TW201902555A - 用於灌注應用之切向流過濾裝置 - Google Patents

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Abstract

提供了用於灌注系統和方法之濾芯。濾芯片材料包括微孔膜和進料間隔件，所述微孔膜具有至少約0.65 μm的平均孔徑，所述進料間隔件包括編織纖維並且具有至少約35%的開放面積。濾芯片材料可以例如以螺旋纏繞形式或盒形式佈置在濾芯內。灌注系統包括至少一個濾芯和泵，所述泵被構造成控制液體進料流動穿過至少一個濾芯。

Description

用於灌注應用之切向流過濾裝置
提供了用於灌注系統和方法之濾芯。濾芯片材料包括微孔膜和進料間隔件，所述微孔膜具有至少約0.65 μm的平均孔徑，所述進料間隔件包括編織纖維並且具有至少約35%的開放面積。濾芯片材料可以例如以螺旋纏繞形式或盒形式佈置在濾芯內。灌注系統包括至少一個濾芯和泵，所述泵被構造成控制液體進料流動穿過至少一個濾芯。
背景
單株抗體（mAb）被用作各種適應症的治療劑，包括例如癌症、移植排斥反應和心血管疾病。存在從宿主細胞生產和收穫mAb的各種生物製藥製造技術，包括例如補料分批方法和灌注方法。在分批補料式生物反應器系統中，細胞在設定的時間段內分批培養，例如在約七至二十一天內，此後培養基營養物被宿主細胞消耗並且積累了廢物。在細胞培養期之後，批料經歷收穫步驟，其中感興趣的蛋白質（例如，產物，如單株抗體或mAb）從細胞團塊分離。與補料分批系統相比，灌注生物反應器在更長的時間段內培養細胞，例如在數週或數月內，同時用新鮮培養基連續給細胞補料、除去用過的培養基並收穫產物。灌注系統提供了優於補料分批系統的若干優點。例如，因為在感興趣的蛋白質暴露於高水平的廢物之前，產物被連續收集和純化，所以灌注系統中的產物降解減少。此外，灌注生物反應器可以產生與補料分批生物反應器相似的產物產量，同時佔據明顯更小的空間。由於其優於補料分批方法的優點，灌注正成為生物製藥工業中較佳的製造技術。然而，灌注方法依賴於在每個生產過程中保持宿主細胞的高密度、以及連續收穫，這涉及到若干次次反復過濾，並且可能對宿主細胞造成物理損傷。 本發明的技術內容
傳統的灌注系統和方法使用具有開放進料通道的濾芯以避免可能對宿主細胞造成損傷的障礙物。然而，在這種傳統系統和方法中使用的濾芯具有相對較短的使用壽命，由於膜污染，在低收穫產量下展現出明顯降低的篩分。提供了用於灌注系統和方法的濾芯，與現有的開放通道和中空纖維裝置相比，所述濾芯展現出改善的mAb篩分和產量。
在一個具體實例中，本發明包括濾芯片材料，所述濾芯片材料包括微孔膜和進料間隔件，所述微孔膜具有至少約0.65 μm的平均孔徑，所述進料間隔件包括編織纖維並且具有至少約35%的開放面積。
包括編織纖維並具有至少約35%的開放面積的進料間隔件可以在濾芯的進料通道內提供低切變速率，使得宿主細胞在過濾期間不被損傷。進料間隔件可以具有例如約35%至約55%的開放面積，並且可以包括平均纖維直徑至少約270 μm（例如約300 μm至約500 μm）的纖維。進料間隔件的孔徑可以是例如約0.8 μm至約10 μm、或約1.0 μm至約5 μm。進料間隔件的纖維密度可以為約6根纖維/cm至約13根纖維/cm。進料間隔件的纖維可以編織成兩上一下斜紋圖案或一上一下斜紋圖案。
在另一個具體實例中，本發明提供了一種濾芯，所述濾芯包括至少一個如本文所述的濾芯片材料。濾芯可以是螺旋纏繞式濾芯或盒式濾芯。
在進一步具體實例中，本發明包括灌注系統，所述灌注系統包括至少一個如本文所述的濾芯和被構造成控制液體進料流動穿過所述至少一個濾芯的泵。
這種灌注系統可以被構造成在例如切向流過濾（TFF）模式、再循環模式和/或交替流模式下操作。泵可以是例如磁懸浮泵、蠕動泵或隔膜泵。
在又一具體實例中，本發明涉及一種灌注方法，所述灌注方法包括使液體進料穿過至少一個濾芯的進料通道、以及藉由所述濾芯中的切向流過濾（TFF）將所述液體進料分離成滲透物和滲餘物。所述濾芯包括微濾膜和位於進料通道內的編織進料間隔件。細胞和靶蛋白可以存在於液體進料中。
在進一步的具體實例中，本發明的灌注方法還可以包括回收滲透物中的靶蛋白和/或將細胞保留在滲餘物中。在一些具體實例中，滲餘物的至少一部分可以再循環穿過所述至少一個濾芯。此外或替代地，穿過所述至少一個濾芯的液體流可以被交替以用於濾芯的自清潔。灌注方法還可以包括向滲餘物供應一定量的新鮮培養基以及將滲餘物和新鮮培養基返回到生物反應器。灌注方法可以連續地運行，初始灌注過程中的滲餘物係隨後灌注過程的液體進料。
在另一個具體實例中，本發明提供了一種用於從含有宿主細胞的液體進料中收穫靶蛋白之灌注方法。所述方法包括將含有靶蛋白和宿主細胞的液體進料輸送到至少一個濾芯的進料通道、以及在所述至少一個濾芯中將靶蛋白與宿主細胞分離。所述至少一個濾芯包括微濾膜和位於進料通道內的編織進料間隔件。靶蛋白可以是例如單株抗體，其可以藉由TFF與宿主細胞分離並從所述至少一個濾芯中回收。所述灌注方法可以進一步包括從所述至少一個濾芯中回收宿主細胞、向所回收的宿主細胞提供一定量的新鮮培養基、以及將所回收的宿主細胞返回到生物反應器。灌注方法可以連續地運行，初始灌注過程的所回收的宿主細胞係隨後灌注過程的液體進料。
本發明的灌注方法可以提供比涉及開放過濾裝置的常規灌注方法更好的篩分。在一些具體實例中，至少約80%、至少約90%或至少約95%的靶蛋白可以以濾芯的至少約500 L/m2 的收穫產量從液體進料中被回收。在其他具體實例中，至少約80%、至少約90%或至少約95%的靶蛋白可以以濾芯的至少約1000 L/m2 的收穫產量從液體進料中被回收。
定義
除非另外指明，本文所用的所有科學技術術語具有與熟習該項技術者通常理解的相同意義。
除非上下文另有明確指示，否則本文所用的單數形式“一”、“一個”和“所述”包括複數含義。
表述“螺旋纏繞式濾芯”係指一種圍繞芯螺旋纏繞的過濾膜。螺旋纏繞式濾芯可容納於殼體內並且可以被替代地稱作螺旋纏繞過濾模組。
“壓降”係指進料通道內在濾芯長度上的壓力下降（例如psid）。
“通量”係面積歸一化的流量。
“滲透通量”係滲透通道中滲透物的面積歸一化的流量（例如升/時/m2，lmh）。
“錯流通量”係進料通道中滲餘物的面積歸一化的平均流量（例如升/分鐘/m2，LMM）。
“錯流”係過濾器或一系列過濾器中進料通道入口和出口之間的滲餘物流量。除非另有聲明，“錯流”係指平均錯流。
術語“切變”係指由壓力產生的物質結構中的應變。
術語“切變速率”係指施加漸進剪切變形的速率（例如，s-1 ）。
術語“進料”、“進料樣品”和“進料流”係指引入過濾模組中以便分離的溶液。
術語“分離”通常指將進料樣品分離成兩個流的動作，即滲透物流和滲餘物流。
術語“滲透物”和“滲透物流”係指已滲透穿過膜的進料部分。
術語“滲餘物”和“滲餘物流”係指溶液中被膜保留的部分，滲余物係富含保留物種的流。
“進料通道”係指過濾組件、模組或元件中的用於進料的導管。
“滲透物通道”係指過濾組件、模組或與元件中的用於滲透物的導管。
表述“流路”係指包括過濾膜（例如，超濾膜、微濾膜）的通道，正被過濾的溶液穿過該通道（例如，以切向流模式）。流路可以具有支持切向流動的任何拓撲結構（例如，直的、盤繞的、以之字形安排）。流路可以是開放的，如在由中空纖維膜形成的通道的實例中，或者具有一個或多個流動障礙，如在由編織或非編織間隔件間隔開的平片式膜形成的矩形通道的情況中。
“TFF組件”、“TFF系統”和“TFF設備”在本文中可互換地使用，以指代切向流過濾系統，該切向流過濾系統被構造為在單程模式和/或再循環模式（例如，完全或部分再循環）和/或交替流模式下操作。
“單葉”螺旋係可以形成有一個連續進料通道的螺旋纏繞式濾芯。其一般是由一個膜片材製成的。
“多葉”螺旋係具有多個進料通道的螺旋纏繞式濾芯。它們通常由不只一個膜片材製成的；但也可以用1個膜片材製成。
“盒座”係指用於一或多個盒的壓縮組件。典型地，當盒座包括不只一個盒時，盒被構造成用於並行處理，儘管在一些具體實例中，盒可以被構造成用於連續處理。
“盒”係指包括適用於TFF方法的過濾（例如超濾或微濾）（多個）膜片材的盒或平板模組。
“濾膜”係指能用於過濾系統（如TFF系統）中的選擇性滲透膜。
術語“微濾膜”和“MF膜”在此用於指孔徑在約0.1微米至約10微米範圍內的膜。
“流體地連接”係指藉由一個或多個用於液體的導管（如進料通道、滲餘物通道和/或滲透物通道）彼此連接的多個螺旋纏繞膜TFF模組。
“產物”係指目標化合物。通常，產物將是感興趣的生物分子（例如，蛋白質），如單株抗體（mAb）。
“處理”係指過濾（例如，藉由TFF）含有感興趣的產物的進料並隨後回收產物（例如，以純化形式）的動作。根據產物的大小和過濾膜的孔徑，產物可以在滲餘物流或滲透物流中從過濾系統（例如TFF組件）回收。
表述“並行處理”、“以並行方式處理”、“平行作業”和“以並行方式操作”係指在包括多個處理單元的TFF組件中處理產物，所述處理單元藉由將進料從進料通道或歧管直接分配到組件中的每個處理單元而流體地連接。
術語“連續處理”、“以串列方式處理”、“串列操作”和“以串列方式操作”係指在包括多個處理單元的TFF組件中處理產物，所述處理單元藉由將進料直接從進料通道分配到組件中的僅第一處理單元而流體地連接。在連續處理中，組件中的每個其他後續處理單元從前一個處理單元的滲餘物管線接收其進料（例如，來自第一處理單元的滲餘物用作相鄰的第二處理單元的進料）。
下面係對本發明的示例性具體實例的描述。灌注系統中的切向流過濾
與補料分批系統相比，灌注系統和方法涉及到細胞培養基的連續過濾。在過濾過程中，從細胞培養基中除去靶蛋白（如mAb）和視情況其它可溶性組分，如細胞廢產物（例如乳酸和氨）。灌注系統（替代性地稱為細胞保留系統）相比補料分批系統提出了獨特的挑戰，因為灌注系統中包含的細胞反復穿過過濾設備，這會對細胞造成物理損傷，進而降低系統的生產率。在灌注系統中期望在過濾期間使細胞損傷最小化，以便保留盡可能多的細胞用於靶蛋白的持續生產。
切向流過濾（TFF）係基於大小、分子量或其他差異、使用膜對液體溶液或懸浮液中的組分進行分離之分離方法。TFF在灌注方法中用於從細胞培養基中除去靶蛋白，同時將細胞保留在培養基中。在TFF方法中，流體沿膜表面切向地泵送，過大而不能穿過膜的顆粒、分子或細胞被排出並返回處理槽。TFF方法可以包括流體額外穿過膜（例如再循環），直到過程流體被充分澄清、濃縮或純化。TFF的錯流性質使膜污染最小化，從而允許每批次的大批量處理。膜包含在濾芯內，濾芯可以具有各種構造，例如螺旋纏繞式濾芯（圖1）和盒式濾芯（圖2）。
目前用於灌注系統中的TFF裝置包括中空纖維裝置和開放通道盒裝置，也稱為板框裝置。目前可用於灌注系統的過濾裝置的實例包括XCellTM ATF系統（Repligen，沃爾瑟姆市，美國馬塞諸塞州）和KrosFlo®灌注系統（Spectrum Laboratories, Rancho Dominguez, CA），這兩者係中空纖維裝置，以及ProstakTM 微濾模組（MilliporeSigma，比勒利卡，美國馬塞諸塞州），所述微濾模組係盒式裝置。該等裝置包括開放的進料通道，以限制對進料流中的細胞的物理損傷，並且兩種裝置都需要高的錯流量以最小化污染（即沿著膜壁的顆粒積聚）。膜污染降低了產物回收，因為靶蛋白和廢料穿過膜（即篩分）的通道減少了。最終，膜污染會導致裝置失效，過濾過程中不再回收產物。具有低切變進料間隔件之灌注濾芯
提供了用於灌注系統的濾芯，與開放通道裝置相比，該濾芯表現出改善的mAb篩分和產量，同時最小化過濾過程中的細胞損傷。特別地，提供了灌注濾芯片材料，其包括（多個）開放微孔膜和（多個）低切變進料間隔件的組合。開放膜（例如孔徑大於約0.65 μm、大於約1.0 μm或大於約3 μm的膜）與低切變進料間隔件的組合促進進料通道中的混合，以最小化污染，同時還將膜和纖維表面處的切變速率保持在細胞穩定性極限內。
在一個具體實例中，本發明包括灌注濾芯片材料，該灌注濾芯片材料包括微孔膜和編織纖維進料間隔件。微孔膜可以具有至少約0.65 μm（例如0.62 μm、0.65 μm、0.67 μm、0.8 μm）、至少約1.0 μm（例如0.95 μm、1.0 μm、1.2 μm）或至少約3.0 μm（例如2.9 μm、3.0 μm、5 μm）的平均孔徑。平均孔徑可以為約0.8 μm至約10 μm（如0.77 μm、0.8 μm、0.9 μm、2 μm、4 μm、6 μm、8 μm、10.3 μm）、或約1.0 μm至約5 μm（如0.97 μm、1.2 μm、3 μm、5.3 μm）。可以選擇平均孔徑以從細胞培養液中篩分靶蛋白和/或廢料，同時將細胞保留在細胞培養液中。合適的微孔膜的實例包括下表1中列出的膜。 [表1.] 微孔膜的實例。
進料間隔件可以包括編織成兩上一下斜紋圖案或一上一下編織圖案的編織纖維。進料間隔件可以具有至少約35%或約35%至約55%（例如34.5%、35%、36%、39%、40%、50%、55%、55.5%）的開放面積。進料間隔件的纖維密度可以為約6根纖維/cm至約13根纖維/cm（例如，5.5根纖維/cm、6根纖維/cm、8根纖維/cm、10.6根纖維/cm、12.2根纖維/cm、13.5根纖維/cm）。進料間隔件纖維可以具有至少約270 μm（例如265 μm、270 μm、275 μm）或約300 μm至約500 μm（例如290 μm、300 μm、400 μm、500 μm、510 μm）的平均纖維直徑。
合適的進料間隔件的實例包括具有兩上一下斜紋圖案、開放面積36%、纖維密度12.2根纖維/cm、纖維直徑340 μm、厚度610 μm的D篩網（Propyltex®篩網，產品號05-500/36，Sefar，QC，加拿大），和具有兩上一下斜紋圖案、開放面積39%、纖維密度10.6纖維/cm、纖維直徑360 μm、厚度645 μm的D3篩網（Propyltex®篩網，產品號05-590/39，Sefar，QC，加拿大）。合適的進料間隔件的另一個實例係E篩網（PETEX®篩網，產品號07-840/46，Sefar，QC，加拿大），其具有一上一下的編織圖案、46%的開放面積、8根纖維/cm的纖維密度、400微米的纖維直徑和785微米的厚度。
在另一個具體實例中，本發明提供了一種包括如上所述的過濾片的濾芯。濾芯可以是螺旋纏繞式濾芯或盒式濾芯。
螺旋纏繞式濾芯100的實例在圖1中示出，圖中有指示進料流動方向的箭頭、以及指示膜封套115內的滲透物流的箭頭。膜封套115包括折疊在視情況滲透間隔件117上的膜112。在螺旋纏繞式濾芯中可以包括一個或多個膜封套115。（多個）膜封套115與進料間隔件120的外表面處於平面接觸。（多個）膜封套115和進料間隔件120纏繞在多孔滲透物收集管130上。
在灌注過程中，將細胞培養基引入膜112的進料側。當液體進料（例如細胞培養基）橫穿膜112的表面並穿過和圍繞進料間隔件120行進時，其被分離成滲透物和滲餘物。具體而言，靶蛋白穿過膜112，並通過收集管130從離開過濾器的滲透物中回收。細胞被保留並從離開過濾器的滲餘物中回收。滲餘物中的細胞培養基然後可以返回到生物反應器中，滲透物中包含的靶蛋白可以收集在單獨的容器中以供進一步處理。
盒式過濾器20的實例在圖2中示出。盒式過濾器20包括盒式濾芯28，所述盒式濾芯具有至少一個進料板25和至少一個膜板27。進料板25可以包括編織纖維進料間隔件或部分地由編織纖維進料間隔件形成。膜板27包括膜63。濾芯28位於歧管32與歧管34之間。歧管32包括進料入口12和滲餘物出口36。歧管34包括滲透物出口38和進料入口40。位於進料板25和膜板27上的孔48、49被密封成這樣的結構，使得進入過濾器20的液體進料（例如，通過進料入口12、40）沿箭頭51、53、55、和57順序表示的路徑行進，並分離成滲透物和滲餘物。未穿過膜63的滲余物行進至滲餘物導管44，並通過滲餘物出口36離開過濾器（如箭頭67所示）。穿過膜63的滲透物隨後沿箭頭59、61、和65順序表示的路徑行進，穿過滲透物導管42並通過滲透物出口38離開過濾器。
本發明的濾芯（例如，螺旋纏繞式濾芯或盒式濾芯）提供了優於灌注系統中使用的現有中空纖維和盒式裝置的若干優點。用於純化單株抗體的常規過濾裝置通常包括平均孔徑為約0.2 μm至約0.5 μm的膜。相比之下，包括在本發明具體實例中的微孔膜可以被認為係“開放”微孔膜，具有至少約0.65 μm、例如至少約1.0 μm或至少約3 μm的平均孔徑。實施例3和5的結果表明，與具有孔徑為0.2 μm或0.5 μm的膜的常規過濾裝置相比，開放微孔膜提供了改進的篩分性能。隨著膜孔徑的增大，可能有更多的細胞碎片穿過膜。如本發明的發明人所理解的，並且不堅持任何特定的理論，相信細胞碎片片段藉由靜電和疏水相互作用與蛋白質和DNA相互作用，以在常規灌注過濾裝置中的膜表面上形成凝膠狀層。這種相互作用在具有“更緊密”膜（例如孔徑為0.2 μm或0.5 μm的膜）的裝置中增加污染並減少篩分。此外，現有灌注裝置中不包括進料篩網，因為它們被認為對行進穿過過濾器的細胞施加了不可接受的剪切應力，這在細胞保留系統中是不符合期望的。 如圖7所示，傳統過濾裝置的篩分性能在操作期間急劇下降，在收穫產量僅為200 L/m2 或400 L/m2 之後，篩分降低到大約40%。如在實施例3和5中進一步描述的，本發明的具有開放微孔膜和編織纖維進料間隔件片材的示例性具體實例能夠在至少約500 L/m2 （例如，具有約1 μm的膜孔徑）或至少約1000 L/m2 （例如，具有約3 μm或約5 μm的膜孔徑）的收穫產量下實現約100%的篩分。因此，與現有灌注過濾器相比，本發明的濾芯的具體實例在更長的操作週期內表現出改善的篩分。此外，本文實施例1-4的結果表明，具有至少約35%開放面積的編織纖維間隔件片材可促進進料通道中的充分湍流以減少污染，同時使得穿過進料通道的細胞的切變速率可接受。灌注系統
本發明的濾芯可以包括在灌注系統中。灌注系統可以包括TFF系統，該系統具有一個或不只一個本文描述的螺旋纏繞式濾芯或盒式濾芯。在具有不只一個濾芯的系統中，濾芯可以以串聯方式或並聯方式流體地連接，或者同時以兩種方式流體地連接。
圖3中示出了示例性TFF系統300。來自進料箱的加壓進料連接到螺旋纏繞式過濾模組的進料端口或盒式過濾器的歧管。進料在所施加的跨通道壓降下流動穿過TFF裝置的膜襯進料通道，所述壓降通常是藉由使用泵對進料加壓來實現的。來自進料流的一些溶劑流過膜的面進入滲透物通道，並攜帶一部分可滲透物質（例如，靶蛋白、廢產物）。剩餘濃縮進料流從模組或歧管流出穿過滲餘物端口。從模組的滲透物端口流出的滲透物被引導至依賴於該過程的位置，在所述位置滲透物或者被收集（例如，與靶蛋白一樣）或者被丟棄（例如，與廢產物一樣）。
TFF系統可以以再循環模式操作，其中全部或部分滲餘物返回到（多個）濾芯以供進一步過濾。在灌注系統中，過濾後，滲餘物可以返回到生物反應器，細胞培養基可以被保持一段時間、然後再循環通過TFF系統。
包括用於再循環TFF方法中的濾芯的TFF系統可以包括至少一個泵或控制閥以用於再循環滲餘物通過系統的全部或部分、以及至少一個導管以用於再循環（例如，運送）滲餘物。再循環的滲餘物的量可以使用例如泵或閥來控制。可以使用流量計來提供泵或閥的過程值來控制再循環的滲餘物的量。因此，在一些具體實例中，TFF系統可以進一步包括閥或泵和/或流量計，以用於控制滲餘物的再循環。閥或泵和/或流量計可以定位在滲餘物出口上或者定位在將滲餘物從系統運送到滲餘物容器的流動管線上。替代地或此外，閥或泵和/或流量計可以定位在滲透物出口上或在將滲透物運送出系統的流動管線中，以控制或限制滲透物流動。
在TFF系統操作期間，藉由選擇足夠的跨膜壓力（TMP）用於滲透物排出，可以獲得最大可實現通量。這適用於操作的與壓力有關的區域和質量轉移限制性區域。對於螺旋纏繞式過濾器，所期望的TMP的實現係藉由在模組末端處測量來確定的。對於具有例如兩個滲透物出口的盒，所需TMP的實現由平均進料通道壓力決定。跨膜壓力必須足夠以支持通過膜的壓降和從滲透物通道排放滲透物的最大壓力二者。替代地或此外，在TFF系統操作期間，可以藉由選擇用於滲透物排放的適當滲透物流量來獲得最大可實現通量。滲透物流量可以藉由使用滲透物閥或泵被控制為恒定值。對於灌注應用，可能期望將滲透物流量保持在比不受控制的滲透物流可能的水平低的水平，並保持更穩定的流動。
TFF系統也可以以交替流模式操作。可以藉由各種方法實現交替流模式。在第一方法中，泵、例如隔膜泵連接到濾芯的滲餘物端口。進料被泵拉入濾芯的進料端口，並行進穿過過濾器內的進料通道、流出滲餘物端口並進入泵中。然後將泵反轉，液體培養基（之前包括進料溶液）被推出泵，穿過濾芯的滲餘物側進入進料通道，離開過濾器的進料端口，並返回到生物反應器。在第二方法中，泵交替地推動和抽動液體培養基穿過（多個）濾芯。例如，通常將液體進料引入濾芯的進料側。通過泵（例如連接到濾芯的進料端口的泵）從生物反應器中抽出進料，並通過進料端口推入濾芯中。然後，液體培養基行進穿過進料通道，流出滲餘物端口，並返回到生物反應器。然後泵反轉方向，通過滲餘物端口將進料從生物反應器抽入濾芯中。然後，液體培養基行進穿過進料通道、流出進料端口，並穿過泵，然後從泵被推回到生物反應器。在第三方法中，TFF系統可以藉由使用泵和閥組以交替流模式操作。在這種方法中，泵連續地從生物反應器中抽取液體培養基流，並將培養基推入裝置的進料通道中。在穿過泵之後，閥用於改變進入過濾器的液體培養基的流動方向。例如，液體培養基流首先穿過泵並進入過濾器的進料端口。培養基穿過進料通道並通過滲餘物端口離開過濾器，返回到生物反應器。一段時間後，閥切換位置，使來自泵的液體培養基流進入過濾器的滲餘物端口，穿過進料通道，並通過進料端口離開過濾器，然後返回到生物反應器。交替流可產生過濾膜的反沖洗，以自清潔膜並減少污染。
圖3所示的進料泵可以構造成在再循環模式和/或交替流模式下操作。進料泵可以是不損傷細胞的泵，例如磁懸浮泵、隔膜泵、蠕動泵或轉動葉片泵。合適的磁懸浮泵的實例包括Levitronix® Puralev®系列泵（Levitronix Technologies，弗雷明漢，美國馬塞諸塞州）。合適的隔膜泵的實例包括Repligen XCell™ ATF泵（Repligen，沃爾瑟姆市，美國馬塞諸塞州）。合適的蠕動泵的實例包括Watson Marlow 500系列和600系列泵（Watson Marlow，威爾明頓市，美國馬塞諸塞州）。灌注過程
在一個具體實例中，本發明涉及一種如下方法：使液體進料穿過本發明的至少一個濾芯，在濾芯中將液體進料分離成滲透物和滲餘物，並且從濾芯中回收滲透物和至少一部分滲餘物。液體進料可以包括含有細胞和靶蛋白的細胞培養基。靶蛋白可以在滲透物中回收，細胞可以保留在滲餘物中。
所述方法可以包括使至少一部分滲餘物再循環通過（多個）濾芯。再循環可以持續進行或定期進行，以從細胞培養基連續收穫產物。
此外，在啟動期間再循環全部或一部分滲餘物提供了一種方法，藉由所述方法確保系統達到平衡，並且滲餘物在收集到產物容器中之前已經達到期望的濃度。還提供了一種在處理過程中對系統異常做出反應的便利方式以提供更穩健的過程。作為調節系統的一種方式，再循環的滲餘物的比例可以藉由調節泵或控制閥來調整，以確保每次運行時一致的滲餘物濃度和/或一致的滲透物流量到達產物收集容器，即使細胞濃度、新的膜滲透性、膜污染、膜滲透性或膜傳質或壓降在批次之間變化。在後續操作的成功依賴於先前操作的輸出的連續處理的情況中，此策略具有特別的益處。滲餘物的再循環可以藉由增加錯流流速來提高清潔效果，並藉由再循環減少清潔溶液。
正再循環的滲餘物可以返回到TFF系統中或前面的任何上游位置（例如，位於TFF系統上游的生物反應器）。在一個具體實例中，滲餘物再循環至進料罐。在另一個具體實例中，滲餘物再循環至位於TFF系統的進料入口前面的進料泵附近的進料管線。
在具體實例中，本文所述的方法包括進行灌注（例如，從生物反應器中除去蛋白質產物和細胞廢物組分，並向液體進料供應新鮮培養基）。灌注係一種滲濾，其中發生連續的生物處理。由於灌注細胞培養基經過週期性過濾以去除靶蛋白和廢產物，新鮮培養基可以週期性地或連續地重新被供應。在一個具體實例中，藉由以從TFF系統中除去滲透物的相同速率將新鮮培養基添加到生物反應器中來進行灌注，這係本領域已知的連續或恒定體積灌注之方法。為了進行灌注或滲濾，TFF系統可以包括用於新鮮培養基或滲濾溶液的貯存器或容器以及用於將新鮮培養基或滲濾溶液從新鮮培養基或滲濾溶液容器運送到生物反應器的一個或多個導管。
在另一個具體實例中，本文中描述的方法進一步包括液體交替流過（多個）濾芯。所述方法可以包括反轉進料泵的方向，使得液體進料在一段時間內藉由滲餘物側進入過濾器並通過進料側排出，以對膜進行反沖洗。流動方向可以翻轉，例如大約每十二秒或更長。
在又一個具體實例中，本發明涉及用於從含有宿主細胞的液體進料中收穫靶蛋白之灌注方法。所述方法包括將含有靶蛋白和宿主細胞的液體進料輸送到本發明的至少一個濾芯的進料通道中、並在所述（多個）濾芯中將靶蛋白與宿主細胞分離。靶蛋白可以是單株抗體，其藉由TFF與宿主細胞分離並從所述（多個）濾芯的滲透液中回收。
如上所述和在本文的具體實例4中，本發明的灌注過程提供了優於涉及使用開放通道盒式濾芯和中空纖維濾芯的灌注過程的若干優點。具體而言，包括將含有宿主細胞的液體進料輸送到包括開放微孔膜和低切變進料間隔件的過濾器的灌注方法提供了延長的濾芯使用壽命。例如，如圖7所示，並在此關於具體實例4進一步描述的，使用本發明的灌注方法可以在比常規灌注方法在更長的時間內從細胞培養液中回收量更大的靶蛋白。
在一些具體實例中，至少約80%、至少約90%或至少約95%的靶蛋白可以以濾芯的至少約500 L/m2 、至少約800 L/m2 或至少約1000 L/m2 的收穫產量從細胞培養液中回收。 實施例 實施例1：進料間隔件篩網的建模
為了評估進料篩網參數對切變速率的影響，進行了建模研究。使用Autodesk Inventor（Autodesk公司，波士頓市，美國馬塞諸塞州）中的參數幾何函數為模型生成三個進料篩網中的每一個的幾何體。模型化進料篩網包括：（1）C篩網（Propyltex® 篩網，Sefar，QC，加拿大），其具有兩上一下斜紋圖案，開放面積為32%，纖維密度為16.2根纖維/cm，纖維直徑為270 μm，厚度為515 μm；（2）D篩網（Propyltex®篩網，Sefar，QC，加拿大），其具有兩上一下斜紋圖案，開放面積為36%，纖維密度為12.2根纖維/cm，纖維直徑為340 μm，厚度為610 μm；以及（3）D3篩網（Propyltex®篩網，Sefar，QC，加拿大），其具有兩上一下斜紋圖案，開放面積為39%，纖維密度為10.6根纖維/cm，纖維直徑為360 μm，厚度為645 μm。圖4A展示了D3編織纖維進料間隔件幾何體的模擬。
然後將進料篩網幾何體導入COMSOL Multiphysics®建模軟體（COMSOL公司，Burlington MA）中，以評估壓降、速度和切變速率。圖4B示出了包括圖4A的D3編織纖維進料間隔件的環境的模型。所述模型係使用COMSOL軟體的粒子跟蹤模組創建的。顆粒行進的邊界條件包括不可滲透的上板、編織纖維進料間隔件的幾何體和可滲透膜表面。模型的膜特性基於MilliporeSigma的0.65微米Durapore®膜。該等模型係基於表2中總結的條件創建的。 [表2.] COMSOL模型條件
圖4C示出了在進料通道中具有6 LMM錯流通量的圖4B的模型中的速度大小。每個篩網的膜和纖維表面的最大切變速率示於圖5中。切變速率約為3500 s-1 係中國倉鼠卵巢（CHO）細胞的可接受極限，CHO細胞係用於生產治療蛋白（如mAb）的主要宿主細胞類型。如圖5所示，包括C篩網的灌注濾芯片材料的膜和纖維表面處的切變速率都超出可接受的極限，表明行進穿過包括這種片材的濾芯的CHO細胞將經歷不可接受的高切變。也如圖5所示，包含D篩網或D3篩網的灌注濾芯的切變速率低於可接受的極限。 實施例2：模型結果與實驗結果的比較
創建了兩個原型濾芯，每個濾芯包括以Pellicon® 3微米板框形式佈置的單個濾芯片材料。兩個濾芯片材料都包括0.65微米的Durapore®膜。一個濾芯片材料包括D篩網進料間隔件，另一個濾芯片材料包括D3篩網進料間隔件。濾芯在ÄKTAcrossflowTM 系統（GE Healthcare Lifesciences，瑪律伯勒，美國馬塞諸塞州）中用含有CHO-S細胞的細胞培養液進行測試，所述細胞在CHO CellventoTM 110培養基中密度為每毫升3000萬至6000萬個細胞。在實驗期間控制進料、滲餘物和滲透物流動，並獲得進料壓力測量值，如圖6所示。將獲得的實驗性進料壓力與使用相應滲餘物和滲透物壓力值的模型化裝置的進料壓力進行比較。如圖6所示，模型化裝置的結果與用原型裝置測量的進料壓力值很好地相關。因此，表明所述模型提供了原型裝置的進料通道中的細胞發生的切變的精確估計。 實施例3：濾芯和泵的測試
評估了六種不同的細胞保留系統（即，灌注系統），包括四種具有市售濾芯的系統和四種種具有原型濾芯的系統。該等系統包括：
（1）XCellTM ATF-2系統（Repligen，沃爾瑟姆市，美國馬塞諸塞州），帶有隔膜泵和0.13 m2 、0.2微米PES中空纖維濾芯。系統在推薦的錯流量下以交替流模式運行。
（2）XCellTM ATF-2系統，帶有隔膜泵和0.13 m2 、0.5微米PES中空纖維濾芯。系統在推薦的錯流量下以交替流模式運行。
（3）磁懸浮泵（Levitronix®）和0.13 m2 、0.5微米PES中空纖維濾芯。所述系統在推薦的錯流量下以再循環模式運行。
（4）蠕動泵（Watson Marlow）和ProstakTM 盒（MilliporeSigma，比勒利卡，美國馬塞諸塞州），帶有0.06 m2 、0.22微米PVDF膜。所述系統在推薦的錯流量下以再循環模式運行。
（5）螺旋纏繞式濾芯，包括0.06 m2 、3微米徑跡蝕刻膜（Sterlitech）和D3進料間隔件（Sefar），帶有蠕動泵（Watson Marlow）。所述系統在推薦的錯流量下以再循環模式運行。
（6）螺旋纏繞式濾芯，包括0.06m2 、3微米徑跡蝕刻膜（Sterlitech）和D3進料間隔件（Sefar），帶有Levitronix磁懸浮泵。所述系統在推薦的錯流量下以再循環模式運行。
（7）螺旋纏繞式濾芯，包括0.06 m2 、3微米徑跡蝕刻膜（Sterlitech）和D3進料間隔件（Sefar），帶有Repligen隔膜泵。系統在推薦的錯流量下以交替流模式運行。
（8）螺旋纏繞式濾芯，包括0.06 m2 、5微米Durapore®膜（MilliporeSigma）和D3進料間隔件（Sefar），帶有Repligen隔膜泵。系統在推薦的錯流量下以交替流模式運行。
用包括CHO細胞的進料測試所有系統。特別地，用CHO-S細胞系和CHO Cellvento 110培養基以每毫升50萬個細胞接種MilliporeSigma Mobius® 3 L一次性生物反應器。到第3天，細胞已生長至每毫升4百萬個細胞，此時細胞保留系統上線。在第3-6天，每天容器體積的灌注率從1增加到3，然後在剩餘的執行時間保持在3。每日細胞流出始於第7天，以保持細胞密度在每毫升3000萬至6000萬個細胞的範圍內。
結果示於圖7中。隨著每個裝置的膜面積變化，每個裝置的篩分性能被繪製為裝置產量（L/m2 ，處理體積）的函數。如圖7所示，根據產量，較系統（1）-（4），系統（5）-（8）顯示出顯著改善的產物篩分。此外，在交替流模式下操作的系統（8）顯示出的產物篩分的百分比最高。 實施例4：膜污染測試
在MilliporeSigma開發的單層測試單元中，用0.65微米Durapore®膜（MilliporeSigma）創建了四個單層濾芯，以評估不同的進料通道構造，包括開放的進料通道以及包括各種篩網的進料通道。濾芯在ÄKTAcrossflowTM 系統中進行測試以比較進料通道效率（開放篩網對比各種篩網）。系統利用滲透物泵運行以控制TMP。系統在完全再循環模式下操作，將滲餘物和滲透物均送回到進料箱。為系統設置錯流，並執行通量vs TMP的偏移。該等實驗以1、2、3、4和5psi的跨膜壓力值為目標。溶液在每組TMP下再循環30分鐘，並監測通量。針對觀察到穩定通量的值行進實驗。通量的減小指示裝置內受到污染。所有穩定通量值都被繪製為錯流和TMP的函數。
測試濾芯包括：
（1）開放進料通道（不包括進料間隔件），
（2）Prostak™超濾（UF）篩網（66%開放面積，6.5根纖維/cm的纖維密度，326 m的纖維直徑，590 m的厚度），
（3）D篩網，以及
（4）D3篩網。
所測量的測試濾芯的錯流通量（LMH）示於圖8A-8D中。如圖8A所示，測試濾芯（1）顯示出橫穿膜表面的最低通量值，表明在開放通道裝置中出現了最高量的膜污染。如圖8B-8D所示，濾芯（3）和（4）顯示出比濾芯（2）更高的通量值，表明D篩網和D3篩網均比更緊密編織的UF篩網更大程度地減少了膜表面上的顆粒積聚。 實施例5：1微米膜的建模/測試
用Repligen隔膜泵測試了螺旋纏繞式濾芯，包括0.06m2 、1微米Durapore®膜（MilliporeSigma）和D3進料間隔件（Sefar）。系統在推薦的錯流量下以交替流模式運行。用包括CHO細胞的進料測試所述系統。特別地，用CHO-S細胞系和CHO Cellvento 110培養基以每毫升50萬個細胞接種MilliporeSigma Mobius® 3 L一次性生物反應器。到第3天，細胞已生長至每毫升4百萬個細胞，此時細胞保留系統上線。在第3-6天，每天容器體積的灌注率從1增加到3，然後在剩餘的執行時間保持在3。每日細胞流出始於第7天，以保持細胞密度在每毫升3000萬至6000萬個細胞的範圍內。結果示於圖9中。如圖9所示，1微米Durapore®膜產生顯著改善的篩分，高達約900 L/m2 的產量。 實施例6：一上一下編織進料篩網的建模/測試
螺旋纏繞式濾芯，包括0.06 m2 、1微米Durapore®膜（MilliporeSigma）和1上1下進料間隔件（46%的開放面積、8.0 n/cm的纖維密度、400 m的纖維直徑、785 m的厚度，Sefar），帶有Repligen隔膜泵。系統在推薦的錯流量下以交替流模式運行。用包括CHO細胞的進料測試所述系統。特別地，用CHO-S細胞系和CHO Cellvento 110培養基以每毫升50萬個細胞接種MilliporeSigma Mobius® 3 L一次性生物反應器。到第3天，細胞已生長至每毫升4百萬個細胞，此時細胞保留系統上線。在第3-6天，每天容器體積的灌注率從1增加到3，然後在剩餘的執行時間保持在3。每日細胞流出始於第7天，以保持細胞密度在每毫升3000萬至6000萬個細胞的範圍內。
結果示於圖10中。如圖10所示，一上一下篩網產生顯著改善的篩分，高達約500 L/m2 的產量。
本文引用的所有專利、公開申請和參考文獻的教導的全部內容藉由援引併入本文。
儘管已經參照本發明的示例性具體實例具體示出和描述了本發明，但是熟習該項技術者應當理解，在不脫離所附申請專利範圍所涵蓋的本發明的範圍的情況下，可以在其中進行形式和細節上的各種改變。
（12）‧‧‧進料入口
（20）‧‧‧盒式過濾器
（25）‧‧‧進料板
（27）‧‧‧膜片材
（28）‧‧‧濾芯
（32）‧‧‧歧管
（34）‧‧‧歧管
（36）‧‧‧滲餘物出口
（38）‧‧‧滲透物出口
（40）‧‧‧進料入口
（42）‧‧‧滲透物導管
（44）‧‧‧滲餘物導管
（48）‧‧‧孔
（49）‧‧‧孔
（51）‧‧‧箭頭
（53）‧‧‧箭頭
（55）‧‧‧箭頭
（57）‧‧‧箭頭
（59）‧‧‧箭頭
（61）‧‧‧箭頭
（63）‧‧‧膜
（65）‧‧‧箭頭
（67）‧‧‧箭頭
（100）‧‧‧螺旋纏繞式濾芯
（112）‧‧‧膜
（115）‧‧‧膜封套
（117）‧‧‧滲透物間隔件
（120）‧‧‧進料間隔件
（130）‧‧‧收集管道/管
（300）‧‧‧TFF系統的實例
實施模式
本專利或申請文件包括至少一個彩色附圖。本專利或專利申請出版物和彩色附圖的副本將由辦公室應要求並支付必要的費用後提供。
從下面對本發明的示例性具體實例的更具體的描述中，前述內容將變得顯而易見，如附圖所示，在附圖中，不同視圖中相似的附圖標記指代相同的部分。附圖不一定是按比例繪製的，主要是為了說明本發明的具體實例。
[圖1]係示出螺旋纏繞型濾芯的實例之圖。
[圖2]係盒式濾芯的實例之分解圖。
[圖3]係展示了TFF系統的實例之示意圖。
[圖4A]係編織纖維進料間隔件之類比圖像。
[圖4B]係圖3A的編織纖維進料間隔件之三維圖。
[圖4C]係圖4A的編織纖維進料間隔件的切變建模結果之三維圖。
[圖5]係在具有編織纖維進料間隔件的環境中模型化切變速率之圖形。
[圖6]係編織纖維進料間隔件的模型結果和實驗結果之表。
[圖7]係切向流過濾裝置的篩分vs收穫產量的實驗結果之曲線圖。
[圖8A]係開放通道過濾裝置中膜污染的實驗結果之圖表。
[圖8B]係具有ProstakTM 超濾（UF）篩網的裝置中膜污染的實驗結果之圖表。
[圖8C]係具有D3篩網的裝置中膜污染的實驗結果之圖表。
[圖8D]係具有D篩網的裝置中膜污染的實驗結果之圖表。
[圖9]係具有1微米膜和D3篩網的切向流過濾裝置之篩分vs收穫產量的實驗結果的圖表。
[圖10]係具有1微米膜和一上一下編織篩網的切向流過濾裝置的篩分vs收穫產量的實驗結果之圖表。

Claims (40)

  1. 一種灌注濾芯片材料，包括： 微孔膜，所述微孔膜具有至少約0.65 μm的平均孔徑；以及 進料間隔件，所述進料間隔件包括編織纖維並具有至少約35%的開放面積。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之濾芯片材料，其中，所述孔徑為約0.8 μm至約10 μm。
  3. 如申請專利範圍第1項或申請專利範圍第2項所述之濾芯片材料，其中，所述孔徑為約1.0 μm至約5 μm。
  4. 如申請專利範圍第1項或申請專利範圍第2項所述之濾芯，其中，所述進料間隔件具有約35%至約55%的開放面積。
  5. 如申請專利範圍第1項或申請專利範圍第2項所述之濾芯，其中，所述進料間隔件具有約6根纖維/cm至約13根纖維/cm的纖維密度。
  6. 如申請專利範圍第1項或申請專利範圍第2項所述之濾芯，其中，所述進料間隔件包括平均纖維直徑至少約270 μm的纖維。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之濾芯，其中，所述進料間隔件包括平均纖維直徑為約300 μm至約500 μm的纖維。
  8. 如申請專利範圍第1項或申請專利範圍第2項所述之濾芯，其中，所述進料間隔件包括以兩上一下斜紋圖案編織的纖維。
  9. 如申請專利範圍第1項或申請專利範圍第2項所述之濾芯，其中，所述進料間隔件包括以一上一下編織圖案編織的纖維。
  10. 一種濾芯，包括至少一個如申請專利範圍第1項或申請專利範圍第2項所述之濾芯片材料。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之濾芯，其中，所述濾芯係螺旋纏繞式濾芯。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之濾芯，其中，所述濾芯係盒式濾芯。
  13. 一種灌注系統，包括： 至少一個如申請專利範圍第10項所述之濾芯；以及 泵，所述泵被構造成控制液體進料流動穿過所述至少一個濾芯，所述系統被構造成以切向流過濾（TFF）模式操作。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之灌注系統，其中，所述泵係磁懸浮泵。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之灌注系統，其中，所述泵係蠕動泵。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之灌注系統，其中，所述泵係隔膜泵。
  17. 如申請專利範圍第13項所述之灌注系統，其中，所述系統被構造成以再循環模式操作。
  18. 如申請專利範圍第13項所述之灌注系統，其中，所述系統被構造成以交替流模式操作。
  19. 一種灌注方法，包括： 使液體進料穿過至少一個濾芯的進料通道，所述至少一個濾芯包括微濾膜和位於所述進料通道內的編織進料間隔件；以及 藉由所述濾芯中的切向流過濾（TFF）將所述液體進料分離成滲透物和滲餘物。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之灌注方法，其中，所述液體進料包括細胞和靶蛋白。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之灌注方法，進一步包括回收所述滲透物中的靶蛋白。
  22. 如申請專利範圍第20項或申請專利範圍第21項所述之灌注方法，進一步包括將所述細胞保留在所述滲餘物中。
  23. 如申請專利範圍第19項所述之灌注方法，進一步包括使所述滲餘物的至少一部分再循環穿過所述至少一個濾芯。
  24. 如申請專利範圍第19項所述之灌注方法，進一步包括使液體流交替穿過所述至少一個濾芯。
  25. 如申請專利範圍第19項所述之灌注方法，其中，所述微濾膜係平均孔徑為至少約0.65 μm的微孔膜。
  26. 如申請專利範圍第19項所述之灌注方法，其中，所述編織進料間隔件具有至少約35%的開放面積。
  27. 如申請專利範圍第19項所述之灌注方法，進一步包括： 向所述滲餘物提供一定量的新鮮培養基；以及 將所述滲餘物返回到所述至少一個濾芯上游的生物反應器中。
  28. 如申請專利範圍第27項所述之灌注方法，其中，使所述液體進料穿過所述至少一個濾芯的進料通道並將所述滲餘物返回到所述生物反應器係連續發生的，所述滲餘物係後續灌注過程的液體進料。
  29. 一種從含有宿主細胞的液體進料中收穫靶蛋白之灌注方法，包括： 將含有靶蛋白和宿主細胞的液體進料輸送到至少一個濾芯的進料通道，所述至少一個濾芯包括微濾膜和位於進料通道內的編織進料間隔件；以及 在所述至少一個濾芯中將所述靶蛋白與所述宿主細胞分離。
  30. 如申請專利範圍第29項所述之灌注方法，其中，所述靶蛋白係單株抗體。
  31. 如申請專利範圍第29項或申請專利範圍第30項所述之灌注方法，其中，所述靶蛋白藉由切向流過濾（TFF）與所述宿主細胞分離。
  32. 如申請專利範圍第29項所述之灌注方法，進一步包括從所述至少一個濾芯中回收所述靶蛋白。
  33. 如申請專利範圍第29項所述之灌注方法，其中，至少約80%的所述靶蛋白以所述濾芯的至少約500 L/m2 的收穫產量從所述液體進料中被回收。
  34. 如申請專利範圍第29項所述之灌注方法，其中，至少約80%的所述靶蛋白以所述濾芯的至少約1000 L/m2 的收穫產量從所述液體進料中被回收。
  35. 如申請專利範圍第33項所述之灌注方法，其中，至少約90%的所述靶蛋白以所述濾芯的至少約500 L/m2 的收穫產量從所述液體進料中被回收。
  36. 如申請專利範圍第35項所述之灌注方法，其中，至少約90%的所述靶蛋白以所述濾芯的至少約1000 L/m2 的收穫產量從所述液體進料中被回收。
  37. 如申請專利範圍第33項所述之灌注方法，其中，至少約95%的所述靶蛋白以所述濾芯的至少約500 L/m2 的收穫產量從所述液體進料中被回收。
  38. 如申請專利範圍第37項所述之灌注方法，其中，至少約95%的所述靶蛋白以所述濾芯的至少約1000 L/m2 的收穫產量從所述液體進料中被回收。
  39. 如申請專利範圍第29項所述之灌注方法，進一步包括： 從所述至少一個濾芯中回收所述宿主細胞； 向所回收的宿主細胞供應一定量的新鮮培養基；以及 將所回收的宿主細胞返回到所述至少一個濾芯上游的生物反應器中。
  40. 如申請專利範圍第39項所述之灌注方法，其中，將所述液體進料輸送到所述至少一個濾芯的所述進料通道以及將所回收的宿主細胞返回到所述生物反應器係連續發生的，所回收的宿主細胞係後續灌注過程的液體進料。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI675696B (zh) 2017-06-01 2019-11-01 美商Ｅｍｄ密理博公司 用於灌注應用之切向流過濾裝置
US11027239B2 (en) * 2017-10-05 2021-06-08 Global Life Sciences Solutions Usa Llc Systems and methods for utilizing crossflow filtration for cell enrichment
WO2019213567A1 (en) * 2018-05-04 2019-11-07 Genzyme Corporation Perfusion bioreactor with filtration systems
CN108753569A (zh) * 2018-05-25 2018-11-06 苏州博福生物医药科技有限公司 一种用于捕获细胞或生物分子的富集筛选机构
DE102018006286B3 (de) * 2018-08-08 2019-10-10 Sartorius Stedim Biotech Gmbh Bioreaktor mit Filtereinheit und Verfahren zur Behandlung einer Zellbrühe
EP3917646A4 (en) * 2019-01-30 2022-03-23 Repligen Corporation METHOD OF USE OF NUCLEAR MEMBRANES FOR THE FILTRATION OF BIOLOGICAL FLUIDS
CN110317731A (zh) * 2019-08-07 2019-10-11 上海交通大学医学院附属第九人民医院 灌注式生物反应器
CN114761109A (zh) 2020-01-21 2022-07-15 Emd密理博公司 用于生物容器的原位过滤
CN113694585B (zh) * 2021-08-26 2023-01-03 杭州科百特过滤器材有限公司 一种切向流过滤组件、切向流过滤装置及灌流系统
CN113713621B (zh) * 2021-08-26 2022-08-02 杭州纽创生物检测有限公司 一种应用于病毒的sptff装置、灌注系统及病毒料液过滤方法
EP4268943A1 (en) * 2022-04-27 2023-11-01 Levitronix GmbH A device for tangential flow filtration of a fluid

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4028379A1 (de) * 1990-09-07 1992-03-12 Seitz Filter Werke Filtrationsmodul und filtrationsvorrichtung zur trennung und filtration von fluiden im crossflow-verfahren, sowie verfahren zur herstellung des filtrationsmoduls
JP3546092B2 (ja) * 1995-04-03 2004-07-21 Ｎｔｎ株式会社 磁気浮上型ポンプ
DE69815688T2 (de) * 1997-08-06 2004-04-22 Genentech Inc., San Francisco Verfahren zur hohlfasern filtration
JP4573429B2 (ja) * 2000-12-11 2010-11-04 Ｎｔｎ株式会社 磁気浮上型ポンプの制御回路
US6544425B2 (en) 2001-02-16 2003-04-08 Slurry Cleanup Environmental, Inc. Method for dewatering coal tailings and slurries and removing contaminants therefrom
KR101335936B1 (ko) * 2004-09-30 2013-12-03 바이엘 헬스케어, 엘엘씨 생물학적 분자의 통합된 연속 제조를 위한 장치 및 방법
WO2010048417A2 (en) * 2008-10-22 2010-04-29 Biovest International, Inc. Perfusion bioreactors, cell culture systems, and methods for production of cells and cell-derived products
JP6321661B2 (ja) 2012-09-27 2018-05-09 ジーイー・ヘルスケア・バイオサイエンス・アクチボラグ タンジェンシャルフロー灌流システム及び方法
US20140093952A1 (en) 2012-10-02 2014-04-03 David Serway Bioreactor Tangential Flow Perfusion Filter System
US10711238B2 (en) 2012-10-02 2020-07-14 Repligen Corporation Method for proliferation of cells within a bioreactor using a disposable pumphead and filter assembly
CN113444620B (zh) * 2013-09-16 2024-03-29 建新公司 用于处理细胞培养物的方法和系统
JP6339674B2 (ja) 2014-06-25 2018-06-06 イー・エム・デイー・ミリポア・コーポレイシヨン 小型スパイラル型フィルターエレメント、モジュール、およびシステム
JP6530171B2 (ja) * 2014-09-09 2019-06-12 旭化成メディカル株式会社 培養産生物の回収方法
EP3197591A1 (en) * 2014-09-26 2017-08-02 3M Innovative Properties Company Separation modules, systems, and methods
BR112018008250B1 (pt) * 2015-10-23 2022-10-04 3M Innovative Properties Company Sequência de meio filtrante, dispositivo filtrante e método de fabricação de um fluido biológico
TWI675696B (zh) 2017-06-01 2019-11-01 美商Ｅｍｄ密理博公司 用於灌注應用之切向流過濾裝置

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