(57)【要約】      （修正有）【課題】流体ストリームから、１８〜３０ｎｍの範囲のウィルス粒子（例えばパルボウィルス）および粒子を除去するために使用される多孔質電界紡糸ポリマー性ナノファイバ液体濾過媒体の提供。【解決手段】１００ｐｓｉを超える、ペルフルオロヘキサンで測定された平均フローバブルポイントを有する。約６〜約１３ｎｍの平均繊維直径を有するナノファイバを有し、約０．０１〜約０．０３μｍの範囲の平均孔径を有し、約８０〜約９５％の範囲の多孔度、約１μｍ以上、好ましくは２〜３０μｍの範囲の厚さ及び約１０ＬＭＨ／ｐｓｉを超える液体透過率を有し、高い多孔度により高い水流束を実現し、ウィルス濾過工程に必要な時間を短縮する電界紡糸多孔質媒体。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１５ｎｍ未満の平均繊維直径を有し、１００ｐｓｉを超えるペルフルオロヘキサンで測定された平均フローバブルポイントを有する電界紡糸ナノファイバを含む、水性流体ストリームから１８ｎｍから３０ｎｍサイズ範囲のウィルス粒子および他の粒子を除去するための繊維性電界紡糸多孔質媒体。
【請求項２】
前記平均繊維直径が、約６ｎｍから約１３ｎｍである、請求項１に記載の媒体。
【請求項３】
前記媒体が液体濾過マットである、請求項１に記載の媒体。
【請求項４】
約０．０１μｍから約０．０３μｍの範囲の平均孔径を有する、請求項１に記載の媒体。
【請求項５】
約８０％から約９５％の範囲の多孔度を有する、請求項１に記載の媒体。
【請求項６】
約１μｍから約１００μｍの範囲の厚さを有する、請求項１に記載の媒体。
【請求項７】
約２μｍから約３０μｍの厚さを有する、請求項１に記載の媒体。
【請求項８】
約１０ＬＭＨ／ｐｓｉを超える液体透過率を有する、請求項１に記載の媒体。
【請求項９】
ペルフルオロヘキサンで測定される平均フローバブルポイントが約１２０ｐｓｉを超える、請求項１に記載の媒体。
【請求項１０】
前記ナノファイバが、熱可塑性ポリマーおよび熱硬化性ポリマーからなる群から選択されるポリマー材料である、請求項１に記載の媒体。
【請求項１１】
前記ナノファイバが、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマーナイロン、ポリイミド、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリスルホン、セルロース、セルロースアセテート、ポリエーテルスルホン、ポリウレタン、ポリ（尿素ウレタン）、ポリベンズイミダゾール、ポリエーテルイミド、ポリアクリロニトリル、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリプロピレン、ポリアニリン、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（エチレンナフタレート）、ポリ（ブチレンテレフタレート）、スチレンブタジエンゴム、ポリスチレン、ポリ（塩化ビニル）、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（酢酸ビニル）、ポリ（ビニリデンフルオライド）、ポリ（ビニルブチレン）、これらのコポリマーおよびこれらの組み合わせからなる群から選択されるポリマー材料である、請求項１０に記載の媒体。
【請求項１２】
前記ナノファイバが、ナイロン−６、ナイロン−６，６、ナイロン６，６−６，１０、ナイロン−６コポリマー、ナイロン−６，６コポリマー、ナイロン６，６−６，１０コポリマーおよびこれらの混合物からなる群から選択されるポリマー材料である、請求項１１に記載の媒体。
【請求項１３】
１０ｎｍから５００ｎｍの平均繊維直径を有するナノファイバ支持体層をさらに含む、請求項１から１２のいずれかに記載の媒体。
【請求項１４】
５０ｎｍから２００ｎｍの平均繊維直径を有するナノファイバ支持体層をさらに含む、請求項１から１２のいずれかに記載の媒体。
【請求項１５】
１０ｎｍから５０ｎｍの平均繊維直径を有するナノファイバ支持体層をさらに含む、請求項１から１２のいずれかに記載の媒体。
【請求項１６】
１５ｎｍ未満の平均繊維直径を有する電界紡糸ナノファイバを含む繊維性電界紡糸多孔質媒体、および
多孔質支持体
を含む、
デバイスで濾過された水性フィード溶液から１８ｎｍから３０ｎｍサイズの範囲のウィルス粒子を除去するための液体濾過デバイスであって、
前記繊維性電界紡糸多孔質媒体が、前記多孔質支持体上に配設され、前記繊維性電界紡糸多孔質媒体が、１００ｐｓｉを超える、ペルフルオロヘキサンで測定された平均フローバブルポイントを有する、デバイス。
【請求項１７】
前記平均繊維直径が、約６ｎｍから約１３ｎｍである、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記媒体が液体濾過マットである、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項１９】
約０．０１μｍから約０．０３μｍの範囲の平均孔径を有する、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項２０】
約８０％から約９５％の範囲の多孔度を有する、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項２１】
約１μｍから約１００μｍの範囲の厚さを有する、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項２２】
約２μｍから約３０μｍの厚さを有する、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項２３】
約１０ＬＭＨ／ｐｓｉを超える液体透過率を有する、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項２４】
ペルフルオロヘキサンで測定する平均フローバブルポイントが約１２０ｐｓｉを超える、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項２５】
前記ナノファイバが、熱可塑性ポリマーおよび熱硬化性ポリマーからなる群から選択されるポリマー材料である、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項２６】
前記ナノファイバが、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマーナイロン、ポリイミド、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリスルホン、セルロース、セルロースアセテート、ポリエーテルスルホン、ポリウレタン、ポリ（尿素ウレタン）、ポリベンズイミダゾール、ポリエーテルイミド、ポリアクリロニトリル、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリプロピレン、ポリアニリン、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（エチレンナフタレート）、ポリ（ブチレンテレフタレート）、スチレンブタジエンゴム、ポリスチレン、ポリ（塩化ビニル）、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（酢酸ビニル）、ポリ（ビニリデンフルオライド）、ポリ（ビニルブチレン）、これらのコポリマーおよびこれらの組み合わせからなる群から選択されるポリマー材料である、請求項２５に記載のデバイス。
【請求項２７】
前記ナノファイバが、ナイロン−６、ナイロン−６，６、ナイロン６，６−６，１０、ナイロン−６コポリマー、ナイロン−６，６コポリマー、ナイロン６，６−６，１０コポリマーおよびこれらの混合物から選択されるポリマー材料である、請求項２６に記載のデバイス。
【請求項２８】
前記多孔質支持体が、１０ｎｍから５００ｎｍの平均繊維直径を有するナノファイバを含む、請求項１６から２７のいずれかに記載のデバイス。
【請求項２９】
前記多孔質支持体が、５０ｎｍから２００ｎｍの平均繊維直径を有するナノファイバを含む、請求項１６から２７のいずれかに記載のデバイス。
【請求項３０】
前記多孔質支持体が、１０ｎｍから５０ｎｍの平均繊維直径を有するナノファイバを含む、請求項１６から２７のいずれかに記載のデバイス。
【請求項３１】
水性流体フィード溶液から、１８ｎｍから３０ｎｍサイズの範囲のウィルス汚染物質および他の粒子を除去する方法であって：
１５ｎｍ未満の平均繊維直径を有する電界紡糸ナノファイバを含む繊維性電界紡糸多孔質媒体および多孔質支持体を提供する工程であって、前記繊維性電界紡糸多孔質媒体が、前記多孔質支持体上に配設され、前記繊維性電界紡糸多孔質媒体が、１００ｐｓｉを超える、ペルフルオロヘキサンで測定された平均フローバブルポイントを有する工程；
前記ウィルスで汚染された水性流体フィード溶液を前記繊維性電界紡糸多孔質媒体と接触させる工程；および
水性流体フィード溶液中に存在するウィルス汚染物質の０．０１％未満を有する濾液を得る工程
を含む、方法。
【請求項３２】
前記濾液が、前記フィード溶液中に存在するウィルスの０．００１％未満を有する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記濾液が、前記フィード溶液中に存在するウィルスの０．０００１％未満を有する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記ウィルスがパルボウィルスである、請求項３１に記載の方法。
【請求項３５】
前記繊維性電界紡糸多孔質媒体が、約０．０１μｍから約０．０３μｍの範囲の平均孔径を有する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３６】
前記繊維性電界紡糸多孔質媒体が、約８０％から約９５％の範囲の多孔度を有する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３７】
前記繊維性電界紡糸多孔質媒体が、約１μｍから約１００μｍの範囲の厚さを有する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３８】
前記繊維性電界紡糸多孔質媒体が、約１０ＬＭＨ／ｐｓｉを超える液体透過率を有する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３９】
ペルフルオロヘキサンで測定された前記平均フローバブルポイントが、１２０ｐｓｉを超える、請求項３１に記載の方法。
【請求項４０】
前記ナノファイバが、熱可塑性ポリマーおよび熱硬化性ポリマーからなる群から選択されるポリマー材料である、請求項３１に記載の方法。
【請求項４１】
前記ナノファイバが、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、ナイロン、ポリイミド、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリスルホン、セルロース、セルロースアセテート、ポリエーテルスルホン、ポリウレタン、ポリ（尿素ウレタン）、ポリベンズイミダゾール、ポリエーテルイミド、ポリアクリロニトリル、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリプロピレン、ポリアニリン、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（エチレンナフタレート）、ポリ（ブチレンテレフタレート）、スチレンブタジエンゴム、ポリスチレン、ポリ（塩化ビニル）、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（酢酸ビニル）、ポリ（ビニリデンフルオライド）、ポリ（ビニルブチレン）、これらのコポリマーおよびこれらの組み合わせからなる群から選択されるポリマー材料である、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記ナノファイバが、ナイロン−６、ナイロン−６，６、ナイロン６，６−６，１０、ナイロン−６コポリマー、ナイロン−６，６コポリマー、ナイロン６，６−６，１０コポリマーおよびこれらの混合物からなる群から選択されるポリマー材料である、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記多孔質支持体が、１０ｎｍから５００ｎｍの平均繊維直径を有するナノファイバを含む、請求項３１から４２のいずれかに記載の方法。
【請求項４４】
前記多孔質支持体が、５０ｎｍから２００ｎｍの平均繊維直径を有するナノファイバを含む、請求項３１から４２のいずれかに記載の方法。
【請求項４５】
前記多孔質支持体が、１０ｎｍから５０ｎｍの平均繊維直径を有するナノファイバを含む、請求項３１から４２のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に液体濾過媒体に関する。特定の実施形態において、本発明は、極めて小さい繊維直径を有するナノファイバポリマー性材料を調製し、これらの繊維を高度に一貫性のあるマットにアセンブリし、こうしたマットを流体ストリームからのウィルス除去のために使用する方法を提供する。
【背景技術】
【０００２】
世界中の規制機関は、バイオ医薬品化合物の商業的製造に関して、これら薬物のバイオセーフティ保証を与えるために厳しい要件を設けている。製造者は、これらの方法に、少なくとも２つの独立した（２つの区別可能な機構による操作）工程のウィルス除去を組み込み、バリデートしなければならず、これらのうち１つは、通常、サイズベースの濾過である。濾過の予測ＬＲＶ（対数減少値）は、少なくとも４である。
【０００３】
ウィルス濾過における現在の戦略は、Ｍｅｌｔｚｅｒ，Ｔ．，ａｎｄ  Ｊｏｒｎｉｔｚ，Ｍ．，ｅｄｓ．，「Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｔｈｅ  Ｂｉｏｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ」，２ｎｄ  ｅｄ．，Ｉｎｆｏｒｍａ  Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ，２００８，Ｃｈａｐｔｅｒ  ２０，「Ｅｎｓｕｒｉｎｇ  Ｓａｆｅｔｙ  ｏｆ  Ｂｉｏｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｓ：Ｖｉｒｕｓ  ａｎｄ  Ｐｒｉｏｎ  Ｓａｆｅｔｙ  Ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓ」，Ｈ．Ａｒａｎｈａに与えられる。
【０００４】
サイズが１８から２６ｎｍの無エンベロープの正二十面体粒子であるパルボウィルスは、最も小さい既知ウィルスの一部である（Ｌｅｐｐａｒｄ，Ｋｅｉｔｈ；Ｎｉｇｅｌ  Ｄｉｍｍｏｃｋ；Ｅａｓｔｏｎ，Ａｎｄｒｅｗ（２００７）．Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  Ｍｏｄｅｒｎ  Ｖｉｒｏｌｏｇｙ．Ｂｌａｃｋｗｅｌｌ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｌｉｍｉｔｅｄ．ｐ．４５０）。ウィルス保持膜の製造者は、慣用的に、これらの膜のウィルス除去保証のバリデーションに関してはパルボウィルス保持率の測定に依存している。
【０００５】
パルボウィルス除去についてバリデートされた多くの市販の膜がある。例示的なパルボウィルス除去膜である、ＥＭＤ  Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ，ＭＡ  ＵＳＡから入手可能なＶｉｒｅｓｏｌｖｅ（Ｒ）Ｐｒｏは、目の詰まったウィルス除去側および微孔質「支持体」側を有する非対称孔構造を有する。これは、広範な限外濾過および精密濾過膜を製造するために使用される転相方法によって製造される。転相製造方法に固有の制限は、膜の多孔度が孔径によって顕著に低下することでる。
【０００６】
例えば、０．５ミクロンの平均孔径を有する微孔質膜は、約７５から８０％の多孔度を有し得るが、０．０１ミクロンから０．０２ミクロンの平均孔径を有する限外濾過またはウィルス除去膜は、最も狭い孔径の領域では５％未満の多孔性に過ぎない。故にパルボウィルス除去膜は、慣用的に低い多孔度を有し、故に水流束を低下させる。
【０００７】
バイオ医薬品製造が成熟するにつれて、この産業は、操作を効率化し、工程を合わせて削減し、薬物の各バッチを加工処理するのにかかる時間を短縮する方法を常に模索している。同時に、市場および規制圧力があり、これらのコストを削減することも製造者に要求されている。ウィルス濾過は、薬物精製の全コストのうち相当な割合を占めているので、膜の処理量を増大させ、薬物の加工処理時間を短縮する手法が重要になる。新規なプレ濾過媒体の導入および対応するウィルスフィルタの処理量の増大により、フィードストリームの濾過がますます流束制限を受けるようになっている。故に、ウィルスフィルタのウィルス保持率特性を維持しながら、ウィルスフィルタの透過率を改善することは、ウィルス濾過工程のコストに直接的な影響を及ぼす。
【０００８】
電界紡糸ナノファイバマットは、高度に多孔性のポリマー性材料であり、ここでマットの「孔」サイズは、電界紡糸ナノファイバの繊維直径に正比例するが、マットの多孔度は、繊維直径に相対的に独立しており、通常８５から９０％の狭い範囲にある。こうした高い多孔度は、同様の厚さおよび孔径割合を有する含浸キャスト膜の多孔度に比べた場合に、電界紡糸ナノファイバマットに提供される透過率を実質的に改善する要因である。さらに、この利点は、上記で議論された限外濾過膜の低減した多孔度のために、ウィルス濾過に必要とされるような、より小さい孔径範囲において拡大される。
【０００９】
電界紡糸マット形成のランダムな性質は、こうしたマットが液体ストリームの限外濾過（ｃｒｉｔｉｃａｌ  ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）には不向きであるという一般的な想定を導いていた。溶液からの相対的に大きな粒子（例えばバクテリア）の信頼性の高い除去のために電界紡糸材料を適用することが、近年文献において見られ始めている（例えば国際公開第２０１０／１０７５０３号（ＥＭＤ  Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに対して、発明の名称「Ｒｅｍｏｖａｌ  ｏｆ  Ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ  ｆｒｏｍ  Ｆｌｕｉｄ  Ｓａｍｐｌｅｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｎａｎｏｆｉｂｅｒ  Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ  Ｍｅｄｉａ」、およびＷａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，「Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｕｎ  ｎａｎｏｆｉｂｒｏｕｓ  ｍｅｍｂｒａｎｅｓ  ｆｏｒ  ｈｉｇｈ  ｆｌｕｘ  ｍｉｃｒｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ」，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，３９２−３９３（２０１２）１６７−１７４を参照のこと）。同時に、パルボウィルスのような極めて小さい粒子のサイズベースの濾過のために電界紡糸ナノファイバを用いることは報告されていない。
【００１０】
ウィルス除去および電界紡糸ナノファイバに関する先行技術の３つのカテゴリーは、一般に以下のように記載できる：
カテゴリー１．吸着または不活性化による電界紡糸材料を用いたウィルス除去
米国特許公開出願第２００８／０１６４２１４号（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｐｏｗｄｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓに対して）には、電気陰性粒子、例えばバクテリア、ウィルス、コロイド状粒子などを含む、汚染物質の静電収着によって特徴付けられる液体精製および殺菌不織布フィルタ材料が教示されている。
【００１１】
米国特許第６，７７０，２０４号（Ｋｏｓｌｏｗ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに対して）には、流入物中の微生物汚染物質が実質的に負に帯電したままであるように流入物のｐＨを上昇できるｐＨ変更材料を有する複合フィルタ媒体が教示されており、こうして複合フィルタ媒体内の正に帯電した媒体が、微生物汚染物質をより有効に補足できる。
【００１２】
米国特許第７，９２７，８８５号（Ｆｕｊｉｆｉｌｍ  Ｃｏｒｐ．に対して）には、ウィルス除去のために抗体を保持する電界紡糸支持体材料が提供されている。
【００１３】
米国特許出願公開第２００８／０２６４２５９号（Ｔｈｅ  Ｈｏｎｇ  Ｋｏｎｇ  Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙに譲渡、発明の名称「Ｎａｎｏｆｉｂｅｒ  Ｆｉｌｔｅｒ  Ｆａｃｅｍａｓｋｓ  Ａｎｄ  Ｃａｂｉｎ  Ｆｉｌｔｅｒｓ」）には、多数のナノファイバを有する微細フィルタ層および微細フィルタ層に取り付けられた多数のミクロ繊維を有する粗フィルタ層を含む濾過媒体が教示されており、ここでナノファイバは、電荷剤または抗菌剤を含む。
【００１４】
国際公開第２００８／０７３５０７号（Ａｒｇｏｎｉｄｅ  Ｃｏｒｐ．に対して）は、ナノアルミナ繊維と、マイクロガラス、セルロース、フィブリル化セルロースおよびリオセルから製造される追加の繊維との混合物を含み、非対称孔を創出するようにマトリックスに配置され、微細な、超微細な、またはナノサイズの粒子、例えば粉末化活性炭が結合剤を使用することなく取り付けられている、流体ストリームのための繊維性構造が教示されている。粉末化活性炭を含有する繊維性構造は、流体ストリームからの汚染物質（例えばウィルス）を遮断する。
【００１５】
カテゴリー１内のフィルタ材料は、ウィルスを吸着または不活性化することによって、電界紡糸媒体の特定表面効果の利点を活用するようである。
【００１６】
カテゴリー２．シービング機構を用いた、電界紡糸材料による微生物の除去
国際公開第２０１０／１０７５０３号（ＥＭＤ  Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに対して）には、電界紡糸ナノファイバを用いて、液体サンプルからバクテリアおよびマイコプラズマの高効率のサイズベースの除去のための方法が教示されている。
【００１７】
国際公開第２０１２／０２１３０８号（ＥＭＤ  Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに対して）には、電界紡糸ナノファイバマットを用いて、レトロウィルス（８０から１３０ｎｍを有する。）のＬＲＶ＞６でのサイズベースの除去が教示されている。
【００１８】
米国特許出願公開第２０１１／０１９８２８２号（Ｓｔａｔｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎに対して、発明の名称「Ｈｉｇｈ  Ｆｌｕｘ  Ｈｉｇｈ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｎａｎｏｆｉｂｅｒ  Ｍｅｍｂｒａｎｅｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  Ｔｈｅｒｅｏｆ」）には、酸化されたセルロースミクロ繊維層から製造されるセルロースナノファイバでコーティングされた電界紡糸基材を含む複合ナノファイバ膜が教示され、適用されている。
【００１９】
米国特許出願公開第２００８／０２６４２５８号（Ｅｌｍａｒｃｏ  ＳＲＯに対して）には、ナノファイバ濾過層が不純物を捕捉している間、不純物を意図的に死滅／衰弱させる「活性」ナノファイバフィルタを含む物理的および／または生物学的な不純物の除去のためのフィルタが教示されている。
【００２０】
一連の米国特許出願公開第２００４／００３８０１４号、米国特許出願公開第２００５／０１６３９５５号、および米国特許出願公開第２００４／００３８０１３号（それぞれＤｏｎａｌｄｓｏｎ，Ｉｎｃ．に譲渡）には、繊維含有媒体、ならびに温度および圧力により処理された３０ｎｍ繊維を有する繊維マットが教示されている。
【００２１】
Ｎａｎｏｃｏｎ  ２０１０からのＬｅｖ  ｅｔ  ａｌ．による会議報告書には、Ｅ．Ｃｏｌｉバクテリア（１．１から１．５×２ミクロンから６ミクロン）を、効率７２．２５％から９９．８３％（０．６から２．８ＬＲＶ）で保持するために約１００ｎｍから１５５ｎｍの繊維直径を有する市販のナノファイバ布地を用いることが教示されている。
【００２２】
国際公開第２００９／０７１９０９号（Ｍｕｎｒｏ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｔｄ．に譲渡）には、粒子、特にナノメートルサイズの粒子、例えばウィルスの濾過に好適な、ナノメートルサイズ範囲のボイドを有するナノメートル繊維の空間的に規則的なマトリックスアレイが教示されている。しかし、濾過に成功したことを示す例はない。
【００２３】
カテゴリー２のフィルタ材料はいずれも、３０ｎｍ未満のサイズのウィルスまたは粒子のサイズベースの除去は不可能なようである。
【００２４】
カテゴリー３．２０ｎｍ未満に繊維直径を低下させるための試み。
【００２５】
Ｈｕａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  １７（２００６）１５５８−１５６３には、小さい直径を有する電界紡糸ポリマーナノファイバが教示されおり、２ｎｍ程度に小さい個々の繊維の顕微鏡観察が与えられ、ピリジンを添加した２％のＮｙｌｏｎ４，６を用いて製造されている。
【００２６】
米国特許第７，７９０，１３５号（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｉｎｃ．に譲渡）には、１５ｎｍ程度に小さいポリアクリロニトリル繊維を電界紡糸し、続いて熱分解し、ここからカーボンナノチューブマットを製造する方法が教示されている。
【００２７】
Ｔａｎ  ｅｔ  ａｌ．，Ｐｏｌｙｍｅｒ  ４６，（２００５）６１２８−６１３４には、１９±６ｎｍの平均繊維直径を有するマットの製作を含む電界紡糸方法を介した超微細繊維製作のためのシステムパラメータ試験を提供している。
【００２８】
Ｈｏｕ  ｅｔ  ａｌ．，Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ  ２００２，３５，２４２９−２４３１には、超薄ポリマーテンプレートのコーティングおよび除去によるポリ（ｐ−キシリレン）ナノチューブが教示されている。個々の繊維は、直径５から７ｎｍであることが観察された。
【００２９】
Ｄｕａｎ  ｅｔ  ａｌ．，２００８  ２ｎｄ  ＩＥＥＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｎａｎｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＩＮＥＣ  ２００８），３３−３８には、超薄電界紡糸ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）ナノファイバからの黒鉛ナノリボンを調製することが教示されており、ここで個々のＰＭＭＡ繊維は、約１０ｎｍの平均直径が観察されるはずであった。
【００３０】
カテゴリー３におけるそれぞれの電界紡糸ナノファイバの教示は、電界紡糸材料の繊維直径を低減することを試みている。カテゴリー３における特定の電界紡糸ナノファイバ教示では、直径１０ｎｍ以下程度に小さいことが主張されているが、せいぜいこれらの教示は、未知の長さを有する単一繊維の顕微鏡画像を提供するものであり、マット中のすべての繊維の平均サイズが６ｎｍから１３ｎｍ範囲である一貫した繊維マットを得るまたはシステム的に試みるデータは提供されていない。特に、こうしたマットが、現在既知のウィルス保持膜の能力を示すという報告はない。
【００３１】
本発明は、流体ストリームからウィルス粒子を確実に、効率良く除去する際に使用するための、並外れて高い均一性を有する非常に微細なナノファイバマットを製造するための電界紡糸に基づく方法を提供する。本明細書で与えられるように、モデルパルボウィルスの高い保持率（＞３ＬＲＶ）が、ポリマー性ナノファイバ電界紡糸多孔質液体濾過マットで達成される。これらの電界紡糸ナノファイバマットは、バイオ医薬品製造において水溶液からのウィルス除去のために使用でき、ここでこれらの電界紡糸ナノファイバマットは、最新のウィルス除去濾過製品に比べて高い透過率および高い容量を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３２】
【特許文献１】国際公開第２０１０／１０７５０３号
【特許文献２】米国特許公開出願第２００８／０１６４２１４号明細書
【特許文献３】米国特許第６，７７０，２０４号明細書
【特許文献４】米国特許第７，９２７，８８５号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００８／０２６４２５９号明細書
【特許文献６】国際公開第２００８／０７３５０７号
【特許文献７】国際公開第２０１０／１０７５０３号
【特許文献８】国際公開第２０１２／０２１３０８号
【特許文献９】米国特許出願公開第２０１１／０１９８２８２号明細書
【特許文献１０】米国特許出願公開第２００８／０２６４２５８号明細書
【特許文献１１】米国特許出願公開第２００４／００３８０１４号明細書
【特許文献１２】米国特許出願公開第２００５／０１６３９５５号明細書
【特許文献１３】米国特許出願公開第２００４／００３８０１３号明細書
【特許文献１４】国際公開第２００９／０７１９０９号
【特許文献１５】米国特許第７，７９０，１３５号明細書
【非特許文献】
【００３３】
【非特許文献１】Ｍｅｌｔｚｅｒ，Ｔ．，ａｎｄ  Ｊｏｒｎｉｔｚ，Ｍ．，ｅｄｓ．，「Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｔｈｅ  Ｂｉｏｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ」，２ｎｄ  ｅｄ．，Ｉｎｆｏｒｍａ  Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ，２００８，Ｃｈａｐｔｅｒ  ２０，「Ｅｎｓｕｒｉｎｇ  Ｓａｆｅｔｙ  ｏｆ  Ｂｉｏｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｓ：Ｖｉｒｕｓ  ａｎｄ  Ｐｒｉｏｎ  Ｓａｆｅｔｙ  Ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓ」，Ｈ．Ａｒａｎｈａ
【非特許文献２】Ｌｅｐｐａｒｄ，Ｋｅｉｔｈ；Ｎｉｇｅｌ  Ｄｉｍｍｏｃｋ；Ｅａｓｔｏｎ，Ａｎｄｒｅｗ（２００７）．Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  Ｍｏｄｅｒｎ  Ｖｉｒｏｌｏｇｙ．Ｂｌａｃｋｗｅｌｌ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｌｉｍｉｔｅｄ．ｐ．４５０
【非特許文献３】Ｗａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，「Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｕｎ  ｎａｎｏｆｉｂｒｏｕｓ  ｍｅｍｂｒａｎｅｓ  ｆｏｒ  ｈｉｇｈ  ｆｌｕｘ  ｍｉｃｒｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ」，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，３９２−３９３（２０１２）１６７−１７４
【非特許文献４】Ｎａｎｏｃｏｎ  ２０１０からのＬｅｖ  ｅｔ  ａｌ．による会議報告書
【非特許文献５】Ｈｕａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  １７（２００６）１５５８−１５６３
【非特許文献６】Ｔａｎ  ｅｔ  ａｌ．，Ｐｏｌｙｍｅｒ  ４６，（２００５）６１２８−６１３４
【非特許文献７】Ｈｏｕ  ｅｔ  ａｌ．，Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ  ２００２，３５，２４２９−２４３１
【非特許文献８】Ｄｕａｎ  ｅｔ  ａｌ．，２００８  ２ｎｄ  ＩＥＥＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｎａｎｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＩＮＥＣ  ２００８），３３−３８
【発明の概要】
【００３４】
本発明は、パルボウィルスおよび１８ｎｍから３０ｎｍのサイズ範囲の他の粒子の保持のために使用できる非常に小さい孔径を有する高度に多孔質の電界紡糸濾過膜を教示する。本明細書で提供される高い多孔度の電界紡糸濾過膜は、より高い水流束を可能にし、故にウィルス濾過工程に必要とされる時間量を実質的に短縮する。この増大したウィルス濾過速度により、または別の方法として同じ操作のために必要とされる低い圧力により、電界紡糸パルボウィルスフィルタ、例えば本明細書に教示されるようなフィルタは、以前には知られていなかったウィルス濾過の適用を可能にする。
【００３５】
例えば、低圧力要件は、より単純で、コストがかからず、複雑でない設備、例えば重力フローホルダーならびに真空および蠕動ポンプを有するウィルス除去フィルタを用いて可能となり得る。また、より高い透過率が、タンパク質精製方法の間に多量の流体体積、例えばバイオリアクターおよび方法バッファー溶液の全体積の経済的な濾過を可能にし、これによってタンパク質精製方法全体にわたってウィルス「バリア」を創出する。
【００３６】
本発明は、少なくとも部分的には、以前には知られていなかった紡糸溶液パラメータおよび環境条件の組み合わせにより、極めて小さい有効な孔径を有する高度に一貫した電界紡糸マットの製造をもたらすという驚くべき知見に基づく。本明細書で使用される場合、「有効孔径」という用語は、視覚的よりもむしろ機能的な方法を用いて評価された多孔質材料の構造上の特性を記載する。劇的に異なる構造を有する多孔質材料、例えば溶液−キャスト膜およびナノファイバマットを比較するために、顕微鏡測定のような視覚的方法は、これらの材料が同じ用途で同様に機能するかどうかを予測する際には不向きである。対照的に、機能的方法、例えばマクロ分子および／または所与のサイズを有する粒子のバブルポイント測定、液体−液体多孔度測定（ｐｏｒｏｍｅｔｒｙ）、圧入ポロシメトリー、シービングにより、異なる材料の特性を比較できる。故に、異なる材料間での比較が可能であり、これらは、機能的テストにおいてどのように機能するかに依存して、「小さい」、「大きい」、または「同様」の有効孔径を有することが記載できる。
【００３７】
本発明の一部の実施形態において、電界紡糸ナノファイバは、６ｎｍから１３ｎｍの平均直径を有するものが製造される。
【００３８】
他の実施形態において、ナノファイバは、１００ｐｓｉを超え、または１２０ｐｓｉを超え、または１３０ｐｓｉを超えるペルフルオロヘキサン流体を用いて測定される平均フローバブルポイントを有する一貫性マットにアセンブリされる。
【００３９】
一部の実施形態において、ナノファイバマットは、液体濾過のための単層または多層デバイスにアセンブリできる。
【００４０】
一部の実施形態において、本発明の種々の態様によれば、モデルまたは実際のパルボウィルスを含有する水性フィード溶液は、本明細書に教示されるような電界紡糸ナノファイバマットを含有するデバイスを用いて濾過でき、結果として１つの実施形態においては、濾液は、フィード溶液中に存在するウィルスの０．１％未満を含有し；他の実施形態では濾液は、フィード溶液中に存在するウィルスの０．０１％未満を含有し；または他の実施形態において、フィード溶液中に存在するウィルスの０．００１％未満を含有し；または他の実施形態においては濾液は、フィード溶液中に存在するウィルスの０．０００１％未満を含有する。
【００４１】
一部の実施形態において、ウィルス濾過を目的とする溶液は、対象とするバイオ医薬品、例えば治療用プロテイン、抗体、ホルモンなどを含有する。
【００４２】
他の実施形態において、ウィルス濾過のために意図される溶液は、水性乾燥剤溶液である。
【００４３】
さらに他の実施形態において、ウィルス濾過のために意図される溶液は、細胞培養バイオリアクターのための液体媒体である。
【００４４】
本発の種々の態様に従う一部の実施形態において、本発明の方法および／または組成物は、１つ以上の他の濾過、分類、およびプレ濾過工程と組み合わせて使用されてもよい。
【００４５】
本発明の追加の特徴および利点は、以下の詳細な説明および特許請求の範囲に示される。本発明の多くの変更および変形が、当業者に明らかなように本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく行われ得る。前述の一般的な説明、特許請求の範囲、ならびに添付の図面は、例示および説明のためだけであり、本教示の種々の実施形態を説明することを意図することを理解すべきである。本明細書に記載される特定の実施形態は、例として与えられ、いかなる方法によっても限定することを意図しない。
【００４６】
本明細書の一部に組み込まれ、この一部を構成する添付の図面は、現在想定されている本発明の実施形態を例示し、説明と共に、本発明の原理を説明するように作用する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態に従う混合物中の８％のナイロン６、４０％の２，２，２−トリフルオロエタノール（ＴＦＥ）および０．７％のギ酸アンモニウムを用いて得られた電界紡糸マットのＳＥＭ顕微鏡写真を示す。
【図２Ａ】本発明の他の実施形態に従う４℃の露点（左、繊維直径２３ｎｍ）および１７℃露点（右、繊維直径９ｎｍ）にて、同じ溶液を用いて製造された電界紡糸マットのそれぞれのＳＥＭ顕微鏡写真を示す。
【図２Ｂ】本発明の他の実施形態に従う４℃の露点（左、繊維直径２３ｎｍ）および１７℃露点（右、繊維直径９ｎｍ）にて、同じ溶液を用いて製造された電界紡糸マットのそれぞれのＳＥＭ顕微鏡写真を示す。
【図３Ａ】本発明の他の実施形態に従う、実施例２Ａおよび２Ｂによる２，２，２−トリフルオロエタノール（ＴＦＥ）を紡糸混合物（右）に添加した場合のナイロン電界紡糸マットの品質に対する改善のそれぞれのＳＥＭ顕微鏡写真を示す。
【図３Ｂ】本発明の他の実施形態に従う、実施例２Ａおよび２Ｂによる２，２，２−トリフルオロエタノール（ＴＦＥ）を紡糸混合物（右）に添加した場合のナイロン電界紡糸マットの品質に対する改善のそれぞれのＳＥＭ顕微鏡写真を示す。
【図４Ａ】実施例３に従う紡糸溶液においてナイロン６の濃度を１４重量％から８重量％に低減し、結果として高度に不規則なマットを形成する、電界紡糸マットのそれぞれのＳＥＭ顕微鏡写真を示す。
【図４Ｂ】実施例３に従う紡糸溶液においてナイロン６の濃度を１４重量％から８重量％に低減し、結果として高度に不規則なマットを形成する、電界紡糸マットのそれぞれのＳＥＭ顕微鏡写真を示す。
【図４Ｃ】実施例３に従う紡糸溶液においてナイロン６の濃度を１４重量％から８重量％に低減し、結果として高度に不規則なマットを形成する、電界紡糸マットのそれぞれのＳＥＭ顕微鏡写真を示す。
【図４Ｄ】実施例３に従う紡糸溶液においてナイロン６の濃度を１４重量％から８重量％に低減し、結果として高度に不規則なマットを形成する、電界紡糸マットのそれぞれのＳＥＭ顕微鏡写真を示す。
【図５】標準８％のナイロン６混合物および７％のナイロン６混合物を用いて得られた電界紡糸マットのＳＥＭ顕微鏡写真を示す。
【図６】実施例３に従って製造された３層デバイスのための処理量に対するＰｈｉＸ−１７４ＬＲＶのグラフ表示を示す（２つのデバイスの平均）。アッセイの限度は約６．３ＬＲＶである。
【図７】Ｖｉｒｅｓｏｌｖｅ（商標）Ｐｒｏ膜、および本発明の他の実施形態に従う電界紡糸マットに関するデキストラン保持率曲線のグラフ表示を示す。
【図８】本発明の他の実施形態に従う、３０ｐｓｉ圧力にて、１層Ｖｉｒｅｓｏｌｖｅ（Ｒ）Ｐｒｏ膜（三角形）および３層電界紡糸複合体（四角形）に関して、ＰｈｉＸ−１７４の保持率（白抜き記号および点線）および流束減衰（塗りつぶした記号および実線）を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
本発明をさらに詳細に記載する前に、多数の用語を定義する。これらの用語の使用は、本発明の範囲を限定するものではないが、本発明の説明を促すためだけに作用する。追加の定義は、詳細な説明全体を通して記載される。
【００４９】
Ｉ．定義
本明細書で使用される場合、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「前記（ｔｈｅ）」は、内容が明確に示されない限り、複数の指示対象を含む。
【００５０】
本明細書で使用される場合、「ナノファイバ」という用語は、数ナノメートルから数百ナノメートルまでで変動する直径を有する繊維を指す。
【００５１】
本明細書で使用される場合、「フィルタ媒体（ｍｅｄｉｕｍ）」または「フィルタ媒体（ｍｅｄｉａ）」という用語は、材料または材料の収集物を指し、微生物汚染物質を保持する流体がこれらを通過し、材料または材料の収集物中またはこれらの上に微生物が堆積される。
【００５２】
本明細書で使用される場合、「透過率」という用語は、ある体積の流体が膜にわたる所与の圧力降下にて所与の面積を有する濾過媒体を通過する割合を指す。透過率の共通単位は、ＬＭＨ／ｐｓｉとして略記される、各圧力降下ｐｓｉについて時間あたり平方メートルあたりのリットルである。
【００５３】
本明細書で使用される場合に、「電界紡糸」という用語は、こうした溶液に電位を適用することによってポリマー溶液または溶融物からナノファイバを製造する静電紡糸方法を指す。静電紡糸方法を行うのに好適な装置を含む濾過媒体のための電界紡糸ナノファイバマットを製造するための静電紡糸方法は、国際公開第２００５／０２４１０１号、同第２００６／１３１０８１号、および同第２００８／１０６９０３号に開示され、それぞれ参照として本明細書に完全に組み込まれ、それぞれがＥｌｍａｒｃｏ  Ｓ．Ｒ．Ｏ．，ｏｆ  Ｌｉｂｅｒｅｃ，Ｃｚｅｃｈ  Ｒｅｐｕｂｌｉｃ．に譲渡されている。
【００５４】
本明細書で使用される場合に、「ナノファイバマット」という用語は、マットの厚さが、マット中の単一繊維の直径よりも少なくとも約１０倍を超えるような、複数のナノファイバのアセンブリを指す。ナノファイバは、このマットにおいてランダムに配列でき、または１つの軸または複数の軸に沿って整列できる。
【００５５】
本明細書で使用される場合、「ウィルス」という用語は、生命体の生存細胞の内側でのみ複製できる小さい感染体を指す。ウィルスは、真核性および細菌性細胞の両方を感染できる。前者が治療用配合物の安全性を確実にすることに関連する一方で、後者は、ウィルス除去フィルタの保持率特性を評価するために使用される一般的なサロゲートである。
【００５６】
本明細書で使用される場合、「パルボウィルス」という用語は、１８ｎｍから２６ｎｍのサイズの最も小さい無エンベロープの正二十面体粒子の一部のクラスを指す（Ｌｅｐｐａｒｄ，Ｋｅｉｔｈ；Ｎｉｇｅｌ  Ｄｉｍｍｏｃｋ；Ｅａｓｔｏｎ，Ａｎｄｒｅｗ（２００７）．Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  Ｍｏｄｅｒｎ  Ｖｉｒｏｌｏｇｙ．Ｂｌａｃｋｗｅｌｌ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｌｉｍｉｔｅｄ．ｐ．４５０）。
【００５７】
本明細書で使用される場合、「ＬＲＶ」または「対数減少値」という用語は、標準条件下で測定される場合に、フィード中の粒子濃度と、濾液中の粒子濃度との比の常用対数（底１０）を指す。
【００５８】
本明細書で使用される場合、「免疫グロブリン」、「Ｉｇ」または「抗体」（本明細書で交換可能に使用される。）は、２つの重鎖および２つの軽鎖からなる基本的な４つのポリペプチド鎖構造を有するタンパク質を指し、この鎖は、例えば、抗原と特異的に結合する能力を有する鎖間ジスルフィド結合によって安定化される。
【００５９】
本明細書で使用される場合、免疫グロブリンまたは抗体は、モノクローナルまたはポリクローナルであってもよく、モノマー性またはポリマー性の形態、例えば五量体の形態で存在するＩｇＭ抗体、および／または単量体、二量体、多量体の形態で存在するＩｇＡ抗体で存在してもよい。「フラグメント」という用語は、インタクトまたは完全な抗体または抗体鎖よりも少ないアミノ酸残基を含む抗体または抗体鎖の一部または部分を指す。フラグメントは、インタクトまたは完全な抗体または抗体鎖の化学的処理または酵素処理を介して得ることができる。フラグメントはまた、組み換え手段によって得られることができる。例示的なフラグメントとしては、Ｆａｂ、Ｆａｂ’、Ｆ（ａｂ’）２、Ｆｃおよび／またはＦｖフラグメントが挙げられる。
【００６０】
本明細書で使用される場合、「バイオ医薬品製剤」という用語は、対象とする生成物（例えば通常モノマーでない、治療用タンパク質または抗体）および所望でない構成成分、例えばタンパク質凝集体（例えば対象とする生成物の高分子量の凝集体）を含有するいずれかの組成物を指す。
【００６１】
ＩＩ．例示的濾過媒体
本発明の実施形態は、多孔質電界紡糸ナノファイバ液体濾過マットを含む。
【００６２】
本発明の追加の実施形態は、約６ｎｍから約１３ｎｍの平均繊維直径を有するナノファイバを有する液体濾過媒体を含み、ここで濾過媒体は、約０．０１μｍから約０．０３μｍの範囲の平均孔径を有し、約８０％から約９５％の範囲の多孔度、約１μｍから約１００μｍの範囲の厚さまたは約２μｍから約３０μｍの厚さ、および約１０ＬＭＨ／ｐｓｉを超える液体透過率を有する。
【００６３】
ＩＩＩ．例示的なナノファイバポリマー性材料
本発明のナノファイバに使用するのに好適なポリマーは、熱可塑性ポリマーおよび熱硬化性ポリマーを含む。好適なポリマーの非限定例としては、ナイロン、ポリイミド、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリスルホン、セルロース、セルロースアセテート、ポリエーテルスルホン、ポリウレタン、ポリ（尿素ウレタン）、ポリベンズイミダゾール、ポリエーテルイミド、ポリアクリロニトリル、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリプロピレン、ポリアニリン、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（エチレンナフタレート）、ポリ（ブチレンテレフタレート）、スチレンブタジエンゴム、ポリスチレン、ポリ（塩化ビニル）、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（酢酸ビニル）、ポリ（ビニリデンフルオライド）、ポリ（ビニルブチレン）、コポリマー、誘導体化合物、ブレンドおよびこれらの組み合わせが挙げられる。好適なポリアミド縮合ポリマーとしては、ナイロン−６；ナイロン−４，６；ナイロン−６，６；ナイロン６，６−６，１０；これらのコポリマー、および他の線形の、一般に脂肪族ナイロン組成物などが挙げられる。
【００６４】
本明細書で使用される場合、「ナイロン」という用語は、ナイロン−６、ナイロン−６，６、ナイロン６，６−６，１０、およびこれらのコポリマー、誘導体化合物、ブレンド、および組み合わせを含む。
【００６５】
ＩＶ．繊維性マットを形成する例示的な方法
本発明の１つの実施形態において、繊維性マットは、ナイロン溶液からナノファイバを堆積させることによって製造される。ナノファイバマットは、乾燥基準（即ち残留溶媒を蒸発させた後、またはそうでなければ除去された後）で測定される場合に、約０．１ｇ／ｍ２から約１０ｇ／ｍ２の基準重量を有する。
【００６６】
本発明の別の実施形態において、ナイロンは、ギ酸、硫酸、酢酸、２，２，２−トリフルオロエタノール、２，２，２，３，３，３−ヘキサフルオロプロパノールおよび水が挙げられるが、これらに限定されない溶媒の混合物に溶解される。
【００６７】
本発明の別の実施形態において、ナイロン溶液は、乾燥ナイロンポリマーを一群の溶媒に溶解し、即ちストック溶液をまず調製し、次いで溶液を電界紡糸の準備を整わせるために他の溶媒を添加することによって調製される。
【００６８】
本発明の別の実施形態において、ナイロンポリマー（即ち出発）は、溶液調製の過程において部分的に加水分解され、こうして部分的に加水分解されたナイロンポリマー（即ち最終）の平均分子量は、出発ナイロンポリマーの平均分子量未満である。
【００６９】
本発明の追加の実施形態において、ナイロン溶液の伝導度は、所与の溶媒中に好適なイオン化可能な化合物で調整される。こうした好適なイオン化可能な化合物の例としては、有機および無機塩、酸および塩基が挙げられるが、これらに限定されない。ナイロン溶液の伝導度を調整するために使用される好ましい化合物の例は、ギ酸アンモニウムである。
【００７０】
本発明の別の実施形態において、電界紡糸チャンバー内側の環境は、周囲湿度がおおよそ１２℃を超える露点で維持されることを確実にするように制御される。
【００７１】
本発明の１つの実施形態において、種々の多孔質の単層または多層基材または支持体は、可動または静止収集ベルト上に配置され、電界紡糸ナノファイバマット媒体を収集して、これらと共に組み合わされて、複合濾過デバイスを形成する。
【００７２】
Ｖ．ナノファイバを収集するための例示的な基材
単層または多層多孔質基材または支持体の例としては、スパンボンド不織布、メルトブロー不織布、ニードルパンチ不織布、スパンレース不織布、湿式載置不織布、樹脂結合不織布、織布、編布、紙、およびこれらの組み合わせ、ならびにこれらに収集された電界紡糸ナノファイバへのより小さいまたはより大きい直径の繊維を有する他の電界紡糸マットが挙げられるが、これらに限定されない。
【００７３】
本発明の１つの実施形態において、基材層は、ナノファイバマットであり、基材の平均繊維直径は、１０ｎｍから５００ｎｍの範囲であることができる。
【００７４】
別の実施形態において、基材の平均繊維直径は、５０ｎｍから２００ｎｍの範囲であることができる。
【００７５】
別の実施形態において、基材の平均繊維直径は、１０ｎｍから５０ｎｍの範囲であることができる。
【００７６】
基材層を選択するために重要な考慮は、表面の平滑性、換言すれば活性ナノファイバ層を製造する繊維の直径に対する基材繊維の直径である。ＷＯ２０１３／０１３２４１（ＥＭＤ  Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）に記載されるように、ナノファイバの濾過特性は、下層支持体層の特性に強く依存し得る。
【００７７】
濾過媒体は単層構成で使用されることが多いが、互いに隣接する濾過媒体の複数の層を提供することが有利な場合がある。膜フィルタを層状にして、粒子保持率を改善することは、ウィルス濾過に通常使用されており、ＥＭＤ  Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ’ｓ  Ｖｉｒｅｓｏｌｖｅ（Ｒ）ＮＦＰおよびＶｉｒｅｓｏｌｖｅ  Ｐｒｏ（Ｒ）製品ラインにおいて商業的に実施されている。同じまたは異なる組成の濾過媒体を多層化することはまた、フィルタ処理量を改善するために使用される。こうした多層化フィルタの例としては、ＥＭＤ  Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ’ｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ（Ｒ）ＳＨＣおよびＳＨＲＰ製品ラインが挙げられる。
【００７８】
多層濾過製品を選択するための他に考慮することは、媒体およびデバイス製造の経済性および利便性、滅菌およびバリデーションの容易性を含む。本発明の繊維性濾過媒体は、単層または多層構成で使用できる。
【００７９】
濾過媒体のための好ましい層構成は、多くの場合、実施上の配慮に基づいて選択される。これらの配慮は、ＬＲＶと厚さとの既知の関係を考慮し、この関係ではＬＲＶは通常厚さに応じて低下する。実施者は、例えばより厚い厚さの少ない層、またはより薄い層の多い層を用いることによって、所望のレベルのＬＲＶを達成する複数の方法を選択できる。
【００８０】
ＶＩ．使用される例示的なテスト方法
「基準重量」は、参照として本明細書に組み込まれＡＳＴＭ  Ｄ−３７７６によって決定され、ｇ／ｍ２単位で報告された。
【００８１】
ナイロンのポリマー分子量は、０．０１Ｍのトリフルオロ酢酸ナトリウムを有する溶媒ヘキサフルオロイソプロパノールを用いて、Ｊｏｒｄｉ  Ｌａｂｓ，Ｍａｎｓｆｉｅｌｄ，ＭＡ，ＵＳＡからのＪｏｒｄｉ  ｘＳｔｒｅａｍ  ５００Ａカラムを備えたＨＰＬＣ−ＳＥＣシステム、およびＷａｔｅｒｓ  Ｃｏｒｐ．，Ｍｉｌｆｏｒｄ，ＭＡ，ＵＳＡからのＷａｔｅｒｓ  ４１０  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ＲＩ（屈折率）Ｄｅｔｅｃｔｏｒを用いて決定された。較正は、２０２から９０３，０００の分子量を有する１１個のＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）標準を用いて行われた。
【００８２】
「多孔度」は、ｇ／ｍ２単位のサンプル基準重量を、ｇ／ｃｍ３のポリマー密度、マイクロメートル単位のサンプル厚さよって除し、１００を乗じ、１００から得られた数を引くことによって計算した、即ち多孔度＝１００−［基準重量／（密度×厚さ）×１００］。
【００８３】
繊維直径は以下のように決定された：走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像は、ナノファイバマットサンプルの両側の６０，０００倍率にて得た。１０個の明確に区別可能なナノファイバの直径が、各ＳＥＭ画像から測定され、記録された。欠陥（即ち、ナノファイバのランプ、ポリマードロップ、ナノファイバの交点）を含んでいなかった。ナノファイバマットサンプルの両側の平均繊維直径を計算した。測定された直径はまた、ＳＥＭのためのサンプル調製の間に適用された金属コーティングを含む。こうしたコーティングは、約４から５ｎｍを測定された直径に加えることが確立されていた。ここで報告される直径は、測定された直径から５ｎｍを差し引くことによってこの差に関して補正されている。
【００８４】
厚さは参照として本明細書に組み込まれるＡＳＴＭ  Ｄ１７７７−６４によって決定され、マイクロメートル（またはミクロン）単位で報告され、記号「μｍ」で表される。
【００８５】
平均フローバブルポイントは、ＡＳＴＭ  Ｅ１２９４−８９，「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｐｏｒｅ  Ｓｉｚｅ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ  ｏｆ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｆｉｌｔｅｒｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｐｏｒｏｓｉｍｅｔｅｒ」に従って測定された。カスタムビルトキャピラリーフローポロシメーター（原理上、Ｐｏｒｏｕｓ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．（ＰＭＩ），Ｉｔｈａｃａ，Ｎ．Ｙ，ＵＳＡからの市販の装置に類似）を用いるＡＳＴＭ  Ｆ３１６に従う自動化バブルポイント方法を用いることによって。直径２５ｍｍの個々のサンプルは、３Ｍ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ  ＵＳＡからＦｌｕｏｒｉｎｅｒｔ（商標）ＦＣ−７２として市販されているペルフルオロヘキサンで湿潤された。各サンプルをホルダーに入れ、空気の差圧を適用し、サンプルから流体を除去した。湿式フローが乾式フロー（湿潤溶媒なしのフロー）の半分に等しい差圧は、供給されたソフトウェアを用いて平均フロー孔径を計算するために使用される。
【００８６】
「透過率」は、流体が所与の圧力降下にて所与の領域のサンプルを通過する割合であり、４７（９．６ｃｍ２濾過面積）ｍｍの直径を有するフィルタ媒体サンプルに脱イオン水を通過させることによって測定された。水は、水圧（水のヘッド圧力）または空気圧（水に対する空気の圧力）を用いてサンプル中に強制的に通した。
【００８７】
電界紡糸マットの「有効孔径」は、従来の膜技術、例えばバブルポイント、液体−液体多孔度測定、および特定サイズの粒子を用いるチャレンジテストを用いて測定できる。繊維性マットの有効孔径は、一般に繊維直径に応じて増大し、多孔度に応じて低下することが知られている。
【００８８】
「バブルポイントテスト」は、有効孔径を測定するための好都合な方法を与える。これは以下の式から計算される：
【００８９】
【数１】
2018058067.tif 000003
【００９０】
式中、Ｐはバブルポイント圧力であり、γはプローブ流体の表面張力であり、ｒは孔半径であり、θは液体−固体接触角である。
【００９１】
膜製造者は、公称孔径等級を、市販の膜フィルタに割り当て、これは、通常、実際の孔の幾何学的サイズよりもむしろ粒子または微生物の特定の保持率基準を満たすことを示す。
【００９２】
ＶＩＩ．パルボウィルス保持率の例示的な決定
パルボウィルス保持率は、ＥＭＤ  Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎテスト方法に従ってテストされ、ここでバクテリオファージＰｈｉＸ−１７４チャレンジストリームは、１００ｍＭのＮａＣｌを含有する５０ｍＭのアセテートバッファー溶液、ｐＨ５．０の１．０×１０６ｐｆｕ／ｍＬの最小タイターを用いて調製された。テストされるべき多孔質媒体を、２５ｍｍのダイスに切断し、外側被覆したポリプロピレンデバイスにシールした。次いでこれらのデバイスは、３０ｐｓｉで水で湿潤された後、１５ｐｓｉ圧力にて上記で提供されたバクテリオファージＰｈｉＸ−１７４チャレンジストリームによってチャレンジされた。流出液の初期５ｍｌを廃棄し、ホールドアップ体積による希釈作用を排除する。４ｍｌのフラクションを、５ｍｌの廃棄直後（ＬＲＶ−ｏ）ならびに２００ｍｌの流出液の後の実行終了時（ＬＲＶ最終）に回収した。初期および最終フィードのバクテリオファージの定量化は、ライトボックスおよびコロニーカウンターを用いて一晩インキュベートされたプレート上で行った。対応する対数保持率値（ＬＲＶ）を計算した。
【００９３】
本発明の異なる実施形態の以下の例は、電界紡糸ナノファイバマットが、高い透過率および高いパルボウィルス保持率の両方を同時に保持できることを実証する。
【実施例】
【００９４】
［実施例１］
電界紡糸のためのナイロンストック溶液の調製
この実施例は、本発明の実施形態に従う電界紡糸のためのナイロン溶液を調製するための例示的な手順を提供する。
【００９５】
ナイロン６は、商標名Ｕｌｔｒａｍｉｄ  Ｂ２４の下でＢＡＳＦ  Ｃｏｒｐ．，Ｆｌｏｒｈａｍ  Ｐａｒｋ，ＮＪ，ＵＳＡによって供給された。１５重量％の溶液は、重量比の２：２：１に存在する３つの溶媒：ギ酸、酢酸および水の混合物中で調製した。溶液は、８０℃にて５から６時間ガラス反応器において溶媒およびポリマーの混合物を激しく撹拌することによって調製した。続いてこれを室温まで冷却した。最終ポリマーの分子量は、ＳＥＣによって分析され、この溶媒系において加熱の結果として低減されることがわかった（表１）。加えて、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）も低減した。
【００９６】
【表１】
2018058067.tif 000004
【００９７】
加水分解を通してポリマー（例えばナイロン）の分子量を低下させることは、結果としてより小さい直径を有するナノファイバの形成をもたらすことがわかった。
【００９８】
［実施例２］
本発明の実施形態に従う電界紡糸のために準備の整ったナイロン溶液の調製
実施例１で調製されたストック溶液は、２，２，２−トリフルオロエタノール（ＴＦＥ）、ギ酸、および水で８重量％ポリマーに希釈した。ギ酸アンモニウムは、１重量％の濃度まで添加した。紡糸溶液の組成物は、表２に列挙される。
【００９９】
【表２】
2018058067.tif 000005
【０１００】
最終溶液の粘度は、２５℃で３０から３５ｃＰであり、伝導度は１．０から１．５ｍＳ／ｃｍであった。
【０１０１】
［実施例３］
本発明の実施形態に従うパルボウィルス保持マットの調製
実施例２からの溶液は、Ｅｌｍａｒｃｏ，Ｉｎｃ．，Ｍｏｒｒｉｓｖｉｌｌｅ，ＮＣ  ＵＳＡから入手可能なＮａｎｏｓｐｉｄｅｒ（商標）ノズルフリーの電界紡糸装置を用いて直ちに紡糸した。６ワイア回転電極は、３３ゲージスチールワイアを備え、溶液パンとコレクタとの間の距離は１４０ｍｍであり、電極回転速度は６０Ｈｚであり、湿度は、外部加湿システムを用いて１０°から１６°露点に維持される。紡糸時間は３０分である。この実施形態において、ナノファイバを収集するために使用される支持体材料も、約１００ｎｍの平均繊維直径を有する電界紡糸ナイロン６マットである。この実施形態において、支持電界紡糸材料は、上記で与えられた同じ電界紡糸設備およびパラメータを用いるが、酸の重量比が２：１である酢酸とギ酸との混合物中で１２重量％の溶液からナイロン６を電界紡糸することによって製造されるが、一般に湿度制御は行わない。
【０１０２】
表３は、製造された電界紡糸マットの特性を概要し、３Ｍから入手可能なＦｌｕｏｒｉｎｅｒｔ（商標）ＦＣ−７２である低表面張力流体（約１０ｄｙｎｅｓ／ｃｍ）で測定される場合に、平均フローバブルポイントによって示されるように、孔径の主要測定値を含む。
【０１０３】
図１は、約９から１２ｎｍのＳＥＭコーティング層のための修正の後、測定された平均繊維直径を有する、本発明の１つの実施形態に従う電界紡糸マットのＳＥＭ顕微鏡写真を示す。本発明のこの実施形態についてのバブルポイント値は、電界紡糸マットが１２０ｐｓｉから１８０ｐｓｉの範囲に通常ある典型的なパルボウィルス保持膜の範囲において、非常に小さい孔径を示すことを明確に示している。
【０１０４】
【表３】
2018058067.tif 000006
【０１０５】
［比較例１］
ナノファイバマットの品質における湿度の効果
比較例１は、およそ１０℃の露点を超える湿度を維持することは、より小さい直径のナノファイバマットを製造するために有利であることを実証している。ナイロン６の１２％溶液は、１０時間、８０℃で混合物を加熱することによって重量比２：２：１で存在するギ酸、酢酸、および水の混合物において調製された。溶液を冷却し、ナノファイバマットは、実施例３に使用されるＥｌｍａｒｃｏ  Ｌａｂ  Ｎａｎｏｓｐｉｄｅｒ（商標）ノズルフリー電界紡糸装置を用いて紡糸された。
【０１０６】
４℃の露点から１７℃の露点への湿度の増大は、平均で、２３ｎｍから９ｎｍへ繊維直径が低減することが図２からわかる。しかし、より高湿度において製造された電界紡糸マットは、明らかなビーディングにより濾過に使用できない。ビーディングは、ナノファイバマット構造において重大な欠陥を生じ、結果として機械的強度が劣り、孔径分布が広くなる。故に、より小さい直径ナノファイバマットを製造するために増大した湿度を用いるのではなく、小さい直径を有する品質のナノファイバマットを生じるためには他の改善が必要である。
【０１０７】
［実施例２］
実施例２は、２，２，２−トリフルオロエタノール（ＴＦＥ）を紡糸溶液に添加することにより、製造されたナノファイバマットの品質を実質的に改善することを実証する。電界紡糸ストック溶液は、実施例１に従って調製された。ストック溶液の２つの等しいフラクションを得た。
【０１０８】
フラクションＡは、ストック溶液（ギ酸、酢酸、水）のために使用されるものと同じ溶媒混合物を用いて８重量％のポリマー（即ちナイロン６）濃度までさらに希釈した。
【０１０９】
フラクションＢは、４つの溶媒：ギ酸、酢酸、水およびＴＦＥの混合物で２５重量％の最終ＴＦＥ濃度に希釈した。
【０１１０】
ギ酸アンモニウムは、０．５重量％の濃度まで両方の溶液に添加した。
【０１１１】
溶液Ａ：粘度３２ｃＰ、伝導度３．４ｍＳ／ｃｍ。
【０１１２】
溶液Ｂ：粘度３５ｃＰ、伝導度２．６ｍＳ／ｃｍ。これらの溶液を用いて製造されたマットのＳＥＭ顕微鏡写真は、図３に示される。ＴＦＥを用いて製造されたマットは、繊維の相当大きな一貫性を有し、繊維の破断はほとんどない。
【０１１３】
［比較例２］
紡糸溶液中のナイロン６濃度の低減
比較例２は、混合物中にギ酸アンモニウムもＴＦＥも使用することなく、ナイロン６濃度を８％まで低減することは、小さい繊維直径を有する一貫した電界紡糸マットの形成をもたらさないことを実証している。
【０１１４】
ナイロン６のストック溶液は、実施例１に従って調製され、続いて同じ溶媒混合物（ギ酸、酢酸および水）で希釈され、電界紡糸のために使用された。表４は、電界紡糸マットの溶液および平均繊維直径の特性を列挙する。
【０１１５】
図４は、ナイロンの低濃度が高度に不規則性のマットをもたらすことを実証している。
【０１１６】
【表４】
2018058067.tif 000007
【０１１７】
［比較例３］
紡糸溶液の最適化
溶液特性は、均質であり、完全である最小繊維を有する電界紡糸ナノファイバマットをもたらすようにさらに最適化された。表５は、最適化された溶液特性を示し、図５は、６ｎｍ繊維と１０ｎｍ繊維とのＳＥＭ比較を示す。以下に記載されるポリマー溶液は、２４ｃＰの粘度および３．６８ｍＳ／ｃｍの伝導度を有していた。
【０１１８】
【表５】
2018058067.tif 000008
【０１１９】
［実施例４］
バッファー溶液中のモデルパルボウィルスの保持率
ＯｐｔｉＳｃａｌｅ−２５デバイス（ＥＭＤ  Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ，ＭＡ  ＵＳＡ）は、３．５ｃｍ２の濾過面積を有する３層電界紡糸複合体を含有するものが製造された。層は、ポリプロピレン不織布と共にインターリーブされた。
【０１２０】
水透過率およびウィルス保持率は、ロードセルを備えた一定の圧力設定においてテストされた。モデルウィルスであるバクテリオファージＰｈｉＸ−１７４は、１．４＊１０７ＰＦＵ／ｍｌの濃度にｐＨ５、伝導度１３．５ｍＳ／ｃｍにてアセテートバッファーにスパイクした。デバイスは、１０分間バッファーでフラッシュし、フィードはウィルススパイクされた容器にスイッチされ、２００ｍＬのスパイクされたバッファーを各デバイスを通してフローした。ウィルスアッセイのためのサンプルは、５ｍＬ、６０ｍＬ、１３０ｍＬ、および２００ｍＬ後に収集された。
【０１２１】
表６はデバイスのバッファー透過率を列挙し、図５は２つのデバイスの平均としてＬＲＶを示す。
【０１２２】
【表６】
2018058067.tif 000009
【０１２３】
図６に示されるように、両方のデバイスは、モデルパルボウィルスＰｈｉＸ−１７４の高い保持率を実証し、これは濾過実験の過程において顕著には低減しなかった。このデータは、バブルポイントおよび繊維直径と併せて、パルボウィルス保持電界紡糸マットを調製できることを明らかに実証している。測定された透過率は、Ｖｉｒｅｓｏｌｖｅ（商標）Ｐｒｏの値を超える。
【０１２４】
［比較例４］
この例は、より平滑でより小さい繊維直径基材上に活性層を紡糸することにより、結果として優れた濾過特性、例えばより高い保持率が、より薄い厚さにて達成され、より高い透過率を導くことを実証している。実施例２に記載される溶液と同様の溶液は、１４℃露点で１５分間紡糸され、結果として平均繊維直径が１０ｎｍを有する約４μｍ厚さのナノファイバマットが得られた。使用された基材も、２：２：１／ギ酸：酢酸：水中の１３重量％のＢ２４グレードのＮｙｌｏｎ６混合物を用いて、平滑なＨｉｒｏｓｅ不織布基材（Ｈｉｒｏｓｅ  Ｐａｐｅｒ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｔｏｓａ−Ｃｉｔｙ，Ｋｏｃｈｉ，Ｊａｐａｎ，品番ＨＯＰ−６０ＨＣＦ）上に１５分間紡糸されたナノファイバマットであった。ナノファイバ基材は、約１０μｍ厚さであったが、平均繊維直径は２３ｎｍであった。この例示的な薄いナノファイバ構造は、実施例４に記載される３つの層状構成を用いて製造されたデバイスに比べて単層フォーマットにおいて優れた濾過特性を示した。バッファーにおけるバブルポイント、水透過率およびウィルス保持率は、テキストに記載されるようにテストされたが、結果を表７に示す。
【０１２５】
【表７】
2018058067.tif 000010
【０１２６】
［実施例５］
タンパク質含有溶液中のモデルパルボウィルスの保持率
本発明の１つの実施形態において、ナノファイバマットは、実施例３に従って製造され、可能性としての非特異的なタンパク質結合を低減するために表面改質される。３．２５重量％のエトキシル化（２０）トリメチルールプロパントリアクリレート（ＳＲ４１５としてＳａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｏ．，Ｅｘｔｏｎ，ＰＡ，ＵＳＡから市販されている。）；および１０重量％の２−メチル−２，４−ペンタンジオール（ＭＰＤ）を含有する水溶液が調製される。ナノファイバシートは、この溶液で湿潤され、窒素雰囲気下、２Ｍ  Ｒａｄの総容量まで電子ビーム放射線に曝露された。シートを水ですすいだ。９個の２５ｍＭのディスクは、湿潤シートから切断され、３つのステンレススチールホルダー（ホルダーあたり３つの層）（ＥＭＤ  Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ，ＭＡ  ＵＳＡ、カタログ番号ＸＸ４５  ０２５  ００から市販されている。）にシールされた。同様にＥＭＤ  Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ，ＭＡ  ＵＳＡから入手可能な０．１μｍのＤｕｒａｐｏｒｅ（商標）を用いて製造された３層プレフィルタも、ナノファイバデバイスの前方に使用される。
【０１２７】
ＳｅｒａＣａｒｅ  Ｌｉｆｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｍｉｌｆｏｒｄ，ＭＡ  ＵＳＡから得られたポリクローナルＩｇＧは、ｐＨ４．０および伝導度２．５ｍＳ／ｃｍを有する２５ｍＭのアセテートバッファーに溶解させた。溶液は、２．５＊１０７ｐｆｕ／ｍｌの最終濃度までＰｈｉＸ−１７４バクテリオファージでスパイクされた。初期ＬＲＶサンプルは、最初の５ｍＬを濾過した後に得られ、最終ＬＲＶサンプルは７５％のフィルタプラッツギング時に得られた。結果を表８に示す。
【０１２８】
【表８】
2018058067.tif 000011
【０１２９】
［実施例６］
電界紡糸マット製造の拡大
ナイロン６溶液は、実施例２に従って調製された。ナノファイバマットは、それぞれ５０ｃｍ幅の３つの回転電極を備えたＥｌｍａｒｃｏからのパイロットスケールの電界紡糸装置にて製造された。６ワイアの回転電極は、３３ゲージスチールワイアを備え、溶液パンとコレクタとの間の距離は１４０ｍｍであり、電極回転速度は６０Ｈｚであり、周囲湿度１０°から１６°露点である。電極紡糸速度は６．７から６．９ｒｐｍであった。混合ロッドは、ナイロン６溶液の良好な混合を確実にするために５８ｒｐｍから６０ｒｐｍで回転するように設定した。頂部および底部の電圧はそれぞれ２０ｋＶおよび６０ｋＶであった。ナノファイバを収集するために使用される支持材料は、１００ｎｍの平均繊維直径を有するナイロン６電界紡糸マットである。支持材料は、同じ電界紡糸設備を用いて、酸の重量比が２：１である酢酸とギ酸との混合物中で１２重量％の溶液からナイロン６を電界紡糸することによって製造される。より高い製造性のために、ナイロン６溶液はすべての３パンに注がれた。ライン速度は、２ｃｍ／分に設定された。実行開始時、ラインの始まりに最も近いパンが活性である。１５分後（マット長さ３０ｃｍに対応する。）、設備は第２のパンをロードするために電源を切った。次いで設備は、第１および第２のパンの両方が活性になるように電源を入れた。操作のさらに１５分後、第３のパンをロードするために設備の電源を切った。次いで設備は、３つすべてのパンが活性になるように電源を入れた。実行はさらに４５分間継続し（合計７５分）、０．９ｍ長さ×０．５７ｍ広さの活性面積を有するシートを創出した。パンが使用中ではない場合、ＴＦＥの高い揮発性のために、溶液の変化を防止するために蓋でパンをカバーした。２０ｍｍのディスクを４つの隅部、中心部の４つの縁部、および中央部からの１つを切断した。これらのディスクをバブルポイントについてテストした。
【０１３０】
表９は、それぞれのディスクサンプルのテストに基づいて、本発明の実施形態に従って製造された電界紡糸マットの特性を概要する。
【０１３１】
表９において、平均フローバブルポイントによって示されるように、孔径の重要な測定値を、３Ｍ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ  ＵＳＡから入手可能な低表面張力流体（１０ｄｙｎｅｓ／ｃｍ）、Ｆｌｕｏｒｉｎｅｒｔ（商標）ＦＣ−７２で測定した。バブルポイント値は、本発明の実施形態に従って製造される電界紡糸マットは、１２０から１８０ｐｓｉの範囲に通常ある、パルボウィルスの保持膜の範囲において、非常に小さい孔径を示すことを示している。
【０１３２】
【表９】
2018058067.tif 000012
【０１３３】
［実施例７］
デキストランシービング測定による特徴付け
実施例６に従って製造されるナノファイバマットは、デキストラン保持率テストを用いて特徴付けた。この試験のために、２つの４４．５ｍｍの直径ナノファイバディスク（マットを紡糸するために使用される不織布支持体と共に）をマットから切断した。ＶｉｒｅＳｏｌｖｅ（商標）Ｐｒｏの２つの４４．５ｍｍディスクをコントロールとして使用した。ディスクを水に沈め、次いでＥＭＤ  Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ（カタログ番号５１２２）から入手可能な撹拌セルに入れた。種々のデキストランサイズを有する混合物４０ｍｌを撹拌セルに注いだ。標準磁性撹拌棒をセルに入れた。次いで撹拌セルを磁性撹拌プレートに置いた。蠕動ポンプに取り付けられたＰＶＣタービング１／１６”ＩＤ（Ｆｉｓｈｅｒ  ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃカタログ番号１４−１９０−１１８）を、一定の流量で液体を引き込むために透過側に連結させた。
【０１３４】
チューブの他の末端部は、再循環を可能にするために撹拌セルに入れた。次いで種々の分子量を含むデキストラン溶液は、撹拌セルに注いだ。次いで蠕動ポンプの電源を入れ、０．８ｍｌ／分で実行した。フィードデキストラン溶液の汚染を避けるために最初の２から３ｍｌを再循環の前に廃棄した。ポンプは、平衡を可能にするために２時間実行した。２時間の操作後、ポンプの電源を切り、管中のサンプルをゲル透過クロマトグラフィ（ＧＰＣ）を用いてさらに分析するために回収した。
【０１３５】
ＧＰＣ結果に基づいて、デキストラン保持率曲線を、ＶｉｒｅＳｏｌｖｅ（商標）Ｐｒｏおよび本発明に従うナノファイバマット（図７）について得た。ＶｉｒｅＳｏｌｖｅ（商標）Ｐｒｏおよびナノファイバマットそれぞれについて２つのディスクからの平均Ｒ９０（９０％デキストラン阻止率）は、それぞれ１００ＫＤａおよび５００ＫＤａであった。ナノファイバマットはＶｉｒｅＳｏｌｖｅ（商標）Ｐｒｏと同程度に密であるようには見えないが、これにもかかわらず本発明に従うナノファイバマットは、限外濾過膜範囲にある良好な保持率を実証する。
【０１３６】
［実施例８］
細胞培養のバイオリアクター媒体を含有する溶液を用いる処理量および保持率測定
細胞培養媒体を用いる処理量試験について、ＯｐｔｉＳｃａｌｅ−２５デバイスは、３．５ｃｍ２の濾過面積を有する実施例６に従って製造された３層電界紡糸複合体を含有するものが製造された。１層ポリプロピレン不織布が下流に使用された。水透過率および細胞培養媒体処理量は、ロードセルを備えた一定の圧力設定においてテストされた。これらの試験に関して、Ｌｉｆｅ  ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓからのＣＤ  ＣＨＯ媒体（カタログ番号１０７４３−０２９）を使用した。ＣＤ  ＣＨＯ媒体は、チャイニーズハムスター卵巣（ＣＨＯ）細胞の成長および懸濁液培養中の組み換えタンパク質の発現のために最適化された無タンパク質、無血清の化学組成が明らかな媒体である。
【０１３７】
細胞培養媒体を用いるウィルス保持率試験に関して、ＯｐｔｉＳｃａｌｅ−２５デバイスは、３．５ｃｍ２の濾過面積を有する、実施例６に従って製造される３層電界紡糸複合体を含有して製造された。１層ポリプロピレン不織布は、デバイスのための底部（出口）側にて使用した。水透過率およびウィルス保持率は、ロードセルを備えた一定の圧力設定にてテストされた。モデルウィルスであるバクテリオファージＰｈｉＸ−１７４を、ＣＤ  ＣＨＯ細胞培養媒体に１．４＊１０７ＰＦＵ／ｍｌの濃度までスパイクした。デバイスは、１０分間水でフラッシュし、フィードをウィルススパイクされた容器に切り替え、ウィルススパイクされた媒体を各デバイスを通して流した。ウィルスアッセイのサンプルは、種々の処理量（１５、２５０および５００Ｌ／ｍ２）にて回収した。図８は、２つのデバイスの平均としてＬＲＶおよび流束減衰を示す。１層Ｖｉｒｅｓｏｌｖｅ（商標）Ｐｒｏ膜も示される。すべてのデバイスは、５０ｐｓｉでデバイスを加圧することによりデバイスから下流の空気バブルをモニターすることによって総リークを検出するために使用後に完全性テストを行った。毎分＜５バブルを有するデバイスだけが完全として選択された。ナノファイバ複合体は、５００Ｌ／ｍ２まで＞３ＬＲＶ保持率を与え、１層Ｖｉｒｅｓｏｌｖｅ（商標）Ｐｒｏ膜の２×の透過率を有する。より高度なウィルス保持率が必要とされる場合、追加のウィルス保持率を与えるために層の数を増やすことができる。この実施例は、ナノファイバ複合体が細胞培養媒体からのウィルス除去のために使用できることを示す。
【０１３８】
特に指示されない限り、特許請求の範囲を含む本明細書に使用される成分の量、細胞培養、処理条件等を表すすべての数は、あらゆる場合に用語「約」によって修飾されるものとして理解されるべきである。従って、反対のことが示されない限り、数値パラメータは、近似値であり、本発明によって得られるように求められる所望の特性に依存して変動し得る。特に示されない限り、一連の要素に先立つ「少なくとも」という用語は、一連のすべての要素を指すと理解されるべきである。当業者は、本明細書に記載される本発明の特定の実施形態に対して多くの等価物が、慣用を超える実験を用いずに、認識するまたは確定できる。こうした等価物は、以下の特許請求の範囲によって包含されるように意図される。
【０１３９】
本発明の多くの変更および変形例は、当業者に明らかであるように、この趣旨および範囲から逸脱することなく行うことができる。本明細書に記載される特定の実施形態は、例示のためだけに提供され、いかなる方法によっても限定されることを意図しない。本明細書および実施例は、例示としてのみ考慮され、本発明の真の範囲および趣旨は以下の特許請求の範囲によって示されることが意図される。
【図１】
2018058067.tif 000013
【図２Ａ】
2018058067.tif 000014
【図２Ｂ】
2018058067.tif 000015
【図３Ａ】
2018058067.tif 000016
【図３Ｂ】
2018058067.tif 000017
【図４Ａ】
2018058067.tif 000018
【図４Ｂ】
2018058067.tif 000019
【図４Ｃ】
2018058067.tif 000020
【図４Ｄ】
2018058067.tif 000021
【図５】
2018058067.tif 000022
【図６】
2018058067.tif 000023
【図７】
2018058067.tif 000024
【図８】
2018058067.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月16日(2017.11.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
６ｎｍ以上かつ１５ｎｍ未満の平均繊維直径、約０．０１μｍから約０．０３μｍの範囲の平均孔径、少なくとも約１μｍの厚さ、８０％から９５％の範囲の多孔度および約１０ＬＭＨ／ｐｓｉを超える液体透過率を有する電界紡糸ナノファイバを含む、水性流体ストリームから１８ｎｍから３０ｎｍサイズ範囲のウィルス粒子および他の粒子を除去するための繊維性電界紡糸多孔質媒体。
【請求項２】
前記平均繊維直径が、６ｎｍから１３ｎｍである、請求項１に記載の媒体。
【請求項３】
前記媒体が、液体濾過マットである、請求項１に記載の媒体。
【請求項４】
２μｍから３０μｍの厚さを有する、請求項１に記載の媒体。
【請求項５】
ペルフルオロヘキサンで測定される平均フローバブルポイントが１２０ｐｓｉ（８２７ｋＰａ）を超える、請求項１に記載の媒体。
【請求項６】
前記ナノファイバが、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、ナイロン、ポリイミド、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリスルホン、セルロース、セルロースアセテート、ポリエーテルスルホン、ポリウレタン、ポリ（尿素ウレタン）、ポリベンズイミダゾール、ポリエーテルイミド、ポリアクリロニトリル、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリプロピレン、ポリアニリン、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（エチレンナフタレート）、ポリ（ブチレンテレフタレート）、スチレンブタジエンゴム、ポリスチレン、ポリ（塩化ビニル）、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（酢酸ビニル）、ポリ（ビニリデンフルオライド）、ポリ（ビニルブチレン）、これらのコポリマーおよびこれらの組み合わせからなる群から選択されるポリマー材料である、請求項１に記載の媒体。
【請求項７】
前記ナノファイバが、ナイロン−６、ナイロン−６，６、ナイロン６，６−６，１０、ナイロン−６コポリマー、ナイロン−６，６コポリマー、ナイロン６，６−６，１０コポリマーおよびこれらの混合物からなる群から選択されるポリマー材料である、請求項１に記載の媒体。
【請求項８】
１０ｎｍから５００ｎｍの平均繊維直径を有するナノファイバ性支持体層をさらに含む、請求項１に記載の媒体。
【請求項９】
５０ｎｍから２００ｎｍの平均繊維直径を有するナノファイバ性支持体層をさらに含む、請求項１に記載の媒体。
【請求項１０】
１０ｎｍから５０ｎｍの平均繊維直径を有するナノファイバ性支持体層をさらに含む、請求項１に記載の媒体。
【請求項１１】
６ｎｍ以上かつ１５ｎｍ未満の平均繊維直径、０．０１μｍから０．０３μｍの範囲の平均孔径、少なくとも約１μｍの厚さ、８０％から９５％の範囲の多孔度および１０ＬＭＨ／ｐｓｉを超える液体透過率を有する電界紡糸ナノファイバを含む繊維性電界紡糸多孔質媒体、および
多孔質支持体
を含む、
デバイスで濾過された水性フィード溶液から１８ｎｍから３０ｎｍサイズの範囲のウィルス粒子を除去するための液体濾過デバイスであって、
前記繊維性電界紡糸多孔質媒体が、前記多孔質支持体上に配設される、デバイス。
【請求項１２】
前記平均繊維直径が、６ｎｍから１３ｎｍである、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記媒体が液体濾過マットである、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１４】
２μｍから３０μｍの厚さを有する、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１５】
ペルフルオロヘキサンで測定する平均フローバブルポイントが、１２０ｐｓｉ（８２７ｋＰａ）を超える、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記ナノファイバが、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、ナイロン、ポリイミド、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリスルホン、セルロース、セルロースアセテート、ポリエーテルスルホン、ポリウレタン、ポリ（尿素ウレタン）、ポリベンズイミダゾール、ポリエーテルイミド、ポリアクリロニトリル、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリプロピレン、ポリアニリン、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（エチレンナフタレート）、ポリ（ブチレンテレフタレート）、スチレンブタジエンゴム、ポリスチレン、ポリ（塩化ビニル）、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（酢酸ビニル）、ポリ（ビニリデンフルオライド）、ポリ（ビニルブチレン）、これらのコポリマーおよびこれらの組み合わせからなる群から選択されるポリマー材料である、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記ナノファイバが、ナイロン−６、ナイロン−６，６、ナイロン６，６−６，１０、ナイロン−６コポリマー、ナイロン−６，６コポリマー、ナイロン６，６−６，１０コポリマーおよびこれらの混合物から選択されるポリマー材料である、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記多孔質支持体が、１０ｎｍから５００ｎｍの平均繊維直径を有するナノファイバを含む、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記多孔質支持体が、５０ｎｍから２００ｎｍの平均繊維直径を有するナノファイバを含む、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記多孔質支持体が、１０ｎｍから５０ｎｍの平均繊維直径を有するナノファイバを含む、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項２１】
水性流体フィード溶液から、１８ｎｍから３０ｎｍサイズの範囲のウィルス汚染物質および他の粒子を除去する方法であって：
６ｎｍ以上かつ１５ｎｍ未満の平均繊維直径、０．０１μｍから０．０３μｍの範囲の平均孔径、少なくとも約１μｍの厚さ、８０％から９５％の範囲の多孔度および１０ＬＭＨ／ｐｓｉを超える液体透過率を有する電界紡糸ナノファイバを含む繊維性電界紡糸多孔質媒体および多孔質支持体を提供する工程であって、前記繊維性電界紡糸多孔質媒体が、前記多孔質支持体上に配設される工程；
前記ウィルスで汚染された水性流体フィード溶液を前記繊維性電界紡糸多孔質媒体と接触させる工程；および
水性流体フィード溶液中に存在するウィルス汚染物質の０．０１％未満を有する濾液を得る工程
を含む、方法。
【請求項２２】
前記濾液が、前記フィード溶液中に存在するウィルスの０．００１％未満を有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記濾液が、前記フィード溶液中に存在するウィルスの０．０００１％未満を有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記ウィルスがパルボウィルスである、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
ペルフルオロヘキサンで測定された前記平均フローバブルポイントが、１２０ｐｓｉ（８２７ｋＰａ）を超える、請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記ナノファイバが、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、ナイロン、ポリイミド、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリスルホン、セルロース、セルロースアセテート、ポリエーテルスルホン、ポリウレタン、ポリ（尿素ウレタン）、ポリベンズイミダゾール、ポリエーテルイミド、ポリアクリロニトリル、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリプロピレン、ポリアニリン、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（エチレンナフタレート）、ポリ（ブチレンテレフタレート）、スチレンブタジエンゴム、ポリスチレン、ポリ（塩化ビニル）、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（酢酸ビニル）、ポリ（ビニリデンフルオライド）、ポリ（ビニルブチレン）、これらのコポリマーおよびこれらの組み合わせからなる群から選択されるポリマー材料である、請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
前記ナノファイバが、ナイロン−６、ナイロン−６，６、ナイロン６，６−６，１０、ナイロン−６コポリマー、ナイロン−６，６コポリマー、ナイロン６，６−６，１０コポリマーおよびこれらの混合物からなる群から選択されるポリマー材料である、請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
前記多孔質支持体が、１０ｎｍから５００ｎｍの平均繊維直径を有するナノファイバを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２９】
前記多孔質支持体が、５０ｎｍから２００ｎｍの平均繊維直径を有するナノファイバを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項３０】
前記多孔質支持体が、１０ｎｍから５０ｎｍの平均繊維直径を有するナノファイバを含む、請求項２１に記載の方法。
【外国語明細書】
2018058067000001.pdf