness of 100 μm were employed as the microporous membrane substrate. The microporous substrate was attached to a hot plate and kept at a temperature of 70 ° C.

실시예 1에서 제조된 10중량% 아가로스(타입 ES)를 함유하는 중합체 용액을 25μm 갭을 갖는 마이크로미터 조정가능 나이프를 사용하여 상기 가열된 미세다공성 PVDF 멤브레인상에 주조했다. 다음, 아가로스 피복된 멤브레인을 가열된 플레이트로부터 신속히 제거하고 20℃의 온도로 유지된 수조에 침지했다(도 1A에 도시).A polymer solution containing 10% by weight agarose (type ES) prepared in Example 1 was cast on the heated microporous PVDF membrane using a micrometer adjustable knife with a 25 μm gap. The agarose coated membrane was then quickly removed from the heated plate and immersed in a water bath maintained at a temperature of 20 ° C. (shown in FIG. 1A).

*Gatan, model Alto 2500에 의해 제조된 크라이오 스테이지를 상에 메브레인 이미징을 실시했다. Alto 2500은 고해상도 주사 전자 현미경(SEM)에 직접 부착되는 정교한 제조 챔버를 갖는다. 상기 챔버는 제어된 심도 파괴를 확보하는 냉각된 프랙쳐 나이프를 포함한다. 샘플들을 동결시키기 위해 분리 2 포트 신속 동결 스테이션을 사용했다. 제조된 멤브레인 복합체의 단면을 도 2A-2C에 도시했다. 아가로스 기판의 표면 위의 아가로스 코팅의 두께는 약 15μm이다.* Mebrain imaging was performed on a cryo stage manufactured by Gatan, model Alto 2500. Alto 2500 has a sophisticated manufacturing chamber attached directly to a high resolution scanning electron microscope (SEM). The chamber includes a cooled fracture knife that ensures controlled depth fracture. A separate 2-port quick freeze station was used to freeze samples. Cross sections of the prepared membrane composites are shown in FIGS. 2A-2C. The thickness of the agarose coating on the surface of the agarose substrate is about 15 μm.

멤브레인 복합체는 결함이 없고 표 1에 나타낸 투과량 및 유지 특성(실시예 3 및 4에 기술된 바와 같이 결정)을 갖는다.The membrane composite is free of defects and has the permeation and retention characteristics (determined as described in Examples 3 and 4) shown in Table 1.

120 kDa NMWL 아가로스 초여과 멤브레인 복합체를 다음과 같이 제조했다. 0.2μm의 평균 기공 크기 및 100μm의 평균 두께를 갖는 폴리비닐리덴 불화물(PVDF) 미세다공성 멤브레인을 미세다공성 멤브레인 기판으로서 채용했다. 미세다공성 기판을 핫 플레이트에 부착하고 70℃의 온도로 유지했다.A 120 kDa NMWL agarose ultrafiltration membrane composite was prepared as follows. Polyvinylidene fluoride (PVDF) microporous membranes having an average pore size of 0.2 μm and an average thickness of 100 μm were employed as the microporous membrane substrate. The microporous substrate was attached to a hot plate and kept at a temperature of 70 ° C.

실시예 1에 기술된 바와 같이 제조된 10중량% 아가로스(타입 3:1)를 함유하는 중합체 용액을 25μm 갭을 갖는 버드 또는 마이크로미터 조정가능 나이프를 사용하여 상기 가열된 미세다공성 PVDF 멤브레인상에 주조했다. 다음, 아가로스 피복된 멤브레인을 핫 플레이트로부터 신속히 제거하고 20℃의 온도로 유지된 수조에 침지했다.A polymer solution containing 10% by weight agarose (type 3: 1) prepared as described in Example 1 was placed on the heated microporous PVDF membrane using a bud or micrometer adjustable knife with a 25 μm gap. Cast. The agarose coated membrane was then quickly removed from the hot plate and immersed in a water bath maintained at a temperature of 20 ° C.

SEM에 의해 측정된 바와 같이, 미세다공성 기판의 표면 위의 아가로스 코팅의 두께는 약 18μm이다. 멤브레인 복합체는 결함들이 없고 표 1에 나타낸 투과량 및 유지 특성(실시예 3 및 4에 기술된 바와 같이 결정)을 갖는다. 마지막으로, 250 kDa NMWL 아가로스 초여과 멤브레인 복합체를 다음과 같이 제조했다.As measured by SEM, the thickness of the agarose coating on the surface of the microporous substrate is about 18 μm. The membrane composite is free of defects and has the permeation and retention properties (determined as described in Examples 3 and 4) shown in Table 1. Finally, a 250 kDa NMWL agarose ultrafiltration membrane composite was prepared as follows.

0.2μm의 평균 기공 크기 및 100μm의 평균 두께를 갖는 폴리비닐리덴 불화물(PVDF) 미세다공성 멤브레인을 미세다공성 멤브레인 기판으로서 채용했다. 미세다공성 기판을 핫 플레이트에 부착하고 70℃의 온도로 유지했다.Polyvinylidene fluoride (PVDF) microporous membranes having an average pore size of 0.2 μm and an average thickness of 100 μm were employed as the microporous membrane substrate. The microporous substrate was attached to a hot plate and kept at a temperature of 70 ° C.

실시예 1에 기술된 바와 같이 제조된 10중량% 아가로스(타입 HR)를 함유하는 중합체 용액을 25μm 갭을 갖는 버드 나이프를 사용하여 상기 가열된 미세다공성 PVDF 멤브레인상에 주조했다. 다음, 코팅된 멤브레인을 핫 플레이트로부터 신속히 제거하고 20℃의 온도로 유지된 수조에 침지했다.A polymer solution containing 10% by weight agarose (type HR) prepared as described in Example 1 was cast on the heated microporous PVDF membrane using a bird knife with a 25 μm gap. The coated membrane was then quickly removed from the hot plate and immersed in a water bath maintained at a temperature of 20 ° C.

SEM에 의해 측정된 바와 같이, 미세다공성 기판의 표면 위의 아가로스 코팅의 두께는 약 15μm이다. 멤브레인 복합체는 결함들이 없고 표 1에 나타낸 투과량 및 유지 특성(실시예 3 및 4에 기술된 바와 같이 결정)을 갖는다.As measured by SEM, the thickness of the agarose coating on the surface of the microporous substrate is about 15 μm. The membrane composite is free of defects and has the permeation and retention characteristics (determined as described in Examples 3 and 4) shown in Table 1.

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실시예 6: 주조 용액에서의 아가로스의 농도에 대한 아가로스 초여과 멤브레인 복합체의 분획 분자량 및 물 투과량의 의존성Example 6: Dependence of Fractional Molecular Weight and Water Permeability of Agarose Superfiltration Membrane Composite on Concentration of Agarose in Casting Solution

아가로스 멤브레인 복합체를 제조하기 위해 사용되는 장치는 도 1에 나타냈다. 우선, 비다공성 플라스틱 시트(70)를 70℃로 유지된 핫 또는 가열된 플레이트(30) 아래에 접착한다. PVDF 미세다공성 멤브레인 기판(기공 크기 정격 0.2μm)을 플라스틱 시트(70)의 상부에 위치시키고 그를 플라스틱 시트(70)에 접착함으로써 제자라에 경화시켰다. 실시예 1에 기술된 바와 같이 제조된 5, 7 및 10중량% 아가로스(타입 ES)를 함유하는 중합체 용액을 약 35μm의 갭을 갖는 마이크로미터 조정가능 나이프를 사용하여 PVDF 멤브레인 기판(20)과 플라스틱 시트(70) 사이에 얇은 층으로서 산포했다. 다음, 아가로스 코팅된 멤브레인 시트쌍을 핫 또는 가열된 플레이트(30)로부터 제거하고 얼음 조에 위치시켜 아가로스 켈화를 실시하고 열적 상 반전에 의해 초여과 층을 형성했다. 다음, 멤브레인 시트쌍을 (20℃로 유지된 조에서) 물과 접촉시켜, 아가로스의 얇은 층으로 코팅된 미세다공성 기판을 남긴 채로 플라스틱 시트(70)가 제거되는 동안 아가로스 초여과 층을 손상시키지 않도록 했다.The apparatus used to prepare the agarose membrane composite is shown in FIG. 1. First, the nonporous plastic sheet 70 is adhered under a hot or heated plate 30 maintained at 70 ° C. The PVDF microporous membrane substrate (pore size rating 0.2 μm) was cured in Zara by placing it on top of the plastic sheet 70 and adhering it to the plastic sheet 70. A polymer solution containing 5, 7 and 10% by weight agarose (type ES) prepared as described in Example 1 was used with a PVDF membrane substrate 20 using a micrometer adjustable knife having a gap of about 35 μm. Scattered as a thin layer between the plastic sheets 70. The agarose coated membrane sheet pair was then removed from the hot or heated plate 30 and placed in an ice bath to undergo agarose kelization and form a superfiltration layer by thermal phase inversion. The membrane sheet pair is then contacted with water (in a bath maintained at 20 ° C.) to damage the agarose ultrafiltration layer while the plastic sheet 70 is removed leaving a microporous substrate coated with a thin layer of agarose. I did not let you.

도 4에 도시된 바와 같이, 멤브레인 분획 분자량 및 투과량은 주조 용액에서 아가로스 농도의 함수이다. 25 kDa(1.2 LMH/PSI), 47 kDa(3.7 LMH/psi), 및 1200 kDa(5.4 LMH/PSI)의 R90이 10, 7 및 5중량% 아가로스 용액에서 각각 얻어진다.As shown in FIG. 4, the membrane fraction molecular weight and permeate are a function of agarose concentration in the casting solution. R90 of 25 kDa (1.2 LMH / PSI), 47 kDa (3.7 LMH / psi), and 1200 kDa (5.4 LMH / PSI) is obtained in 10, 7 and 5 wt% agarose solutions, respectively.

실시예 7: 주조 용액에서의 염화아연 농도에 대한 아가로스 초여과 멤브레인 복합체 분획 분자량의 의존성Example 7 Dependence of Agarose Ultrafiltration Membrane Composite Fraction Molecular Weight on Zinc Chloride Concentration in Casting Solution

대표적인 멤브레인 복합체를, 실시예 2에 기술된 바와 같이 제조된 아가로스 주조 용액(7 및 10중량% HR 타입 아가로스)의 사용하는 차이만으로 실시예 6에 기술된 바와 같이 제조했다. 도 5에 도시된 바와 같이, 주조 용액에서의 높은 염분 농도는 보다 개방된 UF 멤브레인으로 된다. 0, 5, 10, 12 및 14중량% ZnCl2를 포함하는 7중량% 아가로스 주조 용액 농도에서, 다음 각각의 R90을 얻었다: 각각, 35 kDa, 31 kDa, 44 kDa 및 300 kDa. 0, 5, 10, 15중량% ZnCl2를 포함하는 10중량% 아가로스 주조 용액 농도에서, 다음 각각의 R90을 얻었다: 각각, 15 kDa, 16 kDa, 26 kDa 및 1350 kDa.Representative membrane composites were prepared as described in Example 6 with the difference of using the agarose casting solution (7 and 10% by weight HR type agarose) prepared as described in Example 2. As shown in FIG. 5, the high salt concentration in the casting solution results in a more open UF membrane. At 7 wt% agarose casting solution concentrations comprising 0, 5, 10, 12 and 14 wt% ZnCl 2, each of R90 was obtained: 35 kDa, 31 kDa, 44 kDa and 300 kDa, respectively. At 10 wt% agarose casting solution concentrations comprising 0, 5, 10, 15 wt% ZnCl 2 , each of R90 was obtained: 15 kDa, 16 kDa, 26 kDa and 1350 kDa, respectively.

실시예 8: 압력하에 아가로스 층 압축을 방지하기 위해 DVS와 아가로스 멤브레인 복합체의 가교Example 8 Crosslinking of DVS and Agarose Membrane Composites to Prevent Agarose Layer Compression Under Pressure

대표적인 아가로스 멤브레인 복합체를 실시예 5에 기술된 바와 같이 제조했다. 3개의 멤브레인 복합체 멤브레인 디스크들(각각의 직경 25mm)을, DI 물에 (Sigma-Aldrich로부터 얻어진) 메르캅토에탄올의 0.1, 0.5 및 1% 용액을 포함하는 20ml 탄산나트륨 용액(pH 11에서 0.5M)에 (모두 함께) 습윤시키고 6시간 동안 혼합했다. 다음, 멤브레인을 실시예 3에 기술된 바와 같이 시험했다.Representative agarose membrane composites were prepared as described in Example 5. Three membrane composite membrane disks (each 25 mm in diameter) were placed in 20 ml sodium carbonate solution (0.5 M at pH 11) containing 0.1, 0.5 and 1% solution of mercaptoethanol (obtained from Sigma-Aldrich) in DI water. Wet (all together) and mix for 6 hours. Next, the membrane was tested as described in Example 3.

도 6에 도시된 바와 같이, 복합체 멤브레인을 압력에 의해 압축성으로 될 때 15 psi로 물 투과량의 20% 손실을 야기한다. DVS와의 가교는 아가로스 겔 층의 기계적 특성을 향상시키고 압력에 의한 손상을 방지한다. 단지 0.1중량% DVS만 필요하다.As shown in FIG. 6, when the composite membrane becomes compressible by pressure, it causes a 20% loss of water permeation at 15 psi. Crosslinking with DVS improves the mechanical properties of the agarose gel layer and prevents pressure damage. Only 0.1 wt% DVS is needed.

실시예 9: 아가로스 멤브레인 복합체의 건조Example 9: Drying of the Agarose Membrane Composite

이 실시예는 (물에서) 20% 글리세린 용액에 있는 아가로스 멤브레인 복합체의 건조를 예시한다.This example illustrates the drying of the agarose membrane composite in a 20% glycerin solution (in water).

대표적인 아가로스 멤브레인 복합체를 상기 실시예에 기재된 바와 같이 제조했다. 멤브레인 복합체의 분획 분자량 및 투과량은 실시예 3 및 4에 기술된 바와 같이 결정된다. 멤브레인 복합체를 시험 교반 셀로부터 제거하고, 물에 세척하고, 습윤제로 기능하는, 수용액에 20볼륨% 글리세린으로 처리했다. 이어서, 멤브레인 복합체를 3일 동안 대기 조건하에 건조시켰다.Representative agarose membrane composites were prepared as described in the examples above. Fractional molecular weight and permeation amount of the membrane complex are determined as described in Examples 3 and 4. The membrane complex was removed from the test stirred cell, washed with water, and treated with 20 vol% glycerin in an aqueous solution, functioning as a humectant. The membrane composite was then dried under atmospheric conditions for 3 days.

도 7에 도시된 비와 같이, 멤브레인 복합체의 분획 분자량은 건조 후에 변하지 않는다. 건조 전 및 후의 멤브레인 복합체의 투과량은 0.7 LMH/psi로 변하지 않는다.As shown in the ratio shown in FIG. 7, the fractional molecular weight of the membrane composite does not change after drying. The permeation rate of the membrane composite before and after drying does not change to 0.7 LMH / psi.

실시예 10: 기판 내로의 아가로스의 침투 평가Example 10 Evaluation of Penetration of Agarose into Substrates

이 실시예는 미세다공성 PVDF 기판내로의 아가로스 침투의 깊이의 평가를 예시한다.This example illustrates the evaluation of the depth of agarose penetration into the microporous PVDF substrate.

미세다공성 기판 내로의 아가로스의 어떤 침투는 기판과 초여과 아가로스 층 사이에 충분히 강한 결합을 얻고 층간 박리에 대해 높은 저항성을 갖는 아가로스 멤브레인 복합체로 되기 위해 필요하다. 침투 깊이 분석은 Scanning Electron Microscope-Energy Dispersive Spectroscopy(SEM-EDS) Instrument(INCA300, 옥스포드 인스트루먼츠, 영국) 을 사용하여 실시된다. 미소 영역 복합 분석이 미세다공성 기판의 표면으로부터 시작하고 기판 내로 40μm 연장되는 Z방향으로 5μm 간격으로 실시된다. Some penetration of agarose into the microporous substrate is necessary to obtain a sufficiently strong bond between the substrate and the ultrafiltration agarose layer and to become an agarose membrane composite with high resistance to interlaminar peeling. Penetration depth analysis is performed using Scanning Electron Microscope-Energy Dispersive Spectroscopy (SEM-EDS) Instrument (INCA300, Oxford Instruments, UK). Microarea complex analysis is performed at 5 μm intervals in the Z direction starting from the surface of the microporous substrate and extending 40 μm into the substrate.

대표적인 아가로스 멤브레인 복합체를 실시예 5에 기술된 바와 같이 제조했다. SEM-EDS로부터 얻어진 기본적 분석 데이터는 샘플에 나타난 산소와 불소 원자의 생대 농도를 결정하기 위해 사용된다. 불소 신호는 PVDF 미세다공성 기판으로 인한 것인 반면, 산소 신호는 아가로스로 인한 것이다. 도 8에 도시된 바와 같이, PVDF 기판 내로의 아가로스 침투의 깊이는 대략 10μm이다.Representative agarose membrane composites were prepared as described in Example 5. Basic analytical data obtained from SEM-EDS is used to determine the concentration of oxygen and fluorine atoms present in the sample. The fluorine signal is due to the PVDF microporous substrate, while the oxygen signal is due to the agarose. As shown in FIG. 8, the depth of agarose penetration into the PVDF substrate is approximately 10 μm.

실시예 11: 아가로스의 다른 등급의 겔화 점의 결정Example 11 Determination of Gelling Points of Different Grades of Agarose

이 실시예는 회전 점도계를 사용하여 아가로스의 다른 등급의 겔화 점의 결정을 예시한다.This example illustrates the determination of gelling points of different grades of agarose using a rotational viscometer.

대표적인 7중량% 아가로스 용액을 실시예 1에 기술된 바와 같이 제조하고 70℃로 하이브리드 오븐에 저장했다. 브룩필드 점도 표준(Brookfield viscosity standard)(Lot#112305)을 기기 교정을 위한 검사용으로 사용했다: 기록 및 관찰, 489/502±6cp.(레그 가드는 경계 조건, 50 RPM 속도, LV2 스핀들을 설정하기 위해 사용된다).A representative 7 wt% agarose solution was prepared as described in Example 1 and stored at 70 ° C. in a hybrid oven. The Brookfield viscosity standard (Lot # 112305) was used for inspection for instrument calibration: recording and observation, 489/502 ± 6cp. (Leg guard set boundary conditions, 50 RPM speed, LV2 spindle) To be used).

16 ml의 아가로스 용액을, 브룩필드 점도계 Model DV-II+Pro (Brookfield Labs Inc.)에 장착된 물 자켓에 결합된 샘플 챔버에 붓는다. 샘플 챔버의 온도는 (물을 함유하는, VWR Scientific Products Model# 11301-1) 순환 온도 조를 사용하여 55℃로 설정되고, DV-II+Pro 점도계에 연결된 내장 RTD 센서를 사용하여 챔버 온도의 직접 판독이 제공된다. 아가로스 용액의 각 샘플은 데이터 포인트의 수집이 개시? 전에 온도 제어 챔버에서 55℃로 10분 동안 평형시키도록 된다. 측정은, 2 rpm의 회전 속도 및 2%의 시작 토르크로 SC4-25 스핀들로 Wingather V3.0 소프트웨어(Brookfield Engineering Labs Inc.)를 사용하여 얻어진다.16 ml of agarose solution is poured into a sample chamber attached to a water jacket mounted on a Brookfield Viscometer Model DV-II + Pro (Brookfield Labs Inc.). The temperature of the sample chamber is set to 55 ° C. using a circulating temperature bath (containing water, VWR Scientific Products Model # 11301-1), and the chamber temperature is directly Reading is provided. Does each sample of agarose solution initiate the collection of data points? Allow to equilibrate at 55 ° C. for 10 minutes before in the temperature control chamber. The measurement is obtained using Wingather V3.0 software (Brookfield Engineering Labs Inc.) with an SC4-25 spindle with a rotational speed of 2 rpm and a starting torque of 2%.

아가로스 용액을 함유하는 챔버의 온도는 도 9에 도시된 바와 같이 점도의 1차 증가에 의해 입증된, 겔 포인트가 도달될 때까지 순환 온도 조에 얼음을 연속적으로 첨가함으로써 낮춰진다. 토르크가 95% 연장되면 데이터 수집이 중지되고 점도계는 오프된다.The temperature of the chamber containing the agarose solution is lowered by continuously adding ice to the circulation temperature bath until the gel point is reached, as evidenced by the first increase in viscosity as shown in FIG. 9. If the torque is extended by 95%, data collection is stopped and the viscometer is off.

겔화의 장치 온도는 7중량%로 상이한 아가로스 등급들의 대표 세트에 대해 표 2에 기록된다.The apparatus temperature of gelation is reported in Table 2 for a representative set of different agarose grades at 7% by weight.

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실시예 12: 세포 배양 매질을 함유하는 용액을 사용한 아가로스 초여과 멤브레인 복합체의 스루풋 및 바이러스 유지 특성 Example 12: Throughput and Viral Retention Characteristics of Agarose Superfiltration Membrane Complexes Using Solutions Containing Cell Culture Media

세포 배양 매질을 갖는 스루풋 및 바이러스 유지에 대해, 아가로스 초여과 멤브레인 복합체를 7중량% 아가로스(타입 3:1) 및 미세자공성 기판으로서 GEHP(0.2μ 소수성 PES)를 사용하여 실시예 1에 기술된 바와 같이 제조했다. 멤브레인 복합체는 485 kDa의 R90 및 4 LMH/psi의 투수성을 갖는다. 멤브레인 복합체 디스크(25mm)를 절단하고 4.5cm2의 필터 영역을 갖는 Swinnex®필터 홀더에 위치시켰다. 한 층의 폴리에스테르 부직물이 장치의 저부/출구 측에 사용된다. 25mm Viresolve®Pro 장치가 제어부로서 사용된다. 멤브레인 복합체는 100 kDa의 R90 및 14 LMH/psi의 투수성을 갖는다.For throughput and virus maintenance with cell culture media, the agarose superfiltration membrane complex was prepared in Example 1 using 7% by weight agarose (type 3: 1) and GEHP (0.2μ hydrophobic PES) as the microporous substrate. Prepared as described. The membrane composite has a permeability of R90 and 4 LMH / psi of 485 kDa. The membrane composite disc (25 mm) was cut and placed in a Swinnex ® filter holder with a filter area of 4.5 cm 2 . One layer of polyester nonwoven is used on the bottom / outlet side of the device. A 25mm Viresolve ® Pro device is used as the control. The membrane composite has a water permeability of R90 and 14 LMH / psi of 100 kDa.

로드 셀이 구비된 정압 장치(constant pressure setup)에서 투수성, 배포 배양 매질 스루풋 및 바이러스 유지를 테스트했다. 중국 햄스터 난소(Chinese Hamster Ovary; CHO) 세포의 성장을 위해 이엠디 밀리포어 코포레이션 등록상표의 화학적으로 정의된 세포 배양 매질을 연구를 위해 사용했다.Permeability, distribution culture medium throughput and virus maintenance were tested in a constant pressure setup with load cells. For the growth of Chinese Hamster Ovary (CHO) cells, a chemically defined cell culture medium of EM Millipore Corporation was used for the study.

모델 바이러스, 박테리아파지 PhiX-174를 농도 1.4*107PFU/ml로, pH 5, 전도성 13.5 mS/cm로 아세테이트 버퍼내에 투입한다. 장치를 10분 동안 버퍼로 세척하고 공급이 바이러스 스파이크 용기로 전환하고, 바이러스 스파이크 세포 배양 매질을 10 psi의 정압으로 각 장치를 통해 유동시켰다. 각종 시간 포인트들에서 침투 볼륨을 측정함으로써 스루풋을 모니터했다.Model virus, Bacterial phage PhiX-174 is added to acetate buffer at a concentration of 1.4 * 107 PFU / ml, pH 5, conductivity 13.5 mS / cm. The device was washed with buffer for 10 minutes and the feed was switched to the viral spike vessel and the viral spike cell culture medium was flowed through each device at a constant pressure of 10 psi. Throughput was monitored by measuring the penetration volume at various time points.

바이러스 분석을 위한 샘플들을 각 스루풋(15, 250 및 500 L/m2)에서 수집하고 LRV 결과들은 표 3에 나타냈다. 도 10은 아가로스 초여과 멤브레인 복합체 및 Viresolve®Pro 멤브레인의 투과량 감소를 나타낸다. 본 발명에 기술된 아가로스 초여과 멤브레인 복합체는 Viresolve®Pro 와 다른 플러깅 거동을 보이며, 투과량은 멤브에인 용량이 도달되기 전에 빠른 속도로 감소한다.Samples for virus analysis were collected at each throughput (15, 250 and 500 L / m 2 ) and LRV results are shown in Table 3. FIG. 10 shows permeation reduction of the agarose superfiltration membrane composite and the Viresolve ® Pro membrane. The agarose ultrafiltration membrane composites described herein exhibit plugging behavior different from Viresolve ® Pro, and the permeation rate decreases rapidly before the membrane dose is reached.

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명세서는, 어디까지나 본 발명에 참고로 채용된 명세서에 인용된 참고 자료의 측면에서 이해되어야 한다. 명세서 내의 실시예들은 실시예들의 예시를 제공하며 범위를 제한하기 위한 것으로 이해되어서는 안된다. 당업자(실시자)는 많은 다른 실시예들이 본 발명에 의해 포함되는 것을 용이하게 인식할 것이다. 모든 공보 및 참고 자료들이 그들의 전체적으로 참고로 채용되었다. 참고적으로 채용된 자료들이 본 발명과 상충하거나 모순되는 범위에 대해, 본 명세서는 임의의 이러한 자료들을 대체할 것이다. 본 명세서의 임의의 참고자료의 인용은 이러한 참고자료가 종래 기술인 것을 의미하지 않는다. The specification is to be understood in terms of references cited in the specification, which is heretofore incorporated by reference herein. The embodiments in the specification are provided for illustration of embodiments and should not be construed as limiting the scope. Those skilled in the art will readily recognize that many other embodiments are encompassed by the present invention. All publications and references were incorporated by reference in their entirety. For the range in which the materials employed for reference contradict or contradict the invention, this specification will replace any such materials. Citation of any reference herein does not mean that such reference is prior art.

달리 지시되지 않는 한, 청구범위를 포함하여, 명세서에 사용된 구성 요소들, 세포 배양, 처리 조건, 등의 양을 나타내는 모든 숫자는 용어 "약"에 의해 모든 예에서 변경되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 달리 반대로 지시되지 않는 한, 수치 파라미터들은 대략적이며 본 발명에 기술된 실시예들에 의해 얻어지는 소망 특성 관점에 따라 변할 수 있다. 달리 지시되지 않는 한, 일련의 구송 요소들 앞에 오는 용어 "적어도"는 일련의 모든 구성 요소들을 지칭하는 것으로 이해되어야 한다. 통상의 기술자는 본 발명에 기술된 특정 실시예에 대해 등가물을 인식하거나 또는 단지 일상적인 실험을 사용하여 확인할 수도 있을 것이다. 이와 같은 등가물들은 다음의 청구 범위에 포함되는 것으로 이해된다. Unless otherwise indicated, all numbers indicating the amounts of components, cell culture, treatment conditions, and the like used in the specification are to be understood as being modified in all instances by the term “about”. Thus, unless otherwise indicated to the contrary, the numerical parameters are approximate and may vary depending upon the desired characteristic aspects obtained by the embodiments described herein. Unless otherwise indicated, the term "at least" preceding a series of conveying elements should be understood to refer to all components of the series. Those skilled in the art will recognize equivalents to the specific embodiments described herein, or may confirm using only routine experimentation. Such equivalents are to be understood as included in the following claims.

본 발명에 기술된 실시예들의 많은 변경 및 변형예들이 본 발명의 정신 및 범위를 벗어남이 없이 이루어질 수 있을 것이며, 이는 당업자들에 명백할 것이다. 본 발명에 기술된 특정 실시예들은 단지 예시적으로 제공된 것으로 임의의 방법으로 제한되는 것을 의미하지 않는다. 상세한 설명 및 실시예들은 단지 예시적인 것으로 고려되며, 발명의 진정한 범위 및 정신은 다음의 청구범위에 의해 나타내지는 것이다.Many modifications and variations of the embodiments described herein may be made without departing from the spirit and scope of the invention, as will be apparent to those skilled in the art. The specific embodiments described herein are provided by way of example only and are not meant to be limiting in any way. The detailed description and examples are to be considered as illustrative only, with a true scope and spirit of the invention being indicated by the following claims.

Claims (17)

0.1μm 미만의 기공 크기를 갖는 아가로스 초여과 멤브레인 복합체로서,
상기 복합체는 다공성 지지 멤브레인상에 아가로스 층을 갖는 다공성 지지 멤브레인을 포함하고, 상기 아가로스 층은 1 내지 15μm로 상기 다공성 지지 멤브레인 내로 침투하고, 또한 상기 아가로스 층은 1 내지 100μm 범위의 두께를 포함하고 타겟물 또는 불순물, 또는 타겟물 및 불순물들이 기공들 내로 및 기공들을 통해 주행하도록 되고, 상기 아가로스 층은 7-10 중량%, 5-15 중량% ZnCl2를 더 포함하는 아가로스 주조 용액을 포함하는, 아가로스 초여과 멤브레인 복합체.
Agarose ultrafiltration membrane composite having a pore size of less than 0.1 μm,
The composite includes a porous support membrane having an agarose layer on the porous support membrane, the agarose layer penetrates into the porous support membrane at 1-15 μm, and the agarose layer has a thickness in the range of 1-100 μm. An agarose casting solution comprising a target or impurity, or a target and impurities running into and through the pores, wherein the agarose layer further comprises 7-10 wt%, 5-15 wt% ZnCl 2 Including, agarose ultrafiltration membrane composite.
제1항에 있어서, 상기 아가로스 층은 다공성 지지 멤브레인의 두께의 적어도 일부 내로 침투하는, 아가로스 초여과 멤브레인 복합체.The agarose ultrafiltration membrane composite of claim 1, wherein the agarose layer penetrates into at least a portion of the thickness of the porous support membrane. 제1항에 있어서, 상기 복합체는 층간 박리(delamination)에 저항성을 갖는, 아가로스 초여과 멤브레인 복합체.The agarose ultrafiltration membrane composite of claim 1, wherein the composite is resistant to delamination. 제1항에 있어서, 상기 아가로스 층은 1 내지 20μm 범위의 두께를 포함하는, 아가로스 초여과 멤브레인 복합체.The agarose ultrafiltration membrane composite of claim 1, wherein the agarose layer comprises a thickness in the range of 1-20 μm. 제1항에 있어서, 상기 다공성 지지 멤브레인은 직물 또는 부직 중합체 물질을 포함하는, 아가로스 초여과 멤브레인 복합체.The agarose ultrafiltration membrane composite of claim 1, wherein the porous support membrane comprises a woven or nonwoven polymeric material. 제5항에 있어서, 상기 직물 또는 부직 중합체 물질은, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리올레핀, 폴리에틸렌(PE), 폴리카프로락탐, 폴리(헥사메틸렌 아디프아미드), 폴리프로필렌, 방향족 중합체, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에테르-에테르 케톤(PEEK), 폴리술폰, 폴리에테르술폰(PES), 할로겐화 중합체 및 플루오르화 중합체로 구성되는 그룹으로부터 선택되는, 아가로스 초여과 멤브레인 복합체.6. The woven or nonwoven polymeric material of claim 5, wherein the woven or nonwoven polymeric material comprises polyester, polyamide, polyolefin, polyethylene (PE), polycaprolactam, poly (hexamethylene adipamide), polypropylene, aromatic polymer, polyethylene terephthalate ( PET), polyether-ether ketone (PEEK), polysulfone, polyethersulfone (PES), halogenated polymers and fluorinated polymers. 제6항에 있어서, 상기 플루오르화 중합체는, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 폴리비닐리덴 불화물(PVDF)로부터 선택되는, 아가로스 초여과 멤브레인 복합체.The agarose ultrafiltration membrane composite of claim 6, wherein the fluorinated polymer is selected from polytetrafluoroethylene and polyvinylidene fluoride (PVDF). 제1항에 있어서, 상기 다공성 지지 멤브레인은 20μm 내지 500μm 범위의 평균 두께를 포함하는, 아가로스 초여과 멤브레인 복합체.The agarose ultrafiltration membrane composite of claim 1, wherein the porous support membrane comprises an average thickness in the range of 20 μm to 500 μm. 제2항에 있어서, 상기 아가로스가 침투하는 다공성 지지 멤브레인의 두께의 일부는 1-15μm인, 아가로스 초여과 멤브레인 복합체.The agarose superfiltration membrane composite of claim 2, wherein a portion of the thickness of the porous support membrane through which the agarose penetrates is 1-15 μm. 아가로스 초여과 멤브레인 복합체의 제조 방법으로서, 상기 방법은,
i. 0.01μm 내지 1μm 범위의 평균 기공 크기 및 10μm 내지 500μm 범위의 평균 두께를 갖는 다공성 지지 멤브레인을 제공하는 단계,
ii. 아가로스 용액을 제공하는 단계,
iii. 다공성 지지 멤브레인 상에 아가로스 용액의 층을 주조하는 단계, 및
iv. 상기 아가로스 용액의 겔화 점(gelling point) 미만의 온도로 수조 내에 아가로스 코팅된 다공성 지지 멤브레인을 침지하는 단계를 포함하고, 이에 의해 0.1μm 미만의 평균 기공 크기를 갖는 아가로스 초여과 멤브레인 복합체로 되며,
단계 (ii)에서의 아가로스 용액은 1 - 12 중량% 또는 5 - 11 중량% 범위의 농도로 아가로스를 포함하고,
단계 (ii)에서의 아가로스 용액은, 15 중량% 이하의 농도로 ZnCl2를 더 포함하고,
단계 (ii)에서의 아가로스 용액은 0.01 중량% 내지 1 중량% 범위의 농도로 가교제를 포함하는, 아가로스 초여과 멤브레인 복합체의 제조 방법.
As a method for producing an agarose ultrafiltration membrane composite, the method
i. Providing a porous support membrane having an average pore size in the range of 0.01 μm to 1 μm and an average thickness in the range of 10 μm to 500 μm,
ii. Providing an agarose solution,
iii. Casting a layer of agarose solution on the porous support membrane, and
iv. Immersing the agarose coated porous support membrane in a water bath at a temperature below the gelling point of the agarose solution, whereby agarose ultrafiltration membrane composite having an average pore size of less than 0.1 μm ,
The agarose solution in step (ii) comprises agarose in a concentration ranging from 1-12 wt% or 5-11 wt%,
The agarose solution in step (ii) further comprises ZnCl 2 at a concentration of up to 15% by weight,
The agarose solution in step (ii) comprises a crosslinking agent in a concentration ranging from 0.01% by weight to 1% by weight.
제10항에 있어서, 상기 다공성 지지 멤브레인은, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카프로락탐, 폴리(헥사메틸렌 아디프아미드), 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르-에테르 케톤, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리테트라플루오로에틸렌, 및 폴리비닐리덴 불화물(PVDF)로 구성되는 그룹으부터 선택된 중합체를 포함하는, 아가로스 초여과 멤브레인 복합체의 제조 방법.The method of claim 10, wherein the porous support membrane is polyethylene, polypropylene, polycaprolactam, poly (hexamethylene adipamide), polyethylene terephthalate, polyether-ether ketone, polysulfone, polyethersulfone, polytetrafluoro A process for producing an agarose ultrafiltration membrane composite comprising a polymer selected from the group consisting of roethylene, and polyvinylidene fluoride (PVDF). 제10항에 있어서, 상기 다공성 지지 멤브레인은, 폴리비닐리덴 불화물 (PVDF), 초고 분자량 폴리에틸렌(UHMW-PE), 폴리카프로락탐, 폴리(헥사메틸렌 아디프아미드), 폴리술폰, 및 폴리에테르술폰으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 중합체를 포함하는, 아가로스 초여과 멤브레인 복합체의 제조 방법.The method of claim 10, wherein the porous support membrane is polyvinylidene fluoride (PVDF), ultra high molecular weight polyethylene (UHMW-PE), polycaprolactam, poly (hexamethylene adipamide), polysulfone, and polyethersulfone. A method for producing an agarose ultrafiltration membrane composite, comprising a polymer selected from the group consisting of: 제10항에 있어서, 단계 (ii)에서의 아가로스 용액은, 15 중량% 이하의 농도의 ZnCl2, 및 가교제로서 디비닐술폰(DVS)을 포함하는. 초여과 멤브레인 복합체의 제조 방법.The method of claim 10, wherein the agarose solution in step (ii) comprises ZnCl 2 at a concentration of up to 15% by weight, and divinylsulphone (DVS) as a crosslinking agent. Method for producing ultrafiltration membrane composites. 제10항에 있어서, 단계 (ii)에서의 아가로스 용액은, 20 내지 90℃ 범위 또는 45 내지 75℃ 범위의 온도로 가열되는, 아가로스 초여과 멤브레인 복합체의 제조 방법.The method of claim 10, wherein the agarose solution in step (ii) is heated to a temperature in the range of 20 to 90 ° C. or 45 to 75 ° C. 12. 제10항에 있어서, 단계 (iii)에서의 다공성 지지 멤브레인은, 20 내지 90℃ 범위 또는 45 내지 75℃ 범위의 온도로 가열되는, 아가로스 초여과 멤브레인 복합체의 제조 방법.The method of claim 10, wherein the porous support membrane in step (iii) is heated to a temperature in the range of 20-90 ° C. or in the range of 45-75 ° C. 12. 제10항에 있어서, 단계 (iv)에서, 아가로스 코팅된 다공성 지지 멤브레인은, 5 - 60℃ 범위 또는 10 - 40℃ 범위의 온도로 수조에 침지되는, 아가로스 초여과 멤브레인 복합체의 제조 방법.The method of claim 10, wherein in step (iv), the agarose coated porous support membrane is immersed in a water bath at a temperature in the range of 5-60 ° C or in the range of 10-40 ° C. 제10항에 있어서, 단계 (i)에서, 다공성 지지 멤브레인은, 100μm - 200μm 사이의 평균 두께 및 0.2μm의 평균 기공 크기를 갖도록 제공되는, 아가로스 초여과 멤브레인 복합체의 제조 방법.The method of claim 10, wherein in step (i) the porous support membrane is provided to have an average thickness between 100 μm-200 μm and an average pore size of 0.2 μm.
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