KR20210074390A - 유체의 조성을 반복적으로 변경하는 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유체의 조성을 반복적으로 변경하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

유체의 조성을 반복적으로 변경하는 장치 및 방법
본 발명은 유체의 조성을 반복적으로 변경하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
많은 공정에서 유체의 조성을 반복적으로 변경해야 한다. 그러나, 기존 방법에서는 이를 위해 유체의 부피 변화가 필요할 수 있으므로, 공정 관리가 더욱 어려워질 수 있다. 그러나, 목적하는 대로 공정에서 유체의 부피를 변경할 수 있는 것이 바람직하다. 또한, 기존 방법에서는 오염물을 동시에 분리하는 데 더 많은 노력이 수반된다.
DE 10 2016 004 115 A1은 연속 정용 여과(diafiltration)를 위한 교차 흐름 여과 장치를 개시한다.
WO 2018/039163 A1은 난백(egg white)으로부터 이종 단백질을 정제하는 방법을 개시한다.
EP 3 116 552 A1은 지속적인 바이러스 불활성화용 장치 및 방법을 개시한다.
EP 3 288 596 B1은 마이크로반응기에서 연속적인 바이러스 불활성화 방법을 개시한다.
따라서, 본 발명의 목적은 유체의 부피 변화에 대한 제한 없이 이와 동시에 오염물을 제거하면서 유체의 조성을 완만하게 여러 번 변경할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구 범위에 특정된 실시예로 달성된다.
일 측면에서, 본 발명은 유체의 조성을 반복적으로 변경하기 위한 장치로서,유체의 조성을 변경하는 제 1 모듈(19), 유체의 조성을 변경하는 제 2 모듈, 및 유입구(8) 및 배출구(10)를 갖는 체류 모듈(20)을 포함하고, 상기 제 1 모듈(19)은 상기 체류 모듈(20)의 유입구(8)에 유체 전달 방식으로 연결되며 상기 체류 모듈(20)의 배출구(10)는 상기 제 2 모듈(21)에 유체 전달 방식으로 연결되고, 상기 제 1 모듈(19) 또는 제 2 모듈(21)은 필터 유닛이거나, 상기 제 1 모듈(19)은 제 1 필터 유닛이며 상기 제 2 모듈(21)은 2 필터 유닛이고; 상기 필터 유닛 및/또는 상기 필터 유닛들은 각각 적어도 하나의 공급 채널(2, 12), 적어도 하나의 제 1 여과 매체(4, 14), 적어도 하나의 잔류 채널(1, 11), 적어도 하나의 제 2 여과 매체(5, 15), 및 적어도 하나의 투과 채널(3, 13)을 가지며, 상기 제 1 여과 매체(4, 14)가 상기 공급 채널(2, 12) 및 잔류 채널(1, 11)을 서로 획정하고 상기 제 2 여과 매체(5, 15)가 상기 잔류 채널(1, 11)과 투과 채널(3, 13)을 서로 획정하도록 배열되며, 상기 공급 채널(2, 12)은 적어도 하나의 공급 매체용 유입구(6, 16, 24, 27)에 유체 전달 방식으로 연결되고, 상기 잔류 채널(1, 11)은 적어도 하나의 유체용 유입구(7, 10, 23) 및 적어도 하나의 유체용 배출구(8, 17, 32)에 유체 전달 방식으로 연결되며, 상기 투과 채널(3, 13)은 적어도 하나의 투과물용 배출구(9, 18, 25, 28)에 유체 전달 방식으로 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 장치는 유체의 조성이 온화한 방식으로 반복적으로 변경되고, 이와 동시에 유체 내 오염물이 분리될 수 있게 한다. 특히, 본 발명에 따른 장치 및 방법은 모니터링될 수 있는 기간 동안 유체의 조성을 변경하는데 적합하다. 또한, 조성의 변경으로 유체의 부피도 동시에 조정될 수 있다.
본 발명에 따르면, 유체는 액체 또는 기체 혼합물 또는 액체 또는 기체 화합물로 이해되어야 한다. 예를 들어, 버퍼 용액은 유체를 나타낸다. 배지 또는 그의 액체 및/또는 기체 성분도 유체일 수 있다.
본 발명에 따르면, 제 1 및 제 2 모듈 중 적어도 하나는 위에서 정의한 필터 유닛이다. 또한, 제 1 및 제 2 모듈에서 특별한 제한이 없다. 이는 유체의 조성을 변경하는데 적합한 모든 장치가 사용될 수 있음을 의미한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제 1 또는 제 2 모듈은 정적 혼합기이다. 정적 혼합기인 모듈의 경우 투과물 스트림을 배출시킬 필요가 없으므로 방법을 보다 쉽게 수행할 수 있고 특히 경제적이다. 상기 바람직한 실시예는 제 1 모듈이 정적 믹서기이고 제 2 모듈이 필터 유닛이고, 제 1 모듈이 필터 유닛이고 제 2 모듈이 정적 믹서기인 경우를 포함한다. 제 1 모듈은 정적 혼합기이고 제 2 모듈이 필터 유닛인 경우가 바람직하다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 제 1 또는 제 2 모듈은 제 1 및 제 2 여과 매체를 갖는 전술한 필터 유닛이고, 제 2 또는 제 1 모듈은 적어도 하나의 여과 매체를 갖는 추가 필터 유닛이다. 바람직하게는, 추가 필터 유닛은 단일 여과 매체를 갖는다. 추가 필터 유닛은 예를 들어 멸균 필터일 수 있다. 바람직하게는, 추가 필터 유닛은 단 하나의 유입구와 단 하나의 배출구 (막다른 여과; dead-end filter)를 갖는다. 제 1 모듈은 제 1 및 제 2 여과 매체를 갖는 전술한 필터 유닛이고, 제 2 모듈은 적어도 하나의 여과 매체를 갖는 추가 필터 유닛인 것이 바람직하다. 예를 들어, 발명에 따른 본 실시예의 장치로, 침전 반응이 제 1 모듈로 개시될 수 있고, 이로 인해 침전 반응이 체류 모듈에서 일어날 수 있고 추가 필터 유닛이 침전 생성물을 분리할 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 제 1 또는 제 2 모듈은 제 1 및 제 2 여과 매체를 갖는 위에서 설명한 필터 유닛이고, 제 2 또는 제 1 모듈은 적어도 하나의 공급 채널, 적어도 하나의 여과 매체, 적어도 하나의 잔류 채널을 갖는 추가 필터 유닛이며, 여과 매체가 공급 채널과 잔류 채널을 서로 획정하도록 배열되고, 공급 채널은 적어도 하나의 공급 매체용 유입구에 유체 전달 방식으로 연결되고, 잔류 채널은 적어도 하나의 유체용 유입구 및 적어도 하나의 유체용 배출구에 유체 전달 방식으로 연결된다. 여과 매체를 갖는 필터 유닛은 제 1 및 제 2 여과 매체를 갖는 위에서 설명한 필터 유닛과 같이 구성되며, 단, 제 2 여과 매체와 투과 채널 및 배출구가 누락된다. 이 추가 필터 유닛의 경우, 제 1 및 제 2 여과 매체를 갖는 필터 유닛과 관련된 설명이 그에 따라 적용된다. 특히, 제 1 또는 제 2 모듈을 통하여 유체의 부피가 모니터링되지 않는 경우, 추가 필터 유닛이 사용될 수 있다. 예를 들어, 여과 매체를 갖는 필터 유닛을 갖는 본 실시예에 따르면, 희석이 수행될 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 제 1 또는 제 2 모듈은 제 1 및 제 2 여과 매체를 갖는 위에서 설명한 필터 유닛이고, 제 2 또는 제 1 모듈은 적어도 하나의 잔류 채널, 적어도 하나의 여과 매체 및 적어도 하나의 투과 채널을 포함하고, 제 1 여과 매체는 잔류 채널과 투과 채널을 서로 획정하도록 배열되고, 잔류 채널은 적어도 하나의 유체용 유입구 및 적어도 하나의 유체용 배출구에 유체 전달 방식으로 연결되고, 투과 채널은 적어도 하나의 투과용 배출구에 유체 전달 방식으로 연결된다. 여과 매체가 있는 필터 유닛은 제 1 및 제 2 여과 매체가 있는 위에서 설명한 필터 유닛과 같이 구성되며, 단, 제 1 여과 매체와 공급 채널 및 그 유입구가 누락된다. 이 추가 필터 유닛의 경우, 제 1 및 제 2 여과 매체가 있는 필터 유닛과 관련된 설명이 그에 따라 적용된다. 특히, 제 1 또는 제 2 모듈을 통하여 유체의 부피가 모니터링되지 않는 경우, 추가 필터 유닛이 사용될 수 있다. 예를 들어, 여과 매체를 갖는 추가 필터 유닛을 갖는 본 실시예에 따르면, 침전 생성물이 분리될 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 제 1 또는 제 2 모듈은 제 1 및 제 2 여과 매체와 갖는 위에서 설명한 필터 유닛이고, 제 2 또는 제 1 모듈은 막 흡착제이다. 바람직하게는, 제 1 모듈은 멤브레인 흡착제이고 제 2 모듈은 제 1 및 제 2 여과 매체를 갖는 필터 유닛이다. 이 경우, 멤브레인 흡착제는 먼저 생성물(예: 단일 클론 항체, 단백질)을 담을 수 있다. 이를 위해, 생성물을 포함하는 로딩 매체가 먼저 멤브레인 흡착제에 공급된다. 이에 의해, 로딩 매체에 포함된 생성물은 멤브레인 흡착제에 의해 흡착된다. 로딩 매체는 체류 모듈 및 제 2 모듈(필터 유닛)을 통해 본 발명에 따른 장치를 떠날 수 있다. 바람직하게는, 밸브가 멤브레인 흡착제의 배출구에 장착되어 로딩 매체가 잔류 모듈 및 제 2 모듈을 통과할 필요 없이 배출될 수 있도록 한다. 일단, 로딩 매체가 배출되면, 유체는 용리액으로 공급될 수 있고, 따라서 멤브레인 흡착제는 그 위에 흡착된 생성물을 유체로 방출한다. 이 경우, 멤브레인 흡착제에 공급되는 유체는 바람직하게는 7 미만의 pH 값을 가지며, 특히 바람직하게는 2 내지 6, 보다 특히 바람직하게는 3 내지 5이다. 이에 의해, 유체에 포함된 바이러스를 불활성화시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 멤브레인 흡착제 대신에 크로마토그래피 매질을 포함하는 크로마토그래피 모듈이 사용될 수 있다. 크로마토그래피 매질은 예를 들어 겔 또는 모노리트(monolith)일 수 있다. 멤브레인 흡착제를 사용하는 실시예에 관한 전술한 설명은 크로마토그래피 모듈을 사용하는 실시예에 따라 적용된다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따르면, 제 1 모듈은 제 1 필터 유닛이고 제 2 모듈은 필터 유닛이다. 이를 통해, 특히 완만하게 반복적으로 조성 변경이 달성될 수 있다. 또한, 유체의 부피는 제 1 모듈과 제 2 모듈 모두에서 조정될 수 있다. 동일한 방식으로, 이 바람직한 실시예는 특히 오염물을 효과적으로 제거할 수 있게 한다.
본 발명에 따른 장치에는 센서가 제공될 수 있다. 적합한 센서에는 pH 값(pH 센서), 전도도, 압력 및 유속을 측정하기 위한 센서와 분광 센서(UV, UV/VIS, IR, NIR 분광기 및 라만 분광기)가 포함된다.
센서는 본 발명에 따른 방법을 모니터링하고 제어하는 역할을 한다. 바람직하게는, 센서, 특히 바람직하게는 pH 센서는 잔류 채널의 배출구(8, 17)에 장착된다. 이러한 방식으로, 유체의 조성 및 다른 물성은 제 1 및/또는 제 2 모듈의 필터 유닛을 떠날 때 측정될 수 있다.
본 발명에 따른 장치는 밸브 및/또는 펌프를 가질 수 있다. 공급 매체의 유체와 투과물의 물질 스트림은 밸브 및/또는 펌프로 제어될 수 있다. 적합한 밸브는 예를 들어 핀치 밸브(pinch valve) 또는 니들 밸브(needle valve)이다. 바람직하게는, 밸브 또는 펌프가 잔류 채널의 배출구에 장착된다. 잔류 채널 내의 여과 압력 및 이에 따른 제 2 여과 매체를 통한 체적 유량은 밸브 및/또는 펌프로 조정될 수 있다. 이것과는 별개로, 투과 채널의 배출구는 밸브를 갖는 것이 바람직하다. 배출구의 밸브를 사용하여, 투과 채널이 닫힐 수 있다. 이는 필터 유닛에서, 제 2 여과 매체에 의해 여과가 수행되지 않고 공급 매체와 유체의 조합만 원하는 경우에 유용할 수 있다.
제 1 및 제 2 여과 매체를 갖는 필터 유닛(들)은 잔류 채널, 공급 채널 및 투과 채널, 바람직하게는 잔류 채널에 삽입물이 공급될 수 있다. 이 유형의 삽입물은 잔류 채널, 공급 채널 및 투과 채널을 개방 상태로 유지하고/하거나 각 채널에서 최적의 혼합을 보장하는데 적합하다. 삽입물은 예를 들어 텍스타일 물질(예를 들어, 직물 또는 편직물 및/또는 부직포)로 구성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 체류 모듈은 유체를 수용하고 다시 배출하기에 적합하다면 어떠한 특별한 제한을 받지 않는다. 제 1 모듈의 조성 변경과 제 2 모듈의 조성 변경 사이의 기간은 체류 모듈의 크기와 디자인을 통해 조정될 수 있다. 체류 모듈은 예를 들어 유입구와 배출구가 있는 컨테이너(container)일 수 있다. 체류 모듈의 구체적인 예는 유체를 공급하기 위한 유입구와 이를 배출하기 위한 배출구가 있는 교반기 용기이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 체류 모듈은 체류 모듈 내 유체의 체류 시간이 1 분 내지 24 시간, 바람직하게는 5 분 내지 2 시간, 보다 바람직하게는 10 분에서 1 시간이 되도록 구성된다.
체류 모듈은 유체 경로를 정의한다. 유체 경로는 유체가 체류 모듈에 있는 경우, 유체가 흐를 수 있는 체적이다. 유체 경로를 정의하는 체류 모듈은 예를 들어 튜브 또는 호스일 수 있다. 이 경우, 관형 흐름 반응기(tubular flow reactor)와 유사하게 튜브 또는 호스의 일 말단이 유입구를 형성하고, 다른 말단이 체류 모듈의 배출구를 형성한다.
유체 경로는 예를 들어 하나 이상의 구불구불한 채널 및/또는 하나 이상의 나선형 채널을 가질 수 있다. 하나 이상의 채널은 예를 들어 플라스틱 표면에 임프레싱, 밀링 밀/또는 사출 성형에 의해 도입되거나 상응하게 형성된 호스 및/또는 상응하게 형성된 튜브에 의해 제공될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 체류 모듈은 적어도 하나의 세분화 요소에 의해 세분되는 일관된 체적을 포함한다. 이러한 방식으로 세분화되고 일관된 체적은 유체가 흐를 수 있는 유체 경로를 정의한다. 적어도 하나의 세분화 요소는 예를 들어 복수의 전향판 및/또는 전향필름으로 구성될 수 있다.
전향필름(deflector film)이 사용되는 경우, 스페이서가 전향 필름 사이에 삽입되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 전향 필름의 기계적 안정성 및/또는 부동성이 향상될 수 있다. 텍스타일 물질(예를 들어, 직물 또는 편직물 및/또는 부직포)은 바람직하게 스페이서로 사용된다. 텍스타일 물질을 사용하면 유체의 철저한 혼합이 보장되고 층류(laminar flow) 영역의 발생을 줄일 수 있다. 전향판 또는 필름이 설치되지 않은 경우 스페이서/텍스타일 물질이 바람직하게는 체류 모듈에 의해 정의되는 유체 경로로 도입될 수도 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 체류 모듈은 복수의 병렬 유동 채널을 포함한다. 각각의 병렬 유동 채널은 유체의 공통 유입구와 공통 배출구에 연결될 수 있다. 이러한 방식으로, 하나 이상의 병렬 유동 채널은 공통 유입구 및 배출구에 연결하거나 (연결된 유동 채널을 통한 유체 흐름) 또는 공통 유입구 및 배출구에 의해 차단될 수 있다 (차단된 유동 채널을 통한 유체 흐름 없음). 따라서, 유체가 통과하는 병렬 유동 채널의 수를 변경하여 체류 모듈에서 체류 시간을 조절할 수 있다. 예를 들어, 밸브를 사용하여 유체의 공통 유입구 및 공통 배출구에 병렬 유동 채널의 연결성을 보장할 수 있다.
추가 체류 모듈은 선택적으로 제 2 모듈에 연결될 수 있고, 체류 모듈은 유체 전달 방식으로 제 2 모듈의 배출구에 연결된다. 제 1 및/또는 제 2 모듈과 같이 구성될 수 있는 제 3 모듈은 유체 전달 방식으로 추가 체류 모듈의 배출구에 연결될 수 있다. 이러한 유형의 배열로, 조성 변경을 위한 모듈의 캐스케이드(cascade) 및 유체의 조성을 두 번 이상 변경할 수 있는 체류 모듈을 구성할 수 있다.
본 발명에 따른 장치는 1 이상의 제 1 모듈, 하나 이상의 제 2 모듈 및/또는 하나 이상의 체류 모듈을 가질 수 있다. 이것은 본 발명에 따른 장치가 2 이상의 제 1 모듈, 2 이상의 제 2 모듈 및/또는 2 이상의 체류 모듈을 가질 수 있음을 의미한다. 이러한 병렬화에 의해, 제 1 모듈, 제 2 모듈 및/또는 체류 모듈의 처리량이 조정될 수 있다.
본 발명에 따른 장치에서, 제 1 모듈은 유체 전달 방식으로 체류 모듈의 유입구에 연결된다. 또한, 체류 모듈의 배출구는 유체 전달 방식으로 제 2 모듈에 연결된다. 따라서, 제 1 모듈은 체류 모듈의 유입구에 직접 연결되거나 (즉, 중간 연결 없이), 중간 연결을 통해, 예를 들어 파이프 라인 또는 호스를 통해 연결될 수 있다. 체류 모듈의 콘센트와 제 2 모듈 사이의 연결에도 동일하게 적용된다. 직접 연결을 통해 본 발명에 따른 장치의 컴팩트한 구조가 실현될 수 있다. 중간 연결을 통해 본 발명에 따른 장치는 제 1 및 제 2 모듈과 체류 모듈로부터 쉽게 조립될 수 있으며, 필요한 경우 다른 디자인의 모듈과 결합될 수 있다.
제 1 모듈이 제 1 및 제 2 여과 매체를 갖는 위에서 전술한 필터 유닛인 경우, 제 1 모듈의 잔류 채널의 배출구는 유체 전달 방식으로 잔류 모듈의 유입구에 연결된다. 제 2 모듈이 제 1 및 제 2 여과 매체를 갖는 전술한 필터 유닛인 경우, 체류 모듈의 배출구는 제 2 모듈의 잔류 채널의 유입구에 유체 전달 방식으로 연결된다.
본 발명에 따르면, 장치는 제 1 및/또는 제 2 모듈로서, 제 1 및 제 2 여과 매체를 갖는 전술한 필터 유닛을 포함한다. 여기서, 이러한 필터 유닛에 관한 설명은 제 1 및 제 2 모듈이 상기 필터 유닛인 경우 및 제 1 및 제 2 모듈 중 하나만이 상기 필터 유닛인 경우 모두에 적용된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 필터 유닛은 평평한 여과 모듈, 나선형으로 감긴 섬유 모듈 또는 중공섬유 모듈이고, 평평한 여과 모듈이 바람직하다. 필터 유닛이 평평한 여과 모듈로 구성되는 경우, 제 1 여과 매체 및 제 2 여과 매체는 평평한 형상을 갖는다. "평평한"이라는 표현은 각각의 여과 매체(여과 물질)가 실질적으로 단일의 평면에 있음을 나타낸다. 바람직하게는 모든 여과 매체는 실질적으로 서로 거의 평행한 평면에 놓인다. 본 발명에 따른 적합한 여과 매체는 특별한 제한을 받지 않으며, 예를 들어 세라믹 멤브레인, 부직포 직물 및 폴리머 멤브레인일 수 있다.
제 1 및 제 2 여과 매체는 공급 매체 및 유체의 여과에 적합하다. 제 1 및 제 2 여과 매체는 공급 매체 및 유체에 대해 적어도 부분적으로 투과성이다.
바람직한 실시예에 따르면, 적어도 제 2 여과 매체는 유체에 포함될 수 있는 하나 이상의 생성물에 대해 투과성이 없다. 이러한 방식으로, 유체에 포함될 수 있는 생성물이 잔류 채널에서 투과 채널로 통과하는 것이 방지된다. 바람직하게는, 제 1 여과 매체는 또한 유체에 포함될 수 있는 생성물에 대해 투과성이 없다. 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 생성물은 예를 들어 항체일 수 있다.
제 1 여과 매체 및 제 2 여과 매체는 바람직하게는 각각 서로 독립적으로 0.5 nm 내지 1 mm, 특히 바람직하게는 1 nm 내지 10 μm, 특히 바람직하게는 2 nm 내지 100 nm의 기공 크기를 갖는다. "서로 독립적으로"는 이러한 맥락에서 제 1 여과 및 제 2 여과 매체가 동일한 기공 크기 및/또는 재료 특성을 가질 필요가 없음을 의미한다.
기공 크기를 결정하기 위해, 본 발명에 따라, 기공 크기가 0.1 μm 이상인 경우, 즉 평균 기공 크기가 0.1 내지 10 μm인 정밀여과(microfiltration) 멤브레인의 경우, 모세관류 기공 분석법(capillary flow porometry)이 사용된다. 여기에는 가스/액체 다공성 측정법이 포함되며, 차압 가스 압력과 유속이 먼저 습식 상태에서 멤브레인 샘플을 사용하여 측정된 다음 건조 상태에서 측정된다. 측정 전에 멤브레인 샘플은 모든 기공이 액체로 채워지는 방식으로 습윤 액체와 접촉된다. 기공을 채우고 시료를 주입한 후, 측정 셀이 닫히고 측정이 시작된다. 가스 압력은 측정 시작 후 자동으로 점직적으로 증가하고 적용된 압력에 해당하는 기공 직경은 가스 압력에 의해 비워진다. 이 과정은 관련 기공 영역이 감지될 때까지, 측 측정 영역에 존재하는 가장 작은 기공조차도 액체에서 제거될 때까지 발생한다. 그 후, 압력이 다시 낮아지고 현재 건조된 샘플에서 측정이 자동적으로 반복된다. 두 압력 / 유속 곡선의 차이는 영 라플라스(Young Laplace) 방정식을 사용하여 기공 크기 분포를 계산하는 데 사용된다 (A. Shrestha, "Characterization of porous membranes via porometry", 2012, Mechanical Engineering Graduate Theses & Dissertations, 38 페이지, University of Colorado at Boulder 참조).
10 μm 내지 1 mm 이상의 기공 크기를 결정하기 위해 Journal of Membrane Science 372 (2011), 66 - 74 페이지에 기술된 이미지 분석을 기반으로 하는 방법을 이용할 수 있다.
0.1 μm 미만의 기공 크기에 대해, 본 발명에 따르면, 액체-액체 치환법이 사용된다. 이 방법은 모세관류 기공 분석법(capillary flow porometry)과 유사하다. 그러나, 이 경우에는 가스 유속이 아니라 차압 증가의 함수로 측정되는 대체 액체의 유속이다 (R. Dαvila, "Characterization of ultra and nanofiltration commercial filters by liquid-liquid displacement porosimetry", 2013 참조).
본 발명의 바람직한 실예에 따르면, 제 1 여과 매체는 제 1 여과 멤브레인이다. 제 2 여과 매체는 바람직하게는 제 2 여과 멤브레인이다. 제 1 여과 매체가 제 1 여과 멤브레인이고, 제 2 여과 매체가 제 2 여과 멤브레인인 것이 특히 바람직하다. 여과 멤브레인은 예를 들어, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 셀룰로오스 및 이의 유도체, 폴리에테르설폰(PES) 또는 폴리 설폰으로 제조될 수 있으며, 이에 따라 가교된 셀룰로오스 수화물이 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 장치는 유체의 조성이 반복적으로 변경되어야 하는 모든 용도에 적합하다. 특히, 본 발명에 따른 장치는 바이러스 불활성화에 적합하다.
본 발명에 따른 방법에 관한 아래의 실시예는 본 발명에 따른 장치에 준용된다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 유체의 조성을 반복적으로 변경하는 방법에 관한 것으로, (a) 위에서 설명한 본 발명에 따른 장치를 제공하는 단계; (b) 유체를 제 1 모듈로 공급하는 단계; 및 (c) 유체를 제 2 모듈로부터 배출하는 단계를 포함하고, 여기서 (b) 단계 및/또는 (c) 단계는 (i) 공급 매체를 공급 매체용 유입구로 공급하는 단계; (ⅱ) 상기 유체를 상기 유체용 유입구로 공급하는 단계; (ⅲ) 상기 유체를 상기 유체용 배출구로부터 배출하는 단계; 및 (ⅳ) 투과물을 상기 투과물용 배출구로부터 배출하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따른 장치에서, 제 1 모듈은 체류 모듈의 유입구에 유체 전달 방식으로 연결되고 체류 모듈의 배출구는 유체 전달 방식으로 제 2 모듈에 연결되기 때문에, 본 발명의 방법에 따르면 유체는 먼저 제 1 모듈을 통과한 다음 체류 모듈을 통과하고 마지막으로 제 2 모듈을 통과한다.
본 발명에 따른 방법에 관한 상기 설명은 본 발명에 따른 장치에 준용된다.
본 발명에 따른 방법은 유체의 조성을 반복적으로 변경해야 하는 임의의 원하는 용도에 적합하다. 예를 들어, 제 1 모듈에서 유체를 시약과 접촉시켜, 체류 모듈에서 화학 반응이 실행되도록 하고, 제 2 모듈에서, 예를 들어, 추가 시약을 추가하여, 반응을 종료(급냉)할 수 있다.
본 발명에 따른 방법에서 (i) 내지 (ⅳ) 단계를 이용하여, 동시에 유체의 조성에 대한 완만한 변경은 물론 유체로부터 오염물을 분리할 수 있다. 제 2 여과 매체는 유체에 포함될 수 있는 오염물이 제 2 여과 매체를 통과하여 투과물의 성분으로 전달되도록 선택될 수 있다. 여기서 원하는 생성물(예:단일 클론 항체)은 제 2 여과 매체를 통과할 수 없기 때문에 유체에 남아있다. 대안적으로, 제 2 여과 매체는 원하지 않는 오염물이 통과하지 못하도록 선택될 수 있다. 이 경우, 생성물은 제 2 여과 매체를 통과할 수 있다. 이 경우, 바람직하지 않은 오염물이 유체에 남아 있다. 이는 투과물이 방법의 마지막 단계에서 얻고자 하는 생성물일 수 있고/있거나 포함될 수 있음을 의미한다.
본 발명에 따른 방법은 제 1 모듈에서 조성을 변경하여 침전 반응을 시작하고, 침전 반응이 체류 모듈에서 진행되도록 하고, 예를 들어, 여과에 의해 제 2 모듈에서 침전 생성물을 분리하는 데 특히 적합하다.
더욱이, 본 발명에 다른 방법은 촉매에 의해 촉진된 반응이 체류 모듈에서 진행되도록 하고, 제 2 모듈에서 유체로부터 촉매를 분리하도록 함으로써 촉매를 제 1 모듈의 유체에 전달하기에 적합하다. 촉매에는 특별한 제한이 없다. 바람직하게는, 촉매는 효소(생촉매)이다. 특히, 본 발명에 따른 방법은 유당이 없는 우유를 생성하는 데 적합하다. 이를 위해 락타아제는 공급 채널을 통해 제 1 모듈의 유체에 공급되며, 이 경우 유체는 유당 함유 우유이다. 체류 모듈에서 락타아제는 유체에 포함된 락토스를 전환한다. 제 2 모듈에서 락타아제가 분리된다. 제 1 및 제 2 여과 매체가 있는 여과 장치를 사용하면 유당이 없는 우유를 투과물로 분리할 수 있고, 이에 따라 락타아제는 잔류물에 남게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제 1 모듈로 전달되는 유체는 하나 이상의 생성물 및 선택적으로 하나 이상의 오염물을 포함한다.
생성물 또는 생성물들은 특별히 제한받지 않는다. 바람직하게는, 제품은 생명 공학 공정에서 유래하고 바람직하게는 세포에 의해 생산된다. 본 발명에 따르면, "세포"는 인간, 동물, 식물, 진균, 조류 및 박테리아에서 유래한 것들을 포함한다. 본 발명에 따르면 생성물이 단백질(예:항체), 바이러스 및/또는 백신인 것이 또한 바람직하다.
단백질은 특정 제한을 받지 않으며, 예를 들어 효소 또는 항체일 수 있으며, 단백질은 바람직하게는 하나 이상의 항체이다. 항체의 구체적인 예는 면역 글로불린 A, D, E, G, Y 및 이들의 혼합물이다. 항체는 예를 들어 재조합, 다중 클론 또는 단일 클론일 수 있다.
또한, 생성물은 바이러스 또는 백신일 수 있다. 바이러스는 예를 들어 유전자 치료용 바이러스와 같은 변형된 바이러스일 수 있다. 유전자 치료용 바이러스는 의도적으로 바이러스에 감염된 환자의 세포를 공격하여 RNA 및/또는 DNA를 세포에 도입한다. 백신은 또한 바이러스 및/또는 바이러스 조각을 포함할 수 있다. 아래에서 더 자세히 설명하는 생성물 및 오염물은 모두 바이러스를 포함할 수 있으며, 이 경우 생성물 바이러스는 오염물 바이러스와 다르다. 원칙적으로, 예를 들어, 여과(생성물 바이러스와 오염물 바이러스의 크기가 다른 경우)를 통해 생성물 바이러스와 오염물 바이러스를 분리할 수 있다. 대안적으로 또는 이에 추가하여, 오염물 바이러스는 원칙적으로 본 발명에 따른 방법을 사용하여 선택적으로 불활성화될 수 있다. 예를 들어, 생성물 바이러스가 아직 불활성화되지 않은 pH에서 오염물 바이러스가 불활성화될 수 있다. 따라서, 생성물 바이러스를 불활성화하지 않고 오염물 바이러스만 불활성화할 수 있다.
포함된 오염물은 바람직하지 않다. 그들은 선택적으로 필터, 예를 들어, 제 1 및 제 3 여과 매체를 갖는 필터 유닛을 통해, 생성물에서 분리될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 오염물은 본 발명에 따른 방법에 의해 불활성화되거나, 파괴되거나, 이와 달리 무해하게 될 수 있다. 구체적으로, 오염물은 바이러스일 수 있다 (유체에 포함될 수 있는 원하는 생성물 바이러스와 다를 수 있음). 오염물의 예로는 -바이러스와는 별도로- 염, DNA, JCP(숙주 세포 단백질), 당 및 응집체(예:단백질 응집체)가 있다.
특정 생성물(예를 들어, 세포로부터 생성된 단일 클론 항체와 같은 제약 생성물)의 경우, 위생상의 이유로 원하지 않는 바이러스를 오염물로 포함할 수 있는 유체를 바이러스 불활성화에 적용하는 것이 필요할 수 있다. 바이러스 불활성화는 하기 설명된 바와 같이 항체 함유 유체의 pH 값에서 일시적으로 제한된 변형에 의해 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에서, 제 1 모듈에서 유체의 pH 값은 감소 및/또는 증가되고, 이에 의해 제 2 모듈에서 유체의 pH 값은 증가 및/또는 감소된다. pH 값의 이러한 변화는 제 1 및 제 2 모듈에 산 및/또는 염기를 추가하여 달성할 수 있다. 이에 의해, 제 1 모듈로 공급되는 유체의 초기 pH 값은 제 2 모듈로부터 배출되는 유체의 pH 값에 상응하거나 상이할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제 1 모듈에서 유체의 pH 값은 감소하는 반면, 제 2 모듈에서 유체의 pH 값은 증가한다. 본 발명에 따른 방법의 특정 실시예에서, 오염물로 유체에 포함된 바이러스는 불활성화될 수 있다. "불활성화됨"은 바이러스가 더 이상 복제할 수 없음을 의미한다. 바람직하게는, pH 값은 2 내지 6, 특히 바람직하게는 3 내지 5의 값으로 감소된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제 1 모듈은 멤브레인 흡착제이고, 제 2 모듈은 제 1 및 제 2 여과 매체를 갖는 필터 유닛이다. 이 경우, (a) 단계 이후 및 (b) 단계 이전에, 본 발명에 따른 방법은 바람직하게는 (a') 로딩 매체를 제 1 모듈로 공급하는 단계 및 (a ") 로딩 매체를 제 1 모듈로부터 배출하는 단계를 포함한다. 로딩 매체는 체류 모듈과 제 2 모듈(필터 유닛)을 통해 장치를 떠날 수 있다. 바람직하게는, 밸브가 멤브레인 흡착제의 배출구에 장착되어 로딩 매체가 체류 모듈 및 제 2 모듈을 통과할 필요 없이 통과할 수 있도록 한다.
특히, 바람직하게는, 유체는 수용성 버퍼(buffer) 및 하나 이상의 생성물 및 선택적으로 하나 이상의 오염물을 포함 및/또는 구성하는 혼합물이다. 본 발명에 따른 방법의 특히 바람직한 실시예에 따르면, 제 1 모듈에 공급되는 유체는 수용성 버퍼(buffer), 하나 이상의 단일 클론 항체 및 가능하게는 바이러스 및 선택적으로 하나 이상의 오염물을 포함한다.
본 발명에 따르면, 잔류 채널의 유입구 및 배출구에서 체적 유량을 조정함으로써, 유체의 체적과 그 안에 포함된 구성 성분의 농도를 조정할 수 있다. 바람직하게는, (ⅱ) 단계에서 공급된 유체의 체적 유량과 (ⅲ) 단계에서 배출된 유체의 체적 유량의 비율는 1:10 내지 10:1이다. 또한, (ⅰ) 단계에서 공급된 공급 매체의 체적 유량과 (ⅱ) 단계에서 공급된 유체의 체적 유량의 비율은 바람직하게는 1:1000 내지 10:1이다.
방법의 바람직한 실시예에서, 공급 매체는 0.1 내지 4 bar의 압력으로 공급된다. 특히 바람직하게는, 공급 매체는 잔류물 배출구 압력보다 더 큰 압력으로 공급된다. 또한, 잔류 채널과 투과 채널 사이의 압력 차이는 바람직하게는 0.1 내지 1.5 bar이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 체류 모듈 내의 유체의 체류 시간은 1 분 내지 24 시간, 바람직하게는 5 분 내지 2 시간, 더욱 바람직하게는 10분 내지 1 시간이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제 1 모듈은 제 1 필터 유닛이고, 제 2 모듈은 제 2 필터 유닛이며, (b) 단계는 (b-ⅰ) 공급 매체를 공급 매체용 제 1 필터 유닛의 유입구로 공급하는 단계; (b-ⅱ) 유체를 유체용 제 1 필터 유닛의 유입구로 공급하는 단계; (b-ⅲ) 유체를 유체용 제 1 필터 유닛의 배출구로부터 배출하는 단계; 및 (b-ⅳ) 투과물을 투과물용 제 1 필터 유닛의 배출구로부터 배출하는 단계를 포함하고, (c) 단계는 (c-ⅰ) 공급 매체를 공급 매체용 제 2 필터 유닛의 유입구로 공급하는 단계; (c-ⅱ) 유체를 유체용 제 2 필터 유닛의 유입구(10)로 공급하는 단계; (c-ⅲ) 유체를 유체용 제 2 필터 유닛의 배출구로부터 배출하는 단계; 및 (c-ⅳ) 투과물을 투과물용 제 2 필터 유닛의 배출구(18, 28)로부터 배출하는 단계를 포함한다. (b-ⅲ) 단계에서 전달된 유체는 체류 모듈의 유입구로 공급된다. 체류 모듈에서 분리된 유체는 (c-ⅱ) 단계에서 유체용 제 2 필터 유닛의 유입구로 공급된다.
본 발명에 따른 방법은 바람직하게는 연속적으로, 즉, 공급 매체와 유체를 지속적으로/반복적으로 첨가함으로써 작동되며, 그 결과 유체의 농도를 반복적으로 변경하는 특히 효율적이고 경제적인 방법이 제공될 수 있다. 본 발명에 따르면, 유체의 농도를 반복적으로 변경하기 위한 "연속적인" 방법은 공급 매체와 유체가 모두 연속적으로 공급되는 방법으로 이해될 수 있다.
도 1 및 2는 본 발명에 따른 장치 및/또는 방법의 예시적인 실시예이다.
도 3은 참고예의 결과이다.
도 1은 본 발명에 따른 장치 및/또는 본 발명에 따른 방법의 예시적인 실시예를 도시한다. 이 실시예의 장치는 예를 들어 유체의 pH 값을 조정하는 데 적합하다. 이 장치에는 3 개의 모듈이 있다: 제 1 모듈(왼쪽)은 체류 모듈(가운데)로 직접 전환되고, 차례로 제 2 모듈(오른쪽)로 직접 전환된다.
제 1 및 제 2 모듈은 각각 필터 유닛이다. 각 필터 유닛에는 잔류 채널(2, 12), 투과 채널(3, 13), 제 1 여과 매체(4, 14) 및 제 2 여과 매체(5, 15)가 있다. 제 1 여과 매체(4, 14)는 공급 채널(2, 12)을 잔류 채널(1, 11)로부터 분리하고 제 2 필터 유닛 매체(5, 15)는 잔류 채널(1, 11)을 투과 채널(3, 13)로부터 분리한다.
제 1 모듈(제 1 필터 유닛)의 필터 유닛 및/또는 제 2 모듈(제 2 필터 유닛)의 필터 유닛의 잔류 채널(1,11)의 유입구(7, 10)를 통해, 유체는 제 1 및/또는 제 2 모듈로 공급된다. 공급 매체는 공급 채널(2, 12)의 유입구(6, 16)을 통해 공급된다. 공급 매체는 제 1 여과 매체(4, 14)를 통과하여 잔류 채널(1, 11)의 유체와 접촉하게 된다. 본 발명에 따르면, 동일한 공급 매체가 제 1 및 제 2 필터 유닛에 공급될 수 있으며, 이에 의해 상이한 조성을 갖는 공급 매체가 바람직하게 사용된다. 공급 채널(2, 12)을 통해, 잔류물에서 유체의 조성, 즉, 이의 pH 값을 변경하는 유체가 공급된다. 바이러스 불활성화의 경우, 잔류 채널(1)에서 유체의 pH 값을 감소시키기 위해, 산성 수용액, 예를 들어 물에 구연산 용액이 제 1 필터 유닛의 공급 채널의 유입구(6)를 통해 제 1 공급 매체로 공급될 수 있다. 버퍼 용액(예:수용액 인산염 버퍼) 또는 염기성 수용액은 제 2 필터 유닛의 공급 채널의 유입구(16)를 통해 제 2 공급 매체로 공급되어 제 2 필터 유닛의 잔류 채널(11) 내 유체의 pH 값이 증가하도록 한다.
제 2 여과 매체(5,15)의 특성은 유체의 특정 성분만이 제 2 여과 매체(5, 15)를 통과하여 원하는 분리 효과를 달성하도록 선택될 수 있다. 특히, 유체가 생성물로 하나 이상의 항체를 포함하는 경우, 2 내지 100 nm의 기공 크기를 가진 한외 여과막(UF;Iltrafiltration membrane)은 항체/항체들이 유체에 남아 투과 채널(3,13)로 통과하지 않도록 제 2 여과 매체(5, 15)로 사용될 수 있다. 또한, 제 2 여과 매체(5,15)로 기공 크기가 2 내지 10 nm인 한외 여과막(UF;Ultrafiltration membrane)을 사용하여, 생성물로 유체에 포함된 백신이 한외 여과막에 의해 억제될 수 있다. 제 2 여과 매체(5, 15)(예:오염물)를 통과할 수 있는 유체의 성분은 적어도 부분적으로 또는 완전히 제 2 여과 매체(5, 15)를 통과하고 투과물로서 투과 채널(3, 13) 및 그 배출구(9, 18)를 통해 배출된다. 이에 따라, 유체 조성의 반복적인 변경에 덧붙여 오염물이 분리될 수 있다.
제 1 필터 유닛의 잔류 채널(1)의 배출구(8) 및/또는 체류 모듈의 유입구(8) 를 통해, 유체는 제 1 모듈에서 체류 모듈로 공급된다. 체류 모듈은 유체가 흐르는 유체 경로를 정의하는 복수의 편향판(deflector plate)을 갖는다. 유체 경로(경로 길이, 유체의 유속 및 경로의 표면적) 설계를 통해 체류 모듈에서 유체의 체류 시간을 조정할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 이 체류시간 동안 바이러스가 불활성화되는 경우, 바이러스는 제 1 모듈에서 유체의 조정된 특성(예:낮은 pH 값)에 노출 되므로, 바이러스의 완전환 불활성화가 보장될 수 있다. 유체는 제 2 필터 유닛의 보유 채널의 배출구(10) 및/또는 유입구(10)를 통해 체류 모듈을 떠난다.
도 2는 본 발명에 따른 장치 및/또는 본 발명에 따른 방법의 또 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 도 2에 도시된 실시예는 바이러스 불활성화, 특히 단일 클론 항체를 함유하는 유체의 바이러스 불활성화에 적합하고 동시에 (투과물을 통해)유체로부터 오염물을 제거하는데 적합하다.
이 실시예에서, 유체는 압력 구배를 사용하여 잔류 채널로 도입되고 동시에 잔류 채널과 투과 채널 사이의 압력 구배를 사용하여 투과 채널에서 여과가 발생한다. 압력 구배는 예를 들어, 제 1 모듈(19) 및/또는 제 1 필터 유닛(19)의 잔류 채널의 배출구에 있는 밸브 및/또는 제 2 모듈(21) 및/또는 제 2 필터 유닛(21)의 잔류 채널 배출구에 있는 밸브 및/또는 체류 모듈(20)의 배출구에 있는 밸브에 의해 제어될 수 있다.
유체는 펌프(도 2에 도시되지 않음)의 도움으로 가능하면 상류에 배열된 크로마토그래피 단계로부터 제 1 필터 유닛(19)의 잔류 채널의 유입구(23)로 도입될 수 있다. 필터 유닛(19, 21)의 제 2 여과 매체에 대한 적절한 분리 경계를 선택함으로써, 유체에 포함된 생성물/표적 분자(예:단일 클론 항체)가 제 2 여과 매체를 통과하지 않고도 유지될 수 있다.
공급 채널의 유입구(24)를 통해 공급 매체(예를 들어, 구연산 수용액)가 공급 채널에 도입되고, 이에 따라 제 1 여과 매체를 통해 잔류 채널에 도입된다. 공급되는 양은 pH 센서(26)에 의해 측정된 pH 값을 이용하여 제어된다. pH 값은 예를 들어 7에서 3.5로 줄일 수 있다.
동시에, 이 바람직한 실시예에서, 잔류 채널과 투과 채널 사이의 압력 구배를 이용하여 투과 채널에서 여과가 발생한다. 투과 채널의 배출구(25)에서의 체적 유량은 예시적인 실시예에서 공급 채널로 공급되는 공급 매체의 양의 체적 유량과 동일한 크기이다. 따라서, 유체에 남아 있는 성분의 농도와 유체의 부피는 일정하게 유지된다.
바람직하게는, 2 내지 100 nm 영역의 기공 크기를 갖는 한외 여과기(ultrafiter)가 제 2 여과 매체로 사용된다. 제 1 및 제 2 여과 매체는 동일한 기공 크기 및/또는 재료 특성을 가질 필요가 없다. 바람직하게는, 잔류 채널과 투과 채널 사이의 막 관통 압력(transmembrane pressure)은 0.1 내지 1.5 bar 이다. 공급 채널과 잔류 채널 사이의 막 관통 압력은 바람직하게는 0.01 내지 0.4 bar 이다.
도 2에 도시된 예시적인 실시예에서, 체류 모듈은 제 1 모듈/제 1 필터 유닛에 직접 연결된다. 이 예시적인 실시예의 체류 모듈에서, 편향 필름(22)과 스페이서(예: 텍스타일 재료, 그림 2에 표시되지 않음)를 스택으로 배치하여 채널이 형성된다. 이 채널은 유체 경로를 형성한다. 당업자에게 공지된 일반적인 플랫 필터(flat filter) 구조에 따라, 스택은 예를 들어, 프레스, 오버몰딩 또는 사출 성형에 의해 결합될 수 있다.
도 2에 도시된 실시예의 제 2 모듈에서, 제 1 모듈과 유사하게, 예를 들어 pH 값이 7인 인산염 버퍼 염 용액이 공급 채널의 유입구(27)를 통해 공급 장치로 도입되고, 이에 따라 제 1 여과 매체를 통해 잔류 채널로 유입된다. 공급되는 양은 pH 값을 기준으로 조정할 수 있다. pH 값은 센서(29)로 측정할 수 있다. pH 값은 예를 들어 3.5에서 7로 증가될 수 있다.
압력 센서(30)와 밸브(31)의 도움으로 여과 압력과 출력 체적 유량을 조정할 수 있다.
도 2에 도시된 예시적인 실시예에서, 배치 부피가 50 l인 (관류) 공정의 경우, 제 1 및 제 2 모듈의 여과 매체 면적은 각각 1.5 m2일 수 있고, 체류 모듈의 전체 채널 길이(유체 경로 길이)는 2 m일 수 있고, 단, (관류) 공정에서 총 24 시간의 지속 시간 동안 약 35 ml/min의 연속 체적 유량이 가정된다. 이 경우, pH 값은 3.5에서 체류 모듈에 있는 유체의 체류 시간은 약 42 분이다.
도 1 및 2는 본 발명에 따른 장치 및/또는 방법의 예시적인 실시예이다.
도 3은 참고예의 결과이다.
본 발명의 다음의 참고예를 통해 더욱 설명되나, 이에 제한되지 않는다.
참고예
다음과 같은 출발 물질이 제공된다.
피드 액체(유체) : pH 값 3.5의 0.1M 시트레이트 버퍼 내 20 g/l 소혈청알부민(BSA)
공급 액체 : pH 값 2의 0.1 M 시트레이트 버퍼
목표 : 피드 액체의 리버퍼링(버퍼 교환) 및 공급 액체의 도움으로 pH 3.5에서 pH 2.5로 pH 값 감소 및 체류 모듈에서의 인큐베이션
제 1 모듈로서, 분자량컷오프(MWCO; molecular weight cut-off)가 10 kDa인 폴리에테르설폰으로 제조된 초미세 멤브레인 타입의 제 1 및 제 2 여과 매체를 갖는 제 1 필터 유닛을 사용하였다. 제 1 여과 매체의 총 멤브레인 면적은 0.027 m2이다. 잔류물을 철저하게 혼합하기 위한 텍스타일 재료가 제 1 필터 유닛의 잔류 채널에 도입되었다.
공정을 모니터링하기 위해 막관통압력(TMP; transmembrane pressure)을 측정했다. 또한, 잔류물 배출구에서 잔류물 단백질 농도를 측정하여 잔류물 내 BSA 농도가 피드 액체의 농도와 일치하고 공정이 평형 상태에 있는지 확인했다. 또한, 잔류물 배출구에서 잔류물의 pH 값을 측정하여, 잔류물의 pH 값이 목표 설정값인 pH 2.5에 해당하고 공정이 평형상태에 있는지 확인했다. 피드 액체, 공급 액체 및 잔류의 체적 유속은 각각 6 ml/분, 6.5 ml/분 및 6 ml/분이었다.
도 3은 모든 매개 변수 TMP, pH 및 단백질 농도에 대해 평형 상태에 도달했음을 보여준다. 잔류물에서 필요한 pH 값 2.5가 달성되었다. 잔류 채널의 텍스타일 재료로 인해 잔류물이 최적으로 혼합되었다.
잔류물은 이후에 도 2에 개략적으로 표시된 대로 50개의 연속 채널로 구성된 체류 모듈로 공급되었다. 채널은 각각 편향 필름으로 세분화되었다. 각 채널의 높이, 너비 및 길이는 각각 약 0.41 mm, 30 mm, 및 150 mm 였다. 그 결과 체류 모듈에 의해 정의된 유체 경로의 총 길이는 약 7500 mm 이다. 체류 모듈에 있는 유체의 체류 시간은 액체가 유입구로 유입된 이후 배출구에서 액체가 나올 때 까지의 시간을 측정하여 결정되었다. 6 ml/min의 체류 모듈로의 유입구 체적 유량으로 15.5 분의 체류 시간이 측정되었다.
1, 11 : 잔류 채널(retantate channel)
2, 12 : 공급 채널
3, 13 : 투과 채널(permeate channel)
4, 14 : 제 1 여과 매체
5, 15 : 제 2 여과 매체
6, 16, 24, 27 : 공급 매체용 유입구
7, 10, 23 : 유체용 잔류 채널의 유입구
8 : 체류 모듈의 유입구
8, 17, 32 : 유체용 배출구
10 : 체류 모듈의 배출구
19 : 제 1 모듈
20 : 체류 모듈
21 : 제 2 모듈
22 : 편향 필름
26, 29 : pH 센서
30 : 압력 센서
31 : 밸브

Claims (10)

  1. 유체의 조성을 반복적으로 변경하기 위한 장치로서,
    유체의 조성을 변경하는 제 1 모듈(19), 유체의 조성을 변경하는 제 2 모듈(21), 유입구(8), 및 배출구(10)를 갖는 체류 모듈(20)을 포함하고,
    상기 제 1 모듈(19)은 상기 체류 모듈(20)의 유입구(8)에 유체 전달 방식으로 연결되며 상기 체류 모듈(20)의 배출구(10)는 상기 제 2 모듈(21)에 유체 전달 방식으로 연결되고,
    상기 제 1 모듈(19) 또는 제 2 모듈(21)은 필터 유닛이거나, 상기 제 1 모듈(19)은 제 1 필터 유닛이며 상기 제 2 모듈(21)은 2 필터 유닛이고; 상기 필터 유닛 및/또는 상기 필터 유닛들은 각각
    적어도 하나의 공급 채널(2, 12),
    적어도 하나의 제 1 여과 매체(4, 14),
    적어도 하나의 잔류 채널(1, 11),
    적어도 하나의 제 2 여과 매체(5, 15), 및
    적어도 하나의 투과 채널(3, 13)을 가지며,
    상기 제 1 여과 매체(4, 14)가 상기 공급 채널(2, 12) 및 잔류 채널(1, 11)을 서로 획정하고 상기 제 2 여과 매체(5, 15)가 상기 잔류 채널(1, 11)과 투과 채널(3, 13)을 서로 획정하도록 배열되며,
    상기 공급 채널(2, 12)은 적어도 하나의 공급 매체용 유입구(6, 16, 24, 27)에 유체 전달 방식으로 연결되고,
    상기 잔류 채널(1, 11)은 적어도 하나의 유체용 유입구(7, 10, 23) 및 적어도 하나의 유체용 배출구(8, 17, 32)에 유체 전달 방식으로 연결되며,
    상기 투과 채널(3, 13)은 적어도 하나의 투과물용 배출구(9, 18, 25, 28)에 유체 전달 방식으로 연결되는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 모듈(19)은 제 1 필터 유닛이고 제 2 모듈(21)은 제 2 필터 유닛인 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 또는 제 2 모듈(19, 21)은 정적 혼합기인 장치.
  4. 유체의 조성을 반복적으로 변경하기 위한 방법으로서,
    (a) 제 1 항 내지 제 3 항 중 한 항에 따른 장치를 제공하는 단계;
    (b) 상기 유체를 상기 제 1 모듈(19)로 공급하는 단계; 및
    (c) 상기 유체를 제 2 모듈(21)로부터 배출하는 단계를 포함하고,
    상기(b) 단계 및/또는 상기(c) 단계는,
    (ⅰ) 공급 매체를 상기 공급 매체용 유입구(6, 16, 24, 27)로 공급하는 단계;
    (ⅱ) 상기 유체를 상기 유체용 유입구(7, 10, 23)로 공급하는 단계;
    (ⅲ) 상기 유체를 상기 유체용 배출구(8, 17, 32)로부터 배출하는 단계; 및
    (ⅳ) 투과물을 상기 투과물용 배출구(9, 18, 25, 28)로부터 배출하는 단계를 포함하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 모듈(19)로 전달되는 유체는 하나 이상의 생성물 및 선택적으로 하나 이상의 오염물을 포함하는 방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 모듈(19)에서, 유체의 pH 값은 감소 및/또는 증가하고, 상기 제 2 모듈(21)에서 유체의 pH 값은 증가 및/또는 감소하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 모듈(19)에서, 유체의 pH 값은 감소하고, 상기 제 2 모듈(21)에서 유체의 pH 값은 증가하는 방법.
  8. 제 4 항 내지 제 7 항 중 한 항에 있어서,
    상기 체류 모듈(20) 내 유체의 체류 시간은 1 분 내지 24 시간인 방법.
  9. 제 4 항 내지 제 8 항 중 한 항에 있어서,
    상기 제 1 모듈(19)은 제 1 필터 유닛이고, 상기 제 2 모듈(21)은 제 2 필터 유닛이고,
    (b) 단계는,
    (b-ⅰ) 상기 공급 매체를 상기 공급 매체용 제 1 필터 유닛의 유입구(6, 24)로 공급하는 단계,
    (b-ⅱ) 상기 유체를 상기 유체용 제 1 필터 유닛의 유입구(7, 23)로 공급하는 단계,
    (b-ⅲ) 상기 유체를 상기 유체용 제 1 필터 유닛의 배출구(8)로부터 배출하는 단계, 및
    (b-ⅳ) 상기 투과물을 상기 투과물용 제 1 필터 유닛의 배출구(9, 25)로부터 배출하는 단계를 포함하고; 및
    (c) 단계는,
    (c-ⅰ) 상기 공급 매체를 상기 공급 매체용 제 2 필터 유닛의 유입구(16, 27)로 공급하는 단계,
    (c-ⅱ) 상기 유체를 상기 유체용 제 2 필터 유닛의 유입구(10)로 공급하는 단계,
    (c-ⅲ) 상기 유체를 상기 유체용 제 2 필터 유닛의 배출구(17, 32)로부터 배출하는 단계, 및
    (c-ⅳ) 투과물을 상기 투과물용 제 2 필터 유닛의 배출구(18, 28)로부터 배출하는 단계를 포함하는 방법.
  10. 바이러스 불활성화를 위한 제 1 항 내지 제 3 항 중 한 항에 따른 장치의 용도.
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