WO2004009223A1 - Membran, filtrationsmodul und verfahren zur abtrennung von biomolekülen aus einer flüssigkeit - Google Patents

Membran, filtrationsmodul und verfahren zur abtrennung von biomolekülen aus einer flüssigkeit Download PDF

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WO2004009223A1
WO2004009223A1 PCT/EP2003/006564 EP0306564W WO2004009223A1 WO 2004009223 A1 WO2004009223 A1 WO 2004009223A1 EP 0306564 W EP0306564 W EP 0306564W WO 2004009223 A1 WO2004009223 A1 WO 2004009223A1
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membranes
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Wolfgang Demmer
Dietmar Nussbaumer
Hans-Heinrich HÖRL
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Sartorius Ag
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Definitions

  • Membrane membrane, filtration module and method for separating biomolecules from a liquid
  • the invention relates to a membrane consisting of a microporous membrane body with an affinity ligand capable of interacting with at least one type of molecule in a liquid.
  • the invention further relates to a filtration module for separating biomolecules from a liquid consisting of a housing and at least one membrane.
  • the invention further relates to a method for separating biomolecules from a liquid by means of membranes with chemically activated microporous membrane bodies coupled to the affinity ligands which are capable of interacting with the biomolecules to be separated.
  • Gel-shaped spherical supports for affinity ligands have long been used in many areas of biotechnology for the purification and separation of a wide variety of biomolecules.
  • An example of this are the agarose-based affinity carriers, which are sold in suspension.
  • the suspension medium can be water or another solvent. Only a few matrices are offered in lyophilized form.
  • a disadvantage of the known separation of biomolecules is that the supports or membranes with the coupled affinity ligands have to be prevented from drying out, in order to avoid a loss of the bioactivity of the ligands.
  • a water-wet condition of the membranes also harbors the risk of a microbial attack and necessitates the addition of a preservative.
  • the object of the present invention is therefore to provide membranes for the separation of biomolecules from a liquid with the aid of affinity ligands, so that their cumbersome and costly wet storage can be avoided.
  • the membrane body with the affinity ligand can be stored in a dry state while maintaining the activity of the affinity ligand.
  • the fact that the membrane body can be stored dry with practically no significant loss of activity means that storage and transport costs can be significantly reduced.
  • the separation of the biomolecules is simplified.
  • membranes loaded with affinity ligands such as proteins can be stored dry for a long time without significant loss of activity.
  • These are microporous membranes from Sartorius AG Göttingen, which are available under the trade name Sartobind ".” Dry "should be understood to mean that the pore volume of the membrane or the membrane body is essentially filled with air. This does not exclude that the inner surface is covered by a volatile organic substance.
  • Membranes with microporous adsorptive membrane bodies based on, for example, cellulose acetate (CA), cellulose nitrate (CN), polyamide, PESU, PP, PVDF are suitable.
  • the pore size is between 0.01 and 15 ⁇ .
  • a pore size between 0.2 and 5 ⁇ m is preferred.
  • the membrane body also has a thickness between 100 and 500 ⁇ m, preferably from 200 to 300 ⁇ m.
  • the membranes are preferably chemically activated so that the affinity ligands are chemically coupled.
  • a physical connection of the affinity ligands to the membrane is also possible.
  • the membrane body is impregnated with glycerin.
  • the glycerin impregnation contributes to the fact that process the structure of the microporous membrane or the membrane body is not damaged.
  • affinity ligands are known to the person skilled in the art.
  • adsorptive ligands are:
  • Another object of the invention is to provide a device or a filtration module that is suitable for the cost-effective and effective separation of biomolecules.
  • the filtration module has the advantages mentioned above.
  • Membranes a selective separation of different biomolecules can be achieved.
  • the membranes can also be relatively easily adapted to the respective separation problem.
  • the Membra NEN can be arranged in multiple layers in one housing. However, they can also be arranged one behind the other in different housings or housing chambers
  • Another object of the present invention is therefore to provide an efficient and cost-effective method for separating biomolecules from a liquid to be processed, which method can be dispensed with cumbersome wet storage and transport.
  • This object is achieved in connection with the preamble of claim 12 in that the following steps are carried out: a) coupling the affinity ligand in a solvent to the membrane body, b) rinsing the membrane body with at least one rinsing medium, c) largely removing the last one Flushing medium through a drying process, d) dry intermediate storage of the membranes if necessary and e) filtering the liquid through the membranes so that the biomolecules are separated.
  • the membrane is preferably dried to a water activity of 40 40%.
  • Under water activity is the equilibrium to understand the weight partial pressure of water in relation to pure water of the same temperature.
  • the last rinsing medium after step b) can be added in a step b1) as a volatile organic substance or component which is miscible with the rinsing medium as an impregnating agent.
  • the impregnation agent remains in the membrane during the drying process. It can form a film on the pore surface or keep the membrane matrix in a swollen state.
  • FIG. 1 a schematic representation of a filter module with a membrane arranged in a housing
  • FIG. 2 is a schematic representation of a filter module for separating biomolecules with a membrane and connected in series in housings
  • Figure 3 a schematic representation of a filter module for separating biomolecules with multi-layered membranes in a housing.
  • a filter module 1 for separating biomolecules from a liquid essentially consists of a housing 2 and a membrane 3 with a membrane body 4.
  • the housing 2 has an inflow 5 and an outflow 6.
  • the membrane 3 with its microporous adsorbent membrane body 4 is based on, for example, cellulose sulfate, cellulose nitrate, polyamide, PESU, PP, PVDF and has a pore size between 0.01 to 15 ⁇ m, preferably 0.2 to 5 ⁇ m.
  • the flat membrane body 4 has a thickness between 100 and 500 ⁇ m, preferably 200 to 300 ⁇ m.
  • Affinity ligands (not shown) known to the person skilled in the art are coupled to the membrane body 4. The affinity ligands are selected so that they are able to interact with the biomolecule to be separated from the liquid to be processed.
  • the membrane 3 can be arranged in accordance with FIG. 1 in the housing 2.
  • Several housings 2 with membranes 3 can be arranged one behind the other.
  • the membranes 3 'in multiple layers in a housing 2 r is also possible to arrange the membranes 3 'in multiple layers in a housing 2 r .
  • the affinity ligand not shown, is chemically coupled to the membrane 3, 3 ', the membrane 3, 3' is impregnated with glycerol and then subjected to a drying process. The water is largely removed from the membrane 3, 3 '. After dry storage or after transport, the liquid 3 to be processed is fed to the membrane 3, 3 'via the inflow 5 and transported convectively through the membrane so that it can flow off via the outflow 6.
  • the biomolecules to be separated are bound to the affinity ligands.
  • a microporous membrane of the type Sartobind® Aldehyde Membrane code 19306 functionalized with aldehyde groups was reacted with Protein A.
  • Three filter discs with a diameter of 25 mm were shaken with 2 ml of this solution in a small plastic petri dish for 3 h at ambient temperature. 1% final concentration of cyanoborohydride was added to reduce the resulting Schiff bases. After the reaction had ended, the membranes were removed and transferred to a fresh petri dish.
  • membranes were removed and tested for their binding capacity for human IgGl and IgG2 immunoglobulins.
  • Human expired plasma from a local blood bank was diluted 1:40 with PBS and this solution was membrane filtered through 0.2 ⁇ m. 10 ml of this solution thus obtained was filled into the syringe and filtered by gravity over the three built-in membranes. The mixture was then rinsed with 10 ml of PBS and the bound amount of IgG was eluted through 10 ml of 0.1 M glycine pH 2.7. The absorption of the elution solution at 280 nm was determined in a spectrophotometer and the protein binding capacity of the membrane was determined using a calibration line with bovine serum albumin as the fading substance.

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Abstract

Membran bestehend aus einem mikroporösen Membrankörper mit einem Affinitätsliganden befähigt zur Wechselwirkung mit mindestens einer in einer Flüssigkeit befindlichen Molekülart, wobei der Membrankörper unter Beibehaltung der Aktivität des Affinitätsliganden getrocknet lagerbar ist. Filtrationsmodul (1) und Verfahren zur Abtrennung von Biomolekülen aus einer Flüssigkeit mit Hilfe von Membranen (3) mit mikroporösen Membrankörpern (4) an die Affinitätsliganden, die zur Wechselwirkung mit den abzutrennenden Biomolekülen befähigt sind, wobei dem Membrankörper nach Ankupplung des Affinitätsliganden in einem Trocknungsvorgang unter Beibehaltung der Aktivität weitgehend Wasser entzogen wird, wobei bei Bedarf die Membranen trocken zwischengelagert werden, und wobei anschliessend die Flüssigkeit durch die Membranen filtriert und die Biomoleküle abgetrennt werden.

Description

Membran, Filtrationsmodul und Verfahren zur Abtrennung von Biomolekülen aus einer Flüssigkeit
Die Erfindung betrifft eine Membran bestehend aus einem mikroporösen Membrankörper mit einem Affinitätsliganden befähigt zur Wechselwirkung mit mindestens einer in einer Flüssigkeit befindlichen Molekülart.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Filtrationsmodul zur Abtrennung von Biomolekülen aus einer Flüssigkeit bestehend aus einem Gehäuse und mindestens einer Membran.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Abtrennung von Biomolekülen aus einer Flüssigkeit mit Hilfe von Membranen mit chemisch aktivierten mikroporösen Membrankörpern an die Affinitätsliganden, die zur Wechselwirkung mit den abzutrennenden Biomolekülen befähigt sind, angekuppelt sind.
Gelförmige kugelförmige Träger für Affinitätsliganden werden seit längerem in vielen Bereichen der Biotechnologie zur Reinigung und Abtrennung der verschiedensten Biomoleküle eingesetzt. Ein Beispiel dafür sind die Affinitätsträger auf Agarosebasis welche in Suspension in den Handel kommen. Das Suspensionsmedium kann dabei Wasser oder ein anderes Lösungsmittel sein. Nur wenige Matrices werden in lyophili- sierter Form angeboten.
Weiterhin ist es schwierig bis unmöglich einmal in wässri- gern Medium gequollene Matrices wieder zu trocknen, da die Gelkügelchen dabei irreversibel geschädigt werden. Die Aufbewahrung und der Transport solcher Gele stellen also ein erhebliches logistisches Problem dar.
Aus der EP 0 787 523 AI ist bekannt, zur affinen Stofftrennung an ein Trägermaterial Liganden zu kuppeln, die die Funktion haben, eine einzelne Zielsubstanz oder auch eine ganze Klasse von Substanzen adsorptiv spezifisch zu binden.
Weiter ist aus der DE 196 17 775 AI bekannt, Membranadsor- ber bzw. Membranen zu verwenden, die Liganden tragen, die zur Wechselwirkung mit mindestens einem Stoff einer mit ihm in Kontakt stehenden flüssigen Phase befähigt sind. Der Transport der flüssigen Phase durch die Membran hindurch erfolgt dabei konvektiv aufgrund einer Druckdifferenz.
Nachteilig bei der bekannten Abtrennung von Biomolekülen ist, dass die Träger bzw. Membranen mit den angekuppelten Affinitätsliganden aufwendig an einer Austrocknung gehin- dert werden müssen, um einen Verlust der Bioaktivität der Liganden zu vermeiden. Ein wassernasser Zustand der Membranen birgt zudem die Gefahr eines mikrobiellen Angriffes und bedingt die Notwendigkeit ein Konservierungsmittel zuzusetzen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Membranen zur Abtrennung von Biomolekülen aus einer Flüssigkeit mit Hilfe von Affinitätsliganden bereitzustellen, so dass deren umständliche und kostenintensive nasse Lagerung vermieden werden kann.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass der Membrankörper mit dem Affinitätsliganden unter Beibehaltung der Aktivität des Af- finitätsliganden getrocknet lagerbar ist. Dadurch, dass der Membrankörper praktisch ohne signifikanten Aktivitätsverlust trocken lagerbar ist, können die Lager- und Transportkosten wesentlich verringert werden. Die Abtrennung der Biomoleküle vereinfacht sich.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass mit Affinitätsliganden, wie Proteinen, beladene Membranen längere Zeit ohne signifikanten Aktivitätsverlust trocken gelagert werden können. Dabei handelt es sich um mikroporöse Membranen der Fa. Sartorius AG Göttingen, die unter dem Handelnamen Sartobind " erhältlich sind. Unter „trocken" soll dabei verstanden werden, dass das Porenvolumen der Membran bzw. des Membrankörpers im wesentlichen durch Luft ausgefüllt ist. Dies schließt nicht aus, dass die innere Oberfläche von einer schwer flüchtigen organischen Substanz bedeckt ist.
Geeignet sind Membranen mit mikroporösen adsorptiven Membrankörpern auf Basis von beispielsweise Celluloseacetat (CA) , Cellulosenitrat (CN) , Polyamid, PESU, PP, PVDF. Die Porengröße beträgt zwischen 0,01 bis 15 μ . Bevorzugt wird eine Porengröße zwischen 0,2 und 5 μm. Der Membrankörper weist weiterhin eine Dicke zwischen 100 und 500 μm, vorzugsweise von 200 bis 300 μm auf.
Die Membranen sind vorzugsweise chemisch aktiviert, so dass die Affinitätsliganden chemisch angekuppelt werden. Es ist aber auch eine physikalische Anbindung der Affinitätsliganden an die Membran möglich.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Membrankörper eine Imprägnierung mit Glycerin auf. Die Glycerinimprägnierung trägt dazu bei, dass beim Trocknungs- prozess die Struktur der mikroporösen Membran bzw. des Membrankörpers nicht beschädigt wird.
Mögliche Affinitätsliganden sind dem Fachmann bekannt. Als Beispiele für adsorptive Liganden werden genannt:
Thiophile, hydrophobe der verschiedenen Kettenlängen und Konfigurationen - Reversed Phase, reaktive und andere Farbstoffe, niedermolekulare ungeladene oder geladene organische
Moleküle,
Aminosäuren und Analoga, - Coenzyme, Cofaktoren und deren Analoga, Substrate und deren Analoga, endokrine und exokrine Substanzen wie Hormone und hormonähnlich wirkende Effektoren und deren Analoga, Enzym-Substrate, -Inhibitoren und deren Analoga, - Fettsäuren, Fettsäurederivate, konjugierte Fettsäuren und deren Analoga. Nukleinsäuren
DNA, und deren Analoga und Derivate, RNA und deren Analoga und Derivate, - Monomere und deren Analoga und Derivate,
Oligo- bis Polymere und deren Analoga und Derivate, hochmolekulare Kohlenhydrate linear oder verzweigt; un- substituiert oder substituiert, Glycokonjugate, wie - Heparin,
Amylose, Zellulose,
Chitin, Chitosan,
Monomere und Oligomere, deren aller Derivate und Analoga, - Lignin und dessen Derivate und Analoga. Hochmolekulare Liganden wie
Proteine und ihre Oligomere, Multimere, Untereinheiten, sowie Teile davon,
Peptide, Polypeptide deren Analoga und Derivate, - Lectine,
Antikörper und Teile davon,
Fusionsproteine,
Haptene,
Enzyme und Untereinheiten sowie Teile davon, - Strukturproteine,
Rezeptoren und Effektoren sowie Teile davon,
Xenobiotika
Pharmazeutika und Pharmazeutische Wirkstoffe
Alkaloide - Antibiotika
Biomimetika
Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtungen bzw. ein Filtrationsmodul anzugeben, dass zur kostengünsti- gen und effektiven Abtrennung von Biomolekülen geeignet ist.
Diese weitere Aufgabe wird erfindungsgemäß in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 9 dadurch gelöst, dass die Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.
Durch die Ausbildung der Membrane nach einem der Ansprüche 1 bis 8 weist das Filtrationsmodul die oben genannten Vor- teile auf.
Insbesondere kann durch die Verwendung einer Mehrzahl von
Membranen eine selektive Trennung verschiedener Biomoleküle erreicht werden. Die Membranen können zudem dem jeweiligen Trennproblem relativ einfach angepasst werden. Die Membra- nen können mehrlagig in einem Gehäuse angeordnet werden. Sie können aber auch hintereinander in unterschiedlichen Gehäusen oder Gehäusekammern angeordnet werden
Die bekannten Verfahren zur Abtrennung von Biomolekülen weisen die oben genannten Nachteile auf.
Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein effizientes und kostengünstiges Verfahren zur Abtren- nung von Biomolekülen aus einer zu prozessierenden Flüssigkeit anzugeben, das auf eine umständliche nasse Lagerung und Transport verzichten kann.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 12 dadurch gelöst, dass folgende Schritte durchgeführt werden: a) Ankuppeln des Affinitätsliganden in einem Lösungsmittel an den Membrankörper, b) Spülen des Membrankörpers mit mindestens einem Spülmedi- um, c) weitgehendes Entfernen des letzten Spülmediums durch einen Trocknungsvorgang, d) trockene Zwischenlagerung der Membranen bei Bedarf und e) Filtrieren der Flüssigkeit durch die Membranen, so dass die Biomoleküle abgetrennt werden.
Durch die mögliche trockene Lagerung der Membran ohne Aktivitätsverlust wird sowohl die Lagerung als auch der Transport vereinfacht und damit kostengünstiger.
Um die Gefahr eines mikrobiellen Angriffs bei Verwendung von Wasser als Spülmedium weitgehend auszuschließen, wird die Membran vorzugsweise auf eine Wasseraktivität von ≤ 40% getrocknet. Unter Wasseraktivität ist dabei der Gleichge- wichtspartialdruck des Wassers bezogen auf reines Wasser der gleichen Temperatur zu verstehen.
Dem letzten Spülmedium nach Schritt b) kann noch in einem Schritt bl) eine schwer flüchtige, mit dem Spülmedium mischbare, organische Substanz bzw. Komponente als Imprägnierungsmittel zugefügt werden. Das Imprägnierungsmittel verbleibt bei dem Trocknungsvorgang in der Membrane. Es kann auf der Porenoberfläche einen Film bilden oder die Membranmatrix in einem gequollenen Zustand erhalten.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft veranschaulicht sind.
Figur 1: Eine schematische Darstellung eines Filtermoduls mit einer in einem Gehäuse angeordneten Membran,
Figur 2: eine schematische Darstellung eines Filtermoduls zum Abtrennen von Biomolekülen mit in Gehäusen hintereinander geschalteten Membran und
I
Figur 3: eine Schematische Darstellung eines Filtermo- duls zum Abtrennen von Biomolekülen mit in einem Gehäuse mehrlagig angeordneten Membranen.
Ein Filtermodul 1 zum Abtrennen von Biomolekülen aus einer Flüssigkeit besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuse 2 und einer Membran 3 mit einem Membrankörper 4.
Das Gehäuse 2 weist einen Zufluss 5 und einen Abfluss 6 auf. Die Membran 3 mit ihrem mikroporösen adsorbtiven Membrankörper 4 ist auf Basis von beispielsweise Celluloseace- tat, Cellulosenitrat, Polyamid, PESU, PP, PVDF ausgebildet und weist eine Porengröße zwischen 0,01 bis 15 μm, vorzugsweise 0,2 bis 5 μm auf. Der flächig ausgebildete Membrankörper 4 weist dabei eine Dicke zwischen 100 und 500 μm, vorzugsweise 200 bis 300 μm auf. An den Membrankörper 4 sind dem Fachmann bekannte (nicht dargestellte) Affinitätsliganden gekuppelt. Die Affinitätsliganden werden so ausgesucht, dass sie zu einer Wechselwirkung mit dem aus der zu prozessierenden Flüssigkeit abzutrennenden Biomolekül befähigt sind.
Die Membran 3 kann entsprechend Fig. 1 einlagig in dem Gehäuse 2 angeordnet sein. Mehrere Gehäuse 2 mit Membranen 3 können dabei hintereinander angeordnet werden.
Des ist aber auch möglich, die Membranen 3' mehrlagig in einem Gehäuse 2r anzuordnen. An die Membran 3, 3' wird der nicht dargestellte Affinitätsligand chemisch angekuppelt, die Membran 3, 3' mit Glycerin imprägniert und anschließend einem Trocknungsprozess unterzogen. Dabei wird der Membran 3, 3' weitgehend das Wasser entzogen. Nach einer Trockenlagerung bzw. nach einem Transport wird der Membran 3, 3' ü- ber den Zufluss 5 die zu prozessierende Flüssigkeit zugeführt und konvektiv durch die Membran transportiert, so dass sie über den Abfluss 6 abfließen kann. Die abzutren- nenden Biomoleküle werden dabei an die Affinitätsliganden angebunden.
Beispiel:
Die nachfolgend mit PBS bezeichnete Lösung wurde, wie in J. Sambrook, E.F. Fritsch, T. Maniatis „Molecular Cloning" A Laboratory Manual, second edition Cold Spring Harbour Labo- ratory Press 1989, Book 3, Appendix B.12 beschrieben, wie folgt hergestellt: g/i Substanz
8,0 Natriumchlorid NaCl 0,20 Kaliumchlorid KC1 1,44 di-Natriumhydrogenphosphat Na2HP04 0,24 Kaliumdihydrogenphosphat KH2PQ4 pH 7,4 + 0,2
Eine mit Aldehydgruppen funktionalisierte mikroporöse Membrane des Typs Sartobind® Aldehyde Membrane code 19306 wurde mit Protein A umgesetzt. Dazu wurde Protein A der Fa. Repligen, Bezeichnung rPrA Lot Nr. 011038 zu 10 mg/ml in PBS gelöst. Drei Filterronden mit 25 mm Durchmesser wurden mit 2 ml dieser Lösung in einer kleinen Plastikpetrischale für 3 h bei Umgebungstemperatur geschüttelt. Zur Reduktion der entstandenen Schiffschen Basen wurde 1% Endkonzentrati- on Cyanoborhydrid zugesetzt. Nach Ablauf der Umsetzung wurden die Membranen entnommen und in eine frische Petrischale überführt. Zur Reduktion der restlichen Aldehydgruppen wurden 5 ml einer Lösung von Natrium-Borhydrid in PBS mit einer Endkonzentration von 1% zugesetzt und die Membranen für weitere 15 min geschüttelt. Die Membranen wurden danach nacheinander mit PBS, einer Lösung von 0.1 M Glyzin pH 2,7, 1 mM HC1, 1 mM NaOH und 1 M NaCl in 0.01 M Kalium-phosphat pH 7.0 gespült . Die Membranen wurden mit einer Lösung von 22% w/v Glycerol in 0.01 M Kalium-phosphat pH 7.0 impräg- niert . Die Membranen wurden dann bei Umgebungstemperatur in einem Luftstrom für 3 h getrocknet und bei 4°C unter weitgehendem Luftabschluss gelagert.
Nach bestimmten Zeiten wurden Membranen entnommen und auf ihre Bindungskapazität für humane Immunglobuline des Typs IgGlund IgG2 getestet.
Dabei wurden drei der oben beschriebenen Membranen mit 25 mm Durchmesser in ein Spritzenvorsatz Best. Nr. 16517 der Fa. Sartorius AG eingebaut und mit einer Einwegspritze versehen.
Humanes abgelaufenes Plasma einer örtlichen Blutbank wurde 1:40 mit PBS verdünnt und diese Lösung über 0.2 μm membranfiltriert. 10 ml dieser so erhaltenen Lösung wurde in die Spritze gefüllt und durch Schwerkraft über die drei eingebauten Membranen filtriert. Dann wurde mit 10 ml PBS gespült und die gebundene Menge IgG durch 10 ml 0.1 M Glyzin pH 2.7 eluiert. Die Absorption der Elutionslösung bei 280 nm wurde in einem Spektralphotometer bestimmt und an Hand einer Eichgeraden mit Rinderserumalbumin als Verbleichssub- stanz die Proteinbindekapazität der Membrane bestimmt.
Die Ergebnisse dieses Versuchs sind in der folgenden Tabel- le dargestellt.
Tabelle : Zeitliche Veränderung der IgG Bindekapazität von Protein A beladenen aldehyd-funktionalisierten Membranen
Figure imgf000012_0001
Alle Werte sind Mittelwerte aus mindestens 2 Messungen.

Claims

Patentansprüche
1. Membran bestehend aus einem mikroporösen Membrankörper mit einem Affinitätsliganden befähigt zur Wechselwirkung mit mindestens einer in einer Flüssigkeit befindlichen Molekülart, dadurch gekennzeichnet, dass der Membrankörper (4, 4') mit dem Affinitätsliganden unter Beibehaltung der Aktivität des Affinitätsliganden getrocknet lagerbar ist.
2. Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Membrankörper (4, 4') chemisch aktiviert und die Affinitäts- liganden chemisch angekuppelt sind.
3. Membran nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Äffinitätsligand ein bioaktives Molekül ist, dessen Spezifität und / oder Kapazität im getrockneten Zustand des Membrankörpers (4, 4 " ) im Wesentlichen erhalten bleibt.
4. Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Membrankörper (4, 4') eine Porengröße von 0,01 bis 15 μm aufweist.
5. Membran nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Membrankörper (4, 4') eine Porengröße von 0,2 bis 5 μm aufweist.
6. Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Membrankörper (4, 4') eine Dicke von 100 bis 500 μm aufweist.
7. Membran nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Membrankörper (4, 4') eine Dicke von 200 bis 300 μm aufweist.
8. Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Membrankörper (4, 4') nach Ankupplung des Affinitätsliganden in einem Trocknungsvorgang weitgehend Wasser entzogen wurde.
9. Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Membrankörper (4, 4') eine Glycerinimpräg- nierung aufweist.
10. Filtrationsmodul zur Abtrennung von Biomolekülen aus ei- ner Flüssigkeit bestehend aus einem Gehäuse und mindestens einer Membran, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (3, 3', 3'') nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.
11. Filtrationsmodul nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich- net, dass eine Mehrzahl von Membranen (3'') mehrlagig in dem
Gehäuse { 2 ' ' ) angeordnet ist.
12. Filtrationsmodul nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Membranen (3') in Gehäu- sen (2') hintereinander angeordnet sind.
13. Verfahren zur Abtrennung von Biomolekülen aus einer Flüssigkeit mit Hilfe von Membranen mit mikroporösen Membrankörpern an die Affinitätsliganden, die zur Wechselwirkung mit den abzutrennenden Biomolekülen befähigt sind, angekuppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Schritte durchgeführt werden: a) Ankuppeln des Affinitätsliganden in einem Lösungsmittel an den Membrankörper (4, 4 ' ) , b) Spülen des Membrankörpers (4, 4') mit mindestens einem Spülmedium, c) weitgehendes Entfernen des letzten Spülmediums durch einen Trocknungsvorgang, d) trockene Zwischenlagerung der Membranen (3, 3', 3'') bei Bedarf und e) Filtrieren der Flüssigkeit durch die Membranen (3, 3', 3''), so dass die Biomoleküle abgetrennt werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in Anschluss an Schritt b) der folgende Schritt eingefügt wird: bl) Zusetzen einer schwer flüchtigen mit dem Spülmedium mischbaren organischen Komponente in das Spülmedium zum Ende der Spülung nach Schritt b) .
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass Glycerin als schwer flüchtige organische Komponente zugesetzt wird.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009024410A1 (de) * 2009-06-09 2010-12-30 Sartorius Stedim Biotech Gmbh Verfahren zur Gewinnung sekundärer Pflanzeninhaltsstoffe
WO2012086838A1 (ja) * 2010-12-24 2012-06-28 旭化成メディカル株式会社 温度応答性リガンド固定化膜モジュールを用いた生理活性物質の分離方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991003317A1 (de) * 1989-09-06 1991-03-21 Sartorius Ag Mikroporöses adsorbens
US5286449A (en) * 1988-04-04 1994-02-15 Asahi Medical Co., Ltd. Adsorber module for whole blood treatment and an adsorber apparatus containing the adsorber module
EP0611592A2 (de) * 1993-02-11 1994-08-24 Pall Corporation Für die Affinitätstrennung verwendbare Membranen und Verfahren zur Membranaktivierung
US5766908A (en) * 1995-03-08 1998-06-16 Akzo Nobel Nv High-flux semipermeable membrane containing immobilized affinity ligands
US20010021413A1 (en) * 1994-04-26 2001-09-13 Millipore Corporation Method of making a composition for separating and concentrating certain ions from mixed ion solutions

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5286449A (en) * 1988-04-04 1994-02-15 Asahi Medical Co., Ltd. Adsorber module for whole blood treatment and an adsorber apparatus containing the adsorber module
WO1991003317A1 (de) * 1989-09-06 1991-03-21 Sartorius Ag Mikroporöses adsorbens
EP0611592A2 (de) * 1993-02-11 1994-08-24 Pall Corporation Für die Affinitätstrennung verwendbare Membranen und Verfahren zur Membranaktivierung
US20010021413A1 (en) * 1994-04-26 2001-09-13 Millipore Corporation Method of making a composition for separating and concentrating certain ions from mixed ion solutions
US5766908A (en) * 1995-03-08 1998-06-16 Akzo Nobel Nv High-flux semipermeable membrane containing immobilized affinity ligands

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YANG L ET AL: "Chitosan-cellulose composite membrane for affinity purification of biopolymers and immunoadsorption", JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE, ELSEVIER SCIENTIFIC PUBL.COMPANY. AMSTERDAM, NL, VOL. 197, NR. 1-2, PAGE(S) 185-197, ISSN: 0376-7388, XP004334318 *

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