使用納米纖維過濾介質(zhì)從流體樣品除去微生物的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請是2010年3月19日遞交的國際申請?zhí)枮镻CT/US2010/000826,中國國家申請 號為201080017401.8,名稱為"使用納米纖維過濾介質(zhì)從流體樣品除去微生物"的申請的分 案申請。本申請的母案申請要求于2009年3月19日提交的美國臨時專利申請61 /210，468的 權(quán)利。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明一般地設及過濾介質(zhì)。在某些實施方案中，本發(fā)明提供多孔電紡納米纖維 液體過濾墊，W及使用所述過濾墊從被過濾的液體截留微生物的方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 用于液體過濾的過濾器通?？蓺w類為纖維性無紡介質(zhì)過濾器或多孔膜過濾器。
[0005] 纖維性無紡液體過濾介質(zhì)包括但不限于由紡粘的，烙噴的或水刺(spunlace)的連 續(xù)纖維制得的無紡介質(zhì)；由粗梳的短纖維等制得的水刺化ydroentangle)無紡介質(zhì);或者運 些種類的一些組合。典型地，用于液體過濾的纖維性無紡過濾介質(zhì)過濾器的孔徑通常大于 約1微米(皿)。
[0006] 多孔膜液體過濾介質(zhì)在沒有支持體下使用，或者與多孔基材或支持體一起使用。 多孔過濾膜的孔徑小于纖維性無紡介質(zhì)，典型地，其孔徑小于約1WI1。多孔膜液體過濾膜可 用于：（a)微過濾，其中從液體中被過濾的顆粒物典型地為約0.1皿-約10皿；（b)超濾，其中 從液體中被過濾的顆粒物典型地為約5nm-約0.1皿;和(C)反滲透，其中從液體中被顆粒的 顆粒物質(zhì)典型地為約1 A-約Inm。
[0007] 纖維性無紡介質(zhì)和多孔膜都適合用于微過濾。在工業(yè)中，微過濾被廣泛地認為是 從流體流除去微生物如細菌的可靠的易于改變規(guī)模的有益方法，并且是制藥和生物制藥中 必不可少的部分。在生物制藥業(yè)中特別重要，在生物制藥過程中多處使用微過濾。
[000引但是，為了通過使用纖維性無紡介質(zhì)的微過濾達到相當于孔徑小于約1皿的顆粒 截留，需要增大過濾器中纖維材料的層數(shù)W增大無紡介質(zhì)的深度。增大無紡介質(zhì)中的纖維 層數(shù)會同時產(chǎn)生期望的和不令人期望的結(jié)果。增大纖維層數(shù)，由于使污染物顆粒必須經(jīng)過 其免除被過濾介質(zhì)捕獲的缺陷途徑的迂曲度增大，并使過濾介質(zhì)的保持污染物的能力增 大，由此產(chǎn)生期望的結(jié)果。但是，增大無紡介質(zhì)中的纖維層數(shù)不令人期望地使在使用時經(jīng)過 該介質(zhì)的壓降或壓差增大，運意味著增大用戶使用過濾器的能量并且縮短過濾器的壽命。
[0009] 用于微過濾的多孔膜過濾器，不同于纖維性無紡介質(zhì)，提供良好的顆粒截留率、壓 降和通量的組合，但是往往成本過高，并且典型地不提供在整個壓降范圍內(nèi)的良好的保持 污染物能力，因此限制多孔膜過濾器的壽命。
[0010] 液體微過濾膜的兩個最期望的特征是高滲透率和可靠的截留率。當然，存在運兩 個參數(shù)之間的平衡，并且對于相同類型的膜，過去通過犧牲膜的滲透率來獲得更大的截留 率。制備膜的常規(guī)方法的固有局限是妨礙膜超過孔隙率的某闊值，因此在特定孔徑下可達 到的滲透率的大小受到限制。
[0011]過濾膜截留微生物的定量量度通常表達為對數(shù)下降值化Og Reduction化Iue)或 LRVdLRV是挑戰(zhàn)試驗溶液山11曰116雌6 solution)中的顆粒濃度比過濾器流出液中的顆粒濃 度的比值的對數(shù)：
[001。LRV = Log {[ CFU]?ifc/ [ CFU 山龍夜 I
[0013] 在過濾器在測試條件下截留全部微生物的情況中，通常記錄的LRV大于單種微生 物通過過濾器時所得的值。例如，在4.77^10古。11八111 2的進行挑戰(zhàn)試驗性顆粒濃度下，最大可 測得的LRV為8.22。當沒有顆粒穿過過濾器時，LRV記錄為大于8.22。
[0014] 膜的孔徑值是已成功通過相關(guān)的標準細菌進行挑戰(zhàn)測試的膜的標識。最常見的孔 徑值為0.22WH，運評定為通過測定應用于液體過濾的膜過濾器的細菌截留的標準測試方法 (Standard Test Method for Determining Bacterial Retention Of Membrane Filters 化ilized 化r Liquid Filtration,ASTM F838-83測試）的膜，可驗證在被〉l〇7CFU/cm2缺陷 短波單胞菌(Brevundimonas diminuta)進行挑戰(zhàn)試驗后，所述膜產(chǎn)生無菌流出液。
[001引缺陷短波單胞菌（ATTC#19146)，W前稱為缺陷假單胞菌（Pseudomonas diminuta)，是需氧革蘭氏陰性細菌(桿菌）。由于其小尺寸，缺陷短波單胞菌(B. diminuta) 是驗證用于滅菌膜過濾器等的標準微生物。但是，雖然缺陷短波單胞菌是大多數(shù)病原菌的 代表，已證明，對于稱為支原體的一類微生物而言，缺陷短波單胞菌是差的模式。雖然缺陷 短波單胞菌是大多數(shù)病原菌的代表，但已證明對于稱為支原體的一類微生物而言是差的模 式。
[0016]支原體是可感染細胞培養(yǎng)物并且可大幅有害地影響生物制藥的微生物。真核細胞 培養(yǎng)物等被支原體污染也是常見問題，產(chǎn)生不可靠的實驗結(jié)果和可能不安全的生物產(chǎn)品。 對于從事生物學和藥學產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)的生產(chǎn)者而言，運是嚴重的問題。用于細胞培養(yǎng) 的介質(zhì)的富含營養(yǎng)的環(huán)境可導致支原體繁殖，從而降低細胞增長并且損失培養(yǎng)物。不同于 被可在感染后短期內(nèi)依據(jù)可見影響檢測到的細菌類的污染，運些細菌諸如致細胞病變性、 pH變化、異常生長或呈現(xiàn)混濁的介質(zhì)之類，由支原體所致的污染可能在沒有明顯癥狀的情 況下未被檢測到（Razin,S. 1997.Comparative genomics of Mycoplasmas.Wien Klin Wochenschr 109:551-6.Jung H.Wang S Y,Yang I W,Hsuch D W,Yang W J,Wang T H, Wang :H S.(2003)Detection and treatment of Mycoplasma contamination in cultured cells.Qiang Gung Med J.26:250-8.Wisher M.(2002)Biosafety and product release testing issues relevant to replication-competent oncolytic viruses, Review.Cancer Gene Ther.9:1056-61)。
[0017]孔徑值為0.化111的膜表明已驗證除去支原體的膜（參見1?〇地6，1(丄.：1^6￥7，1?.￥.， Methods to Validate Microporous Membranes for the Removal of Mycoplasma, BioPharm 1992,5,（3),22-33)。
[0018] 例如，孔徑值為0.1 um的膜可用來過濾被供至在生物反應器內(nèi)存活和生長的細胞 的培養(yǎng)基、營養(yǎng)物和細胞培養(yǎng)流體?，F(xiàn)有的膜對于拉氏無膽醬原體(A.Laidawii,支原體的 測試微生物)具有特定的對數(shù)下降值化RV)。雖然通常認為LRV〉8足W斷言"完全"截留支原 體，但是由于滲透率較大并且通過量較高，LRV較小的過濾器反而常用于液體過濾中。
[0019] 轉(zhuǎn)讓給MiIlipore Corporation并且題為SERUM-FR趾 GROWTH M抓IUM FOR ACHOLEPLASMA LAIDLAWII AND MET冊DS FOR RETENTION TESTING STERILIZING GRADE FILTERS的WO/2009/032040,通過援引完全并入本文，教導在被> lxl09cfu/mL的拉氏無膽 醬原體(Acholeplasma Iaidlawii ,A. Iaidlawii ;ATCC 23206)進行挑戰(zhàn)試驗后，產(chǎn)生無菌 流出液，可驗證過濾介質(zhì)完全截留支原體。
[0020] 例如，孔徑值為0.1叫1的兩種腹Durapore"''VV和E邱ress細R(各可從Millipore Coloration, Bi 11 erica, MA, USA獲得）的支原體LRV分別為4和6。雖然也可從Mi Ilipore Corporation獲得的Durapore⑩MV聲稱完全截留支原體化RV〉8)，但是在培養(yǎng)基過濾時，它 與Durapore?W和Express SHR相比具有較低的滲透率和容量。
[0021] 利用包括烙噴、靜電紡織和電吹在內(nèi)的各種方法，合成聚合物已被制成直徑非常 小的纖維網(wǎng)，即，數(shù)微米或小于Iwii的量級。已表明此類網(wǎng)有效地用作液體屏蔽材料和過濾 器。通常它們與更強的片材一起形成復合材料，其中該更強的片材提供滿足最終過濾器產(chǎn) 品所需的強度。
[0022] 授予Schaefer等人的美國專利公布2004/0038014教導用于過濾污染物的無紡過 濾墊，其包含一層或多層通過靜電紡織形成的細聚合物微纖維和納米纖維的厚聚集物。靜 電紡織法利用電紡裝置，其包括:儲液槽(其中裝有形成細纖維的聚合物溶液）、累，W及噴 射裝置(其從儲液槽獲得聚合物溶液）。在靜電場中，聚合物溶液的液滴被靜電場加速，向位 于格柵上的收集介質(zhì)基材運動。利用適合的靜電高壓電源，在噴射器和格柵之間保持高電 壓的靜電電位，并且所述收集基材介于其間。
[0023] "電吹"法公開于世界專利公布WO 03/080905中，通過援引全文并入本文。將包含 聚合物和溶劑的聚合物溶液流從儲藏槽供至噴絲頭