Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к пористой половолоконной мембране, содержащей регенерированную целлюлозу, и к способу проверки целостности мембранного модуля, заполненного этой пористой мембраной.
Уровень техники
[0002] В качестве меры по повышению вирусной безопасности препаратов, получаемых из плазмы крови человека, а также биологических препаратов, таких как биофармацевтические препараты, на стадиях их производства был введен этап удаления/инактивации вирусов. В частности, способ удаления вирусов фильтрацией с помощью пористой мембраны представляет собой эффективный способ, способный уменьшать количество вирусов без денатурации полезного белка. Пористая мембрана, содержащая регенерированную целлюлозу, характеризуется меньшей адсорбцией белка на мембране из-за отличной гидрофильности, и поэтому широко используется для удаления вирусов из различных биологических препаратов (см., например, Патентные документы 1 и 2).
[0003] В способе удаления вирусов путем фильтрации через пористую мембрану для обеспечения безопасности фармацевтических препаратов после производства требуется проверка целостности мембранного модуля для подтверждения того, что мембрана для удаления вирусов эффективно функционирует на стадии удаления вирусов.
[0004] В том случае, когда образуется пора, имеющая большой размер, выходящий за пределы распределения размеров пор исходной пористой мембраны, например точечное отверстие диаметром около 100 мкм, ухудшение свойств мембраны по удалению вирусов не может быть обнаружено путем оценки с использованием мелких частиц заменителя вируса. С другой стороны, известно, что с помощью испытания на герметичность при давлении 1 кгс/см2 (98 кПа) в качестве метода проверки целостности мембранного модуля из пористой половолоконной мембраны, состоящей из регенерированной медно-аммиачным процессом целлюлозы и имеющей средний размер пор 35 нм, можно оценить ухудшение эффективности удаления вирусов (см., например, Патентный документ 3).
[0005] Примеры метода проверки целостности мембранного модуля включают испытание на утечку или испытание на диффузию для определения диаметра точечного отверстия, позволяющего обеспечить желаемую эффективность удаления вируса, и подтверждения отсутствия дефекта, имеющего размер, равный или превышающий этот диаметр точечного отверстия. В мембране для удаления парвовируса, имеющего диаметр приблизительно 20 нм, необходимо установить высокое давление при испытании на герметичность и т.п., потому что игольчатые отверстия, которые влияют на ухудшение свойств удаления вируса, очень малы. Однако испытание на целостность с использованием такого метода ограничивается пористой мембраной, состоящей из поливинилиденфторида, синтетического полимера на основе полисульфона и т.п.
Список цитируемых документов
Патентные документы
[0006] Патентный документ 1: WO/2015/156401
Патентный документ 2: WO/2017/170874
Патентный документ 3: Японская отложенная патентная заявка № Hei 7-132215
Сущность изобретения
Техническая проблема
[0007] Задачей настоящего изобретения является предложить содержащую регенерированную целлюлозу пористую половолоконную мембрану, которая позволяет оценить улучшенное свойство удаления частиц с помощью испытания на герметичность и т.п. Другой задачей настоящего изобретения является предложить способ проверки целостности мембранного модуля, содержащего пористую половолоконную мембрану, с использованием способа испытания на герметичность.
Решение проблемы
[0008] Как было описано выше, при испытании на герметичность и т.п. в мембране для удаления парвовируса, имеющего диаметр приблизительно 20 нм, микроотверстие, влияющее на ухудшение ее свойств удаления вируса, настолько маленькое, что необходимо устанавливать испытательное давление при испытании на герметичность и т.п. высоким, чтобы улучшить точность обнаружения такого крошечного отверстия. Однако испытание на целостность с использованием такого метода можно проводить только для пористой мембраны, состоящей из поливинилиденфторида или синтетического полимера на основе полисульфона. Когда тестовое давление устанавливается высоким для повышения точности обнаружения мельчайших отверстий регенерированной целлюлозной мембраны, регенерированная целлюлозная мембрана не может выдержать такое тестовое давление, что и является проблемой, которую необходимо решить.
[0009] Авторы настоящего изобретения провели интенсивные исследования с целью преодоления вышеописанной проблемы. В результате было найдено, что эта проблема преодолевается путем установки предельного давления упругости пористой половолоконной мембраны, содержащей регенерированную целлюлозу, равным или превышающим некоторое конкретное значение. Также было найдено, что при использовании такой содержащей регенерированную целлюлозу пористой половолоконной мембраны можно повысить точность обнаружения мельчайших отверстий и т.п. в содержащей регенерированную целлюлозу пористой половолоконной мембране в способе испытаний целостности с помощью испытания на герметичность с использованием мембранного модуля, содержащего пористую половолоконную мембрану, что привело к завершению настоящего изобретения.
[0010] Более конкретно, подробности настоящего изобретения являются следующими.
[1] Пористая половолоконная мембрана, содержащая регенерированную целлюлозу и имеющая давление предела упругости 200 кПа или больше.
[0011] [2] Пористая половолоконная мембрана по п.[1], в которой отношение (R/t) внутреннего диаметра (R) к толщине (t) пористой половолоконной мембраны равно 8,4 или меньше.
[0012] [3] Пористая половолоконная мембрана по п.[1] или [2], в которой толщина (t) пористой половолоконной мембраны находится в диапазоне 20 мкм или больше и 70 мкм или меньше.
[0013] [4] Пористая половолоконная мембрана по любому из пп.[1] - [3], в которой регенерированная целлюлоза получается с помощью медно-аммиачного процесса.
[0014] [5] Пористая половолоконная мембрана по любому из пп.[1] - [4], в которой размер пор внутренней поверхности пористой половолоконной мембраны больше, чем размер пор наружной поверхности.
[0015] [6] Пористая половолоконная мембрана по любому из пп.[1] - [5], которая имеет градиентную структуру, в которой размер пор становится меньше от стороны внутренней поверхности к стороне наружной поверхности.
[0016] [7] Пористая половолоконная мембрана по любому из пп.[1] - [6], в которой водопроницаемость при давлении фильтрации 27 кПа и температуре 37°C составляет 10 л/(м2⋅час) или больше и 50 л/(м2⋅час) или меньше.
[0017] [8] Пористая половолоконная мембрана по любому из пп.[1] - [7], в которой точка начала образования пузырьков составляет 1,2 МПа или больше.
[0018] [9] Пористая половолоконная мембрана по любому из пп.[1] - [8], которая используется для удаления вирусов.
[0019] [10] Пористая половолоконная мембрана по п.[9], в которой степень удаления парвовируса (LRV) составляет 4,0 или больше.
[0020] [11] Способ фильтрации содержащей биологический препарат жидкости с помощью пористой половолоконной мембраны по любому из пп.[1] - [10], в котором трансмембранный перепад давления пористой половолоконной мембраны во время фильтрации составляет 150 кПа или больше.
[0021] [12] Способ фильтрации по п.[11], в котором содержащая биологический препарат жидкость содержит по меньшей мере одно из иммуноглобулина (поликлональное антитело), альбумина, фактора свертывания крови, протромбинового комплекса, среды, моноклонального антитела, комплекса лекарственного антитела, вакцины, рекомбинантного белка, вирусного вектора, ДНК и РНК.
[0022] [13] Способ фильтрации по п.[11] или [12] для удаления вирусов.
[0023] [14] Способ испытания на целостность мембранного модуля, заполненного пористой половолоконной мембраной по любому из пп.[1] - [10], в котором:
мембранный модуль имеет пространство со стороны внешней поверхности, которое контактирует с внешней поверхностью пористой половолоконной мембраны, и пространство со стороны внутренней поверхности, которое контактирует с внутренней поверхностью пористой половолоконной мембраны, и
способ содержит заполнение пространства со стороны внешней поверхности жидкостью, и
опрессовку со стороны внутренней поверхности с помощью воздуха так, чтобы трансмембранный перепад давления пористой половолоконной мембраны находился в диапазоне более 98 кПа и не больше, чем давление предела упругости пористой половолоконной мембраны.
[0024] [15] Способ испытания на целостность мембранного модуля, заполненного содержащей регенерированную целлюлозу пористой половолоконной мембраной, в котором:
мембранный модуль имеет пространство со стороны внешней поверхности, которое контактирует с внешней поверхностью пористой половолоконной мембраны, и пространство со стороны внутренней поверхности, которое контактирует с внутренней поверхностью пористой половолоконной мембраны, и
способ содержит опрессовку со стороны внутренней поверхности так, чтобы трансмембранный перепад давления пористой половолоконной мембраны находился в диапазоне 98 кПа или больше и не больше, чем давление предела упругости пористой половолоконной мембраны.
[0025] [16] Способ испытания на целостность по п.[14] или [15], в котором содержащая регенерированную целлюлозу пористая половолоконная мембрана имеет давление предела упругости 200 кПа или больше.
[0026] [17] Способ испытания на целостность по любому из пп.[14] - [16], в котором отношение (R/t) внутреннего диаметра (R) пористой половолоконной мембраны к ее толщине (t) составляет 8,4 или меньше.
[0027] [18] Способ испытания на целостность по любому из пп.[14] - [17], в котором пористая половолоконная мембрана является мембраной для удаления вирусов.
[0028] [19] Способ испытания на целостность по любому из пп.[14] - [18], дополнительно содержащий стадию визуального наблюдения воздушного пузырька, появляющегося из пористой половолоконной мембраны.
[0029] [20] Способ испытания на целостность по любому из пп.[14] - [18], дополнительно содержащий стадию измерения значения колебаний давления в любом из пространства со стороны внешней поверхности и пространства со стороны внутренней поверхности, или стадию измерения объема притока воздуха, необходимого для поддержания постоянного давления в одном из этих пространств.
Полезные эффекты изобретения
[0030] Настоящее изобретение предлагает содержащую регенерированную целлюлозу пористую половолоконную мембрану, которая позволяет оценить эффективность удаления вирусов с помощью испытания на герметичность и т.п. Настоящее изобретение также предлагает способ проверки целостности пористой половолоконной мембраны с помощью испытания на герметичность.
Краткое описание чертежей
[0031] Фиг.1 представляет собой схематический вид поперечного сечения пористой половолоконной мембраны, показывающий соотношение между внутренним диаметром (R) пористой половолоконной мембраны и ее толщиной (t).
Фиг.2 представляет собой график, используемый для определения давления предела упругости пористой половолоконной мембраны Примера 1.
Фиг.3 представляет собой изображение пористой половолоконной мембраны Примера 1, наблюдаемое с помощью сканирующего микроскопа.
Фиг.4 представляет собой изображение пористой половолоконной мембраны Примера 2, наблюдаемое с помощью сканирующего микроскопа.
Фиг.5 представляет собой изображение пористой половолоконной мембраны Примера 3, наблюдаемое с помощью сканирующего микроскопа.
Фиг.6 представляет собой изображение пористой половолоконной мембраны Примера 4, наблюдаемое с помощью сканирующего микроскопа.
Фиг.7 представляет собой график, показывающий корреляцию между отношением (R/t) внутреннего диаметра (R) пористой половолоконной мембраны к ее толщине (t) и давлением предела упругости.
Описание вариантов осуществления
[0032] Далее настоящее изобретение будет подробно описано на основе конкретного варианта осуществления (который в дальнейшем будет называться «настоящим вариантом осуществления»). Настоящее изобретение не ограничивается следующим вариантом осуществления, и может быть выполнено в любой форме без отступлений от сути настоящего изобретения.
[0033] Далее будет описана содержащая регенерированную целлюлозу пористая половолоконная мембрана в соответствии с настоящим вариантом осуществления.
[0034] Пористая половолоконная мембрана в соответствии с настоящим вариантом осуществления представляет собой полую мембрану, имеющая пористую структуру, содержащую множество пор, которые позволяют материалу проходить через нее или захватывают его. Пористая половолоконная мембрана может иметь любую форму без ограничений, и может иметь цилиндрическую непрерывную форму. В настоящем описании поверхность пористой половолоконной мембраны, находящаяся внутри цилиндра, будет называться «внутренней поверхностью», а поверхность, находящаяся снаружи цилиндра, будет называться «наружной поверхностью».
[0035] Пористая половолоконная мембрана в соответствии с настоящим вариантом осуществления особенно не ограничивается, если она представляет собой пористую половолоконную мембрану, содержащую регенерированную целлюлозу. Регенерированная целлюлоза особенно не ограничивается, если она получается путем формования исходного раствора, полученного путем растворения натуральной целлюлозы с помощью химической обработки, и последующей регенерации полученного продукта с помощью другой химической обработки. Примеры включают в себя регенерированную целлюлозу, полученную с помощью процесса ее приготовления из медно-аммиачного раствора целлюлозы (медно-аммиачный процесс), а также полученную с помощью процесса омыления ацетилцеллюлозы щелочью (процесс омыления).
[0036] Пористая половолоконная мембрана настоящего варианта осуществления может содержать компонент, отличающийся от регенерированной целлюлозы, или может содержать частично модифицированную регенерированную целлюлозу. Примеры включают в себя регенерированную целлюлозу, имеющую гидроксильную группу целлюлозы, модифицированную путем этерификации, а также частично сшитую регенерированную целлюлозу. Поверхность пористой половолоконной мембраны может быть покрыта полимерной пленкой. Примеры полимера, используемого для покрытия, включают в себя полигидроксиэтилметакрилат, сополимер 2-гидроксиэтилметакрилата и акриламида, полиметоксиэтилакрилат, сополимер 2-гидроксиэтилметакрилата и диэтиламиноэтилметакрилата, сополимер 2-метакрилоилоксиэтилфосфорилхолина и н-бутилметакрилата, сополимер 2-(N-3-сульфопропил-N,N-диметиламмоний)этилметакрилата и н-бутилметакрилата, а также сополимер гидроксипропилцеллюлозы, поливинилпирролидона или винилпирролидона и винилацетата.
[0037] Пористая половолоконная мембрана настоящего варианта осуществления особенно не ограничивается, если она представляет собой пористую половолоконную мембрану, которая позволяет оценивать эффективности удаления вирусов или обнаруживать крохотные игольчатые отверстия в тесте целостности, таком как испытание на герметичность. Примеры включают в себя пористую половолоконную мембрану, имеющую давление предела упругости, равное или превышающее некоторое конкретное значение. Примеры давления предела упругости включают в себя 200 кПа или больше, 210 кПа или больше, 220 кПа или больше, 230 кПа или больше, 240 кПа или больше и 250 кПа или больше. В другом способе создания давления предела упругости примеры включают в себя 215 кПа или больше, 225 кПа или больше, 235 кПа или больше, 245 кПа или больше, 255 кПа или больше, 270 кПа или больше и 280 кПа или больше. Верхний предел давления предела упругости особенно не ограничивается, если это давление, которое может быть фактически оказано, и его примеры включают в себя 1000 кПа или меньше, 900 кПа или меньше, 800 кПа или меньше, 700 кПа или меньше, 600 кПа или меньше, 500 кПа или меньше, 450 кПа или меньше, 400 кПа или меньше, 350 кПа или меньше и 300 кПа или меньше.
[0038] Термин «давление предела упругости» определяется как давление в момент времени, когда расширение, наблюдаемое по изменению наружного диаметра половолоконной мембраны, показывает отклонение от линейного изменения из-за увеличения давления воздуха со стороны внутренней поверхности половолоконной мембраны. Отклонение расширения половолоконной мембраны от линейного изменения происходит за счет пластической деформации половолоконной мембраны. При различных проверках, фильтрации и испытаниях на целостность, таких как испытание на герметичность на стадиях производства пористой половолоконной мембраны, предпочтительно, чтобы не происходило существенных изменений свойств удаления вирусов и водопроницаемости пористой мембраны до и после испытания, а также предпочтительно, чтобы в качестве давления, используемого при испытании, выбиралось давление, не превышающее предел упругости. Давление предела упругости пористой половолоконной мембраны настоящего варианта осуществления измеряется при смачивании пористой половолоконной мембраны водой.
[0039] Испытание на герметичность представляет собой способ обнаружения наличия или отсутствия большого отверстия (игольчатого отверстия) за пределами распределения размера пор, которое первоначально имеет пористая мембрана. Связь диаметра игольчатого отверстия при температуре 20°C, давления при испытании и скорости потока газа, выходящего из игольчатого отверстия, может быть выражена формулой (1) для дросселируемого потока. Следовательно, на основе давления при испытании, скорости потока воздуха, выходящего из игольчатого отверстия, и формулы (1) можно рассчитать диаметр игольчатого отверстия.
Q=30πR2 (P1+0,1) (1)
(где Q: объемная скорость потока (мл/мин), R: диаметр игольчатого отверстия (мкм) при температуре 20°C, и P1: давление при испытании (МПа)).
[0040] Для того, чтобы сделать присутствие меньшего игольчатого отверстия обнаруживаемым, предпочтительно сконструировать систему приложения более высокого давления к пористой мембране и тем самым наблюдения малого изменения объемной скорости потока. Принимая во внимание величину диффузии воздуха и точность ее определения в распределении пор по размерам, которое исходно имеет пористая мембрана, скорость потока воздуха, при которой можно судить о наличии точечного отверстия при испытании на герметичность, находится, например, в диапазоне 0,2 мл/мин или больше и 0,5 мл/мин или меньше. При заданном давлении 200 кПа диаметр обнаруживаемого минимального отверстия находится в диапазоне 2,7 мкм или больше и 4,2 мкм или меньше; при заданном давлении 250 кПа - в диапазоне 2,5 мкм или больше и 3,9 мкм или меньше; и при заданном давлении 300 кПа - в диапазоне 2,3 мкм или больше и 3,6 мкм или меньше.
[0041] Нижний предел давления предела упругости пористой половолоконной мембраны настоящего варианта осуществления составляет 200 кПа или больше, предпочтительно 220 кПа или больше, более предпочтительно 250 кПа или больше, и еще более предпочтительно 300 кПа или больше с точки зрения установки заданного давления для опрессовки пористой половолоконной мембраны при испытании на герметичность до диапазона, превышающего 98 кПа, чтобы сделать обнаруживаемым игольчатое отверстие, имеющее диаметр меньше чем приблизительно 3 мкм. Верхний предел давления предела упругости пористой половолоконной мембраны настоящего варианта осуществления предпочтительно не превышает фиксированного значения, например, 800 кПа или меньше, предпочтительно 700 кПа или меньше, более предпочтительно 600 кПа или меньше, еще более предпочтительно 500 кПа или меньше, и особенно предпочтительно 400 кПа или меньше с точки зрения гибкости, которая требуется для получения фильтрующего модуля из пористой половолоконной мембраны.
[0042] Предпочтительно регулировать нижний предел давления предела упругости пористой половолоконной мембраны настоящего варианта осуществления так, чтобы он составлял 200 кПа или больше, также с точки зрения увеличения трансмембранного перепада давления до уровня выше 150 кПа от приблизительно 98 кПа трансмембранного перепада давления пористой половолоконной мембраны, состоящей из регенерированной целлюлозы, полученной по традиционной технологии.
[0043] Задание высокого перепада трансмембранного давления во время фильтрации, помимо экономической выгоды увеличения объема обработки в единицу времени, дает выгоду повышения надежности улавливания вирусов, поскольку в мембране для удаления вирусов с увеличением перепада трансмембранного давления во время фильтрации физическая сила связывания вируса с мембраной увеличивается. Трансмембранный перепад давления предпочтительно устанавливается на уровне приблизительно 75% или меньше от давления предела упругости пористой половолоконной мембраны настоящего варианта осуществления, и, следовательно, предпочтительный трансмембранный перепад давления во время фильтрации составляет 165 кПа или больше, 188 кПа или больше, или 225 кПа или больше. Примеры другого способа создания трансмембранного перепада давления во время фильтрации включают в себя 150 кПа или больше, 200 кПа или больше и 250 кПа или больше. Верхний предел трансмембранного перепада давления во время фильтрации особенно не ограничивается, если это давление может быть фактически оказано, и его примеры включает в себя 1000 кПа или меньше, 900 кПа или меньше, 800 кПа или меньше, 700 кПа или меньше, 600 кПа или меньше, 500 кПа или меньше, 450 кПа или меньше, 400 кПа или меньше, 350 кПа или меньше и 300 кПа или меньше. Трансмембранный перепад давления рассматривается как синоним давления фильтрации при низконапорной фильтрации в условиях, когда не применяется особенно высокое фильтрационное давление на выходе. В качестве средства управления трансмембранным перепадом давления объект фильтрации может подаваться под давлением, так что к пористой половолоконной мембране прикладывается постоянное давление, или объект фильтрации может фильтроваться с фиксированной скоростью, чтобы не превышать давление предела упругости пористой половолоконной мембраны.
[0044] Здесь термин «трансмембранный перепад давления пористой половолоконной мембраны настоящего варианта осуществления» означает перепад давления между внутренней поверхностью пористой половолоконной мембраны и наружной поверхностью пористой половолоконной мембраны. Он представляет собой, например, значение, получаемое путем вычитания давления со стороны наружной поверхности пористой половолоконной мембраны из давления со стороны внутренней поверхности пористой половолоконной мембраны.
[0045] В пористой половолоконной мембране настоящего варианта осуществления отношение (R/t) внутреннего диаметра (R (мкм)) к толщине мембраны (t (мкм)) предпочтительно составляет 8,4 или меньше. Как показано на Фиг.1, внутренний диаметр (R) и толщина (t) мембраны определяются из круглого сечения, отрезанного от полого волокна в сухом состоянии. Внутренний диаметр представляет собой диаметр внутренней поверхности полого волокна, а толщина мембраны представляет собой вертикальное расстояние между внутренней поверхностью и наружной поверхностью полого волокна. Если особо не указано иное, внутренний диаметр (R) и толщина мембраны (t) представляют собой значения, измеренные в сухом состоянии.
[0046] На основании профиля пористой половолоконной мембраны авторы настоящего изобретения обнаружили, что в содержащей регенерированную целлюлозу пористой половолоконной мембране, подходящей для объекта фильтрации, имеющего размер частиц от немногим меньше чем 20 нм до приблизительно 100 нм, существует определенная корреляция между R/t, то есть отношением внутреннего диаметра (R) пористой половолоконной мембраны к ее толщине (t), и давлением предела упругости (см. Примеры 1-4 и Сравнительные примеры 1 и 2, которые будут описаны позже, а также Фиг.7). С точки зрения производства пористой половолоконной мембраны, имеющей давление предела упругости 200 кПа или больше, верхний предел R/t предпочтительно составляет 8,4 или меньше. Диапазон R/t, соответствующий вышеупомянутому более предпочтительному нижнему пределу давления предела упругости, более предпочтительно равен 8,0 или меньше, и еще более предпочтительно 7,7 или меньше. Нижний предел R/t предпочтительно составляет 2,0, то есть внутренний диаметр предпочтительно в два или более раза превышает толщину мембраны с точки зрения стабильного получения формы полого волокна и удовлетворительного для фильтрующей половолоконной мембраны баланса между объемной скоростью потока подачи и объемной скоростью проникающего потока.
[0047] Толщина пористой мембраны в соответствии с настоящим вариантом осуществления предпочтительно находится в диапазоне 20 мкм или больше и 70 мкм или меньше. С точки зрения легкого проектирования области для улавливания мельчайшего материала за счет ситового эффекта пористой мембраны ее толщина предпочтительно составляет 20 мкм или больше. В дополнение к этому, с точки зрения легкого задания высоких показателей проницаемости пористой мембраны ее толщина предпочтительно составляет 70 мкм или меньше. Толщина пористой мембраны более предпочтительно находится в диапазоне 30 мкм или больше и 60 мкм или меньше, и еще более предпочтительно - в диапазоне 40 мкм или больше и 50 мкм или меньше.
[0048] Для пористой половолоконной мембраны настоящего варианта осуществления регенерированная целлюлоза, полученная с помощью медно-аммиачного процесса, является предпочтительной с точки зрения удовлетворения как пористой структуры, так и превосходной гидрофильности, требуемой для мембраны для удаления вирусов. Ниже приводится пример способа производства пористой половолоконной мембраны настоящего варианта осуществления с использованием медно-аммиачного процесса.
[0049] Сначала готовятся прядильный раствор, получаемый путем растворения целлюлозы в медно-аммиачном растворе и имеющий концентрацию целлюлозы от 6 до 8 мас.%, концентрацию аммиака от 4 до 5 мас.% и концентрацию меди от 2 до 3 мас.%, раствор для внутренней коагуляции, который представляет собой водный раствор с концентрацией ацетона 30-50 мас.% и концентрацией аммиака 0,5-1,0 мас.%, и раствор для внешней коагуляции, который представляет собой водный раствор с концентрацией ацетона 20-40 мас.% и концентрацией аммиака 0,2 мас.% или меньше. Прядильный раствор может содержать неорганическую соль, такую как сульфат натрия, в количестве от 0,03 мас.% до 0,1 мас.% с точки зрения регулирования скорости его микрофазного разделения.
[0050] Затем предпочтительно выпускать прядильный раствор из кольцевой двойной фильеры со скоростью 2-5 мл/мин и в то же самое время выпускать раствор для внутренней коагуляции со скоростью 0,3-3,0 мл/мин из центрального прядильного выхода, предусмотренного в центре кольцевой двойной фильеры. Например, для регулировки толщины производимой пористой половолоконной мембраны так, чтобы она находилась в диапазоне 20-70 мкм, чтобы получить полое волокно, имеющее внутренний диаметр и толщину мембраны, достаточные для реализации давления предела упругости, превышающего 200 кПа, более предпочтительно доводить скорость выпуска прядильного раствора до 2,5 мл/мин или больше и 4 мл/мин или меньше, а скорость выпуска раствора для внутренней коагуляции до 0,3 мл/мин или больше и 1,6 мл/мин или меньше. В еще более предпочтительном способе скорость выпуска раствора для внутренней коагуляции регулируется так, чтобы она составляла 0,3 мл/мин или больше и 1,4 мл/м или меньше. Прядильный раствор и раствор для внутренней коагуляции, выпускаемые из кольцевой двойной фильеры, немедленно погружаются в раствор для внешней коагуляции для коагуляции раствора для внутренней коагуляции и раствора для внешней коагуляции, а затем полученная мембрана вынимается с помощью рамки.
[0051] Примеры погружения прядильного раствора и раствора для внутренней коагуляции в раствор для внешней коагуляции включают в себя способ погружения прядильного раствора и раствора для внутренней коагуляции в раствор для внешней коагуляции, хранящийся в коагуляционной ванне, способ обеспечения протекания коагуляции при их стекании вместе с раствором для внешней коагуляции вниз и падении в прядильную воронку, а также способ аналогичного использования прядильной воронки и U-образного капилляра. Применение U-образного капилляра является предпочтительным с точки зрения предотвращения удлинения процедуры коагуляции и тем самым получения мембранной структуры с высоким коэффициентом удаления мелких частиц.
[0052] С точки зрения формирования пористой половолоконной мембраны настоящего варианта осуществления для того, чтобы иметь мембранную структуру, способную стабильно обеспечивать характеристики потока воды и характеристики удаления вирусов, которые будут описаны ниже, температуру раствора для внешней коагуляции предпочтительно поддерживать на предопределенном уровне, выбираемом из диапазона 25°C или больше и 45°C или меньше. Более предпочтительный диапазон температур составляет 30°C или больше и 45°C или меньше, и еще более предпочтительный диапазон составляет 35°C или больше и 45°C или меньше.
[0053] Половолоконная мембрана в сухом состоянии получается путем погружения вынутой таким образом половолоконной мембраны в 2-10 мас.% разбавленный водный раствор серной кислоты, промывки полученной мембраны чистой водой для регенерирования целлюлозы, замены воды, содержащейся в половолоконной мембране, органическим растворителем, таким как метанол или этанол, и сушки половолоконной мембраны под давлением 5 кПа или меньше при температуре 30-60°C и растяжении ее на 1-8% с зафиксированными концами пучка половолоконной мембраны.
[0054] Способ фильтрации настоящего варианта осуществления включает в себя фильтрование подлежащего фильтрации раствора с помощью пористой половолоконной мембраны настоящего варианта осуществления.
[0055] Для использования пористой половолоконной мембраны настоящего варианта осуществления для эффективного улавливания мелких частиц в водном растворе предпочтительно используется способ выполнения фильтрации в направлении потока жидкости от внутренней поверхности к внешней поверхности полого волокна (способ фильтрации под внутренним давлением). С точки зрения достижения высокой скорости потока и подавления засорения пористой мембраны размер пор внутренней поверхности предпочтительно больше, чем размер пор внешней поверхности. Кроме того, с точки зрения повышения эффективности улавливания мелких частиц и подавления влияния забивки более предпочтительно, чтобы половолоконная мембрана имела градиентную структуру, в которой размер пор становится меньше от внутренней поверхности к внешней поверхности, и в то же время имела однородную структуру с минимальным изменением размера пор для улавливания мелких частиц, подлежащих удалению. Использующийся в настоящем документе термин «размер пор» означает размер части поры на изображении, полученном путем наблюдения с помощью оптического микроскопа или сканирующего электронного микроскопа внутренней поверхности или внешней поверхности мембраны или круглой секции, вырезанной из половолоконной мембраны. Степень различия, обнаруживаемого при сравнении, предпочтительно достаточно ясна для того, чтобы визуально распознать ее по микроскопическому изображению.
[0056] Пористая половолоконная мембрана настоящего варианта осуществления может использоваться для удаления вируса, который представляет собой одну из мелких частиц, и особенно подходит для использования в качестве мембраны для удаления парвовируса, считающегося малым среди вирусов.
[0057] Когда пористая половолоконная мембрана настоящего варианта осуществления используется в качестве мембраны для удаления парвовируса, ее водопроницаемость при давлении фильтрации 27 кПа и температуре 37°C предпочтительно составляет 10 л/(м2⋅час) или больше и 50 л/(м2⋅час) или меньше.
[0058] Водопроницаемость представляет собой скорость потока в единицу времени, когда вода фильтруется методом внутренней фильтрации, и мембрана для удаления вирусов, разработанная так, чтобы она имела высокую водопроницаемость, может завершать стадию удаления вирусов из биологического препарата за короткое время. Водопроницаемость представляет собой индекс, показывающий средний размер пор всей пористой половолоконной мембраны, и проектируется в зависимости от размера удаляемой вирусной частицы. С точки зрения более надежного обеспечения мембраны с эффективностью улавливания парвовирусов, имеющих диаметр менее 20 нм, водопроницаемость более предпочтительно устанавливается на уровне 10 л/(м2⋅час) или больше и 50 л/(м2⋅час) или меньше, и еще более предпочтительно 15 л/(м2⋅час) или больше и 45 л/(м2⋅час) или меньше. Причина, по которой водопроницаемость определяется при определенных условиях фильтрующего давления 27 кПа и температуры 37°C, заключается в том, что эти условия являются типичными в качестве условий измерения водопроницаемости для расчета среднего размера пор (нм) пористой мембраны в соответствующей технической области.
[0059] Водопроницаемость пористой половолоконной мембраны настоящего варианта осуществления при условиях давления фильтрации 98 кПа и температуры 25°C предпочтительно составляет 20 л/(м2⋅час) или больше и 100 л/(м2⋅час) или меньше, более предпочтительно 30 л/(м2⋅час) или больше и 85 л/(м2⋅час) или меньше.
[0060] Когда пористая половолоконная мембрана настоящего варианта осуществления используется в качестве мембраны для удаления парвовирусов, точка начала образования пузырьков особенно не ограничивается, если она составляет 1,2 МПа или больше. Использующийся здесь термин «точка начала образования пузырьков» является индексом, показывающим размер максимальной поры пористой половолоконной мембраны. С точки зрения надежного улавливания парвовируса, имеющего диаметр менее 20 нм, нижний предел точки начала образования пузырьков предпочтительно составляет 1,3 МПа или больше, более предпочтительно 1,4 МПа или больше, и еще более предпочтительно 1,5 МПа или больше. С точки зрения достижения вышеупомянутой водопроницаемости верхний предел точки начала образования пузырьков предпочтительно составляет 2,4 МПа или меньше, более предпочтительно 2,3 МПа или меньше, и еще более предпочтительно 2,2 МПа или меньше. Следует отметить, что точка начала образования пузырьков является давлением в то время, когда тестовый модуль cформирован путем запечатывания пористой половолоконной мембраны настоящего варианта осуществления на одном конце для того, чтобы обеспечить опрессовку воздухом или азотом с другого конца; получаемый тестовый модуль опрессовывается, будучи погруженным в жидкость на основе фтора, имеющую низкое поверхностное натяжение; и объемная скорость потока просачивающегося газа составляет 2,4 мл/мин.
[0061] Когда пористая половолоконная мембрана настоящего варианта осуществления используется в качестве мембраны для удаления вирусов, свойства удаления вирусов пористой половолоконной мембраны настоящего варианта осуществления оцениваются как коэффициент удаления вирусов (LRV: логарифмическое значение уменьшения), который является логарифмом отношения между фильтратом и фильтруемым содержащим вирус раствором при 50%-ом инфекционном значении тканевой культуры (TCID50/мл).
[0062] Когда пористая половолоконная мембрана настоящего варианта осуществления используется в качестве мембраны удаления парвовирусов для фильтрации раствора, содержащего 6,0 TCID50/мл или больше и 8,0 TCID50/мл или меньше парвовируса при трансмембранном перепаде давления 196 кПа и скорости 150 л/м2, коэффициент удаления парвовируса предпочтительно составляет 4,0 или больше. Коэффициент удаления парвовируса при тех же самых условиях более предпочтительно составляет 4,5 или больше, и еще более предпочтительно 5,0 или больше с учетом обработки большего объема фильтрации и влияния на колебания давления фильтрации. Вышеупомянутый LRV предпочтительно измеряется с использованием вирусосодержащего белкового раствора, описанного в разделе (5-A) в методе измерения LRV, который будет описан далее в разделе (5) Примеров.
[0063] Когда пористая половолоконная мембрана настоящего варианта осуществления используется в качестве мембраны для удаления вирусов, биологический препарат, содержащийся в очищаемом растворе, особенно не ограничивается. Примеры включают в себя иммуноглобулин (поликлональное антитело), альбумин, фактор свертывания крови, протромбиновый комплекс, среду, моноклональное антитело, комплекс лекарственного антитела, вакцину, рекомбинантный белок, вирусный вектор, ДНК и РНК.
[0064] Белок, такой как антитело, может быть очищен с использованием пористой половолоконной мембраны настоящего варианта осуществления. Антитело может быть человеческим антителом или белком антитела, полученным из млекопитающих, отличающихся от человека, таких как коровы и мыши. Антитело может также представлять собой химерный белок антитела с человеческим IgG или гуманизированное антитело. Химерное антитело с человеческим IgG представляет собой антитело, имеющее вариабельную область, полученную из организма, отличающегося от человека, такого как мышь, и имеющее в качестве постоянной области антитело, замещенное иммуноглобулином человеческого происхождения. Термин «гуманизированное антитело» означает антитело, имеющее в своей вариабельной области определяющую комплементарность область (CDR), полученную из организма, отличающегося от человека, а в качестве другой области каркасную область (FR), полученную от человека. Гуманизированное антитело имеет более низкую иммуногенность, чем химерное антитело.
[0065] Класс (изотип) и подкласс антитела особенно не ограничиваются. Например, антитело классифицируется на пять классов, то есть IgG, IgA, IgM, IgD и IgE, в зависимости от различия в структуре постоянной области. Антитело, которое будет очищено пористой половолоконной мембраны настоящего варианта осуществления, может принадлежать любому из этих пяти классов. В человеческом антителе IgG имеет четыре подкласса, то есть от IgG1 до IgG4, а IgA имеет два подкласса, то есть IgA1 и IgA2. Подкласс антител, подлежащих очистке пористой половолоконной мембраной настоящего варианта осуществления, не ограничивается. Родственный антителу белок, такой как белок слияния Fc, имеющий область Fc, с которой был слит белок, может быть включен в антитело, подлежащее очистке с помощью пористой половолоконной мембраны настоящего варианта осуществления.
[0066] Кроме того, антитела также можно классифицировать по их происхождению. Антитело, подлежащее очистке с помощью пористой половолоконной мембраны настоящего варианта осуществления, может представлять собой любое природное человеческое антитело, рекомбинантное человеческое антитело, полученное с помощью технологии генной рекомбинации, моноклональное антитело и поликлональное антитело. Из этих антител моноклональное антитело подходит, не ограничиваясь этим, в качестве антитела, подлежащего очистке с помощью пористой половолоконной мембраны настоящего варианта осуществления, с точки зрения потребности или важности в качестве лекарственного средства на основе антител.
[0067] Примеры антител включают в себя моноклональные антитела и поликлональные антитела, каждое из которых содержит любой из IgM, IgD, IgG, IgA и IgE. Антитело может быть получено из продукта плазмы или может быть получено из раствора клеточной культуры. Для получения антител с помощью клеточной культуры в качестве клеток можно использовать клетки животных и микроорганизмы. Клетки животных особенно не ограничиваются, и их примеры включают в себя клетки CHO, клетки Sp2/O, клетки NS0, клетки Vero и клетки PER. C6. Тип микроорганизмов особенно не ограничивается, и их примеры включают в себя Escherichia coli и дрожжи.
[0068] При использовании пористой половолоконной мембраны настоящего варианта осуществления в качестве мембраны для фильтрации вируса, содержащегося в содержащем белок очищаемом растворе, содержащий белок раствор можно фильтровать при высоком трансмембранном перепаде давления и высоком коэффициенте удаления вирусов. Трансмембранный перепад давления предпочтительно устанавливается на уровне приблизительно 75% или меньше от давления предела упругости пористой половолоконной мембраны настоящего варианта осуществления, и поэтому более предпочтительные примеры трансмембранного перепада давления во время фильтрации включают в себя 150 кПа или больше, 165 кПа или больше, 188 кПа или больше, 200 кПа или больше, 225 кПа или больше и 250 кПа или больше. Верхний предел трансмембранного перепада давления особенно не ограничивается, если оно представляет собой давление, которое будет приложено фактически. Примеры включают в себя 1000 кПа или меньше, 900 кПа или меньше, 800 кПа или меньше, 700 кПа или меньше, 600 кПа или меньше, 500 кПа или меньше, 450 кПа или меньше, 400 кПа или меньше, 350 кПа или меньше и 300 кПа или меньше.
[0069] Пористая половолоконная мембрана, предлагаемая для фильтрации, имеет преимущество, заключающееся в увеличении степени фильтрации при увеличении времени фильтрации. Время фильтрации устанавливается, например, равным 30 мин или больше, предпочтительно 1 час или больше, более предпочтительно 3 час или больше, и еще более предпочтительно 6 час или больше. Верхний предел времени фильтрации особенно не ограничивается, и его примеры включают в себя 7 дней или меньше, 6 дней или меньше, 5 дней или меньше, 4 дня или меньше, 3 дня или меньше и 2 дня или меньше.
[0070] Когда пористая половолоконная мембрана настоящего варианта осуществления используется на стадии удаления вирусов, можно добавить еще одну стадию очистки до, после или и до, и после стадии удаления вирусов. Примеры оборудования, используемого на другой стадии очистки, включают в себя носитель белка А, ионообменную хроматографию, глубинный фильтр, ультрафильтрационную мембрану, предварительный фильтр и активированный уголь.
[0071] В качестве другого примера настоящего варианта осуществления далее будет описан способ испытания на целостность мембранного модуля, заполненного пористой половолоконной мембраной.
[0072] Мембранный модуль, заполненный пористой половолоконной мембраной настоящего варианта осуществления, состоит из цилиндрического тела, тела крышки и герметика. Половолоконная мембрана, размещенная внутри цилиндрического тела, скреплена с обоих концов с цилиндрическим телом герметиком и формирует пространство (которое в дальнейшем будет называться «пространством со стороны наружной поверхности»), которое находится в контакте с наружной поверхностью полого волокна, окружаемое внутренней поверхностью цилиндрического тела, наружной поверхностью полого волокна и одной из поверхностей герметика. Пространство со стороны наружной поверхности сообщается с внешней стороной посредством сопла на цилиндрическом теле. В мембранном модуле два тела крышки соединены так, что на обоих концах образуются соответствующие заданные пространства, в которых половолоконная мембрана и цилиндрическое тело связаны герметиком и формируют пространство (которое в дальнейшем будет называться «пространством со стороны внутренней поверхности»), которое находится в контакте с внутренней поверхностью полого волокна и окружено внутренней поверхностью тела крышки, внутренней поверхностью полого волокна и другой поверхностью герметика. Пространство со стороны внутренней поверхности сообщается с внешней стороной посредством сопла на теле крышки.
[0073] Мембранный модуль, заполненный пористой половолоконной мембраной настоящего варианта осуществления, может использоваться для фильтрации путем подачи жидкости под давлением из сопла тела крышки, пропускания жидкости через мембрану из пространства со стороны внутренней поверхности в пространство со стороны наружной поверхности и сбора жидкости из сопла цилиндрического тела.
[0074] Способ проверки целостности мембранного модуля настоящего варианта осуществления - мембранного модуля, имеющего два пространства, то есть пространство со стороны наружной поверхности, контактирующее с наружной поверхностью пористой половолоконной мембраны, и пространство со стороны внутренней поверхности, контактирующее с внутренней поверхностью пористой половолоконной мембраны, как было описано выше - включает в себя:
(1) стадию заполнения жидкостью пространства со стороны наружной поверхности, и
(2) стадию опрессовки пространства со стороны внутренней поверхности воздухом для регулирования трансмембранного перепада давления пористой половолоконной мембраны так, чтобы он превышал 98 кПа и не превышал давление предела упругости пористой половолоконной мембраны.
[0075] В способе проверки целостности мембранного модуля настоящего варианта осуществления способ заполнения пространства со стороны наружной поверхности мембранного модуля жидкостью может быть выполнен путем заполнения жидкостью из сопла цилиндрического тела мембранного модуля или заливки жидкости из сопла тела крышки и заполнения этого пространства жидкостью способом, аналогичным применяемому при фильтрации.
[0076] Пространство со стороны наружной поверхности мембранного модуля заполняется жидкостью более предпочтительно с помощью следующей процедуры с точки зрения уменьшения влияния микропузырьков в пористой мембране.
[0077] Мембранный модуль помещается в вертикальное положение, и пространство со стороны внутренней поверхности заполняется жидкостью из сопла тела нижней крышки мембранного модуля с объемной скоростью потока приблизительно 2 л/(м2⋅мин). Затем два сопла, которые имеет цилиндрическое тело, открываются на внутренней верхней стороне, и пространство со стороны наружной поверхности заполняется жидкостью с помощью операции фильтрования с объемной скоростью потока приблизительно 1 л/(м2⋅мин). Наконец, жидкость пространства со стороны внутренней поверхности выпускается из сопла тела нижней крышки мембранного модуля.
[0078] Жидкость, используемая в способе проверки целостности мембранного модуля настоящего варианта осуществления, особенно не ограничивается, если она не изменяет структуру пористой половолоконной мембраны настоящего варианта осуществления. При проверке целостности до или после использования мембранного модуля предпочтительно используется вода, потому что она может быть легко замещена фильтруемой жидкостью. Вода, содержащая примеси или микровоздух, может закупорить часть структуры пористой половолоконной мембраны и оказать негативное влияние на результаты проверки целостности. Поэтому предпочтительно использовать воду, обработанную ультрафильтрационной мембраной, мембраной обратного осмоса, деаэрационной мембраной и т.п. С точки зрения выполнения более точного измерения можно использовать жидкость типа фреона, имеющую низкое поверхностное натяжение.
[0079] При проверке целостности мембранного модуля настоящего варианта осуществления давление, используемое для опрессовки воздухом в пространстве со стороны внутренней поверхности, является таким, чтобы трансмембранный перепад давления пористой половолоконной мембраны был более 98 кПа, а само давление не превышало давления предела упругости пористого полого волокна.
[0080] При проверке целостности путем опрессовки воздухом в пространстве со стороны внутренней поверхности при увеличенном давлении игольчатое отверстие в пористой половолоконной мембране может быть точно обнаружено. Однако опрессовка при давлении, превышающем давление предела упругости пористой половолоконной мембраны вызывает пластическую деформацию пористой половолоконной мембраны, так что тест предпочтительно выполняется при давлении не более или меньше чем давление предела упругости, более предпочтительно приблизительно при 85% или менее от давления предела упругости, и еще более предпочтительно приблизительно при 75% или меньше.
[0081] При проверке целостности мембраны для удаления парвовирусов важно, чтобы мембрана оценивалась как имеющая степень удаления парвовируса 4,0 или более, и допустимый размер игольчатого отверстия пористой половолоконной мембраны мембранного модуля экспериментально находится в зависимости от площади мембраны. Когда площадь мембраны составляет 0,001 м2, 0,01 м2, 0,1 м2 или 1 м2, размер игольчатого отверстия составляет приблизительно 3 мкм, приблизительно 6,5 мкм, приблизительно 12,5 мкм или приблизительно 33 мкм, соответственно.
[0082] В машине для проверки целостности с помощью испытания на герметичность, которое выполняется путем измерения значения колебания давления или скорости потока, существует предел точности определения точечного отверстия, как было описано выше. При заданном давлении 200 кПа диаметр обнаруживаемого минимального отверстия находится в диапазоне 2,7 мкм или больше и 4,2 мкм или меньше, при 250 кПа - в диапазоне 2,5 мкм или больше и 3,9 мкм или меньше, и при 300 кПа - в диапазоне 2,3 мкм или больше и 3,6 мкм или меньше. Заданное давление предпочтительно устанавливается на уровне 200 кПа или больше при проверке целостности мембранного модуля, имеющего небольшую площадь.
[0083] В качестве метода оценки в методе проверки целостности мембранного модуля настоящего варианта осуществления предпочтительно выбрать один из способа визуального наблюдения воздушных пузырьков, возникающих из пористой половолоконной мембраны, способа измерения значения колебаний давления любого из двух пространств, которые имеет мембранный модуль, и способа измерения количества притока воздуха, необходимого для поддержания постоянного давления в любом из этих двух пространств.
[0084] Способ визуального наблюдения представляет собой способ опрессовки пространства со стороны внутренней поверхности воздухом из сопла одной из крышек мембранного модуля, имеющего пространство со стороны наружной поверхности, заполненное жидкостью, и визуального наблюдения наличия непрерывного воздушного пузырька, который появляется, когда пористое полое волокно имеет дефект, такой как игольчатое отверстие.
[0085] Вышеупомянутый способ является качественным способом, но он особенно эффективен для мембранного модуля, имеющего небольшую площадь мембраны, такую как 0,001 м2 или 0,01 м2. Такой модуль не может быть оценен с высокой точностью способом измерения расхода воздуха, который будет описан позже, из-за проблем с оборудованием.
[0086] Для определения того, что мембранный модуль с малой площадью мембраны не имеет дефектов в пористом полом волокне и имеет предусмотренное распределение пор по размерам, и тем самым обеспечивает коэффициент удаления парвовируса 4,0 или больше, предпочтительно использовать способ визуального наблюдения и обнаружения того, что опрессовка пространства со стороны внутренней поверхности при заданном давлении по меньшей мере 150 кПа или больше не приводит к образованию непрерывного воздушного пузырька в пространстве со стороны наружной поверхности в течение 30 с, предпочтительно 60 с.
[0087] Что касается способа оценки при проверке целостности мембранного модуля настоящего варианта осуществления, далее будут описаны способ оценки посредством измерения значения колебания давления в любом из пространства со стороны наружной поверхности и пространства со стороны внутренней поверхности, которые имеет мембранный модуль, и способ оценки путем измерения расхода воздуха, необходимого для поддержания постоянного давления в любом из этих пространств.
[0088] В вышеупомянутых способах мембранный модуль помещается в вертикальное положение, и формируется контур, в котором пространство со стороны внутренней поверхности опрессовывается воздухом из сопла верхней крышки мембранного модуля для выпуска воздуха, который просочился из верхнего сопла цилиндрического тела. В зависимости от этих способов регулятор для контроля давления, расходомер и датчик давления располагаются на опрессовываемой стороне, а реометр располагается на стороне выпуска. Контейнер, сообщавшийся с соплом нижней крышки мембранного модуля, может быть размещен для ослабления влияния жидкости, остающейся в пористой мембране во время измерения.
[0089] Изменение давления во время опрессовки мембранного модуля или изменение скорости потока воздуха, каждое из которых измеряется вышеупомянутыми способами, представляет собой суммарное изменение изменения степени диффузии воздуха внутри пористой половолоконной мембраны и изменения благодаря дефектам пористого полого волокна, таким как игольчатое отверстие. Для выполнения проверки целостности необходимо заранее измерить изменение, вызванное диффузией воздуха из-за распределения размеров пор, которое изначально имеет пористая мембрана, и кроме того установить границу для предотвращения неправильной оценки. Оценочное значение (пороговое значение) для значения колебаний давления или вариации объемной скорости потока для оценки того, имеет ли пористое полое волокно дефекты, такие как точечные отверстия, определяется экспериментально и конкретно не ограничивается. Например, вышеупомянутое пороговое значение может быть установлено по мере необходимости путем проведения испытания на герметичность множества (например, девяти) мембранных модулей и рассмотрения среднего значения и отклонения значения колебания давления или значения изменения скорости потока.
Примеры
[0090] Далее настоящее изобретение будет описано более конкретно с помощью Примеров. Однако настоящее изобретение не ограничивается следующими Примерами и может быть осуществлено любым способом без отступлений от его сути.
[0091] (1) Способ измерения давления предела упругости пористой половолоконной мембраны
Измерительный модуль готовится путем герметизации одного из концов одной пористой половолоконной мембраны длиной 50 мм отверждаемой жидкой смолой, такой как уретановая смола, чтобы предотвратить утечку воздуха, а также связывания и фиксации другого конца отверждаемой жидкой смолой, такой как уретановая смола, так, чтобы не заполнять ею ее полую часть при введении другого конца в прибор Micro Cupla (MC-04PH, продукт компании Nitto Kohki). В дополнение к этому готовится напорное устройство, оснащенное Micro Cupla (MC-10SM, продукт компании Nitto Kohki), позволяющее подключить клапан регулировки давления, манометр и Micro Cupla в качестве измерительного модуля к трубопроводу подачи сжатого воздуха. Измерительный модуль соединяется с напорным устройством при погружении в воду, и наружный диаметр полого волокна измеряется с помощью системы измерения размеров (модель «LS-9006M», продукт компании Keyence) при подаче сжатого воздуха в полую часть путем повышения давления с интервалом 20 кПа. Вариация наружного диаметра (%) при каждом измеренном давлении рассчитывается на основе следующей формулы, и строится график, на котором ось X показывает измеренное давление (кПа), а ось Y - вариацию наружного диаметра (%).
Вариация наружного диаметра (%)=(D/D0-1) x 100
(где D: наружный диаметр (мкм) при каждом давлении, а D0: начальный наружный диаметр (мкм) до опрессовки).
[0092] Затем формула линейной регрессии (Y=ax), которая проходит через начало координат, находится с использованием пяти значений, измеренных с интервалом 20 кПа от 20 кПа до 100 кПа, и формула (Y=aX+1) вводится путем добавления 1, которая означает дополнительный 1% вариации наружного диаметра, к правой стороне формулы. Линия введенной таким образом формулы добавляется к вышеупомянутому графику. Из давлений графика, не превышающих вариацию наружного диаметра этой линии, самое высокое давление определяется как давление предела упругости измерительного модуля.
[0093] Тест выполняется для шести или более измерительных модулей, и среднее значение определяется как давление предела упругости пористой половолоконной мембраны.
[0094] (2) Способ измерения внутреннего диаметра и толщины мембраны
Поперечный срез пористой половолоконной мембраны формируется и фотографируется при увеличении 200Х с помощью микроскопа (модель «VHX-5000», продукт компании Keyence) для получения изображения. Толщина мембраны поперечного сечения полого волокна на изображении измеряется по меньшей мере в 20 положениях по всей периферии, и их среднее значение определяется как значение измерения толщины мембраны.
[0095] Площадь полой части поперечного сечения полого волокна вышеупомянутого изображения находится путем обработки изображения, а внутренний диаметр вычисляется как диаметр аппроксимированной окружности.
[0096] (3) Способ измерения водопроницаемости пористой половолоконной мембраны
Измерительный модуль готовится путем связывания 10 пористых половолоконных мембран, прикрепления полиэтиленовой трубки, соединяемой с анализатором водопроницаемости, к одному концу пучка с помощью клея и герметизации другого конца полого волокна, доводя эффективную длину до 16 см.
[0097] Анализатор водопроницаемости оснащен механизмом для выброса воды под заданным давлением из участка трубопровода, к которому подсоединяется полиэтиленовая трубка измерительного модуля, способным определять количество выбрасываемой жидкости с высокой точностью, механизмом для измерения времени определения количества выбрасываемой жидкости, ванной, в которую погружается измерительный модуль, и механизмом контроля температуры выбрасываемой воды и воды ванны.
[0098] Измерительный модуль погружается в водяную баню с температурой 37°C, и часть трубопровода анализатора водопроницаемости соединяется с полиэтиленовой трубкой измерительного модуля. Затем измеряется время, необходимое для пропускания 1 мл воды с температурой 37°C и давлением 27 кПа. Используя площадь фильтрующей мембраны, вычисленную по результату измерения внутреннего диаметра (мкм) пористой половолоконной мембраны, сформированной в условиях, аналогичных условиям пористой половолоконной мембраны измерительного модуля, и времени прохождения 1 мл воды, измеренного таким образом, вычисляется водопроницаемость (л/(м2⋅час)) на 1 кв.м площади мембраны за 1 час.
[0099] Тестируются три или более оценочных модуля, и их среднее значение определяется как водопроницаемость пористой половолоконной мембраны.
[0100] (4) Способ измерения точки начала образования пузырьков пористой половолоконной мембраны
Тестовый модуль (эффективная длина: 8 см), формируется путем герметизации одного конца пористой половолоконной мембраны и прикрепления другого конца к металлической чашке с помощью уретановой смолы для обеспечения опрессовки воздухом или азотом. К тестовому модулю присоединяют трубку и заливают в нее высокофункциональную жидкость 3M Novec 7200 (торговая марка, продукт компании 3M Japan) для погружения пористой половолоконной мембраны в жидкость.
[0101] Устройство для измерения точки начала образования пузырьков снабжено механизмом контроля давления, способным создавать давление на стороне внутренней поверхности пористой половолоконной мембраны через металлическую чашку и постепенно повышать давление, а также механизмом индикации давления. Оно оборудуется реометром, способным измерять расход газа, вытекающего из трубки тестового модуля.
[0102] Металлическая чашеобразная часть тестового модуля присоединяется к концевой части механизма давления, а линия механизма измерения расхода присоединяется к концевой части трубки тестового модуля. Определяется давление (МПа) в тот момент времени, когда объемная скорость потока газа, вытекшего за счет постепенного увеличения давления, составляет 2,4 мл/мин. Тестируются три или более тестовых модуля, и их среднее значение давления определяется как точка начала образования пузырьков.
[0103] (5) Способ измерения LRV вируса пористой половолоконной мембраны
Небольшой мембранный модуль, показанный на Фиг.1 японской отложенной патентной заявки № 2013-17990 и имеющий площадь мембраны 0,001 м2, формируется по известной технологии.
[0104] Раствор для фильтрации готовится способом, описанным ниже в разделе (5-A) или (5-B).
[0105] (5-A) Содержащий вирус белковый раствор готовится следующим образом. Сначала готовится раствор антитела, разбавленный водой для инъекций (Otsuka Pharmaceutical) до концентрации антитела 1 мг/мл с использованием поликлонального антитела (человеческого IgG) (Venoglobulin-1H, продукт компании Benesis Corporation). Полученный раствор доводится до концентрации соли 0,1 моль/л с помощью водного раствора NaCl с концентрацией 1 моль/л. Далее, с помощью 0,1 моль/л HCl или 0,1 моль/л NaOH полученный раствор доводится до водородного ионного индекса (рН) 4,0, и полученный раствор используется в качестве раствора белка. К полученному белковому раствору добавляется 1,0 об.% свиного парвовируса (PPV, Veterinary Biological Product Association) с последующим тщательным перемешиванием для получения вирусосодержащего белкового раствора.
[0106] (5-B) В качестве вирусосодержащего раствора водный раствор получается путем добавления 0,2% свиного парвовируса (PPV, тип VR742, приобретенный в American Type Culture Collection (которая в дальнейшем будет называться ATCC)) к водному раствору с pH 4,5, содержащему 0,02 моль/л уксусной кислоты и 0,1 моль/л NaCl.
[0107] С помощью способа тупиковой фильтрации под внутренним давлением с использованием небольшого мембранного модуля площадью 0,001 м2 и вышеупомянутого вирусосодержащего белкового раствора или вирусосодержащего раствора, каждый из которых был приготовлен выше, фильтрация выполняется до тех пор, пока объем фильтрации не достигнет 150 л/м2, когда используется вышеупомянутый содержащий вирус белковый раствор (5-a), и фильтрация выполняется до тех пор, пока объем фильтрации не достигнет 5 л/м2, когда используется вышеупомянутый содержащий вирус раствор (5-b), и таким образом получается фильтрат. При этом давление фильтрации выбирается в зависимости от давления предела упругости пористой половолоконной мембраны. Пористое полое волокно, имеющее давление предела упругости менее 200 кПа, фильтруется с использованием 98 кПа в качестве подходящего давления, а пористое полое волокно, имеющее давление предела упругости более 200 кПа, фильтруется с использованием 196 кПа в качестве подходящего давления.
[0108] Далее для измерения титра инфекционности вируса готовится раствор (далее именуемый «3% FBS/D-MEM») Dulbecco’s Modified Eagle Medium (1X) (торговая марка, продукт компании Life Technologies Corporation, в дальнейшем именуемый «D-MEM»), жидкость с 4,5 г/л D-глюкозы, с L-глютамином, без пирувата натрия, содержащая 3% BenchMark Fetal Bovine Serum (торговая марка, продукт компании Gemini Bio-Products), инактивированную путем нагрева в течение 30 мин на водяной бане при 56°C, и 1% PENICILLIN STREPTOMYCIN SOL (торговая марка, продукт компании Life Technologies Corporation). Раствор для фильтрации и фильтрат собираются, а затем разбавляются в 10, 102, 103, 104 и 105 раз 3%-ым FBS-D-MEM.
[0109] Затем клетки PK-13 (№ CRL-6489, приобретенные в ATCC) были разбавлены 3%-ым FBS-D-MEM, чтобы приготовить разбавленную суспензию клеток с концентрацией 2,0×105 (клеток/мл). Полученная суспензия распределялась по 100 мкм во все лунки десяти 96-луночных пластин с круглодонными лунками для культивирования клеток. В дополнение к этому, подлежащий фильтрации раствор, его разбавленный раствор, фильтрат и его разбавленный раствор распределялись по 100 мкл каждый в каждые 8 лунок. Затем клетки культивировались в течение 10 дней при 37°C в атмосфере 5%-го диоксида углерода.
[0110] Инфекционная доза 50% культуры ткани (TCID50) клеток, культивированных в течение 10 дней, измеряется с использованием метода адгезии эритроцитов (см. Virus Experimental Studies, Introduction, ed. by Japanese National Institute of Health Student’s Association, p. 173).
[0111] В частности, это метод разбавления консервированной куриной крови (торговое название, продукт Nippon Bio-Test Laboratories, Inc.) в 5 раз корректирующим раствором PBS (-) порошка Dulbecco’s PBS (-) (торговая марка, продукт компании Nissui Pharmaceutical Co., Ltd.), удаления надосадочной жидкости, полученной путем разделения центрифугированием при 2500 об/мин и 4°C в течение 5 мин, отсасывания, снова разбавления полученного осадка в 200 раз корректирующим раствором PBS (-), распределения полученного разбавленного раствора по 100 мкл во все лунки пластины для культивирования клеток, выдерживания пластины в течение 2 час и наблюдения адсорбции эритроцитов на поверхности клеточной ткани для оценки вирусной инфекции. Пропорции вирусной инфекции в подлежащем фильтрации растворе и фильтрате, а также в их разбавленных растворах подтверждаются, и титр инфекционности (TCID50/мл) вычисляется в соответствии с расчетной формулой Спирмена-Карбера.
[0112] Логарифмическое значение уменьшения (LRV) вируса вычисляется по формуле LRV=log10 (Co/CF), где Co представляет собой титр инфекционности подлежащего фильтрации раствора, а CF представляет собой титр инфекционности (TCID50/мл) фильтрата, полученного фильтрованием через мембрану для удаления вирусов.
[0113] Скорость фильтрации содержащего вирус белкового раствора через мембранный модуль площадью 0,001 м2 получается путем измерения времени до достижения фильтруемым объемом величины 150 л/м2 и вычисления его как фильтруемого объема (л/(м2⋅час)) на 1 кв.м площади мембраны в час.
[0114] (6) Способ измерения водопроницаемости мембранного модуля с площадью 0,001 м2
Водопроницаемость (л/(м2⋅час)) на 1 кв.м площади мембраны в час вычисляется путем подготовки мембранного модуля с площадью 0,001 м2, фильтрования чистой воды, прошедшей через ультрафильтрационную мембрану, с помощью внутренней напорной фильтрации и тупиковой системы при температуре 25°С и трансмембранном перепаде давления 98 кПа в течение 10 мин, и взвешивания фильтрата.
[0115] (7) Способ измерения LRV коллоидного золота мембранного модуля с площадью 0,001 м2
Коллоидный раствор золота для фильтрации готовится путем разбавления раствора AGP-HA20 (торговая марка, продукт Asahi Kasei Medical Co., Ltd.), содержащего коллоид золота с размером частиц приблизительно 20 нм, дистиллированной водой для инъекций (продукт компании Ohtsuka Pharmaceutical) и 0,27 мас.% водным раствором SDS (лаурилсульфата натрия), и доведения оптической плотности при длине волны 526 нм до 1,00 при измерении ультрафиолетово-видимым спектрофотометром (Модель «UV-2450», продукт компании Shimadzu Corporation).
[0116] Готовится мембранный модуль с площадью 0,001 м2, и раствор коллоидного золота, подготовленный выше, фильтруется при следующих условиях: температура 25°C, трансмембранный перепад давления 25 кПа, и фильтруемый объем 2 л/м2 для внутренней напорной фильтрации и тупиковой системы. Брались образцы фильтрата (от 0,5 л/м2 до 2,0 л/м2).
[0117] Соответствующие коэффициенты поглощения при длине волны 526 нм раствора, подлежащего фильтрации, и фильтрата измеряются с использованием спектрофотометра ультрафиолетового и видимого диапазонов (модель «UV-2450», продукт компании Shimadzu Corporation), и логарифмическое значение уменьшения (LRV) коллоидных частиц золота рассчитывается по формуле LRV= log10 (A/B), где A представляет собой оптическую плотность подлежащего фильтрации раствора, а B представляет собой оптическую плотность фильтрата.
[0118] [Пример 1]
Хлопковый очес (средняя молекулярная масса: 1,44×105) был растворен в медно-аммиачном растворе, приготовленном известном образе, с последующим уничтожением пены фильтраций для того, чтобы приготовить прядильный раствор, содержащий 7,5 мас.% целлюлозы, 4,4 мас.% аммиака и 2,7 мас.% меди. Водный раствор, содержащий 38 мас.% ацетона и 0,65 мас.% аммиака, и водный раствор, содержащий 28 мас.% ацетона, были подготовлены в качестве раствора для внутренней коагуляции и раствора для внешней коагуляции, соответственно.
[0119] Прядильный раствор (центральный прядильный выход) и раствор для внутренней коагуляции (наружный прядильный выход), каждый из которых был подготовлен с использованием кольцевой двойной фильеры, выпускались со скоростью 3,78 мл/мин и 0,69 мл/мин соответственно и вводились в раствор для внешней коагуляции, текущий со скоростью 140 мл/мин в U-образном воронкообразном капилляре диаметром 7 мм, с образованием половолоконной мембраны. Полученная половолоконная мембрана помещалась в воду со скоростью намотки (скоростью прядения) 10 м/мин. В полученном таким образом полом волокне целлюлоза половолоконной мембраны регенерировалась в 3 мас.% водном растворе серной кислоты с последующей промывкой водой. Содержание воды в полученном пучке половолоконной мембраны замещалось этанолом, а затем пучок сушился в вакууме при 40°C и 3 кПа, будучи зафиксированным на обоих его концах и растянутым на 3,5%, чтобы получить пористую половолоконную мембрану Примера 1.
[0120] Давление предела упругости, внутренний диаметр (R), толщина (t) мембраны, водопроницаемость и точка начала образования пузырьков полученной пористой половолоконной мембраны Примера 1 измерялись с помощью вышеупомянутых методов измерения, соответственно, и результаты измерений показаны в Таблице 1. График, построенный для нахождения давления предела упругости, показан на Фиг.2.
[0121] Полученная пористая половолоконная мембрана резалась для получения круглого сечения способом разрыва замораживанием, и фотография, полученная с помощью сканирующего электронного микроскопа (модель «S-4700», продукт компании Hitachi High-Tech Corporation) при увеличении 2000x и ускоряющем напряжении 1,0 кВ, показана на Фиг.3.
[0122] С использованием пористой половолоконной мембраны Примера 1 небольшой мембранный модуль, аналогичный показанному на Фиг.1 японской отложенной патентной заявки № 2013-17990 и имеющий площадь мембраны 0,001 м2, был сформирован с помощью известной технологии. Результаты измерения LRV вируса (использовался содержащий вирус белковый раствор, описанный выше в разделе (5-A)), водопроницаемости и LRV коллоидного золота полученного мембранного модуля с площадью 0,001 м2 показаны в Таблице 1.
[0123] Кроме того, чтобы подтвердить, что пористое полое волокно не показало никаких изменений в своих характеристиках при проверке целостности, разница между результатами измерения водопроницаемости и LRV коллоидного золота после воздействия давлением на внутреннюю поверхность пористой половолоконной мембраны полученного мембранного модуля с площадью 0,001 м2 воздухом при 250 кПа в течение 10 мин при заполнении области со стороны наружной поверхности пористой половолоконной мембраны, и результатами измерения, полученными без вышеупомянутой опрессовки, представлены в Таблице 1 в виде отношения после опрессовки/до опрессовки для водопроницаемости и LRV коллоидного золота.
[0124] Авторы настоящего изобретения выбирали оценку эффективности удаления коллоидного золота в качестве альтернативного метода оценки эффективности удаления вирусов, потому что метод оценки вирусов имеет предел измерения, зависящий от концентрации вируса в целевом растворе, и, кроме того, раствор вируса содержит многочисленные несовместимые вещества. - инфекционные частицы и т.п., так что предпочтительнее оценивать удаляемость коллоидных частиц золота, чтобы судить о малозаметных различиях в структуре мембраны.
[0125] [Примеры 2-4 и Сравнительные примеры 1 и 2]
Пористые половолоконные мембраны Примеров 2-4 и Сравнительных примеров 1 и 2 были произведены аналогично Примеру 1, за исключением того, что условия производства пористой половолоконной мембраны, то есть количество выпускаемого прядильного раствора, концентрация ацетона в растворе для внутренней коагуляции, концентрация аммиака в растворе для внутренней коагуляции, количество выпускаемого раствора для внутренней коагуляции, концентрация ацетона в растворе для внешней коагуляции, концентрация аммиака в растворе для внешней коагуляции и скорость потока раствора для внешней коагуляции были заменены на условия, показанные в Таблице 1.
[0126] Результаты измерения давления предела упругости, внутреннего диаметра (R), толщины (t) мембраны, водопроницаемости и точки начала образования пузырьков пористых половолоконных мембран, полученных в Примерах 2-4 и Сравнительных примерах 1 и 2, а также результаты оценки LRV вируса (использовался содержащий вирус белковый раствор, описанный выше в разделе (5-A)), водопроницаемости и удаления частиц коллоидного золота для мембранного модуля с площадью 0,001 м2, сформированного аналогично Примеру 1, показаны в Таблице 1. Скорость фильтрации содержащего вирус белкового раствора через пористую половолоконную мембрану Примера 2 составила 145 л/(м2⋅час). Скорость фильтрации содержащего вирус белкового раствора через пористую половолоконную мембрану Сравнительного примера 1 составила 73 л/(м2⋅час).
[0127] Круглые сечения, полученные при резке пористых половолоконных мембран Примеров 2-4, наблюдались и фотографировались аналогично Примеру 1 и показаны на Фиг.4-6, соответственно.
[0128] График зависимости давления предела упругости от отношения (R/t) внутреннего диаметра (R) к толщине (t) мембраны для каждой из пористых половолоконных мембран Примеров 1-4 и Сравнительных примеров 1 и 2 показан на Фиг.7. Было подтверждено, что пористая половолоконная мембрана показывает высокую корреляцию между отношением (R/t) внутреннего диаметра (R) к толщине (t) мембраны и давлением предела упругости.
[0129] Пористые половолоконные мембраны Примеров 1-4 показывают давление предела упругости 200 кПа или больше, а их отношение (R/t) внутреннего диаметра (R) к толщине (t) мембраны составляет 8,4 или меньше. LRV парвовируса (использовался содержащий вирус белковый раствор, описанный выше в разделе (5-A)) составляет 4,5 или больше, и таким образом показывает высокое значение при фильтрации под давлением 196 кПа.
[0130] Изменение эффективности пористой половолоконной мембраны было изучено с использованием мембранного модуля площадью 0,001 м2 при приложении нагрузки с помощью опрессовки при 250 кПа в течение 10 мин, что показало, что водопроницаемость увеличилась приблизительно на 10%, а LRV коллоидного золота показало снижение от 0% до приблизительно 5%. Предполагается, что это происходит из-за того, что нагрузка, создаваемая опрессовкой, немного увеличивает средний размер пор, немного увеличивает водопроницаемость и вызывает небольшое ухудшение эффективности удаления коллоидного золота. Однако изменение в такой степени допустимо в качестве изменения эффективности, вызванного проверкой целостности. Следовательно, проверка целостности может использоваться для пористых половолоконных мембран Примеров, когда заданное давление составляет 250 кПа. В дополнение к этому, было подтверждено, что в Примерах 1-4 отношение, показывающее изменение LRV коллоидного золота до и после приложения нагрузки с помощью опрессовки, имеет тенденцию к уменьшению ниже 1 при снижении давления предела упругости пористой половолоконной мембраны, то есть тенденцию к уменьшению LRV коллоидного золота после приложения нагрузки с помощью опрессовки. Сравнение между Примером 3 и Примером 4 показало, что заданное давление для проверки целостности более предпочтительно составляет приблизительно 80% или меньше от давления предела упругости пористой половолоконной мембраны.
[0131] С другой стороны, для пористой половолоконной мембраны Сравнительных примеров 1 и 2 давление предела упругости составляет менее 200 кПа, а ее отношение (R/t) внутреннего диаметра (R) к толщине (t) мембраны составляет более 8,4. Хотя пористая половолоконная мембрана Сравнительных примеров 1 и 2 имеет предпочтительные водопроницаемость и LRV парвовируса (использовался содержащий вирус белковый раствор, описанный выше в разделе (5-A)), изменение качества до и после применения нагрузки на мембранный модуль площадью 0,001 м2 с помощью опрессовки при 250 кПа в течение 10 мин было изменением, ставшим проблемой при практическом использовании.
[0132] Более конкретно, в Сравнительном примере 1 изменение водопроницаемости составляет +11% и, следовательно, находится в допустимом диапазоне, но пористая половолоконная мембрана показала довольно высокую эффективность LRV коллоидного золота после приложения нагрузки с помощью опрессовки. Причина этого предположительно заключается в том, что, хотя это и не ограничивается теорией, пластическая деформация происходила локально из-за опрессовки и блокировала поры. Более высокая оценка способности пористой половолоконной мембраны к удалению вирусов, чем она должна быть в результате опрессовки при проверке целостности, может вызвать такую проблему, что мембрана, которая должна быть признана несоответствующей требованиям при проверке целостности, может быть признана пригодной по ошибке.
[0133] В Сравнительном примере 2, с другой стороны, водопроницаемость после приложения нагрузки с помощью опрессовки увеличивается приблизительно на 40%, а LRV коллоидного золота снижается на 10%. Следовательно, средний размер пор очевидно может увеличиваться за счет пластической деформации. 40%-ое увеличение водопроницаемости за счет опрессовки во время проверки целостности является недопустимым изменением качества пористой половолоконной мембраны до и после проверки целостности. В этом случае проверка целостности является недействительной.
[0134] Таким образом, проверка целостности с приложением нагрузки 200 кПа или более к пористым половолоконным мембранам Сравнительных примеров 1 и 2 не может использоваться.
[0135] [Пример 5]
Пористая половолоконная мембрана Примера 2 была подвергнута с ее внешней стороны воздействию эксимерного лазерного процессора (модель «INDEX-800, продукт компании Sumitomo Heavy Industries, Ltd., длина волны 243 нм, номинальная мощность 80 Вт, частота повторения 100 Гц и энергия импульса 400 мДж) при диаметре пятна 12 мкм, плотности потока энергии 2,1 Дж/см2 и количестве импульсов 150 для формирования отверстия диаметром приблизительно 3 мкм в поверхности пористого полого волокна.
[0136] Для формирования мембранного модуля площадью 0,001 м2 Примера 2 использовалось приблизительно 12-13 пористых половолоконных мембран. В Примере 5, аналогично Примеру 2, за исключением того, что в качестве одной из пористых половолоконных мембран использовалась пористая половолоконная мембрана с отверстием диаметром 3 мкм, подготовленным, как описано выше, был сформирован мембранный модуль площадью 0,001 м2 Примера 5.
[0137] Пространство со стороны наружной поверхности пористой половолоконной мембраны мембранного модуля площадью 0,001 м2 Примера 5 было заполнено водой, и пространство со стороны внутренней поверхности пористой половолоконной мембраны опрессовывалось давлением 216 кПа. Затем приблизительно через 30 с визуально было обнаружено образование непрерывных пузырьков воздуха. Аналогичным образом пространство со стороны наружной поверхности пористой половолоконной мембраны мембранного модуля площадью 0,001 м2 Примера 1 было заполнено водой, и пространство со стороны внутренней поверхности пористой половолоконной мембраны опрессовывалось давлением 216 кПа, но образование пузырьков воздуха не было обнаружено даже через 60 с. Давление предела упругости пористой половолоконной мембраны Примера 2 составляло 360 кПа, поэтому в качестве испытательного давления было выбрано 216 кПа с запасом 100 кПа или больше.
[0138] LRV парвовируса (использовался содержащий вирус раствор, описанный выше в разделе (5-B)) мембранного модуля площадью 0,001 м2 Примера 5 был измерен с использованием вышеупомянутого «способа измерения LRV вируса пористой половолоконной мембраны». В результате было вычислено значение LRV, равное 4,2.
[0139] На основании результатов настоящего примера было подтверждено, что при проверке целостности мембранного модуля площадью 0,001 м2 Примера 1 путем визуального обнаружения утечек можно определить, что модуль прошел испытание, если он не генерирует непрерывных пузырьков воздуха при опрессовке давлением 216 кПа в течение 60 с.
[0140] [Сравнительный пример 3]
Пространство со стороны наружной поверхности пористой половолоконной мембраны мембранного модуля площадью 0,001 м2 Примера 5 было заполнено водой, и пространство со стороны внутренней поверхности пористой половолоконной мембраны опрессовывалось давлением 98 кПа. Образование пузырьков воздуха не было обнаружено даже через 60 с.
[0141] [Пример 6]
Мембранный модуль с площадью мембраны 0,1 м2, аналогичный показанному на Фиг.4 японской отложенной патентной заявки № 2010-259992, был сформирован с использованием пористой половолоконной мембраны Примера 2 по известной технологии.
[0142] Мембранный модуль с площадью мембраны 0,1 м2 Примера 6 был соединен с течеискателем Planova (торговая марка, модель «PLT-AM10», продукт компании Asahi Kasei Medical Co., Ltd.) для опрессовки пространства со стороны внутренней поверхности пористой половолоконной мембраны мембранного модуля при заполнении пространства со стороны наружной поверхности пористой половолоконной мембраны водой. Испытание на герметичность девяти образцов мембранного модуля было выполнено при установленном давлении 196 кПа в течение времени измерения 30 с. В соответствии с полученными таким образом результатами среднее значение значений колебаний давления по результатам измерений составило 43,6 Па, а отклонение - 8,7 Па.
[0143] Течеискатель Planova (торговая марка, модель «PLT-AM10», продукт компании Asahi Kasei Medical Co., Ltd.) представляет собой устройство для измерения повышения давления в пространстве со стороны наружной поверхности пористой половолоконной мембраны, когда пространство со стороны внутренней поверхности пористой половолоконной мембраны поддерживается при постоянном давлении.
[0144] Полые волокна были подготовлены путем формирования игольчатого отверстия диаметром 3, 6, 9, 12, 15, 18 и 21 мкм в пористой половолоконной мембране Примера 2 с помощью эксимерного лазерного метода обработки, аналогичного описанному в Примере 5. Затем были сформированы мембранные модули площадью 0,1 м2, каждый из которых содержал одну из пористых половолоконных мембран с указанными выше соответствующими размерами игольчатых отверстий.
[0145] На основании соотношения между размером игольчатого отверстия и LRV парвовируса (использовался содержащий вирус раствор, описанный выше в разделе (5-B)) мембранных модулей площадью 0,1 м2, каждый из которых содержит одну из пористых половолоконных мембран, имеющих вышеупомянутые соответствующие размеры игольчатого отверстия, было обнаружено, что диаметр игольчатого отверстия, способный обеспечить LRV парвовируса 4 или более, составляет 12,5 мкм или меньше. Испытание на герметичность мембранного модуля площадью 0,1 м2, содержащего одну пористую половолоконную мембрану, имеющую размер игольчатого отверстия приблизительно 12 мкм в диаметре, было выполнено аналогично описанному выше с помощью течеискателя Planova (торговая марка, модель «PLT-AM10», продукт компании Asahi Kasei Medical Co., Ltd.), и в результате значение колебания давления составило 3450 Па. Это значение было достаточно высоким по сравнению с 43,6 Па, что было средним значением колебаний давления для обычного мембранного модуля площадью 0,1 м2, не содержащего полого волокна с игольчатым отверстием. Таким образом, задав соответствующее пороговое значение для значения колебания давления, можно определить, имеет ли мембранный модуль площадью 0,1 м2 значение LRV парвовируса 4 или меньше, используя течеискатель для проверки целостности.
[0146] [Пример 7]
Мембранный модуль площадью 0,1 м2 Примера 6 был соединен с Palltronic Flowstar (торговая марка, Type-IV, продукт компании Pall Corporation, точность измерений: второй десятичный разряд, диапазон измерений: от 0,1 до 1000 мл/мин) для опрессовки пространства со стороны внутренней поверхности пористой половолоконной мембраны мембранного модуля при заполнении пространства со стороны наружной поверхности пористой половолоконной мембраны водой. Испытание на герметичность девяти образцов мембранного модуля было выполнено при установленном давлении 196 кПа в течение времени измерения 15 мин. В соответствии с полученными таким образом результатами среднее значение значений вариации скорости потока воздуха по результатам измерений составило 0,105 мл/мин, а отклонение - 0,030 мл/мин.
[0147] Palltronic Flowstar (торговая марка, Тип IV, продукт компании Pall Corporation) оснащен механизмом подачи воздуха для компенсации снижения давления, вызванного диффузией в пористую половолоконную мембрану, когда пространство со стороны внутренней поверхности мембраны поддерживается при постоянном давлении, и представляет собой устройство для измерения расхода подаваемого воздуха с помощью расходомера.
[0148] С использованием этого устройства испытание на герметичность мембранного модуля площадью 0,1 м2, сформированного в Примере 6 и содержащего одну пористую половолоконную мембрану, имеющую размер игольчатого отверстия приблизительно 12 мкм в диаметре, было выполнено способом, подобным описанному выше. Значение вариации скорости потока воздуха в результате измерения составило 4,35 мл/мин, что было в достаточной степени более высоким, чем 0,105 мл/мин, которое было средним значением вариации скорости потока воздуха обычного мембранного модуля площадью 0,1 м2, не содержащего полого волокна с игольчатым отверстием. Это показывает, что задав пороговое значение для значения вариации скорости потока воздуха по мере необходимости с учетом среднего значения и отклонения, можно определить, имеет ли мембранный модуль площадью 0,1 м2 значение LRV парвовируса 4 или меньше с помощью устройства для проверки целостности.
[0149] [Пример 8]
Мембранный модуль площадью 0,1 м2 Примера 6 был соединен с прибором Sartocheck (торговая марка, Type-4Plus, продукт компании Sartorius AG, точность измерений: первый десятичный разряд, диапазон измерений: от 0,1 до 3000 мл/мин) для опрессовки пространства со стороны внутренней поверхности пористой половолоконной мембраны мембранного модуля при заполнении пространства со стороны наружной поверхности пористой половолоконной мембраны водой. Испытание на герметичность девяти образцов мембранного модуля было выполнено при установленном давлении 196 кПа в течение времени измерения 15 мин. В соответствии с полученными таким образом результатами среднее значение вариации скорости потока воздуха по результатам измерений составило 0,24 мл/мин, а отклонение - 0,05 мл/мин.
[0150] Sartocheck (торговая марка, Type-4Plus, продукт компании Sartorius AG) является устройством для измерения уменьшения давления, вызываемого диффузией в мембрану, когда пространство со стороны внутренней поверхности пористой половолоконной мембраны поддерживается при постоянном давлении, и нахождении по информации об объеме пространства со стороны внутренней поверхности уменьшения давления в терминах скорости диффузионного потока.
[0151] С помощью вышеупомянутого устройства испытание на герметичность мембранного модуля площадью 0,1 м2, сформированного в Примере 6 и содержащего одну пористую половолоконную мембрану, имеющую размер игольчатого отверстия диаметром приблизительно 12 мкм, было выполнено способом, подобным описанному выше. В результате значение вариации скорости потока воздуха составило 4,5 мл/мин. Это значение было в достаточной степени более высоким, чем 0,24 мл/мин, что было средним значением вариации скорости потока воздуха для обычного мембранного модуля площадью 0,1 м2, не содержащего полого волокна с игольчатым отверстием. Это показывает, что задав пороговое значение для значения вариации скорости потока воздуха по мере необходимости с учетом его среднего значения и отклонения, можно определить, имеет ли мембранный модуль площадью 0,1 м2 значение LRV парвовируса 4 или меньше, с помощью вышеупомянутого устройства для проверки целостности.
[0152] [Сравнительный пример 4]
Аналогично Примеру 7 и Примеру 8, за исключением того, что при измерении значения вариации скорости потока воздуха с использованием девяти образцов мембранного модуля площадью 0,1 м2, сформированных в Примере 6, давление было установлено равным 98 кПа вместо 196 кПа, было измерено значение вариации скорости потока воздуха. В результате значение вариации скорости потока воздуха не достигло 0,10 мл/мин при измерении устройством Примера 7, и значение вариации скорости потока воздуха составило 0,0 мл/мин или 0,1 мл/мин при измерении с помощью устройства Примера 8. Из этих результатов измерения, не достигших 0,1 мл/мин, то есть нижнего предела измерения этих устройств, было невозможно подтвердить, что измерение обычного мембранного модуля было выполнено правильно. В дополнение к этому, подходящее пороговое значение не может быть обеспечено для измеренного значения обычного мембранного модуля и мембранного модуля площадью 0,1 м2, содержащего полое волокно со сформированным в нем игольчатым отверстием, что свидетельствует о том, что использование этих устройств в условиях давления 98 кПа не является подходящим.
[0153] [Пример 9]
Аналогично Примеру 2, за исключением того, что при измерении LRV парвовируса (использовался содержащий вирус белковый раствор, описанный выше в разделе (5-A)) с использованием мембранного модуля площадью 0,001 м2 получение фильтрата после завершения фильтрации 150 л/м2 было заменено получением фильтрата после завершения фильтрации 150 л/м2, сбросом давления в течение 3 час, а затем выполнением фильтрации 15 л/м2 при увеличенном давлении, было измерено значение LRV парвовируса. В соответствии с оценкой шести оценочных модулей LRV парвовируса любого из них составило 5,3 или больше.
[0154] [Пример 10]
Аналогично Примеру 9, за исключением того, что при измерении LRV парвовируса (использовался содержащий вирус белковый раствор, описанный выше в разделе (5-A)) давление фильтрации было изменено со 196 кПа на 150 кПа, были измерены шесть оценочных модулей. В результате LRV парвовируса любого из них составило 5,3 или больше.
[0155] [Пример 11]
Аналогично Примеру 9, за исключением того, что при измерении LRV парвовируса (использовался содержащий вирус белковый раствор, описанный выше в разделе (5-A)) давление фильтрации было изменено со 196 кПа на 98 кПа, были измерены шесть оценочных модулей. В результате у пяти из этих шести модулей значение LRV парвовируса было оценено как 5,3 или больше, а у одного модуля значение LRV парвовируса было оценено как 4,1.
[Таблица 1]
*1: Условия фильтрации: 27 кПа и 37°C
*2: Условия фильтрации: 98 кПа и 25°C
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
[0156] Настоящее изобретение подходит в качестве содержащей регенерированную целлюлозу пористой половолоконной мембраны, и способ проверки целостности с использованием только способа испытания на герметичность может быть применен к этой пористой половолоконной мембране.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| МЕМБРАНА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ВИРУСОВ И СПОСОБ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МЕМБРАНЫ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ВИРУСОВ | 2017 |
|
RU2718981C1 |
| ПОРИСТАЯ МЕМБРАНА | 2015 |
|
RU2657059C1 |
| ПОРИСТАЯ МЕМБРАНА | 2020 |
|
RU2797112C2 |
| СПОСОБ ДЛЯ ФИЛЬТРАЦИИ СОДЕРЖАЩЕЙ БЕЛОК ЖИДКОСТИ | 2018 |
|
RU2735437C1 |
| СПОСОБ ОЧИСТКИ РАСТВОРА ТРОМБИНА ОТ ИНФЕКЦИОННЫХ ЧАСТИЦ | 2007 |
|
RU2468032C2 |
| МОДУЛЬ ПОЛОВОЛОКОННЫХ МЕМБРАН И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ | 2005 |
|
RU2369429C2 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕМБРАН ДЛЯ УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИИ ВОДНЫХ СРЕД | 2018 |
|
RU2689595C1 |
| ПОЛОВОЛОКОННЫЙ МЕМБРАННЫЙ МОДУЛЬ, СПОСОБ ЕГО ПРОИЗВОДСТВА, СБОРОЧНЫЙ УЗЕЛ С ПОЛОВОЛОКОННЫМ МЕМБРАННЫМ МОДУЛЕМ И СПОСОБ ОЧИСТКИ СУСПЕНДИРОВАННОЙ ВОДЫ С ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ | 2008 |
|
RU2426586C1 |
| СПОСОБ МОДИФИКАЦИИ МЕМБРАН ДЛЯ УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИИ ВОДНЫХ СРЕД | 2019 |
|
RU2719165C1 |
| САМООРГАНИЗУЮЩИЕСЯ НАНОСТРУКТУРЫ И РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЕ МЕМБРАНЫ, ВКЛЮЧАЮЩИЕ АКВАПОРИНОВЫЕ ВОДНЫЕ КАНАЛЫ, И СПОСОБЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ | 2017 |
|
RU2749848C2 |
Изобретение относится к пористой половолоконной мембране, используемой для удаления вирусов из раствора, содержащей регенерированную целлюлозу, способу удаления вирусов из содержащей биологический препарат жидкости с помощью половолоконной мембраны, и к способу проверки целостности мембранного модуля, заполненного этой пористой мембраной. Мембрана содержит регенерированную целлюлозу, имеющую давление предела упругости 200 кПа или больше, при этом толщина мембраны находится в диапазоне 20 мкм или больше и 70 мкм или меньше. Изобретение обеспечивает создание содержащей регенерированную целлюлозу пористой половолоконной мембраны, которая позволяет оценить улучшенное свойство удаления частиц с помощью испытания на герметичность, а также способ проверки целостности мембранного модуля, содержащего пористую половолоконную мембрану, с использованием способа испытания на герметичность. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл., 11 пр.
1. Пористая половолоконная мембрана, используемая для удаления вирусов из раствора, причем пористая половолоконная мембрана содержит регенерированную целлюлозу и имеет давление предела упругости 200 кПа или больше, и
при этом толщина (t) пористой половолоконной мембраны находится в диапазоне 20 мкм или больше и 70 мкм или меньше.
2. Пористая половолоконная мембрана по п. 1, в которой отношение (R/t) внутреннего диаметра (R) к толщине (t) пористой половолоконной мембраны равно 8,4 или меньше.
3. Пористая половолоконная мембрана по п. 1 или 2, в которой регенерированная целлюлоза получается с помощью медно-аммиачного процесса.
4. Пористая половолоконная мембрана по любому из пп. 1-3, при этом размер пор внутренней поверхности пористой половолоконной мембраны больше, чем размер пор наружной поверхности.
5. Пористая половолоконная мембрана по любому из пп. 1-4, которая имеет градиентную структуру, в которой размер пор становится меньше от стороны внутренней поверхности к стороне наружной поверхности.
6. Пористая половолоконная мембрана по любому из пп. 1-5, в которой водопроницаемость при давлении фильтрации 27 кПа и температуре 37°С составляет 10 л/(м2⋅ч) или больше и 50 л/(м2⋅ч) или меньше.
7. Пористая половолоконная мембрана по любому из пп. 1-6, в которой точка начала образования пузырьков равна 1,2 МПа или больше.
8. Пористая половолоконная мембрана по любому из пп. 1-7, в которой степень удаления (LRV) парвовируса составляет 4,0 или больше.
9. Способ удаления вирусов из содержащей биологический препарат жидкости с помощью пористой половолоконной мембраны, используемой для удаления вирусов из раствора, по любому из пп. 1-8, включающий фильтрацию биологического препарата жидкости с помощью пористой половолоконной мембраны, при этом трансмембранный перепад давления пористой половолоконной мембраны во время фильтрации составляет 150 кПа или больше.
10. Способ испытания на целостность мембранного модуля, заполненного пористой половолоконной мембраной, используемой для удаления вирусов из раствора, по любому из пп. 1-8, в котором:
мембранный модуль имеет пространство со стороны внешней поверхности, которое контактирует с внешней поверхностью пористой половолоконной мембраны, и пространство со стороны внутренней поверхности, которое контактирует с внутренней поверхностью пористой половолоконной мембраны, и
способ содержит заполнение пространства со стороны внешней поверхности жидкостью, и
опрессовку пространства со стороны внутренней поверхности с помощью воздуха так, чтобы трансмембранный перепад давления пористой половолоконной мембраны находился в диапазоне более 98 кПа и не больше, чем давление предела упругости пористой половолоконной мембраны.
11. Способ испытания на целостность по п. 10, содержащий стадию визуального наблюдения воздушного пузырька, появляющегося из пористой половолоконной мембраны.
12. Способ испытания на целостность по п. 10, содержащий стадию измерения значения колебаний давления в любом из пространства со стороны внешней поверхности и пространства со стороны внутренней поверхности или стадию измерения объема притока воздуха, необходимого для поддержания постоянного давления в одном из этих пространств.
| JP 4029727 A, 31.01.1992 | |||
| WO 2009035700 A2, 19.03.2009 | |||
| Гидростатическое разгрузочное устройство ротора от осевых сил | 1985 |
|
SU1254204A1 |
| US 6165363 A, 26.12.2000 | |||
| JP 3328857 B2, 30.09.2002 | |||
| МЕМБРАНА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ВИРУСОВ И СПОСОБ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МЕМБРАНЫ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ВИРУСОВ | 2017 |
|
RU2718981C1 |
