Способ очистки биологических растворов методом диафильтрации Советский патент 1984 года по МПК B01D13/00 C12N1/02 

11 Изобретение отнЪсится к прикладной вирусологии и микробиологии, а именно к процессам глубокой очистки растворов методом диафильтрации. Известно применение диафильтрации для разделения растворов, содержащих крупнодисперсньй компонент (найример, вирусы, бактерии, клетки) и примесные мелкодисперсные компонен ты (например, балластные белки, пептиды, аминокислоты, соли и т.д.), при этом.исходные или сконцентрированные растворы или суспензии промывают физиологическим или буферным раствором в непрерьшном режимег для вымьшания мелкодисперсных частиц и низкомолекулярных примесей 1J . Недостатком процессов диафильтрации данных систем является то, что в результате действия гелевой концентрационной поляризации не обеспечивается высокой степени разделения круп но- и мелкодисперсного компонента и достаточной производительности процесса, так как расходуется, большое . количество буфера. Для повьшения эффективности разделения прибегают к значительным ско ростям тан1енциальног6 потока и повьшению рабочего давления. Это приводит к усложнению фильтрационного оборудования, требует применения мощных высокопроизводительных насосов, резко повьшает энергетические затраты и, в то же время, не приводит к существенному улучшению процесса разделения 2j и з1. Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и достигае мому результату сйособ очистки биоло гических растворов методом диафильтрации, включающий промывку раствора растворителем под давлением при пос тоянном тангенциальном потоке .растзо ра в аппарате над поверхности) мембраны А . Недостатком известного способа является низкая эффективность процес са диафильтрации, обусловленная малой производительностью процесса очистки раствора и большими энергетическими затратами. Цель изобретения - ускорение процесса очистки растворов. Поставленная цель достигается что согласно способу очистки биологических растворов методом диафильтрации, включающему промывку раствотем08 ра растворителем под давлением при постоянном тангенциальном потоке раствора в аппарате над поверхностью мембраны, промывку раствора растворителем осуществляют путем воздействия на него создаваемыми в аппарате импульсами давления продолжительностью 0,1-20 с i интервалом 0,120 с, при этом скорость тангенциального потока на входе в аппарат составляет 0,05-0,2 м/с. Предлагаемый способ осуществляют следукицим образом. Процесс очистки биологических растворов (вирусов, бактерий) проводят в ультрафильтрационных аппаратах типа фильтр-пресс, укомплектованных полупроницаемыми мембранами Биопор. На входе в фильтрационный модуль создают скорость тангенциального потока жидкости 0,05-0,2 м/с при рабочем давлении порядка 0,05 МПа. По мере удаления фильтрата через полупроницаемую мембрану промывочный раствор (буфер) подают в исходную камеру. Процесс диафильтрации проводят в непрерывном режиме,при этом в ходе процесса периодически перекрывают , линию отвода фильтрата, что создает в аппарате импульсы давления продолжительностью 0,1-20 с с интервалом 0,1-20 с за счет выравнивания давления между зоной тангенциального потока (над мембраной) и зоной сбора фильтрата (под мембраной). Возникающий в аппарате гидродинамический режим препятствует возникновению над поверхностью мембраны гелеподобного концентрационного слоя, что, в свою очередь, приводит к ускорению прохождения раствора через мембрану, т.е. к повышению производительности процесса диафильтрации и улз чшению его разделяющих характеристик. I Пример 1. Используют фильтрационньй модуль типа фильтр-лресс С рабочей поверхностью 11440 см, укоплектованный ацетатцеллюлозными мембранами Виопор (производство ВНИИ ОЧВ) со средним размером 30 нм. Исходная биологическая суспензия сконцентрированная аллантоисная жидкость (ВАЖ), содержащая вирус гриппа Ал/Бангкок. Объем концентрата 1000 мл, титр вируса по реакции геммагглютинации (РГА) 1:8192, соержание общего белка по Лоури 4,65 мг/мл. Диафильтрацию концентрата проводят т рис -буфером (С 0,5 М, рН 7,2). Кратность отмывки 10. Диафильтрацию проводят в режиме подачи импульсов давления с амплитудой 0,033 МПа. Длительность импульсов 10 с, интервалы между ними 10 с. Скорость тангенциального потока над поверхностью мембран 0,05 м/с Производительность процесса 32 л/ч-м. Объем концентрата ВАЖ после очистки диафильтрацией 1000 мл, титр вируса по РГА 1:8192, содержание общего белка по Лоури 0,130 мг/мл, степень очистки вируса по белку 36. Пример 2. Используют фильтрационный модуль типа фильтр-пресс с рабочей поверхностью 520 см. Мейб рана типа Биопор (по приме.ру 1). Биологическая суспензия сконцентрированная ВАЖ, соде-ржащая штамм вируса гриппа Aj/Ленинград. Объем концентрата 1200 мл, титр вируса по РГА 1:16384, содержание общего белка 5,0 мг/мл, концентрация овальбумина, измеренная методом реакции непрямой гемагглютинации (РИГА), 200 мкг/мл. Диафильтрацию концентрата ВАЖ ведут трис -буфе-ром. Кратность отмывки 13. Диафильтрацию проводят в режиме подачи импульсов давления с амплитудой 0,1 МПа. Скорость тангенциаль ного потока над мембраной 0,18 м/с. Длительность импульсов давления 0,1 интервал между импульсами 0,1 с. Пр изводительность процесса 36 л/ЧМ. Объем концентрата после диафильтрации 1200 мл, титр вируса 1:32768. Содержание общего белка по Йоури 0,230 мг/мл, содержание овальбумина 1 мкг/мл. Степень очистки по белку 22, степень очистки по овальбумину 200. Пример 3. Используют фильт рационный модуль типа фильтр-пресс с рабочей поверхностью 3000 см. Ме рана типа Биопор (аналогична примеру 1). Исходная библогическая сус пензия - сконцентрированная питател ная среда, содержащая бактерии Е.Со li в концентрации 1/мл. Содер жание общего белка в надосадочной жидкости после центрифугирование 2000 мкг/мл, объем суспензии 350 мл Диафильтрацию проводят физиологическим раствором. Кратностьдиафильтрующего объема 5. Диафильтрацию проводят- в режиме подачи импульсов давления величиной 0,08 МПа, длительность импульсов 20 с, промежутки между импульсами 20 с. Скорость тангенциального потока над ме1 браной 0,1 м/с. Производительность процесса 27 л/ч м. После диафштьтрации содержание, общего белка в надосадочной жидкости 80 мкг/мл. Степень очистки по белку 25. Пример 4. Для проведения контрольного опыта по способу-прототипу использовали оборудование и мембраны, аналогичные примеру 1. Площадь модуля 11440 см. Исходная биологическая суспензия - сконцентрированная аллантоисная жидкость (ВАЖ), содержащая вирус гриппа Ал/Бангкок. Объем концентрата 1000 мл, вируса по реакции гемагглютинации (РГА) 1:8192, содержание общего белка по Лоури 4,65 мг/мл. 2000 мл концентрата ВАЖ разделили поровну - для примера 1 и примера 4. Очистку концентрата ВАЖ вели до содержания общего белка по Лоури 0,130 мг/мл. Диафильтрацию проводили по режиму способа-прототипа. Ско- рость тангенциального потока над поверхностью мембра1а1 1 ,7 м/с при давлении 0,35 МПа. Диафильтрующий раствор - Трис -буфер (,5 М, рН 7,2). Кратность отмывки 38. Производительность процесса 17 л/ч-м. Объем концентрата ВАЖ после очистки диафильтрацией 1000 мл, титр вируса по РГА 1:8192, содержание общего белка по Лоури 9,132 мг/мл. Степень очистки 36. В результате осуществления предлагаемого способа при выбранных rtapaметрах проведения его значительно увеличивается производительность процесса, о чем свидетельствуют данные, представленные в таблице. По сравнению с известным предлагаемый способ позволяет в 2 раза ускорить процесс очистки биологических растворов без потери их начальной активности вследствие исключения образования гелеподобного концентрационного слоя над поверхностю мембраны.

ог-

tN

r rj

CM

00

CM 10.

о

r- m

о ro

О tn

oo

- чО

r

-CM

«M

CM

vO

ГО

СПОСОБ ОЧИСТКИ БИОЛОГИЧЕСКИХ РАСТВОРОВ МЕТОДОМ ДИАФШТЬТРАЦИИ, включающий промывку раствора растворителем под давлением при постоянном тангенциальном потоке раствора в апIпарате над поверхностью мембраны, о тличающийс, я тем, что, с целью повьшения производительности процесса, промывку раствора растворителем осуществляют путем воздействия на него создаваемыми в аппарате импульсами давления продолжительностью 0,1-20 с с интервалом 0,1-20 с, при этом скорость тангенциального потока на входе в аппарат составляет 0,05-0,2 м/с. (Л

vOл

00

(1

t --ел

смСП П

о о

1Г|

ю

ОvO vO

vO

« «

vt о

со - см

CN

о о о I

1Л

ю

ю

ю о

го

о

.0

А

41

1Л

ш о

1Л

о

о

о Йк :::

аS о

Нсо .

жа: -и о

в)а) г-1 cfс о ко и см

о. г

trfо ы vO 00

о о

«- о - см

о см

т-CTi

nсм-г- - Ti

«

г-оо

г оо

ш

0

г о

00

0000оо

г оо vO

о о о

о о

о

ооо

о

ллл

ооо

,0

о

о

о

о см

о

о

о

о

о

ч

V

ч

I

ч

«ч

ч

ft

см

С-ч CNJ

см

CN

см

см

см

о о

о о о о см 1о - - -тг - оо

ч « о о о см

о оо - см см см

ш о

1Л «1Л1

ю о

1Л

S

1Л

1Г1

о о

о

о

о

о

ю о

1Л

S

ш

1Л

см

см

со

о о

о

А

«ч

ч

ч

о

о

о

о.