色谱介质和装置的制造方法
【专利说明】色谱介质和装置 发明领域
[0001] 本发明涉及色谱介质和包括色谱介质的色谱装置、制造色谱装置的方法、和使用 色谱装置的方法。
[0002] 发明背景 本领域中需要提高色谱操作中的生产率和处理效率。
[0003] 发明概述 本发明通过引入色谱介质和包括此类色谱介质的色谱装置解决上文讨论的一些困难 和问题。由于超越常规色谱操作的一个或多个以下的优点，所公开的色谱装置能够获得更 有效、更高产和/或更环境友好的色谱操作：消除使用者的装置装填步骤；消除原位清洁 (CIP)步骤；消除使用氢氧化钠溶液的原位清洁（CIP)步骤；消除使用者的任何校验步骤； 和包括可生物降解材料的色谱装置的使用。
[0004] 在一种示例性实施方案中，本发明的色谱介质包括多孔无机颗粒，其具有官能化 表面并具有至少约300埃（A)，或至少约300 A最多至约3000 A的中值孔径。所述多孔无 机颗粒可以具有至少约400 A (或至少约500 A ;或至少约600 A ;或至少约700 A ;或至少 约800 A ;或大于约1000 A)的中值孔径。在另一种示例性实施方案中，所述无机颗粒可以 具有至少约20 m2/g，或至少约25 m2/g，或约30 m2/g，至多约2000 m2/g的BET表面积。所 述无机颗粒可以具有至少约20 m2/g，或至少约25 m2/g，至少约30 m2/g，或至少约35 m2/g 的BET表面积。所述无机颗粒可以具有至少约0. 8,至少约0. 9,至少约1. 0,或至少约I. 1 的孔径分布相对跨度。所述无机颗粒可以具有至少约〇. 8,至少约0. 9,至少约1. 0,或至少 约1. 1，最高约2. 0的孔径分布相对跨度。在另一种实施方案中，所述颗粒可以具有包含 至少一种分子量为至少约300 g/mol，或至少约400 g/mol，或至少约500 g/mol，最多至约 500, 000 g/mol的分子的官能化表面。在另一种实施方案中，所述颗粒可以包括基于所述 颗粒总重量计的纯度为至少约93重量％ SiO2，或至少约93重量％ SiO2，至少约94重量％ SiO2，至少约95重量％Si02，至少约96重量％ SiO2，至少约97重量％ SiO2，或至少约98重 量％ SiO2最多至100重量％Si02的二氧化硅。
[0005] 本发明还涉及制备色谱介质或载体的方法。在本发明的一种实施方案中，所述介 质设计成通过使用不仅用于亲和色谱法还用于离子交换、疏水相互作用等的不可压缩的无 机树脂来提高生产量。在一种示例性方法中，所述制备色谱介质的方法包括处理多孔无机 颗粒以在其上形成官能化表面，其中所述多孔无机颗粒具有至少约300埃（A)，或至少约 300 A最多至约3000 A的中值孔径。所述多孔无机颗粒可以具有至少约400 A (或至少 约500 A ;或至少约600 A ;或至少约700 A ;或至少约800 A ;或大于约1000 A)，最多至约 6000 A的中值孔径。在另一种示例性实施方案中，所述无机颗粒可以具有至少约20 m2/g， 或至少约25 m2/g，或约30 m2/g，至多约2000 m2/g的BET表面积。所述无机颗粒可以具有 至少约20 m2/g，或至少约25 m2/g，至少约30 m2/g，至少约35 m2/g，最多约150 m2/g的BET 表面积。所述无机颗粒可以具有至少约0. 8,至少约0. 9,至少约1. 0,或至少约I. 1的孔径 分布相对跨度。所述无机颗粒可以具有至少约0. 8,至少约0. 9,至少约1. 0,或至少约1. 1， 最高约2. O的孔径分布相对跨度。在另一种实施方案中，所述颗粒可以具有包含至少一种 分子量为至少约300 8/111〇1，或至少约400 8/1]1〇1，或至少约500 8/1]1〇1，最多至约500,000 g/mol的分子的官能化表面。在另一种实施方案中，所述颗粒可以包括基于所述颗粒总重量 计的纯度为至少约93重量％ SiO2，或至少约93重量％ SiO2，至少约94重量％ SiO2，至少约 95重量％ SiO2，至少约96重量％ SiO2，至少约97重量％ SiO2，或至少约98重量％ SiO2最 多至100重量％ SiO2的二氧化硅。
[0006] 在另一种示例性实施方案中，本发明的色谱装置包括壳体；和位于该壳体内的多 孔无机颗粒；所述多孔无机颗粒具有官能化表面并具有至少约300埃（A)，或至少约300 A 最多至约6000 A的中值孔径。所述多孔无机颗粒可以具有至少约400 A (或至少约500 A ; 或至少约600 A ;或至少约700 A ;或至少约1000 A ;或至少约2000 A，或至少约3000 A，或 至少约4000 A)，最多至约6000 A的中值孔径。在另一种示例性实施方案中，所述无机颗粒 可以具有至少约20 m2/g，或至少约25 m2/g，或约30 m2/g，至多约2000 m2/g的BET表面积。 所述无机颗粒可以具有至少约20 m2/g，或至少约25 m2/g，至少约30 m2/g，或至少约35 m2/ g，最多约150 m2/g的BET表面积。所述无机颗粒可以具有至少约0. 8,至少约0. 9,至少约 1. 0,或至少约I. 1的孔径分布相对跨度。所述无机颗粒可以具有至少约0. 8,至少约0. 9,至 少约1. 0,或至少约1. 1，最高约2. 0的孔径分布相对跨度。在另一种实施方案中，所述颗粒 可以具有包含至少一种分子量为至少约300 g/mol，或至少约400 g/mol，或至少约500 g/ mol，最多至约500, 000 g/mol的分子的官能化表面。在另一种实施方案中，所述颗粒可以包 括基于所述颗粒总重量计的纯度为至少约93重量％ SiO2，或至少约93重量％ SiO2，至少约 94重量％ SiO2，至少约95重量％ SiO2，至少约96重量％ SiO2，至少约97重量％ SiO2，或至 少约98重量％ SiO2，最多至100重量％ SiO2的二氧化硅。所述柱壳体可以从聚合物材料、 金属材料、玻璃材料、陶瓷材料、或其复合材料成型，并且期望地，从可生物降解的聚合物材 料成型。
[0007] 本发明还涉及制造色谱装置的方法。在一种示例性方法中，制造色谱装置的方法 包括将多孔无机颗粒引入到壳体中，其中所述多孔无机颗粒具有官能化表面和至少约300 埃（A)，或至少约300 A最多至约6000 A的中值孔径。所述多孔无机颗粒可以具有至少约 400 A (或至少约500 A ;或至少约600 A ;或至少约700 A ;或至少约800 A ;或大于约1000 A ;或至少约2000 A，或至少约3000 A，或至少约4000 A)，最多至约6000 A的中值孔径。在 另一种示例性实施方案中，所述无机颗粒可以具有至少约20 m2/g，或至少约25 m2/g，或约 30 m2/g，至多约2000 m2/g的BET表面积。所述无机颗粒可以具有至少约20 m2/g，或至少 约25 m2/g，至少约30 m2/g，或至少约35 m2/g，最多约150 m2/g的BET表面积。所述无机 颗粒可以具有至少约〇. 8,至少约0. 9,至少约1. 0,或至少约I. 1的孔径分布相对跨度。所 述无机颗粒可以具有至少约〇. 8,至少约0. 9,至少约1. 0,或至少约1. 1，最高约2. 0的孔径 分布相对跨度。在另一种实施方案中，所述颗粒可以具有包含至少一种分子量为至少约300 g/mol，或至少约400 g/mol，或至少约500 g/mol，最多至约500, 000 g/mol的分子的官能化 表面。在另一种实施方案中，所述颗粒可以包括基于所述颗粒总重量计的纯度为至少约93 重量％ SiO2，或至少约93重量％ SiO2，至少约94重量％ SiO2，至少约95重量％ SiO2，至少 约96重量％ SiO2，至少约97重量％ SiO2，或至少约98重量％ SiO2最多至100重量％ SiO2 的二氧化硅。在制备色谱柱的一些方法中，所述方法包括将多孔无机颗粒引入到从聚合物 材料、金属材料、玻璃材料、陶瓷材料、或其复合材料(期望地，可生物降解的聚合物材料）成 型的柱壳体中。
[0008] 本发明进一步涉及使用色谱装置的方法。在使用色谱装置的一种示例性方法中， 所述方法包括将所述色谱装置布置在色谱系统的操作位置内；和通过色谱装置处理流体。 在一些实施方案中，所述方法包括当处于色谱系统的操作位置中时，通过色谱装置处理包 含一种或多种生物分子的流体。例如，所述流体可以包含蛋白质、肽、寡核苷酸、或其任何组 合。
[0009] 本发明的这些和其它特征和优点在评析后文的所公开的实施方案的详细描述和 所附权利要求书之后将变得明显。
[0010] 附图简述 本发明参考所附的附图进一步进行描述，其中： 图1描绘了本发明的示例性色谱装置的视图； 图2描述了图1中所示的包括色谱柱的示例性色谱系统的视图； 图3描绘了本发明的色谱介质的示例性实施方案的孔径分布图； 图4描绘了本发明的色谱介质的示例性实施方案的反应方案； 图5描绘了本发明的色谱介质的示例性实施方案的反应方案； 图6描绘了本发明的色谱介质的示例性实施方案的反应方案； 图7描绘了本发明的色谱介质的示例性实施方案的反应方案； 图8描绘了本发明的色谱介质的示例性实施方案的反应方案； 图9描绘了用于制备本发明的色谱介质的示例性实施方案的反应方案； 图10描绘了用于制备本发明的色谱介质的示例性实施方案的反应方案。
[0011] 发明详述 为了促进理解本发明的原理，后文为本发明的具体实施方案的描述，并使用特定语言 描述具体实施方案。然而，要理解的是并非意在通过使用特定语言限定本发明的范围。变 化、其它改变、和所讨论的本发明原理的此类进一步应用预期为本发明所属领域普通技术 人员常规理解的。
[0012] 必须注意如本文和所附权利要求中所使用的，单数形式"一"、"一个/种"和"该" 包括复数指示物，除非上下文以另外的方式清楚地指明。因此，例如提及"一个/种氧化物" 包括多个/种此类氧化物，并且提及"氧化物"包括提及一种或多种氧化物和本领域技术人 员已知的其等同物等。
[0013] 描述本公开的实施方案中使用的"约"修饰的，例如组合物中的成分、浓度、体积、 处理温度、处理时间、回收率或产率、流速、和类似值的量和其范围是指可以通过如下过程 发生的数值数量的变化：例如通过典型的测量和处理程序；通过这些程序中疏忽的错误； 通过用于进行所述方法的成分中差别；和类似的近似考虑。术语"约"还包括由于具有特定 初始浓度的配制品或混合物的老化导致不同的量，和由于混合或处理采用特定的初始浓度 的配制品或混合物导致不同的量。无论是否由术语"约"修饰，所附的权利要求包括这些量 的等价值。
[0014] 本文中使用的术语"生物分子"是指由活体产生的任何分子，包括大分子如蛋白 质、多糖、脂质、和核酸；和小分子例如原生代谢物、次生代谢物、和天然产物。生物分子的实 例包括细胞和细胞碎片；抗体；蛋白质和肽；核酸，例如DNA和RNA ;内毒素；病毒；疫苗等。 生物分子的其它实例包括在WO 2002/074791和U. S. 5, 451，660中叙述的那些。
[0015] 如本文使用的，"无机氧化物"定义为二元氧化合物，其中所述无机组分为阳离子， 所述氧化物为阴离子。所述无机材料包括可以也包括准金属的金属。金属包括在元素周期 表上从硼到钋画出的对角线左侧的那些元素。准金属或半金属包括在该线右侧的那些元 素。无机氧化物的实例包括二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、氧化锆等，和其混合物。
[0016] 如本文使用的，"多孔无机颗粒"包括由无机材料、或无机材料(例如金属、半金属、 和它们的合金；陶瓷，包括无机氧化物等）和有机材料(例如有机聚合物）的组合，例如复合 材料(其在性质上为多相或均相的）构成的颗粒。例如，多相复合材料仅包括材料、层状材 料、核-壳等的混合物。均相复合材料的实例包括合金、有机-无机聚合物杂化材料等。所 述颗粒可以为多种不同的对称的、不对称的或不规则形状，包括链、棒或板条状。所述颗粒 可以具有不同的结构，包括无定形或结晶等。所述颗粒可以包括包含不同组成、尺寸、形状 或物理结构的颗粒的混合物，或除了不同的表面处理之外是相同的那些。在较小颗粒团聚 形成较大颗粒的情况下，所述颗粒的孔隙可以为颗粒内的或颗粒间的。在一种示例性实施 方案中，所述颗粒由无机材料例如无机氧化物、硫化物、氢氧化物、碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐 等构成，但优选为无机氧化物。其可以经由任何已知方法形成，包括但不限于溶液聚合例如 用于形成胶体颗粒、连续火焰水解例如用于形成熔融颗粒、凝胶化例如用于形成胶凝颗粒、 沉淀、喷雾、模板、溶胶-凝胶法等。
[0017] 如本文使用的，术语"有序多孔材料"是指具有结构次序的多孔颗粒，所述次序具 有非常窄的孔径分布从而使该孔径分布具有如本文定义的小于0. 5的相对跨度。
[0018] 如本文使用的，术语"无序多孔材料"是指具有不均匀的孔径分布（即，在性质上为 多峰的非常宽的孔径分布）从而使该孔径分布具有如本文定义的大于0. 5的相对跨度的多 孔颗粒。
[0019] 如本文使用的，术语"官能化表面"是指已经通过与官能化合物的反应以改变至少 一部分所述颗粒表面(包括所述颗粒外部部分上的表面区域和/或内孔的表面区域）的润 湿性或选择性来表面改性的无机颗粒。所述官能化的表面可以用于形成键合相(共价键合 或离子键合)、涂布表面(例如，反相C18键合的)、包层表面(例如，如EP6中的碳包层)、聚合 表面(例如，离子交换)、固有表面(例如，无机/有机杂化材料)等。例如，通过共价键合硅烷 至无机表面(例如，C4,