(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合物の少なくとも一つの構成成分から、細胞、タンパク質及びウイルスより成る群から選択される生物学的物質を分離する方法であって、上記方法は中空糸膜濾過モジュールを通じて上記生物学的物質を含む流動液を濾過することを含み、ここで上記中空糸膜濾過モジュールが、
（ａ）フィルターカートリッジ外壁；及び
（ｂ）上記フィルターカートリッジ外壁内に含まれた中空糸の流動制限マットであり、実質的に平行に配置された中空糸及び上記中空糸と共に編み込まれた物質を含み、該編み込まれた物質は上記中空糸の間の空間容積の少なくとも５％を占め、それによって上記中空糸の間の濾過液の流動を制限し、上記モジュール中の該中空糸の全長に渡って実質的に一定の膜透過圧を維持する、上記マット；
を含み、
上記モジュール中に存在する中空糸の孔のサイズの少なくとも一部は、上記生物学的物質の通過を許容しない程度に十分に小さく、且つ上記少なくとも一つの構成成分の通過を許容する程度に十分に大きいことを特徴とする方法。
【請求項２】
上記物質が、上記中空糸の間の空間容積の１５％から９９％までを占めることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
上記中空糸が、１から１０００ｋＤａまでの孔のサイズを有することを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
上記生物学的物質が組換え発現タンパク質であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の方法。
【請求項５】
上記生物学的物質が細胞または細胞構成成分であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の方法。
【請求項６】
上記孔のサイズの少なくとも一部が１から１０００ｋＤａまでの範囲であることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項７】
さらに上記中空糸の濾過液側で濾過液を並流再循環する工程を含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分子の混合物から分子の改良された中空糸膜濾過介在性精製及び分離に有用な装置及び方法に関し、ここで該分子は生物学的に興味のあるものである。とりわけ、本発明は、複合体マクロ分子混合物の濾過の間、中空糸膜の長さに渡って膜透過圧を制御するのに有用な中空糸濾過装置及び方法を提供する。
【０００２】
【従来の技術】
タンパク質のような興味ある生物学的物質を、その複合体混合物から分離及び精製するためのいくつかの方法が、現在利用可能である。興味ある分子を分離及び精製するための最も周知な方法の一つは、膜濾過である；該方法は、そのサイズに基づいて溶液中の溶解及び懸濁溶質を分離する。最も単純な形態においては、膜濾過は、規定のサイズの孔を有する濾過膜を通じて、興味ある分子を含む溶液を通過させることを含む。膜の孔のサイズより大きい溶質は残り、一方で孔のサイズより小さい溶質は、溶媒と共に膜を通過し、それによってより小さい溶質からより大きい溶質を効率的に分離する。
【０００３】
上記膜濾過法は一般的に、使用される膜の孔のサイズに依存して逆浸透、精密濾過及び限外濾過のカテゴリーに属する。従来、逆浸透は、塩及び他の低分子量溶質を残存可能な濾過膜を使用し、一方で精密濾過またはマイクロポーラス濾過は、０．１から１０ミクロンの孔のサイズの範囲の膜を使用し、典型的にコロイド及び微生物を残存するために使用される。それに対して限外濾過は、約１から１０００ｋＤａの分子量の間の溶質を残存すると評価される濾過膜を使用し、特にタンパク質濃縮及び大量の組換えタンパク質調製物から低分子量の混在物を除去するために、１時間当たり数千リットルの溶液を通過させるのに有用であると解される。
【０００４】
限外濾過法は、各種の応用に有用であると解される一方で、該方法によって達成可能なタンパク質精製の度合については制限が存在する。これらの制限は、主に濃縮物の重合化、汚染及び広い膜の孔のサイズの分布という周知の現象のために生ずる。例えば、Porter編, Handbook of Industrial Membrane Technology (Noyes Publications, Park Ridge, N.J., 1990), pp. 164-173参照。これらの制限の結果として、マクロ分子混合物の大量の分析において困難性が存在する。Michaels, "Fifteen Years of Ultrafiltration: Problems and Future Promises of an Adolescent Technology", Anthony R. Cooper編, Ultrafiltration Membranes and Applications, Polymer Science and Technology, 13 (Plenum Press, N.Y., 1979), pp. 1-16及びp. 9を参照。それ故、大量の複合体マクロ分子混合物の分離における限外濾過の効率は、所望のものより小さいと解される。
【０００５】
しかしながら、限外濾過法の上述の制限を克服するための試みにおいて、該方法の改良型が開発されている。上記改良型の一つの重要なものは、接線流動濾過(tangential flow filtration; ＴＦＦ)法の開発である。ＴＦＦ法においては、溶液は、膜表面を通過して濃縮液に戻る膜残存溶質の輸送を増大するために、膜表面の平面に対して接線方向で、高速で濾過膜を通過する。しかしながら、接線流動濾過における一つの大きな問題は、濾過膜の長さに沿って膜透過圧(transmembrane pressure;ＴＭＰ)差の勾配が形成されることである。概して、供給挿入口の最も近傍の濾過膜の部分のＴＭＰは非常に高く、供給挿入口から濾過装置の末端の濃縮液排出口に向かって流動液が移動するために、濾過膜の長さに沿って次第に減少し、ＴＭＰは濾過装置の末端では非常に低い。より高い供給側の速度が、濃度分極及び汚染に対抗するために使用されればされるほど、該膜の長さに沿ったＴＭＰ差の勾配が増大する。
【０００６】
ＴＭＰ差の勾配は、数多くの欠点を引き起こす。例えば、フィルターの通過の際のＴＭＰ差の勾配の一つの欠点は、フィルターの操作条件が、その全長に沿って変化することである。上述のように、フィルター表面の非常に大きなパーセントに対するＴＭＰは、最適な濾過効率を提供するＴＭＰとはかなり異なるであろう。
【０００７】
しかしながら、全フィルター表面を横切る実質的に一定のＴＭＰを提供するために、濾過膜の長さに対してＴＭＰ勾配を制御するための努力がなされている。例えば、van Reisに対して1993年10月26日に発行された米国特許第5,256,294号は、５％から１００％までの接点流量の範囲である流量、及び流量対ＴＭＰ曲線の圧力依存的領域における範囲で、主に接点でのＴＭＰ値以下の範囲で与えられるＴＭＰの、特定の条件の下で実施される高性能接線流動濾過（ＨＰＴＦＦ）を記載する。この方法においては、濾過液は、並流態様で再循環される。このメカニズムによって、膜の濾過液側の濾過液の流動が、膜の濾過液側の圧力低下が膜の濃縮液側と同じになるように生じた場合、実質的に一定のＴＭＰが膜の全長に渡って維持され、それによって膜の全長に渡って最適なＴＭＰを得ることが可能となる。供給流動に平行な濾過液の再循環も、Sandblomによって米国特許第4,105,547号に開示されており、それは濾過膜の全長を通過する実質的に一定のＴＭＰを得る手段を提供する。
【０００８】
しかしながら、並流濾過液再循環は、平坦シート濾過膜系においてＴＭＰ勾配を制御するために有用であると解される一方で、中空糸濾過膜を使用する系においてあまり有効ではない。これは、中空糸カートリッジの外壁側の非常に低い抵抗のため、中空糸の長さに沿って等しいＴＭＰを達成する目的で、並流濾過液再循環速度が非常に高い、しばしば供給速度よりも高いためである。上述のように、中空糸の全長に渡って実質的に一定のＴＭＰを維持する試みにおいて、中空糸濾過系で他の方法が使用されている。例えば、Gollanによる米国特許第5,525,144号は、濾過液流動に対して障害物として機能し、それによって中空糸の濾過液側に沿った圧力低下を制御し、次に該糸の長さに沿ったＴＭＰの変化を減少する、カートリッジ内に備えられた物質内に埋め込まれた濾過液流動制限物を備える中空糸濾過カートリッジを開示する。しかしながら、濾過液流動制限物は、カートリッジ内の「二次的区画」("subcompartments")を作製する態様で空間容積を占めるため、膜の濾過液側の圧力低下は直線状ではなく、それによって正確な態様でＴＭＰ偏差を制御することを困難にする。さらに、上記中空糸カートリッジは、製造が困難であり高価である。それ故、製造が比較的容易であり、膜の濾過液側に直線状圧力低下を提供する中空糸濾過装置の開発が必要である。
【０００９】
それ故、新規な濾過装置、及び中空糸濾過系における改良された濾過方法を提供することが、本発明の目的である。
【００１０】
本発明の別の目的は、濾過液の並流再循環が使用された場合、中空糸膜の全長に渡って比較的一定のＴＭＰが維持可能な中空糸濾過装置を提供することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、濾過液の並流再循環が使用されない場合でさえ、効率的な中空糸膜濾過を実施可能な中空糸濾過装置を提供することである。
【００１２】
本発明のまた別の目的は、該糸の濾過液側で実質的に直線状の圧力低下プロフィールを提供し、それによって該中空糸膜の全長に渡って実質的に一定のＴＭＰを維持する手段を提供する中空糸濾過装置を提供することである。
【００１３】
本発明のさらに別の目的は、製造及び利用が安価で容易である中空糸濾過装置を提供することである。
【００１４】
数多くの他の性質、目的及び利点は、本発明の以下の記載から当業者に明らかとなろう。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明に従って、分子の混合物から分子の改良された接線流動介在性精製及び分離に有用である新規な濾過装置及び方法が提供され、ここで該分子は興味ある生物学的物質である。とりわけ、本発明は、混合物から興味ある種を分離するのに有用な中空糸膜濾過モジュールを提供し、ここで上記濾過モジュールは、（ａ）フィルターカートリッジ外壁及び（ｂ）該フィルターカートリッジ外壁内に含まれた中空糸フィルター要素を含む。ここで記載された濾過モジュールにおける使用のため、該中空糸フィルター要素は、スクリーンの表面に物理的に層状化された中空糸のマットを含み、該フィルター要素の中空糸は、束状に配置され、該スクリーンは、該中空糸の間の空間容積の少なくとも一部を占める。該中空糸の間の空間容積の少なくとも一部を占めることによって、該スクリーンは、中空糸膜の濾過液側の圧力低下を制御するように機能し、それによって該濾過モジュール中に中空糸の全長に渡って実質的に一定の膜透過圧を得ることができる。しかしながら本発明の別の実施態様として、該スクリーンの代わりに、中空糸の間の空間容積の一部は、マット内に実質的に平行に中空糸を編み込むように機能する物質によって占められてもよい。この物質はまた、該膜の濾過液側の流動に対する顕著な制限物を提供し、それによって該濾過モジュールにおける該中空糸の全長に渡って実質的に一定のＴＭＰを維持することができる。本発明の中空糸濾過モジュールは、該中空糸の濾過液側の濾過液の並流再循環の存在下または不存在下のいずれかで使用されるであろう。
【００１６】
特に好ましい実施態様として、該中空糸マットは、単一層マットであり、ここで該マットの中空糸は任意に、該糸の濾過液側の流動に対する制限物を提供する物質で編み込まれるであろう。他の実施態様として、使用される中空糸は、精密濾過または限外濾過のために使用され、後者の場合該糸は、約１から１０００ｋＤａまでのサイズの溶質を残存するのに十分である。本発明の濾過モジュールは、混合物から各種の異なる種を分離するのに有用であり、ここで好ましい実施態様として、該種は細胞、タンパク質、ウイルス等である。
【００１７】
本発明の別の態様は、混合物から興味ある種を分離するのに有用な中空糸濾過モジュールを作成する方法に向けられ、該方法は以下の工程を含む：
（ａ）中空糸のマットを用意すること；
（ｂ）中空糸マット／スクリーン複合体を用意するために、スクリーン上に該中空糸のマットを物理的に層状化すること；
（ｃ）該中空糸が束を形成し、スクリーンが該中空糸の間の空間容積の少なくとも一部を占める形態に、該中空糸マット／スクリーン複合体を配置し、それによって中空糸フィルター要素を用意すること；及び
（ｄ）フィルターカートリッジ外壁内に該中空糸フィルター要素を挿入すること、ここで該中空糸フィルター要素は、該中空糸フィルター要素を通じて流動液を濾過するためにフィルターカートリッジ外壁内に位置する。
好ましい実施態様として、中空糸マット／スクリーン複合体を配置する工程は、実質的にシリンダー形状に該複合体を巻くことを含む。該中空糸マットは任意に、該スクリーンに永久的に付着されるであろう。
【００１８】
本発明のまた別の態様は、混合物の少なくとも一つの構成成分から興味ある種を分離する方法に向けられ、ここで該方法は、上述の中空糸膜濾過モジュールの一つを通じて興味ある種を含む流動液を濾過することを含み、ここで濾過モジュール中に存在する中空糸の孔のサイズの少なくとも一部は、興味ある種の通過を許容しないように十分に小さく、且つ一つ以上の他の構成成分の通過を許容するように十分に大きい。好ましい実施態様として、興味ある種は、組換え生産タンパク質、細胞、または細胞構成成分である。ほとんどの場合、使用される中空糸の孔のサイズは、約１から１０００ｋＤａまでのサイズの範囲において溶質を残存すると見なされる。
【００１９】
本発明の他の態様は、本明細書を読むことで当業者に明らかとなろう。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
ここで使用される、「中空糸膜濾過モジュール」は、混合物から興味ある種を分離するのに有用な濾過装置を意味し、該装置は、（１）フィルターカートリッジ外壁及び（２）該カートリッジ外壁内に含まれた中空糸フィルター要素の両者を含む。ここで使用される用語、「中空糸フィルター要素」及びその文法的な同義語は、フィルターカートリッジ外壁内に挿入され、支持スクリーンの表面で物理的に層状化された中空糸のマットを含む濾過モジュールの一部を指す。しかしながら、他の実施態様として、該中空糸フィルター要素の中空糸は、実質的に平行に配置され、該糸の間の空間容積の少なくとも一部を占める物質と共に編み込まれており、それによって該糸の濾過液側の流動に対して制限物が提供される。後者の実施態様において、該中空糸フィルター要素は、任意にスクリーンを含む。
【００２１】
以下に詳細に記載されるように、一度中空糸のマットがスクリーンの表面上に物理的に層状化されると、それは、該中空糸が束状に配置され、該スクリーンが中空糸の間の空間容積の少なくとも一部を占有または占める形態に調節される。好ましくは、該中空糸マット／スクリーン複合体は、中空糸が複数の層を形成した螺旋形状をとり、該螺旋中の各中空糸の層がスクリーンの層によって分離されている内部構造を有する実質的にシリンダー形状に巻かれる。中空糸フィルター要素の構成成分に関するさらなる詳細は、以下に提供されるであろう。
【００２２】
ここで使用される用語、「フィルターカートリッジ外壁」は、中空糸濾過要素を包んで支持するように機能する完成した濾過モジュールの構成成分を意味する。該カートリッジ外壁は、中空糸フィルター要素の形態及びサイズに依存して、多くの異なる形態、好ましくはシリンダー状、及びサイズを採用できる。多くのカートリッジ外壁が、本分野で周知であり、商業的に入手可能である。
【００２３】
ここで使用される用語、中空糸マット及びスクリーンに関して使用される場合の「物理的に層状化した」は、中空糸フィルター要素中に存在する場合、中空糸の間の濾過液の流動に対して抵抗を増大し、それによって中空糸の長さに渡って実質的に一定のＴＭＰを維持するのに必要とされるポンプ能力を顕著に減少するための手段を提供するために、該中空繊維マットがスクリーン上に直接的に配置されることを意味する。そこで該中空糸マットは、当業者に周知の手段によってスクリーンに対して物理的及び／または不可逆的に付着されるが、このことは本発明にとって必須ではない。
【００２４】
一般的に、中空糸フィルター要素は、本分野で周知である従来の取り付け法によって濾過モジュールのカートリッジ外壁内に備えられる。濾過モジュールは一般的に、それぞれ流動液が濾過の前に該モジュール内に加えられ、濾過の後モジュールから回収される部分である、供給挿入口、濃縮液、濾過液排出口を有する。各種の異なる濾過モジュールのデザインが、本分野で周知であり、本発明の濾過モジュールにおいて使用されるであろう。
【００２５】
ここで使用される用語「種」は一般的に、流動液、例えば液体における溶液または懸濁液から分離される粒子または分子を意味する。該種は、流動液から、とりわけ流動液中の他の粒子または分子から分離される。分離される興味ある種のサイズは、使用される中空糸の孔のサイズを決定するであろう。好ましくは、該種は、天然の生物学的または生化学的起源の生物学的物質若しくは生物学的または生化学的方法によって生産された物質である。好ましい種の例は、哺乳動物細胞、並びに細菌、真菌及び酵母のような微生物、同様に例えばポリペプチド、天然または組換え生産されたタンパク質、細胞小器官、ＤＮＡ、コロイド、マイコプラズマ、内毒素、ウイルス、細菌、炭化水素、及びグリコシル化されたまたはされていない他の興味ある生物学的物質といった限外濾過に対して適切なサイズを有する種を含むが、本発明を制限するものではない。一つの実施態様として、興味ある種は、少なくとも約１０００ドルトンの分子量を有する生物学的物質であり、最も好ましくはポリペプチドまたはタンパク質である。また別の実施態様において、ここで記載された中空糸濾過モジュールは、精密濾過における使用のために０．１から１ミクロンまたはそれ以上の孔のサイズを有する糸を使用する。
【００２６】
ここで記載される、種の「混合物」は、二つ以上の異なる種を含む流動液溶液または懸濁液を指す。いずれかの混合物中に存在する種の型は非常に多様であり、ここで混合物は、例えば各種の異なるポリペプチド、緩衝液、塩、細胞及び細胞小器官等を含むであろう。混合物は複雑であり、その場合多種に渡る異なる種が表され、または比較的単純であり、その場合少数の異なる種のみが表される。
【００２７】
ここで使用される用語、「膜透過圧」または「ＴＭＰ」は、流動液及び濾過可能な溶質が、該フィルターの孔を通って流れるようにする、中空糸濾過膜の長さに渡って適用される差圧の勾配を指す。
【００２８】
ここで使用される用語、ＴＭＰに対して適用される「実質的に一定」は、供給挿入口のＴＭＰが、濃縮液排出口のＴＭＰの約２倍以下である状態を指す。しかしながら、各種の応用において、中空糸濾過モジュールの供給挿入口のＴＭＰ対濃縮液排出口のＴＭＰの比はかなり変化するが、この比は通常約１．８より小さい、好ましくは約１．５より小さい、より好ましくは約１．３より小さいと解される。
【００２９】
ここで使用される用語、中空糸濾過膜に対して適用される「同じ孔のサイズ」は、同じ孔のサイズを有するものとして評価または販売された膜を指すが、該糸の現実の孔のサイズは幾分変化するであろう。
【００３０】
【発明の実施の形態】
最広義の態様として、本発明の中空糸濾過モジュールは、異なる種の混合物から興味ある種を分離するのに有用であり、ここで該濾過モジュールは、フィルターカートリッジ外壁及び該フィルターカートリッジ外壁内に含まれた中空糸フィルター要素を含む。一つの実施態様として、フィルターカートリッジ外壁内に挿入された中空糸フィルター要素は、少なくとも二つの構成成分、即ちスクリーン（２）の表面上に物理的に層状にされた中空糸マット（１）を含む。スクリーンの存在は、中空糸の間の空間容積の少なくとも一部を占め、それによって濾過の間の濾過液の流動に対して抵抗を提供し、それによってより低い並流流動速度で中空糸の全長に渡る実質的に一定のＴＭＰを提供するように機能する。
【００３１】
別の実施態様として、上述のスクリーンは、中空糸と共に編み込み、実質的に平行な配置でそれらをまとめるために機能する物質で任意に置換されるであろう。該糸と共に編み込む物質（即ち編み込み物質）は、中空糸の間の空間容積の少なくとも一部を占めるように機能するので、この物質はまた、該糸の濾過液側の流動に対して顕著な制限物を提供し、それによって濾過モジュールの全長に渡る実質的に一定のＴＭＰを維持させる。中空糸と共に編み込むように機能できる物質は本分野で周知であり、溶液から濾過された興味ある種に不利に影響しないように選択されるであろう。編み込み物質は一般的に、中空糸の間の空間容積の少なくとも約５％、通常該糸の間の空間容積の約５％から約９９％まで、好ましくは該空間容積の約１５％から約９９％まで、より好ましくは該空間容積の約５０％から約９９％までを占める。得られた編み込み中空糸のマットは、「編み込み中空糸マット」としてここで称される。
【００３２】
本発明の濾過モジュール内に備えられる中空糸に関しては、各種の型の中空糸が使用されるであろう。例えば本発明における使用が見出されている中空糸は、セルロース、ポリオレフィン、ポリビニルアルコール、ＰＭＭＡ、ポリスルホン等に基づく各種の物質から形成された中空糸を含む。ここでの使用が見出されている他の中空糸は、編み込みが容易に可能な糸のような、ポリエチレン及びポリプロピレンといった物質から形成された中空糸を含む。所望の応用のための濾過膜として機能する範囲で、使用される中空糸の孔のサイズ、並びに使用される糸の多孔度、糸壁の厚さ及び外径に、如何なる特定の制限も加えられない。複合体混合物からの組換え生産タンパク質の精製のために、一般的に約１から１０００ｋＤａの分子量の間の溶質を残存すると評価される孔のサイズが好ましい。約０．１から１００ミクロンまでの孔のサイズが一般的に、細胞破片及び完全な細胞から生物学的物質の精製のために使用される。ここで使用される中空糸は、当業者に周知の方法を使用して調製され、及び／または商業的に入手可能である。
【００３３】
本発明において使用される中空糸は典型的に、好ましくは単一層マットであるマットに成型されるが、複数の層の中空糸マットもまたここでの使用が見出される。中空糸フィルター要素の糸は典型的に、本分野で周知であり通常使用されている実質的に平行な態様で配置される。マットの中空糸は、任意に上述の編み込み中空糸マットを形成するために、該糸の長さに実質的に垂直に配置された物質と共に編み込まれるであろう。該中空糸に垂直に広く間隔を置いて編み込まれたポリマー糸を有する編み込み中空糸マットを調製するための方法は、当業者に周知である。中空糸マットは、所望の応用に依存して実際いずれかの形態及び／またはサイズを採用するが、正方形または長方形の形態が一般的に好ましい。
【００３４】
一度調製されると、次いで上述の中空糸のマットは、スクリーンの表面上に物理的に層状化され、ここで該スクリーンは、中空糸フィルター要素中に存在する場合、該中空糸の間の濾過液の流動に対して抵抗を増大し、それによって該中空糸の長さに沿って実質的に一定のＴＭＰを維持するのに必要とされるポンプ能力を顕著に減少する手段を提供するように機能する。該スクリーンは一般的に、多孔性メッシュまたは他のスクリーン様物質のような貫通されたまたは孔を有する物質より成り、該中空糸の間の濾過液の流動に対して増大した抵抗を提供し、濾過された流動液またはそこに含まれる興味あるいずれかの構成成分と不利に反応しないいずれかの適切な物質を含むであろう。スクリーンを準備するために使用される正確な組成、同様に使用可能な中空糸濾過要素の調製において考慮される他のパラメーターは周知であり、特定の末端使用者のために当業者によって容易に選択されるであろう。しかしながら、本発明における使用が見出されているスクリーン構成成分の非制限的な例は、プラスチック、構成ポリマー状物質、例えばアルミニウムまたステンレス鋼を含む金属等を含む。好ましくは、該スクリーンは、そこに物理的に層状化された中空糸マットのものと同じサイズ及び形態を採用するが、上述のことは本発明に必須ではなく、該スクリーンのサイズ及び形態は、所望の応用に依存して著しく変化するであろう。スクリーン（２）の表面に物理的に層状化された中空糸マット（１）の一つの実施態様は、図１に示されている。図２は、スクリーン（２）の表面に物理的に層状化された中空糸マット（１）の横断面を示す。
【００３５】
一度中空糸のマットが該スクリーン上に物理的に層状化され、任意に上述のようにスクリーン上に付着されると、または一度編み込み中空糸マットが得られると、中空糸フィルター要素は、該中空糸が束状に配置され、該スクリーンまたは編み込み物質が中空糸の間の空間容積の少なくとも一部を占める形態に、中空糸マット／スクリーン混合物または編み込みマットを調節することによって準備される。用語、「束」は、該マットの糸が非常に物理的に近接して配置されることを意味する。好ましくは、中空糸マット／スクリーン複合体または編み込み中空糸マットは、内部で実質的に螺旋状の構造を有する実質的にシリンダー形状に巻かれる。それ故、一つの実施態様として、中空糸フィルター要素の内部は、実質的に螺旋形状で整列した中空糸であり、ここで該中空糸は、スクリーンの層または編み込み物質によって分離されているであろう。実質的に螺旋形状に配置されている中空糸／スクリーン複合体の一つの実施態様が、図３に示されている。
【００３６】
用語、「実質的に螺旋状」は、フィルター要素の内部で、中央の内部の地点から始まり、環状の様式で外側に延びている中空糸の複数の実質的に環状の形態の層を意味する。それ故、従来の中空糸束とは異なり、中空糸の間の多くの空間容積が、そこを通る濾過液の流動に対して顕著な抵抗を提供し、それによって抵抗を増大し、次いで中空糸の長さに沿った実質的に一定のＴＭＰを維持するのに必要とされるポンプ能力を顕著に減少する、多孔性スクリーン様物質または編み込み物質で、ここで記載された要素中で置換される。中空糸マット／スクリーン複合体または編み込み中空糸マットは、所望されるようにきつく、または緩く実質的にシリンダー形状に巻かれ、それによって中空糸フィルター要素中に存在する空間容積の量を制御する。
【００３７】
一度調製されると、本発明の実質的に螺旋形の中空糸フィルター要素はさらに、完全な中空糸濾過モジュールが形成されるように、カートリッジ外壁または壁部ユニット内に閉じ込められるであろう。壁部ユニットまたはカートリッジ外壁配置物、そのための物質、及びそれらの調整のための方法は周知であり、当業者によって予測される。一般的に、壁部ユニット及びカートリッジ外壁は、壁部ユニットまたはカートリッジ外壁と濾過される流動液、またはそこに含まれる興味あるいずれかの構成成分の間で不利な相互作用がないことを確立するために、不活性物質から調製される。上述の螺旋形状の中空糸フィルター要素は、中空糸カートリッジ外壁中で調製され挿入され、従来の方法体系を使用して適切に配置され、それによって完全な中空糸濾過カートリッジまたはモジュールが提供される。
【００３８】
使用される正確な壁部ユニットまたはカートリッジ外壁組成、及び壁部ユニットのサイズのパラメーター、同様に実施可能な中空糸濾過モジュールの調製において考慮される他のパラメーターは周知であり、特定の末端使用者のために当業者によって容易に選択されるであろう。
【００３９】
ここで記載される本発明の中空糸濾過モジュール及びそれらの使用方法は、特に大規模な組換えタンパク質生産の間の、異なるタンパク質の複合体混合物からの一つ以上のタンパク質の分離及び精製を制限することなく含む、各種の応用において使用されるであろう。本発明の濾過モジュール及び方法は、例えば天然のまたは遺伝学的に操作された微生物の発酵のタンパク質性産物、ポリペプチド、抗体、細胞分泌物、コロイド、マイコプラズマ、内毒素、ウイルス、細菌、アミノ酸、ＤＮＡ、ＲＮＡ、炭化水素等といった広範囲の生物学的物質の分離及び精製のために応用可能である。
【００４０】
本発明はまた、全体の細胞から細胞破片を分離するための使用が見出される。例えば、連続的な灌流培養物においては、培地構成成分を交換し産物を取り出すだけではなく、さもなければ稼働中に蓄積する細胞破片を除去することが望ましいであろう。上述の場合、使用される中空糸の孔のサイズは、完全な細胞のものに近く、それによって細胞破片が濾過液中に流れ込むことができる一方で、全体の細胞は残余物中に残存する。
【００４１】
ここで記載された装置及び方法はまた、有機及び／または無機分子を含む各種の混合物から無機の混在物を分離するために使用されるであろう。例えば、複合体混合物中に存在するタンパク質は、粗タンパク質調製物中に普通に見出される塩、緩衝液等から効率的に分離及び精製されるであろう。混合物中に見出される化合物もまた、ここで記載された発明を使用して効率的に濃縮されるであろう。
【００４２】
上述の濾過は、上述のように調製された中空糸濾過要素または完全なフィルターモジュールを通じて、興味ある適切な流動液を通過させることによって実施されるであろう。これを実施するための方法及び技術は、本分野で周知である。
【００４３】
本発明は、従来技術に存在する以上の数多くの利点を有する。第一に、フィルター要素の全長に渡る実質的に一定のＴＭＰを維持するために濾過液の再循環の必要を減少または除去することによって、濾過系が他の周知の濾過系よりも経済的になり、複雑でなくなる。中空糸フィルター要素中の多孔性スクリーンまたは編み込み物質の使用は、膜の濾過液側で圧力低下を制御し、それによって濾過カートリッジの長さに渡って実質的に一定のＴＭＰを維持させる。本発明の濾過装置はまた、調製が経済的で容易である。
【００４４】
上述の記載は、本発明を実施するために使用可能な特異的な方法を詳述する。上記特徴的な方法を詳述すると、当業者は本発明の所産を使用して同じ情報に達する代替的な信頼できる装置及び方法を考案する方法がよく解るであろう。かくして、上述の詳述が本文中で表されているが、それは本発明の全体の範囲を制限するために構成すべきものではない；むしろ本発明の範囲は、添付された請求の範囲の合法的な構成によってのに決定されるべきである。ここで引用される全ての文献は、参考としてここで明白に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明の一つの実施態様を示す図であり、ここで単一層中空糸フィルターマット（１）は、該中空糸が中空糸フィルター要素を形成するように束状に配置される形態で、スクリーン（２）上に物理的に層状化され、該スクリーン（２）は、束中の中空糸の間の空間容積の少なくとも一部を占めるであろう。
【図２】  図２は、スクリーン（２）上に物理的に層状化した単一層中空糸フィルターマット（１）の横断面を示す。
【図３】  図３は、実質的にシリンダー形状で巻かれた中空糸フィルター要素（３）を示し、ここで中空糸マットが物理的に層状化した中空糸マット（１）とスクリーン（２）の中空糸は、内部的に実質的に螺旋構造で整列している。
【符号の説明】
１  中空糸マット
２  スクリーン
３  中空糸フィルター要素
【図１】
0004295430.tif 000002
【図２】
0004295430.tif 000003
【図３】
0004295430.tif 000004