專利名稱：逆流切向色譜的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及色譜。更具體地，本發(fā)明涉及利用逆流來(lái)促進(jìn)期望產(chǎn)物的分離并且提高整個(gè)色譜處理的效率的切向色譜的方法、系統(tǒng)及裝置。
背景技術(shù)：
以單克隆抗體類及其他蛋白質(zhì)為主的新藥品生產(chǎn)已有顯著且持續(xù)的增長(zhǎng)，每年約為15-20%。該增長(zhǎng)歸因于擴(kuò)張藥品渠道以及更有效的細(xì)胞系和生物反應(yīng)器增長(zhǎng)優(yōu)化。生物生產(chǎn)的年成本當(dāng)前估計(jì)為沈億美元。藥品制造商必須進(jìn)行的最顯著投資之一為色譜處理(每年約30%或8. 5億美元)。色譜是藥品生產(chǎn)的構(gòu)成部分；其在生物技術(shù)工業(yè)中的目的在于從污染物質(zhì)從純化產(chǎn)物蛋白質(zhì)。業(yè)界已開始意識(shí)到用于純化產(chǎn)物蛋白質(zhì)的色譜步驟的效率不再跟得上生產(chǎn)需求。對(duì)此存在多個(gè)原因首先，在過(guò)去30年中未對(duì)柱型色譜處理進(jìn)行任何顯著的改進(jìn)-產(chǎn)業(yè)中的大部分工作著重于新樹脂研發(fā)。值得注意的例外是業(yè)界近來(lái)采用的膜色譜。第二，在同一時(shí)期內(nèi)上游技術(shù)發(fā)生了驚人的改進(jìn)-生物反應(yīng)器更大(達(dá)到20，000 升)，并且滴定率高得多(較之五年前的l_2g/L，達(dá)到15g/L)。由于較長(zhǎng)的發(fā)酵時(shí)間，在生物反應(yīng)器流出物溶液中通常存在更多的雜志。所有上述原因?qū)е聦?duì)下游純化的更重的負(fù)荷。第三，柱型色譜具有固有的物理局限性。直徑大于2米的柱無(wú)法按比例擴(kuò)大。市場(chǎng)中最大的柱具有2米直徑和40厘米底座高度。它們適合1，250L的樹脂。假定為樹脂的30g/L的粘合容量(對(duì)于單克隆抗體類的普遍的蛋白A樹脂的容量)，單個(gè)循環(huán)可粘合 38kg。具有10g/L的輸出的20，000L生物反應(yīng)器將產(chǎn)生200kg的負(fù)荷。這意味著市場(chǎng)中最大的柱不得不運(yùn)行至少6個(gè)全循環(huán)來(lái)加工單批。操作會(huì)占用M小時(shí)并且會(huì)導(dǎo)致對(duì)制造工藝的顯著瓶頸。最后，在現(xiàn)有的市場(chǎng)中，制造工藝中的一次性正得到普及。一次性加工步驟節(jié)約勞力、不需要清潔驗(yàn)證并且對(duì)于制造全體人員而言較易于運(yùn)作。大多數(shù)下游工藝中已大幅具有一次性系統(tǒng)。這些是-生物反應(yīng)器(達(dá)到2，000L容積，Xcellerex公司)、微孔過(guò)濾(來(lái)自I^all公司的KleenPak TFF技術(shù))、深度過(guò)濾(POD，MiIlipore公司)、無(wú)菌過(guò)濾(所有主要制造商)、切向流過(guò)濾(所有主要制造商)以及膜色譜(Mustang，I^all公司，Sartobind和 Sartorius公司)。柱型色譜技術(shù)由于其固有的局限性而無(wú)法成為一次性趨向的一部分。因此，當(dāng)前不能具有完全一次性的下游工藝-純化鏈必須包括無(wú)法成為一次性的色譜步驟。
因此，本發(fā)明發(fā)明人意識(shí)到目前技術(shù)水平的突破將包括對(duì)上述問題的解決方案。 已意識(shí)到的是業(yè)界需要1)更大規(guī)模的操作；2)更快的加工時(shí)間；3) —次性；4)介質(zhì)/樹脂費(fèi)用的減少；以及5)固定設(shè)備投資的減少。
在此背景下提出了本發(fā)明的各實(shí)施例。發(fā)明概述因此，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是可量的、可靠的且為一次性的技術(shù)，其使用再循環(huán)原理來(lái)顯著增加處理效率、增加操作規(guī)模并且降低樹脂成本。在本發(fā)明中，用由兩個(gè)或更多個(gè)連通的切向流動(dòng)過(guò)濾器和靜態(tài)混合器組成的模塊替代色譜柱。色譜樹脂單程地流過(guò)該模塊，同時(shí)對(duì)樹脂進(jìn)行類似于常規(guī)色譜處理的操作 (粘合、洗滌、洗脫、再生以及平衡)。沿著樹脂流動(dòng)的逆流方向?qū)⒂糜谶@些操作的緩沖劑泵送到所述模塊中，并且將來(lái)自稍后階段的滲透物溶液反向循環(huán)到先前階段中。這沿著樹脂流動(dòng)的逆流方向在所述切向流動(dòng)過(guò)濾器的滲透物溶液中產(chǎn)生濃度梯度，從而節(jié)約緩沖劑容積并且提高處理效率。來(lái)自粘合、洗滌、平衡以及再生操作的滲透物溶液被廢棄。來(lái)自洗脫操作的滲透物溶液是被收集到單獨(dú)產(chǎn)物罐中的純化產(chǎn)物流。據(jù)此，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是用于逆流切向色譜的模塊100(參見圖1)，包括第一輸入端口(101)，其用于接收輸入溶液；第一混合器(102)，其用于將所述輸入溶液與來(lái)自第二輸入端口(10 的再循環(huán)溶液相混合以產(chǎn)生第一混合器輸出；I級(jí)過(guò)濾器(104)，其用于濃縮所述第一混合器輸出以產(chǎn)生I級(jí)滲余物，其中I級(jí)滲透物溶液從所述I級(jí)過(guò)濾器經(jīng)由第一輸出端口(10 流出所述模塊；第二混合器(106)，其用于將來(lái)自所述I級(jí)過(guò)濾器 (104)的I級(jí)滲余物與來(lái)自第二輸入端口(107)的任選緩沖劑溶液相混合；以及II級(jí)過(guò)濾器(108)，其用于濃縮從所述第二混合器(106)的輸出以產(chǎn)生II級(jí)滲余物，所述II級(jí)滲余物從所述II級(jí)過(guò)濾器經(jīng)由第二輸出端口(110)流出所述模塊，其中II級(jí)滲透物溶液從所述II級(jí)過(guò)濾器經(jīng)由第三輸出端口(109)流出所述模塊。本發(fā)明的另一實(shí)施例是上述模塊，其中所述輸入溶液包括樹脂和未純化產(chǎn)物溶液。本發(fā)明的另一實(shí)施例是上述模塊，其中所述I級(jí)滲透物溶液是廢液。本發(fā)明的另一實(shí)施例是上述模塊，其中所述I級(jí)滲透物溶液是產(chǎn)物。本發(fā)明的另一實(shí)施例是上述模塊，其中所述第二混合器接收清潔緩沖劑溶液。本發(fā)明的另一實(shí)施例是上述模塊，其中所述第二混合器不接收清潔緩沖劑溶液。本發(fā)明的另一實(shí)施例是上述模塊，其中所述第三輸出端口(109)經(jīng)由泵(112)和三通閥(111)連接至所述第二輸入端口(103)。(參見圖1。)本發(fā)明的另一實(shí)施例是上述模塊，其中所述三通閥(111)將從所述第三輸出端口 (109)的輸出送至廢液區(qū)或產(chǎn)物區(qū)(11 或送至所述第二輸入端口(10 。(參見圖1)本發(fā)明的另一實(shí)施例是上述模塊，其中所述I級(jí)過(guò)濾器和所述II級(jí)過(guò)濾器是切向流動(dòng)過(guò)濾器。本發(fā)明的又一實(shí)施例是一種用于逆流切向色譜的系統(tǒng)(300)(參見圖3)，包括 用于逆流切向色譜的模塊(100)；第一樹脂罐(302)，其用于貯存與所述模塊的第一輸入端口(101)連接的清潔樹脂；輸入罐(304)，其用于貯存與所述第一輸入端口(101)連接的輸入溶液；泵(11 和三通閥(111)，其將所述模塊的第二輸入端口(10 與第三輸出端口(109)連通；第二樹脂罐(325)，其用于貯存經(jīng)由泵(32 和三通閥(317)而與所述模塊的第二輸出端口(110)連接的樹脂和經(jīng)由泵(313)而與所述模塊的第一輸入端口(101)連接的樹脂；產(chǎn)物罐(309)，其用于捕獲經(jīng)由三通閥(307)和泵(308)而與所述模塊的所述第一輸出端口(10 連接的產(chǎn)物溶液；以及一個(gè)或多個(gè)緩沖劑罐(316、318、320、322)，其用于貯存經(jīng)由泵(314)而與所述模塊的所述第三輸入端口(107)連接的緩沖劑溶液，其中所述第一樹脂罐(302)經(jīng)由三通閥(317)連接至第二樹脂罐(325)和泵(323)。本發(fā)明的另一實(shí)施例是上述系統(tǒng)，還包括附加的逆流切向色譜階段，其包括第三混合器(530)和第三過(guò)濾器(532)以提高所述系統(tǒng)的效率。(參見圖5)本發(fā)明的其他實(shí)施例包括對(duì)應(yīng)于上述系統(tǒng)的方法、由上述模塊而構(gòu)成的系統(tǒng)以及上述系統(tǒng)和模塊的操作方法。從如附圖中所例示的本發(fā)明各實(shí)施例的下述更加詳細(xì)的描述中將明了本發(fā)明各實(shí)施例的其他特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的逆流切向色譜的模塊。圖2A示出了在粘合模式期間模塊中的流動(dòng)方向，而圖2B示出了在洗脫、洗滌、平衡以及再生模式期間模塊中的流動(dòng)方向。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的在分批模式中操作的逆流切向色譜系統(tǒng)的框圖。圖4示出了圖3的逆流切向色譜系統(tǒng)的另一框圖。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的另一逆流切向色譜系統(tǒng)的框圖。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的在連續(xù)模式中操作的另一逆流切向色譜系統(tǒng)的框圖。圖7A、7B以及7C示出了根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的在分批模式中操作的逆流切向色譜的處理流程圖。圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的在連續(xù)模式中操作的逆流切向色譜的處理流程圖。圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的原理的二級(jí)逆流切向色譜系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的結(jié)果，示出了針對(duì)各種篩分系數(shù)而言緩沖劑與樹脂的流速之比(伽馬)對(duì)百分比產(chǎn)量。圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的原理的三級(jí)逆流切向色譜系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的結(jié)果，示出了針對(duì)各種篩分系數(shù)而言緩沖劑與樹脂的流速之比(伽馬)對(duì)百分比產(chǎn)量。
具體實(shí)施例方式定義下沭專業(yè)術(shù)語(yǔ)將在整篇說(shuō)明書中具有以下賦予的含義。粘合樽式是樹脂和未純化產(chǎn)物形成可逆ff合物的操作階段。洗滌樽式是利用洗滌緩沖劑洗滌具有粘合產(chǎn)物的樹脂以去掉雜質(zhì)樹脂的操作階段。 Μ式是將樹脂和產(chǎn)物的復(fù)合物逆轉(zhuǎn)并且收集純化產(chǎn)物的操作階段。再牛樽式是為了再利用或?yàn)榱撕罄m(xù)循環(huán)而清潔樹脂的操作階段。平衡樽式是在中性緩沖劑中使系統(tǒng)平衡的操作階段。
如發(fā)明內(nèi)容部分所陳述的那樣，在本發(fā)明中，用由兩個(gè)或更多個(gè)連通的切向流動(dòng)過(guò)濾器和靜態(tài)混合器組成的模塊替代色譜柱。色譜樹脂單程地流過(guò)該模塊，同時(shí)對(duì)樹脂進(jìn)行與常規(guī)色譜處理相似的操作(粘合、洗滌、洗脫、再生以及平衡)。沿著樹脂流動(dòng)的逆流方向?qū)⒂糜谶@些操作的緩沖劑泵送到該模塊中，并且將來(lái)自稍后階段的滲透物溶液反向循環(huán)到先前階段中。這沿著樹脂流動(dòng)的逆流方向在切向流動(dòng)過(guò)濾器的滲透溶液中產(chǎn)生濃度梯度，從而節(jié)省緩沖劑容積并且提高處理效率。來(lái)自粘合、洗滌、平衡以及再生操作的滲透物溶液被廢棄。來(lái)自洗脫操作的滲透物溶液是被收集到單獨(dú)產(chǎn)物罐中的純化產(chǎn)物流。據(jù)此，圖1示出了逆流切向色譜的模塊100的框圖(虛線之內(nèi))。輸入溶液在端口 101進(jìn)入，并且輸入溶液與來(lái)自端口 103的任何輸入(在粘合模式期間沒有輸入)在靜態(tài)混合器102內(nèi)混合。從靜態(tài)混合器102的輸出進(jìn)入切向流動(dòng)過(guò)濾器104，滲透物在端口 105從切向流動(dòng)過(guò)濾器104退出模塊。來(lái)自切向流動(dòng)過(guò)濾器104的滲余物被送入靜態(tài)混合器106， 靜態(tài)混合器106可在端口 107接收純化緩沖劑。從靜態(tài)混合器106的輸出被送入切向流動(dòng)過(guò)濾器108，滲透物在端口 109從切向流動(dòng)過(guò)濾器108經(jīng)由泵112被泵送到模塊之外。三通閥111用于將液流引向廢液區(qū)113或引向端口 103。來(lái)自切向流動(dòng)過(guò)濾器108的滲余物在端口 110流出模塊。在洗滌、洗脫、平衡以及再生期間，三通閥111將液流引向端口 103，其中端口 103與輸入101在靜態(tài)混合器102中混合。在粘合期間，三通閥111將液流引向廢液區(qū)113。圖2A示出了在粘合模式期間圖1的模塊100中的流動(dòng)方向。注意到液流的單程性質(zhì)以及在端口 103和端口 107沒有液流進(jìn)入的事實(shí)。樹脂與非純化產(chǎn)物溶液的混合物在左側(cè)通過(guò)端口 101進(jìn)入(通過(guò)混合器102)，流過(guò)過(guò)濾器104(滲透物在端口 105流出為廢液)，流過(guò)混合器106，流過(guò)過(guò)濾器108(滲透物在端口 109經(jīng)由泵112和三通閥111流出為廢液)，并且在右側(cè)通過(guò)端口 110流出模塊。圖2B示出了在洗脫、洗滌、再生以及平衡模式期間模塊100中的流動(dòng)方向。注意到液流的單程性質(zhì)以及液流從端口 109經(jīng)由泵112和三通閥111到端口 103沿逆流方向循環(huán)的事實(shí)。注意到如何在該構(gòu)造中，清潔緩沖劑溶液在端口 107進(jìn)入，并且循環(huán)緩沖劑溶液在端口 103進(jìn)入。還注意到液流的逆流性質(zhì)，其中被處理溶液如圖2A那樣從左向右流動(dòng)， 而循環(huán)緩沖劑溶液沿著被處理溶液的從左向右流動(dòng)的“逆流”方向經(jīng)由泵112和三通閥111 從右向左流動(dòng)。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的在分批模式中操作的逆流切向色譜系統(tǒng) 300的框圖。模塊100以與關(guān)于圖1所示和所述的相同方式操作。模塊100的輸入端口 101 連接至泵303、305以及313。泵303泵送來(lái)自第一樹脂罐302的樹脂。泵313泵送來(lái)自第二樹脂罐325的樹脂。泵305泵送來(lái)自輸入罐304的未純化產(chǎn)物溶液。如圖1所示，模塊 100的端口 103經(jīng)由三通閥111和泵112連接至模塊100的端口 109。廢液在113流出系統(tǒng)。從端口 105的輸出連接至泵306，泵306連接至三通閥307。三通閥307連接至產(chǎn)物罐 309和廢液區(qū)308。端口 107經(jīng)由泵314接收到模塊100的輸入，泵314經(jīng)由閥315、317、 319以及321連接至平衡罐316、洗滌罐318、洗脫罐320以及再生罐322。從端口 110的輸出經(jīng)由泵323和三通閥317被泵送至第一樹脂罐302和第二樹脂罐325。將圖3中的系統(tǒng)設(shè)計(jì)為利用分批模式操作處理樹脂。樹脂隨著其從第一樹脂罐 302向第二樹脂罐325循環(huán)而依次受到不同色譜處理(粘合、洗滌、洗脫、再生以及平衡)的處理，反之亦然。例如，在第一階段(粘合)期間，樹脂經(jīng)由泵303從左向右通過(guò)模塊100 從罐302通向罐325。在下一階段(洗滌)期間，樹脂經(jīng)由泵313從左向右通過(guò)模塊100從罐325通向罐302。其他階段(洗脫、再生以及平衡)以類似的方式輪換罐。洗滌、洗脫、再生以及平衡期間的逆流操作允許更高的效率和緩沖劑節(jié)約。圖4示出了圖3中所示的逆流切向色譜系統(tǒng)的框圖400，其中示出了模塊100的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖4除了如圖1中那樣示出模塊100的內(nèi)部之外，同于圖3。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的另一逆流切向色譜系統(tǒng)500的框圖500。 本實(shí)施例類似于圖3和圖4，除了添加有逆流過(guò)濾的附加(第三)階段之外，該逆流過(guò)濾由如圖5中所示的連通的混合器530、過(guò)濾器532、泵533以及三通閥531組成。廢液在536 流出。圖5中所示的實(shí)施例以類似于圖3和圖4中所示系統(tǒng)的方式操作，除了液流通過(guò)第三階段之外，該第三階段提高了處理效率并且減少了緩沖劑使用，但將某些復(fù)雜性引入設(shè)計(jì)。下述數(shù)學(xué)模型顯示使用多于三級(jí)對(duì)于處理效率而言不產(chǎn)生任何顯著提高而引入實(shí)質(zhì)的復(fù)雜性。因此，多于三級(jí)盡管根據(jù)本發(fā)明的原理是可行的并且處在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，但不再進(jìn)一步描述。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的在連續(xù)模式中操作的另一逆流切向色譜系統(tǒng)的框圖600。模塊610( “粘合階段”)、模塊620( “洗滌階段”)、模塊630( “洗脫階段”)、模塊640( “再生階段”)以及模塊650( “平衡階段”)以類似于圖1、圖2A以及圖2B 中所示的模塊100的操作的方式操作。模塊620、630、640以及650上的粗黑線代表在所示每個(gè)模塊上第三輸出端口(109)與第二輸入端口(103)經(jīng)由泵(112)和三通閥(111)的連接。為了清晰起見在圖6中未示出這些泵和三通閥，但如圖1所示它們存在于每個(gè)模塊 620,630,640以及650中。注意到，模塊610( “粘合階段”)的第三輸出端口 (609)和第二輸入端口(607)不是連通的，這是因?yàn)樵谠撃K中端口 609和端口 607均通向廢液區(qū)。粘合階段模塊610在端口 605經(jīng)由泵604連接至非純化產(chǎn)物罐602，經(jīng)由泵606連接至樹脂罐608，并且經(jīng)由三通閥658和泵657連接至平衡緩沖劑罐656。模塊610上的端口 607和端口 609通向廢液區(qū)。洗滌階段模塊620在端口 613經(jīng)由泵612連接至粘合階段模塊610的輸出端口 611。端口 621經(jīng)由泵622通向廢液區(qū)。洗滌緩沖劑從洗滌緩沖劑罐擬4經(jīng)由泵擬6在端口 627進(jìn)入。洗脫階段模塊630在端口 625經(jīng)由泵擬4連接至洗滌階段模塊620的輸出端口 623。洗脫緩沖劑從洗脫緩沖劑罐638經(jīng)由泵639在端口 637進(jìn)入。純化產(chǎn)物在端口 627 經(jīng)由泵636流出模塊630至產(chǎn)物貯存罐632中。再生模塊640在端口 635經(jīng)由泵634連接至模塊630的輸出端口 633。廢液在端口 643經(jīng)由泵646流出。再生緩沖劑從再生緩沖劑罐642經(jīng)由泵641在端口 645進(jìn)入。平衡模塊650在端口 649經(jīng)由泵648連接至再生模塊640的輸出端口 647。從端口 651經(jīng)由泵652將樹脂泵送到樹脂貯存罐608中。在端口 661經(jīng)由泵653從模塊650泵送廢液。平衡緩沖劑從平衡緩沖劑罐656經(jīng)由三通閥658和泵657在端口 659進(jìn)入。據(jù)此，不同于被設(shè)計(jì)為以輪換分批模式處理樹脂/產(chǎn)物的圖3的系統(tǒng)，其中樹脂在第一與第二樹脂罐之間輪換，圖6的系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為以單次連續(xù)通過(guò)處理樹脂/產(chǎn)物，其中樹脂從樹脂罐608通過(guò)模塊610、620、630、640以及650連續(xù)流動(dòng)并且返回至樹脂罐608。圖6中所示的系統(tǒng)的連續(xù)性質(zhì)允許固定量的樹脂用于處理基本不限量的未純化產(chǎn)物，僅取決于樹脂的使用壽命。圖7A、7B以及7C示出了根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的在分批模式中操作的逆流切向色譜的處理700的流程圖。處理700開始于步驟702。如步驟704所示，用平衡緩沖劑沖洗系統(tǒng)。在步驟706中，開始粘合階段(以粗體強(qiáng)調(diào))。如步驟708所示，以適當(dāng)?shù)牧魉賹渲头羌兓a(chǎn)物泵送入系統(tǒng)。如步驟710所示，僅在粘合階段期間將來(lái)自所有階段的滲透物溶液作為廢液廢棄。如步驟712所示與粘合產(chǎn)物一起收集樹脂。在步驟714中，開始洗滌階段(以粗體強(qiáng)調(diào))。如步驟716所示，用洗滌緩沖劑沖洗系統(tǒng)。如步驟718所示，在洗滌階段期間再循環(huán)并且使用逆流滲透物以便根據(jù)本發(fā)明的原理提高處理效率并且節(jié)約緩沖劑溶液。如步驟7M所示，將具有粘合產(chǎn)物的樹脂泵送回到系統(tǒng)的第一階段，其中該樹脂與再循環(huán)的洗滌緩沖劑混合。如步驟7 所示，將經(jīng)洗滌的具有粘合產(chǎn)物的樹脂收集到第一樹脂罐中，而將滲透物溶液作為廢液廢棄。在步驟728中，開始洗脫階段(以粗體強(qiáng)調(diào))。如步驟730所示，用洗脫緩沖劑沖洗系統(tǒng)。如步驟732所示，在洗脫階段期間再循環(huán)并且再使用逆流滲透物以便提高處理效率并且節(jié)約緩沖劑溶液。如步驟734所示，將粘合有產(chǎn)物的樹脂泵送回到系統(tǒng)的第一階段， 其中該樹脂與再循環(huán)的洗脫溶液混合。在步驟736中，將來(lái)自第一階段的滲透物溶液收集為產(chǎn)物溶液(以粗體強(qiáng)調(diào))。如步驟738所示，將樹脂收集到第二樹脂罐中。在步驟740中，開始再生階段(以粗體強(qiáng)調(diào))。如步驟742所示，用再生溶液沖洗系統(tǒng)。如步驟744所示，在再生階段期間再循環(huán)并且再使用逆流滲透物，以便提高處理效率并且節(jié)約緩沖劑溶液。如步驟746所示，將樹脂泵送到第一階段，其中該樹脂與再循環(huán)的再生溶液混合。如步驟748所示，將滲透物溶液作為廢液廢棄。在步驟750中，將樹脂收集到第一樹脂罐中(以粗體強(qiáng)調(diào))，因此完成循環(huán)并且允許樹脂的再使用。最后，如步驟752所示，如果需要更多循環(huán)，則可重復(fù)使用平衡緩沖劑的平衡處理。選擇性地，如步驟752所示，如果樹脂需要貯存則可利用貯存溶液進(jìn)行平衡處理。處理 700結(jié)束于步驟754。圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的在連續(xù)模式中操作的逆流切向色譜的處理800的流程圖。處理800開始于步驟802。如步驟804所示，用平衡緩沖劑沖洗粘合階段(圖6的模塊610)。如步驟806所示，用洗滌緩沖劑沖洗洗滌階段(圖6的模塊620)。 如步驟808所示，用洗脫緩沖劑沖洗洗脫階段(圖6的模塊630)。如步驟810所示，用再生緩沖劑沖洗再生階段(圖6的模塊640)。如步驟812所示，用平衡緩沖劑沖洗平衡階段 (圖6的模塊650)。如步驟814所示，以適當(dāng)?shù)牧魉賹渲头羌兓漠a(chǎn)物送入系統(tǒng)的第一階段(圖6的模塊610)。如步驟816所示，以適當(dāng)?shù)牧魉賹⑺芯彌_劑溶液送入適當(dāng)?shù)碾A段。如步驟818所示，從洗脫階段(圖6的模塊630)收集純化產(chǎn)物，而將所有其他緩沖劑溶液廢棄至廢液區(qū)。如步驟820所示，整個(gè)系統(tǒng)保持連續(xù)運(yùn)行直到非純化產(chǎn)物溶液完全被消耗為止。處理800結(jié)束于步驟822。MS產(chǎn)物回收率是色譜中最重要的成本動(dòng)因之一。這是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)分子具有極高的值。捕獲式色譜處理應(yīng)該具有至少90%的回收率。因此，決定對(duì)本發(fā)明的產(chǎn)物回收階段(洗脫階段)建模。在該模型中做出以下假設(shè)1.模塊中的切向流動(dòng)(TFF)膜能夠以適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換因數(shù)(80%以上)處理樹脂和洗脫緩沖劑的漿體。2.產(chǎn)物分子從樹脂的脫附動(dòng)力學(xué)是快速的。3. TFF膜的篩分系數(shù)在整個(gè)處理中應(yīng)該恒定。4.系統(tǒng)是無(wú)“死角”的。在該模型中研究下述變量對(duì)百分比產(chǎn)量(％回收率)的影響1. “伽馬(Y)”是洗脫緩沖劑流速與樹脂緩沖劑流速之比，并且影響產(chǎn)物的稀釋度、緩沖劑用量以及洗滌效率。該變量可由操作者控制。2. “S”是TFF膜對(duì)產(chǎn)物分子的篩分系數(shù)。S等于滲透物中的產(chǎn)物濃度除以滲余物中的產(chǎn)物濃度。這是膜的固有特性并且不能由操作者改變。3. “N”是級(jí)數(shù)；本模型研究操作中的二級(jí)和三級(jí)系統(tǒng)。隨著級(jí)數(shù)增加，在所有其他變量保持恒定的情況下，洗滌效率和產(chǎn)物回收率增加。然而，更多的級(jí)數(shù)增大了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。利用物質(zhì)平衡并且求解％產(chǎn)量而導(dǎo)出模型方程。引入新變量α = Y 將變得方便。方程1示出了作為α的函數(shù)的二級(jí)系統(tǒng)的百分比產(chǎn)量
(1)% 產(chǎn)量=(1----* 100%
(l+a + a )方程2示出了作為α的函數(shù)的三級(jí)系統(tǒng)的百分比產(chǎn)量
(2)%產(chǎn)量=(1--l--) * ι οο%
(I-Hx+ a +a )圖9和圖10示出了該模型的結(jié)果；伽馬(γ)是自變量，并且百分比(％)產(chǎn)量是因變量。對(duì)于兩個(gè)模型的特定篩分系數(shù)(s = 0. 5,0. 7,0. 8，1. 0)生成百分比產(chǎn)量曲線。圖9示出了對(duì)于二級(jí)逆流切向色譜系統(tǒng)的結(jié)果，其示出了針對(duì)各篩分系數(shù)s = 0.5，0.7，0.8，1.0而言緩沖劑與樹脂的流速之比(伽馬)對(duì)百分比產(chǎn)量。圖10示出了對(duì)于三級(jí)逆流切向色譜系統(tǒng)的結(jié)果，其示出了針對(duì)各篩分系數(shù)s = 0.5，0.7，0.8，1.0而言緩沖劑與樹脂的流速之比(伽馬)對(duì)百分比產(chǎn)量。模型的結(jié)果顯示二級(jí)和三級(jí)系統(tǒng)均可實(shí)現(xiàn)大于95%的產(chǎn)量。因?yàn)樵谠撓到y(tǒng)中所用的膜將是微孔的因而預(yù)計(jì)相對(duì)自由地通過(guò)產(chǎn)物分子，因此對(duì)于這些處理的篩分系數(shù)預(yù)計(jì)處于W. 8-1.0]的范圍之內(nèi)。二級(jí)系統(tǒng)將需要比三級(jí)系統(tǒng)高的緩沖劑與原料比(Y)來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的百分比(％)產(chǎn)量。因此，對(duì)于二級(jí)系統(tǒng)而言推薦的操作伽馬(Y)是4至6，對(duì)于三級(jí)系統(tǒng)而言推薦的操作伽馬(Y)是3至4。此處所描述的建模實(shí)例是在如圖5所示的在分批模式中操作的三級(jí)逆流切向色譜系統(tǒng)中具有20，000L生物反應(yīng)器收獲物、5g/L IgG濃度的蛋白質(zhì)A捕獲。該實(shí)例例舉了本發(fā)明的許多操作模型之一。
該建模實(shí)例做出以下假設(shè)1.停留時(shí)間=0. 5分鐘(理想“小”的蛋白質(zhì)A顆粒)2.樹脂容量=30g/L3.將General Electric 空心纖維用作TFF膜。根據(jù)現(xiàn)有的大規(guī)模 General Electric 模塊使用面積和滯留容積。4.流量=100LMH5.在TFF過(guò)濾器中假定80%轉(zhuǎn)換因數(shù)。表1.建模結(jié)果
容積 20000L 產(chǎn)物濃度 5g/L 總產(chǎn)物 IOOkg 總膜面積 300m2 級(jí)數(shù)3
洗涂稀釋度因數(shù)4 樹脂容積 300L 樹脂容量 30g/L
流量100LMH
一個(gè)循環(huán)處理9kg MAB 一個(gè)循環(huán)容積 1800L
停留時(shí)間 0.5分鐘靜態(tài)混合器容積100L 總流速 200L/分鐘樹脂流速 28.6L/分鐘總循環(huán)時(shí)間0.66小時(shí)
原料流速 171.4L/分鐘循環(huán)數(shù)12
原料流量 34.3LMH 總處理時(shí)間7.9小時(shí)該模型的結(jié)果顯示出下述1.可用300L的樹脂處理20，000L的未純化產(chǎn)物，這表示相對(duì)于傳統(tǒng)的柱型色譜有所減少4倍。2.可以以單次8小時(shí)輪換進(jìn)行操作。3.可以通過(guò)增加樹脂容積來(lái)減少循環(huán)數(shù)。4.可通過(guò)增加流量來(lái)提高效率和處理時(shí)間。
12
粘合階段時(shí)間0.175小時(shí)
洗滌容積4倍樹脂容積(RV ) 1200L 洗滌階段時(shí)間0.120小時(shí)
洗脫容積4倍樹脂容積(RV) 1200L 洗脫階段時(shí)間0.12小時(shí)
再生緩沖劑容積(4RV)任選1200L 洗滌時(shí)間0.120小時(shí)
平衡緩沖劑容積(4RV) 1200 洗滌時(shí)間0.120小時(shí)
發(fā)明人意識(shí)到本發(fā)明對(duì)于下游純化處理的眾多的基本優(yōu)點(diǎn)，包括1.當(dāng)前的技術(shù)可容易地適用于該處理，這是因?yàn)楝F(xiàn)有的組成部分在市場(chǎng)中可容易獲得。也就是說(shuō)，切向流動(dòng)過(guò)濾器(過(guò)濾片、空心纖維以及陶瓷膜)和色譜樹脂可容易獲得。 利用比傳統(tǒng)的柱型色譜小的顆粒開發(fā)針對(duì)本發(fā)明專門設(shè)計(jì)的新樹脂線會(huì)是有利的。這將使質(zhì)量傳遞限制無(wú)效，增加動(dòng)態(tài)粘合容量并且使處理更加高效。2.類似于任何切向流動(dòng)系統(tǒng)，可根據(jù)需要盡可能大地調(diào)整根據(jù)本發(fā)明的原理的切向色譜系統(tǒng)。這不是具有傳統(tǒng)的柱型色譜的情況-市場(chǎng)中最大的可量柱當(dāng)前局限于直徑2 米。3.可以如圖6所示那樣設(shè)計(jì)連續(xù)模式的逆流切向色譜。通常，連續(xù)處理更高效并且需要較小的系統(tǒng)尺寸。4.以完全一次性方式運(yùn)行本系統(tǒng)存在潛力。這是因?yàn)榕c柱型色譜相比該操作需要小得多的量的樹脂(這對(duì)于諸如離子交換樹脂等較便宜的樹脂種類而言將是成立的)。另外，以較小尺度的切向流動(dòng)過(guò)濾器也可一次性地使用。5.樹脂的使用可以是低于傳統(tǒng)色譜的數(shù)量級(jí)，導(dǎo)致多達(dá)80%的顯著成本節(jié)約。因此，本發(fā)明人意識(shí)到本發(fā)明的眾多應(yīng)用導(dǎo)致每年8. 5億美元以上的色譜處理市場(chǎng)。Jen-Chang Hsia的發(fā)明名稱為“切向流動(dòng)親和超濾”的美國(guó)專利No. 4，780，210描述了用于胰蛋白酶純化的處理。更具體而言，該專利涉及生物化學(xué)純化的處理，其組合了親和色譜的處理技術(shù)與切向超濾，并且能夠連續(xù)流動(dòng)地或半連續(xù)流動(dòng)地進(jìn)行操作，供所感興趣的生物分子的純化(或分離)之用。本發(fā)明的處理由于逆流和單程性質(zhì)連同各種其他改進(jìn)而可證實(shí)是不同的。美國(guó)專利No. 4，780’ 210中所描述的處理不適合于生物技術(shù)市場(chǎng)。Henry B. Kopf 的美國(guó)專利 No. 6，139，746 和 No. 6，214，221 (在下文中為“Kopf 專利”)描述了利用橫向過(guò)濾器元件系統(tǒng)從源液體中純化目標(biāo)物質(zhì)的處理和裝置。如圖2、圖 5以及圖6所示，Kopf專利描述了這樣的系統(tǒng)和處理其使源液體與樹脂接觸，允許樹脂粘合目標(biāo)物質(zhì)的期望餾分，在橫向流動(dòng)過(guò)濾器系統(tǒng)中再循環(huán)樹脂并且最終從樹脂中回收目標(biāo)物質(zhì)。逆流切向色譜(CTC)顯示了與這些專利的至少三個(gè)區(qū)別第一，CTC是基于材料的連續(xù)且恒態(tài)的處理(單程)的處理和系統(tǒng)；第二，CTC使用逆流再循環(huán)回路來(lái)將緩沖劑再循環(huán)至處理的起點(diǎn)；第三，CTC使用靜態(tài)混合或靜態(tài)混合器來(lái)將樹脂與源液體結(jié)合，這與攪拌式或完全流動(dòng)混合相反。下面依次分別討論這些連續(xù)且恒態(tài)的處理CTC允許在目標(biāo)產(chǎn)物流過(guò)CTC系統(tǒng)時(shí)與樹脂進(jìn)行一次通過(guò)的、 連續(xù)且恒態(tài)的溶解。與非連續(xù)/非恒態(tài)系統(tǒng)/處理相比，該樹脂處理和產(chǎn)物分離是高度有效的并且提供更高效的產(chǎn)量。Kopf專利依靠樹脂的分批且非恒態(tài)的處理。Kopf系統(tǒng)也專門著重于小(幾μπι)的無(wú)細(xì)孔顆粒，但CTC系統(tǒng)對(duì)于采用寬泛的顆粒類型足夠靈活。逆流再循環(huán)回路=CTC描述了緩沖劑與樹脂/滲透物之間的逆流流動(dòng)。逆流流動(dòng)沿著樹脂流動(dòng)的逆流方向在切向流動(dòng)過(guò)濾器的滲透物溶液中產(chǎn)生濃度梯度。該逆流流動(dòng)節(jié)省了緩沖劑容積并且增大了處理效率。以上所示的建模結(jié)果可提供對(duì)這些權(quán)利要求的支持。靜態(tài)混合CTC使用靜態(tài)混合或靜態(tài)混合器。包含靜態(tài)混合器在性能改進(jìn)和成本改進(jìn)方面是顯著的。與CTC系統(tǒng)的批量實(shí)施相比，Kopf系統(tǒng)是最適當(dāng)?shù)?；如先前所注意到的那樣，Kopf結(jié)構(gòu)不服從于連續(xù)操作。盡管兩種情況下的分離器均為膜過(guò)濾裝置，但接觸單元不同在Kopf中為攪拌槽而在CTC中為靜態(tài)混合器。靜態(tài)混合器具有允許良好控制接觸時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)，而攪拌槽導(dǎo)致接觸時(shí)間的寬廣分布。另外，攪拌槽中的阻塞較高；CTC單元中的相應(yīng)阻塞較小。因此，Kopf系統(tǒng)的基建費(fèi)用較高，但其也鎖閉在操作規(guī)模中，這對(duì)于CTC 系統(tǒng)而言更易于改變，CTC系統(tǒng)具有相對(duì)廉價(jià)的功能單元并且確實(shí)可被處置為一次性。本發(fā)明的工業(yè)實(shí)用件和優(yōu)點(diǎn)逆流切向色譜(CTC)方法提供了在擺脫普通的填充柱形式的框架內(nèi)獲得色譜純化的某些益處的手段。該方案采用接觸器-分離器功能單元，其與基于攪拌槽的變換方法相比允許更好地控制接觸時(shí)間。這種單元在允許適于最優(yōu)粘合效率的流速的匹配方面可特別有效。以相同的形式進(jìn)行后續(xù)步驟(洗滌、洗脫、再生、平衡)。整個(gè)結(jié)構(gòu)看來(lái)最適合于捕獲步驟，并且提供了降低基建費(fèi)用、易于擴(kuò)大以及使用一次性組件的優(yōu)點(diǎn)。以預(yù)備的粘合-洗脫模式操作的色譜固有地為分批處理，其設(shè)計(jì)必須平衡快速質(zhì)量傳遞的優(yōu)點(diǎn)與快速動(dòng)量傳遞(表現(xiàn)為高壓降)的缺點(diǎn)。這種權(quán)衡導(dǎo)致對(duì)流速、顆粒尺寸以及柱長(zhǎng)的限制，同時(shí)涉及諸如流動(dòng)分布等因素的實(shí)際問題限制柱直徑。CTC框架允許避免若干上述問題，還引入某些附加因素盡管基本的CTC接觸單元服從于分批操作，但也可經(jīng)由接觸單元的重復(fù)來(lái)實(shí)現(xiàn)完全連續(xù)操作。對(duì)于制藥操作而言，連續(xù)操作由于低容積色譜系統(tǒng)處理大容積原料的優(yōu)點(diǎn)而是重要的?；镜腃TC接觸單元是平衡階段接觸器-分離器單元的新式等效，盡管靜態(tài)混合器和空心纖維或類似分離單元的使用顯著減少了分散(反混)，其允許更好地控制接觸時(shí)間。串聯(lián)使用2-3個(gè)這些單元允許即使在相當(dāng)短的接觸時(shí)間內(nèi)也可實(shí)現(xiàn)相對(duì)完全的質(zhì)量傳遞。與良好混合系統(tǒng)接觸的填充床的替換消除了對(duì)顆粒尺寸減小，即柱壓降的主要約束。從而可以使用更小的顆粒尺寸，允許更快的質(zhì)量傳遞，尤其在裝料期間亦是如此。在良好混合系統(tǒng)中裝料的另一優(yōu)點(diǎn)是控制樹脂流動(dòng)與原料流動(dòng)的容積平衡的能力。在稀釋原料和相對(duì)高容量對(duì)于這些種類的處理而言是典型的情況下，將填充柱裝料至接近全容量需要以低流速對(duì)許多柱容積給料，而樹脂懸浮液的使用允許直接保持流量比。去除大的填充柱除去了主要的基建投資，而以較小、較便宜且潛在一次性的CTC 功能單元來(lái)代替。靜態(tài)混合器和空心纖維模塊均可獲得為各種尺寸，使得擴(kuò)大成為可能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果材料和方法所有的代譜實(shí)驗(yàn)用強(qiáng)固的陰離子交換樹脂，即由Bio-Rad實(shí)驗(yàn)室 (Hercules, CA)捐贈(zèng)的Macro-Prep 25Q來(lái)實(shí)施。該樹脂的公稱顆粒尺寸是25微米，公稱孔隙尺寸為725埃。由光譜實(shí)驗(yàn)室(RanchoDomingue^CA)捐贈(zèng)MidiCros 空心纖維模塊(產(chǎn)品編號(hào)-X32E-901-02N)。每個(gè)空心纖維模塊封裝十根具有0. 2微米孔隙尺寸的聚醚砜纖維，并且長(zhǎng)約64cm，內(nèi)徑為1mm，從而每個(gè)模塊的總表面積為200cm2。靜態(tài)混合器長(zhǎng)為 11. 25英寸，內(nèi)徑為0.4英寸，并且從Koflo公司(Cary, IL)購(gòu)得。牛血清清蛋白(A7906) 和來(lái)自馬骨骼肌的肌紅蛋白(M0630)從Sigma-Aldrichd Louis，M0)購(gòu)得。通過(guò)將適當(dāng)量的磷酸氫二鈉七水合物(J. T. Baker)和磷酸二氫鉀晶體(J. T. Baker)溶解在去離子水中來(lái)制備磷酸緩沖劑，從電阻率大于18M Ω-cm的NANOpure Diamond水凈化系統(tǒng)(BarnsteadThermolyne公司)獲得去離子水。利用Hiermo Orion型420Aplus pH計(jì)來(lái)測(cè)量溶液的pH， 并且根據(jù)需要通過(guò)添加0. IM HCl或NaOH來(lái)調(diào)節(jié)。通過(guò)將適當(dāng)量的氫化鈉(J.T.Baker)溶解在PH為7的20mM離子強(qiáng)度的磷酸緩沖劑中來(lái)制備高離子強(qiáng)度的洗脫緩沖劑。分析利用分光光度計(jì)根據(jù)^Onm的吸光度確定從粘合動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)收集的樣本中的BSA濃度。由連續(xù)稀釋度對(duì)BSA建立校準(zhǔn)曲線以便將吸光度讀數(shù)轉(zhuǎn)換為BSA濃度。尺寸排阻色譜被用于定量地分析在二級(jí)CTC處理期間收集的樣本是否存在BSA和肌紅蛋白。 將具有來(lái)自 GE Healthcare (Uppasala, Sweden)的 Superdex 200，10/300 凝膠滲透柱的 Agilent 1100HPLC系統(tǒng)用于尺寸排阻色譜，其給出BSA與肌紅蛋白峰值之間的極佳的基線分辨度。將PH為7的50mM磷酸緩沖劑中的0. 15M NaCl用作流速為0. 4mL/min的流動(dòng)相。 在30s的時(shí)期內(nèi)注入100微升樣本，并且在205nm的Agilent 1200系列UV-Vis檢測(cè)器上對(duì)來(lái)自Superdex 200柱的流出物監(jiān)控蛋白質(zhì)濃度。將適當(dāng)?shù)男?zhǔn)曲線用于根據(jù)峰值面積計(jì)算BSA和肌紅蛋白的濃度。二級(jí)CTC實(shí)驗(yàn)泵將濃縮的漿體從原料罐驅(qū)動(dòng)至第一靜杰混合器,在該處其與來(lái)自第二空心纖維模塊的滲透物流以適當(dāng)?shù)谋壤旌?。第一靜態(tài)混合器提供濃縮的新鮮樹脂漿體與來(lái)自第二空心纖維單元的滲透物流之間隨充足停留時(shí)間的良好混合。來(lái)自第一靜態(tài)混合器的經(jīng)良好混合的稀釋漿體進(jìn)入第一空心纖維單元并且被分成兩股流作為滲余物流的濃縮樹脂漿體和無(wú)樹脂的滲透物流。來(lái)自第一空心纖維模塊的滲透物流作為產(chǎn)物或廢液被收集在罐中。第一空心纖維模塊的滲余物流進(jìn)入第二靜態(tài)混合器，在該處其再次與新鮮緩沖劑(在洗滌或洗脫步驟的情況下)或原料蛋白質(zhì)溶液(在粘合步驟的情況下)以適當(dāng)?shù)谋壤嗷旌稀?lái)自第二靜態(tài)混合器的稀釋漿體進(jìn)入第二空心纖維模塊并且被分成兩股流由濃縮樹脂漿體構(gòu)成的滲余物流和無(wú)樹脂的滲透物流。來(lái)自第二空心纖維模塊的滲透物被引向第一靜態(tài)混合器同時(shí)將滲余物收集在單獨(dú)罐中以進(jìn)行進(jìn)一步處理。使用雙通道滲透泵在恒定流量模式下使用空心纖維膜模塊，并且使用壓力傳感器監(jiān)控沿著膜的壓降以及與膜交叉的壓降。
二元蛋白質(zhì)系統(tǒng)(BSA/肌紅蛋白)的完全分離達(dá)到了 99. 5%的BSA純度和 93%的產(chǎn)量。理論建模和實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示符合5%之內(nèi)。據(jù)此，盡管參考按照特定順序進(jìn)行的特定操作描述并且示出了本文所公開的方法，但應(yīng)當(dāng)理解的是，在不背離本發(fā)明教義的情況下，這些操作可以組合、再細(xì)分或重排序以形成等效方法。據(jù)此，除非本文具體指出，否則操作的順序和分組不是本發(fā)明的限制。最后，盡管參考本發(fā)明的特定實(shí)施例特定地示出并且描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，如所附權(quán)利要求所限定的那樣，可對(duì)形式和細(xì)節(jié)進(jìn)行各種其他修改。
權(quán)利要求
1.一種用于逆流切向色譜的模塊，包括 第一輸入端口(101)，其用于接收輸入溶液；第一混合器(102)，其用于將所述輸入溶液與來(lái)自第二輸入端口(10 的再循環(huán)溶液相混合以產(chǎn)生第一混合輸出；I級(jí)過(guò)濾器(104)，其用于濃縮所述第一混合輸出以產(chǎn)生I級(jí)滲余物，其中I級(jí)滲透物從所述I級(jí)過(guò)濾器經(jīng)由第一輸出端口(10 流出所述模塊；第二混合器(106)，其用于將來(lái)自所述I級(jí)過(guò)濾器(104)的I級(jí)滲余物與來(lái)自第三輸入端口(107)的任選緩沖劑溶液相混合以產(chǎn)生第二混合輸出；以及II級(jí)過(guò)濾器(108)，其用于濃縮所述第二混合輸出以產(chǎn)生II級(jí)滲余物，所述II級(jí)滲余物從所述II級(jí)過(guò)濾器經(jīng)由第二輸出端口(110)流出所述模塊，其中II級(jí)滲透物從所述II 級(jí)過(guò)濾器經(jīng)由第三輸出端口(109)流出所述模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的模塊，其中，所述輸入溶液包括樹脂和未純化產(chǎn)物溶液。
3.如權(quán)利要求1所述的模塊，其中，所述I級(jí)滲透物是廢液。
4.如權(quán)利要求1所述的模塊，其中，所述I級(jí)滲透物是產(chǎn)物。
5.如權(quán)利要求1所述的模塊，其中，所述第二混合器(106)接收清潔緩沖劑溶液。
6.如權(quán)利要求1所述的模塊，其中，所述第二混合器(106)不接收清潔緩沖劑溶液。
7.如權(quán)利要求1所述的模塊，其中，所述第三輸出端口(109)經(jīng)由泵(112)和三通閥 (111)連接至所述第二輸入端口(103)。
8.如權(quán)利要求7所述的模塊，其中，所述三通閥(111)將從所述第三輸出端口(109)的輸出送至廢液區(qū)(11 或送至所述第二輸入端口(103)。
9.如權(quán)利要求1所述的模塊，其中，所述I級(jí)過(guò)濾器(104)和所述II級(jí)過(guò)濾器(108) 是切向流動(dòng)過(guò)濾器。
10.如權(quán)利要求1所述的模塊，其中，所述第一混合器(10 和所述第二混合器(106) 是靜態(tài)混合器。
11.一種用于逆流切向色譜的系統(tǒng)，包括 用于逆流切向色譜的模塊；第一樹脂罐(302)，其用于貯存與所述模塊的第一輸入端口(101)連接的樹脂； 輸入罐(304)，其用于貯存與所述模塊的第一輸入端口(101)連接的未純化產(chǎn)物溶液； 將所述模塊的第二輸入端口(10 與第三輸出端口(109)連通的泵(11 和三通閥 (111)；第二樹脂罐(325)，其用于貯存經(jīng)由泵(32 和三通閥(317)而與所述模塊的第二輸出端口(110)連接的樹脂和經(jīng)由泵(313)而與所述模塊的第一輸入端口(101)連接的樹脂； 產(chǎn)物罐(309)，其用于捕獲經(jīng)由三通閥(307)和泵(306)而與所述模塊的所述第一輸出端口(10 連接的純化產(chǎn)物溶液；以及一個(gè)或多個(gè)緩沖劑罐，其用于貯存經(jīng)由泵(314)而與所述模塊的所述第三輸入端口 (107)連接的緩沖劑溶液。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述用于逆流切向色譜的模塊包括第一混合器(102)，其用于將輸入溶液與來(lái)自第二輸入端口(10 的再循環(huán)溶液相混合以產(chǎn)生第一混合輸出；I級(jí)過(guò)濾器(104)，其用于濃縮所述第一混合輸出以產(chǎn)生I級(jí)滲余物，其中I級(jí)滲透物從所述I級(jí)過(guò)濾器經(jīng)由第一輸出端口(10 流出所述模塊，所述第一輸出端口(10 經(jīng)由泵(306)和三通閥(307)連接至所述產(chǎn)物罐(309)；第二混合器(106)，其用于將來(lái)自所述I級(jí)過(guò)濾器(104)的I級(jí)滲余物與來(lái)自第三輸入端口(107)的任選緩沖劑溶液相混合以產(chǎn)生第二混合輸出，其中所述第二輸入端口(107) 連接至所述一個(gè)或多個(gè)緩沖劑罐；以及II級(jí)過(guò)濾器(108)，其用于濃縮所述第二混合輸出以產(chǎn)生II級(jí)滲余物，所述II級(jí)滲余物從所述II級(jí)過(guò)濾器經(jīng)由第二輸出端口(110)流出所述模塊，其中II級(jí)滲透物從所述II 級(jí)過(guò)濾器經(jīng)由第三輸出端口(109)流出所述模塊。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，還包括附加的逆流切向色譜階段，其包括第三混合器(530)和第三過(guò)濾器(532)以提高所述系統(tǒng)的效率。
14.一種用于逆流切向色譜的方法，包括 接收來(lái)自第一輸入端口(101)的輸入溶液；將所述輸入溶液與來(lái)自第二輸入端口(10 的再循環(huán)溶液相混合以產(chǎn)生第一混合輸出；濃縮所述第一混合輸出以產(chǎn)生I級(jí)滲余物，其中I級(jí)滲透物經(jīng)由第一輸出端口(105) 流出；將所述I級(jí)滲余物與來(lái)自第三輸入端口(107)的任選緩沖劑溶液相混合以產(chǎn)生第二混合輸出；以及濃縮所述第二混合輸出以產(chǎn)生II級(jí)滲余物，所述II級(jí)滲余物經(jīng)由第二輸出端口(110) 流出，其中II級(jí)滲透物經(jīng)由第三輸出端口(109)流出。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括平衡步驟，其包括在粘合步驟之前用中性緩沖劑沖洗。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述粘合步驟還包括 以適當(dāng)?shù)牧魉俦盟蛠?lái)自第一樹脂罐的樹脂和非純化產(chǎn)物； 將來(lái)自所有階段的滲透物作為廢液而廢棄；以及將具有粘合產(chǎn)物的樹脂收集在第二樹脂罐中。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述洗滌步驟還包括 用洗滌緩沖劑沖洗；將具有粘合產(chǎn)物的樹脂泵送到第一階段內(nèi)，在所述第一階段所述具有粘合產(chǎn)物的樹脂與來(lái)自第二階段的再循環(huán)洗滌緩沖劑相混合；將具有粘合產(chǎn)物的經(jīng)洗滌樹脂收集在第一樹脂罐中；以及將來(lái)自所述第一階段的滲透物作為廢液而廢棄。
18.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述洗脫步驟還包括 用洗脫緩沖劑沖洗；將具有粘合產(chǎn)物的樹脂泵送到第一階段內(nèi)，在所述第一階段所述具有粘合產(chǎn)物的樹脂與來(lái)自第二階段的再循環(huán)洗脫緩沖劑相混合；將來(lái)自所述第一階段的滲透物作為純化產(chǎn)物進(jìn)行收集；以及將樹脂收集在第二樹脂罐中。
19.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括再生步驟，在所述再生步驟期間對(duì)樹脂進(jìn)行清潔以備下一循環(huán)再使用。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述再生步驟還包括 用再生溶液沖洗；將樹脂泵送到第一階段內(nèi)，在所述第一階段所述樹脂與來(lái)自第二階段的再循環(huán)再生溶液相混合；將來(lái)自所述第一階段的滲透物作為廢液而廢棄；以及將樹脂收集在第一樹脂罐中。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括附加的平衡步驟，包括如果需要附加的循環(huán)則在所述再生步驟之后用平衡緩沖劑沖洗。
22.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括貯存步驟，包括如果樹脂需要貯存則用貯存溶液沖洗。
全文摘要
本發(fā)明涉及色譜技術(shù)中的突破，其允許1)更大規(guī)模的操作；2)更快的處理時(shí)間；3)一次性；4)介質(zhì)/樹脂費(fèi)用的減少；以及5)固定設(shè)備投資的減少。在本發(fā)明中，用由兩個(gè)或更多個(gè)連通的切向流動(dòng)過(guò)濾器和靜態(tài)混合器組成的模塊替代色譜柱。色譜樹脂單程地流過(guò)該模塊，同時(shí)對(duì)樹脂進(jìn)行類似于常規(guī)色譜處理的操作(粘合、洗滌、洗脫、再生以及平衡)。沿著樹脂流動(dòng)的逆流方向?qū)⒂糜谶@些操作的緩沖劑泵送到所述模塊中，并且將來(lái)自稍后階段的滲透物溶液反向循環(huán)到先前階段中。這沿著樹脂流動(dòng)的逆流方向在所述切向流動(dòng)過(guò)濾器的滲透物溶液中產(chǎn)生濃度梯度，從而節(jié)約緩沖劑容積并且提高處理效率。
文檔編號(hào)B01D15/08GK102421494SQ201080018318
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2010年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月14日
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