五金授权著录事项变更IPC(主分类):B01D 67/00变更事项:申请人变更前:米利波尔公司变更后:EMD密理博公司变更事项:地址变更前:美国马萨诸塞州变更后:美国马萨诸塞州实质审查的生效IPC(主分类):B01D 67/00申请日:20061013公开

　　本发明公开了超滤膜及其制备方法和应用。本发明提供了一种本身为疏水性的聚合物膜基质，其表面由羟烷基纤维素制成亲水性的，且具有大于约1500L/m2的通透量。本发明还提供了一种制造所述膜的方法，包括在沸水和/或水蒸气中高压蒸制的步骤或在沸水中浸没的步骤。这种膜可用于从蛋白质溶液中去除病毒。

　　1： 一种滞留病毒的超滤膜，其具有亲水性表面和对PhiX174至少4.0的初始LRV值，所述膜包含具有表面的超滤基质膜，所述表面由羟烷基纤维素制成亲水性的，所述亲水表面经过选自如下的步骤的处理：(a)在水蒸气或水存在下的高压蒸制和(b)在沸水中浸没；所述超滤膜具有大于约1000L/m 2 的通透量。

　　2： 权利要求1所述超滤膜，其包含包括微滤层的多层膜，所述微滤层具有本身疏水的表面，且该表面由羟烷基纤维素制成亲水性的。

　　3： 权利要求1所述超滤膜，其中所述羟烷基纤维素是羟丙基纤维素。 4.一种具有亲水表面的超滤膜，其包含基质膜，所述基质膜具有至少一个具有第一外表面的支撑层和具有第二外表面的超滤层，所述支撑层由第一种砜聚合物形成，并且所述超滤层由第二种砜聚合物形成，所述第一外表面和所述第二外表面由羟烷基纤维素制成亲水性的，所述亲水表面经过选自如下的步骤的处理：(a)在水蒸气或水存在下的高压蒸制和(b)在沸水中浸没；所述多层超滤膜具有大于约1000L/m 2 的通透量。 5.权利要求4所述多层超滤膜，其中所述第一种砜聚合物和所述第二种砜聚合物是同样的砜聚合物。 6.权利要求5所述多层超滤膜，其中所述砜聚合物是聚砜。 7.权利要求5所述多层超滤膜，其中所述砜聚合物是聚醚砜。 8.权利要求4所述多层超滤膜，其中所述第一种砜聚合物或所述第二种砜聚合物是聚砜。 9.权利要求4所述多层超滤膜，其中所述第一种砜聚合物或第所述二种砜聚合物是聚醚砜。 10.权利要求4所述多层超滤膜，其具有大于约1500L/m 2 的通透量。 11.权利要求4所述多层超滤膜，其中所述羟烷基纤维素是羟丙基纤维素。 12.权利要求10所述多层超滤膜，其中所述羟烷基纤维素是羟丙基纤维素。 13.用于形成具有大于约1000L/m 2 的通透量的超滤膜的方法，其包括： (a)提供基质膜，所述基质膜具有至少一个具有第一外表面的微孔层和具有第二外表面的超滤层，所述微孔层由第一种聚合物形成，并且所述超滤层由第二种聚合物形成； (b)使所述第一外表面和第二外表面与羟烷基纤维素溶液接触，以将所述羟烷基纤维素吸收到所述第一外表面和第二外表面上或吸收进所述表面中； (c)任选地从所述基质膜上除去过量的羟烷基纤维素，得到表面改性的基质膜； (d)任选地干燥所述表面改性的基质膜，形成干燥的改性基质膜；和 (e)使得自步骤(b)、步骤(c)或步骤(d)的表面改性基质膜经受选自如下的步骤的处理：(1)在水蒸气或水存在下的高压蒸制和(2)在沸水中浸没。 14.权利要求13的方法，其中使用沸水实施步骤(e)。 15.权利要求13的方法，其中使用水蒸气实施步骤步骤(e)。 16.权利要求1的方法，其中通过浸没于沸水中来实施步骤(e)。 17.权利要求13的方法，其中所述羟烷基纤维素是羟丙基纤维素。 18.用于形成具有大于约1000L/m 2 的通透量的多层超滤膜的方法，其包括： (a)提供基质膜，所述基质膜具有至少一个具有第一外表面的微孔层和具有第二外表面的超滤层，所述微孔层由第一种砜聚合物形成，并且所述超滤层由第二种砜聚合物形 成； (b)使所述第一外表面和第二外表面与羟烷基纤维素溶液接触，以将所述羟烷基纤维素吸收到所述第一外表面和第二外表面上或吸收进所述表面中； (c)任选地从所述基质膜上除去过量的羟烷基纤维素，得到表面改性的基质膜； (d)任选地干燥所述表面改性的基质膜，形成干燥的改性基质膜；和 (e)使得自步骤(b)、步骤(c)或步骤(d)的表面改性基质膜经受选自如下的步骤的处理：(1)在水蒸气或水存在下的高压蒸制和(2)在沸水中浸没。 19.权利要求18的方法，其中使用沸水实施步骤(e) 20.权利要求18的方法，其中使用水蒸气实施步骤步骤(e)。 21.权利要求10的方法，其中通过浸没于沸水中来实施步骤(e)。 22.权利要求18的方法，其中步骤(b)中溶液的溶剂是水和约5到100体积％的异丙醇。 23.权利要求18的方法，其中所述羟烷基纤维素是羟丙基纤维素。 24.权利要求22的方法，其中所述羟烷基纤维素是羟丙基纤维素。 25.权利要求18的方法，其中所述第一种砜聚合物和所述第二种砜聚合物是同一种砜聚合物，且所述同样的砜聚合物是聚砜。 26.权利要求18的方法，其中所述第一种砜聚合物和所述第二种砜聚合物是同一种砜聚合物，且所述同样的砜聚合物是聚醚砜。 27.权利要求18的方法，其中所述第一种砜聚合物或第二种砜聚合物是聚砜。 28.权利要求18的方法，其中所述第一种砜聚合物或第二种砜聚合物是聚醚砜。 29.一种从蛋白质溶液中去除病毒的方法，其包括在使所述病毒在所述膜表面滞留并使溶液中的蛋白质通过所述膜的条件下，使蛋白质溶液和权利要求1的超滤膜接触。 30.一种从蛋白质溶液中去除病毒的方法，其包括在使所述病毒在所述膜表面滞留并使溶液中的蛋白质通过所述膜的条件下，使蛋白质溶液和权利要求4的超滤膜接触。 31.一种从蛋白质溶液中去除病毒的方法，其包括在使所述病毒在所述膜表面滞留并使溶液中的蛋白质通过所述膜的条件下，使蛋白质溶液和权利要求13的超滤膜接触。 32.一种从蛋白质溶液中去除病毒的方法，其包括在使所述病毒在所述膜表面滞留并使溶液中的蛋白质通过所述膜的条件下，使蛋白质溶液和权利要求18的超滤膜接触。

　　4： 0的初始LRV值，所述膜包含具有表面的超滤基质膜，所述表面由羟烷基纤维素制成亲水性的，所述亲水表面经过选自如下的步骤的处理：(a)在水蒸气或水存在下的高压蒸制和(b)在沸水中浸没；所述超滤膜具有大于约1000L/m 2 的通透量。 2.权利要求1所述超滤膜，其包含包括微滤层的多层膜，所述微滤层具有本身疏水的表面，且该表面由羟烷基纤维素制成亲水性的。 3.权利要求1所述超滤膜，其中所述羟烷基纤维素是羟丙基纤维素。 4.一种具有亲水表面的超滤膜，其包含基质膜，所述基质膜具有至少一个具有第一外表面的支撑层和具有第二外表面的超滤层，所述支撑层由第一种砜聚合物形成，并且所述超滤层由第二种砜聚合物形成，所述第一外表面和所述第二外表面由羟烷基纤维素制成亲水性的，所述亲水表面经过选自如下的步骤的处理：(a)在水蒸气或水存在下的高压蒸制和(b)在沸水中浸没；所述多层超滤膜具有大于约1000L/m 2 的通透量。

　　5： 权利要求4所述多层超滤膜，其中所述第一种砜聚合物和所述第二种砜聚合物是同样的砜聚合物。

　　13： 用于形成具有大于约1000L/m 2 的通透量的超滤膜的方法，其包括： (a)提供基质膜，所述基质膜具有至少一个具有第一外表面的微孔层和具有第二外表面的超滤层，所述微孔层由第一种聚合物形成，并且所述超滤层由第二种聚合物形成； (b)使所述第一外表面和第二外表面与羟烷基纤维素溶液接触，以将所述羟烷基纤维素吸收到所述第一外表面和第二外表面上或吸收进所述表面中； (c)任选地从所述基质膜上除去过量的羟烷基纤维素，得到表面改性的基质膜； (d)任选地干燥所述表面改性的基质膜，形成干燥的改性基质膜；和 (e)使得自步骤(b)、步骤(c)或步骤(d)的表面改性基质膜经受选自如下的步骤的处理：(1)在水蒸气或水存在下的高压蒸制和(2)在沸水中浸没。

　　18： 用于形成具有大于约1000L/m 2 的通透量的多层超滤膜的方法，其包括： (a)提供基质膜，所述基质膜具有至少一个具有第一外表面的微孔层和具有第二外表面的超滤层，所述微孔层由第一种砜聚合物形成，并且所述超滤层由第二种砜聚合物形 成； (b)使所述第一外表面和第二外表面与羟烷基纤维素溶液接触，以将所述羟烷基纤维素吸收到所述第一外表面和第二外表面上或吸收进所述表面中； (c)任选地从所述基质膜上除去过量的羟烷基纤维素，得到表面改性的基质膜； (d)任选地干燥所述表面改性的基质膜，形成干燥的改性基质膜；和 (e)使得自步骤(b)、步骤(c)或步骤(d)的表面改性基质膜经受选自如下的步骤的处理：(1)在水蒸气或水存在下的高压蒸制和(2)在沸水中浸没。

　　25： 权利要求18的方法，其中所述第一种砜聚合物和所述第二种砜聚合物是同一种砜聚合物，且所述同样的砜聚合物是聚砜。

　　26： 权利要求18的方法，其中所述第一种砜聚合物和所述第二种砜聚合物是同一种砜聚合物，且所述同样的砜聚合物是聚醚砜。

　　29： 一种从蛋白质溶液中去除病毒的方法，其包括在使所述病毒在所述膜表面滞留并使溶液中的蛋白质通过所述膜的条件下，使蛋白质溶液和权利要求1的超滤膜接触。

　　30： 一种从蛋白质溶液中去除病毒的方法，其包括在使所述病毒在所述膜表面滞留并使溶液中的蛋白质通过所述膜的条件下，使蛋白质溶液和权利要求4的超滤膜接触。

　　31： 一种从蛋白质溶液中去除病毒的方法，其包括在使所述病毒在所述膜表面滞留并使溶液中的蛋白质通过所述膜的条件下，使蛋白质溶液和权利要求13的超滤膜接触。

　　32： 一种从蛋白质溶液中去除病毒的方法，其包括在使所述病毒在所述膜表面滞留并使溶液中的蛋白质通过所述膜的条件下，使蛋白质溶液和权利要求18的超滤膜接触。

　　本申请是于2005年10月14日提交的美国临时专利申请No.60/726,745的相关申请，此处将上述申请文件全文以引用的形式并入本申请中。

　　本发明涉及具有至少一个超滤层的膜、制造所述膜的新方法和所述膜的应用。尤其是，本发明涉及具有改性的亲水表面的超滤膜、它们的制备方法以及它们从生物分子溶液中去除病毒的用途。

　　超滤和微孔膜被使用在压力驱动的过滤过程中。分离工艺领域的从业人员根据膜很容易将微孔膜和超滤膜区分开，通常是根据它们的应用和结构特征将其区别开来。微孔膜和超滤膜各自作为单独的、不同的产品被制造、销售和使用。尽管在命名上有些重叠，它们仍是独立的结构，并且在业界也是这样看待它们的。

　　超滤膜主要是用于浓缩或二次过滤(diafilter)溶解的大分子例如蛋白质、DNA、病毒、淀粉、天然或合成的聚合物。在大多数应用中，超滤是通过切向流动过滤(TFF)模式实现的，在此模式下，所供给的液体穿过膜表面，那些分子小于膜孔径大小的分子通过(过滤)，而滞留的分子(滞留物)保留在膜的第一面(上游)。由于液体也通过膜，从而需要反复循环或增加滞留物的流动，以保持有效的TFF作业。应用TFF手段的一个好处是由于流体不断地冲扫膜的表面，从而减少了溶质在膜的表面和附近的结垢和极化现象，使膜的寿命得以延长。也可以在闭塞终端过滤模式(dead end filtration mode)中利用超滤膜。闭塞终端过滤指的是使所有流体流通过滤膜而不加以反复循环或滞留物的流动。不管没有通过滤器的物料是否被留在它的上(上游)表面。

　　超滤膜通常是具有表皮的(skinned)非对称膜，绝大部分形成在作为所述膜结构的一个恒定部分的支撑体上。支撑体可以是无纺或纺织织物，或预成型的膜。作为选择，支撑的超滤膜可以通过两种或更多种聚合物溶液的共浇铸，随后使溶液凝固而形成多层膜来制备，其中所述多层膜中的至少一层是超滤膜。

　　病毒去除膜滤器在生物技术工业中的应用不断增长，以保证制造出的治疗产品的安全性。这些滤器必须去除高比例的任何可能存在的病毒，而允许绝大多数的，如果不是全部的话——产品蛋白质通过膜。另外，不能在未完成之际停止过滤，或由于多孔滤器的堵塞导致物流被降低到不经济的低速率，这些都是必须的。膜开发领域的从业人员已经认识到，开发一种具有所期望的特性的组合的膜产品的确是一个挑战。

　　现有技术中，病毒去除膜典型地是超滤膜——通过在膜的内部多孔表面和外部表面上的交联的聚合涂层的聚合制得，具有亲水性和低的蛋白质结合性。并不被下述阐述所限定——据信由于孔径的分布和自由基聚合反应的随机特性，这样的涂覆工艺导致在孔表面地随机分布的涂覆厚度。因为对改进的病毒去除膜所需的耐久性是非常严格的尊龙凯时ag旗舰厅官方网站，从而需要寻求一种更精密地控制涂覆厚度的方法。

　　当用超滤膜过滤水相蛋白质溶液以从中去除病毒时，膜孔径尺寸应足够小以有效滞留病毒而允许蛋白质通过。期望膜具有高的病毒滞留力，同时具有高的通透量。病毒滞留力用对数减小值(LRV)表征，必须将LRV个10相乘以获得进料中病毒浓度与滤液中病毒浓度的比率。例如，一个LRV为4.0的膜意味着它能够以10,000的比率降低病毒量。通透量被定义为在完全结垢发生之前能够通过膜的指定区域的蛋白质溶液的体积。此处，所用的术语“完全结垢”指的是当利用膜进行有效过滤以获得LRV为3.5或更大的病毒滞留力(virusretention)时，观测到的膜中流量小于最初的膜流量的10％的情况。通常，观测到通过膜的流量越高或膜表面结合的蛋白质量越低，都会导致越高的通透量。一个给定膜的通透量值依照所应用的蛋白质的类型和浓度、压力、离子强度和试验条件而差别很大。在典型的方法条件下，良好的过滤膜具有的1000L/m2或更高的通透量。

　　一个更有代表性的评价病毒滞留膜(virus-retentive membrane)的性能指标是利用Vmax方法计算的膜面积。Millipore公司曾经用Vmax方法测量了常规流动过滤装置(Millipore公司技术记录AN1025EN00)的面积要求。这种方法建立在逐渐发生的孔径堵塞模型的基础上，所述模型假定膜堵塞是由于圆柱形膜孔径的均匀收缩导致的。此模型的控制方程是：

　　在这一方程式中，对尺寸的影响取决于容量项(1/Vmax)和流动时间项(1/Qi*tb)。大多数生物制药学的应用是中等堵塞流体(intermediate plugging stream)，从而容量和流动速率在尺寸方面都是很重要的。这意味着容量项(1/Vmax)和流动时间项(1/Qi*tb)都将被使用。忽略流动时间项可能导致在决定所需的全部过滤面积的时候出现重大错误。发生上述情况的实例可以是在生物负荷(bioburden)降低步骤中，例如在柱纯化步骤之前，或在深度过滤步骤之后。另外，许多缓冲剂和介质应用是在该Vmax的范围之内。A的值越低，膜越良好。

　　另外，当过滤含水蛋白质溶液时，超滤膜必须是亲水性的，使其容易被水湿润。一种相关的评价膜的亲水性的方法是按照如美国专利4,880,548中所记载的方法，测量临界湿润表面张力(CWST)，此处所述美国专利被引入作为参考。简要地说，可以通过单独在其表面施加一系列的不同表面张力的液体，例如脂肪醇或无机盐的水溶液，观测每种液体的吸收或不吸收性，来测量多孔介质的临界湿润表面张力。多孔介质的临界湿润表面张力值，单位为dynes/cm，被定义为被吸收的液体的表面张力和没有被吸收的相邻液体的表面张力的平均值。

　　用以过滤蛋白质溶液的超滤膜的另一个理想的特性是苛性环境稳定性，因为苛性溶液常常用于膜的使用之前的贮藏和灭菌。

　　在美国专利4,794,002和5,139,881中提供了一种由本身是疏水性的基质形成的多孔超滤或微滤膜，所述疏水基质例如是砜聚合物基质膜(例如聚砜或聚醚砜基质膜)，其被改性以具备亲水性表面，以技制备所述具有亲水表面的膜的方法，其中所述亲水性表面是通过分子量不低于10,000的聚合物的不可逆的吸收而得到的。在本发明的一个方面，基质膜的表面是用羟烷基纤维素例如羟丙基纤维素改性的。在制备所述膜的过程中，使基质膜和羟烷基纤维素接触，使羟烷基纤维素吸收到基质膜中或吸收到基质膜上，随后去除多余的未吸收的用于改性的羟烷基纤维素。

　　美国专利6,214,382公开了一种通过基本上与4,794,002中的方法一样的方法制备的亲水性膜，不同之处仅仅在于使用数均分子量为2,000到8,000的改性聚合物。

　　美国专利4,413,074公开了一种赋予疏水性多孔膜(如聚砜)表面亲水性的方法。使疏水膜与羟烷基纤维素溶液以及表面活性剂的溶液(在例如水、水和脂肪醇的混合溶剂中)接触。然后通过在干燥条件下加热，从膜中去除溶剂，以使羟烷基纤维素去溶剂化。

　　理想的是提供一种能够从蛋白质溶液中去除病毒，在高流量下具有高通透量，并且具有低的蛋白质结合力的超滤膜。这样的膜将提供从大批量的蛋白质溶液中有效地和经济地去除病毒的能力。此外，理想的是提供能够在苛性环境下消毒而对通透量没有负面影响的膜。

　　本发明提供了一种将亲水性聚合物粘合的方法，在孔壁上提供基本均匀的层，其厚度由粘合时的热力学控制，而不是聚合反应的随机特性决定。使亲水聚合物和疏水表面之间粘合的最初的驱动力是很强的，但在形成第一层之后即急剧降低，因为表面的聚合物减少了与其联接的溶剂的数量，且可溶性聚合物缺乏热力学驱动力来去除溶剂并和所述聚合物粘合。这易于限制亲水聚合物层，并在微孔壁上形成基本均匀的涂层，从而减小流动限制。

　　本发明还提供了一种中空的纤维或薄片或单层或多层的、支撑或未支撑的由具有改性的亲水表面的多孔膜基质形成的超滤膜。在本发明的一个实施方式中，超滤膜包括一个多层膜，该多层膜具有一个超滤层和至少一个孔径平均尺寸比超滤层孔径平均尺寸大的其他层。该第二层给超滤层提供支撑，从而在不影响超滤层的流通性能的情况下，增加其强度。通过在基质表面之上或在其内部固定羟烷基纤维素，本身疏水的基质表面被制成亲水性的。本发明的范围不受在膜表面的羟烷基纤维素的特定的固定化机理的限制。可以通过吸附、涂覆、交联、化结或类似的手段使其与表面结合实现固定化。

　　在本发明的一个实施方式中尊龙凯时ag旗舰厅官方网站超滤膜及其制备方法和应用pdf，多层膜是通过将两种或更多种聚合物溶液共浇铸于支撑层之上而形成的。用于所述膜的聚合物包括但不限于：砜聚合物例如聚砜、聚醚砜和聚苯砜。然后将多层的溶液和用于聚合物层的非溶剂接触，有效地实现凝聚和聚合物层的孔形成，从而形成本发明中所用的基质多层膜。

　　为将基质表面制成亲水性的，需要使基质多层膜和羟烷基纤维素接触——例如将所述膜浸没于水溶液或水和溶剂的混合溶液中，来将羟烷基纤维素固定在基质多层膜的表面上或其内部。然后任选地将多余的羟烷基纤维素从基质膜上去除例如通过用水洗涤。然后膜被暴露于热水和/或水蒸气中，可以通过例如高压蒸制(autoclaving)、煮沸、水蒸气、在密闭容器中用水加热等手段实现此过程。已经发现与现有技术的膜相比，在热水和/或水蒸气中高压蒸煮得到的具有亲水表面的膜具有大大提高的流量和通透量，同时保留着高的病毒滞留力。已经被以这种方式固定在膜表面的亲水涂层可以进一步用化学处理，以使其交联、加上特定的化学基团例如生物分子的配位体、赋予膜电荷等。这些额外的步骤可以通过所有现有技术中适宜的方式来实现尊龙凯时ag旗舰厅官方网站，包括间歇的化学处理、辐射诱导反应等。

　　本发明进一步公开了本发明所述膜用于从包含蛋白质的溶液中去除病毒颗粒的用途，其中所述膜能够充分阻止病毒颗粒的通过，而使蛋白质得以充分通过。

　　当使用时，本发明的疏水多层基质膜具有至少一个超滤层和至少一个支撑层，并通过将多种聚合物溶液(例如砜聚合物溶液)共浇铸在支撑体上而形成的多层液体层制成。此后，将薄片浸没于液体凝固浴(liquid coagulation bath)中，实现各相的有效分离，形成多孔超滤膜。超滤(UF)层和微孔(MF)层的孔径尺寸差别基于量级的顺序而不同。同时，UF和MF膜形成的速率也是不同的，在凝固浴中，UF形成明显更快。在形成之后，洗涤多孔膜去除溶剂和可溶材料。然后还可以进一步提取以将易挥发材料减少到足够低的水平，然后任选进行干燥。

　　为了简便，将以两层的实例来具体说明制造多层共浇铸复合超滤膜的过程。尽管在这同一过程中还可以制造三层或更多层。优选的过程包括制备两个聚合物溶液的步骤，例如两种砜聚合物溶液，每层一种。用于通过浸没浇铸来制备多孔膜的溶液通常包含聚合物、溶剂和用以改性和控制膜最终孔径尺寸和多孔特性(例如多孔孔隙率、孔径尺寸分布等)的添加剂。

　　合适的本身疏水的基质膜可以例如由如下聚合物形成：砜聚合物，例如聚砜、聚醚砜或聚苯砜；聚酰胺；聚酰亚胺；聚醚酰亚胺；聚乙烯；聚丙烯；聚偏二氟酰亚胺乙烯(polyvinylidene difluoroimide)；或上述物质的混合物；或它们和亲水性聚合物例如聚乙烯吡咯烷酮等的混合物。

　　在本领域中，已经使用许多种类的多孔源(porogen)，包括但不限于化合物例如甲酰胺、各种醇类和多羟基化合物、水、各种聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和各种盐类诸如氯化钙和氯化锂。

　　在制备出溶液之后，将它们施用到移动的支撑载体上。对于未支撑的膜，其没有与最终的膜连接的网幅结构，载体通常是塑性薄膜，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚乙烯涂覆的纸、或类似的能够容易地从形成的多层膜上去除的平滑连续的网。

　　为了方便起见，将在下文将以砜聚合物为例来说明共浇铸以形成多孔基质膜的过程。可以用任何标准方法实现本申请。目的是在载体上涂覆第一层砜聚合物溶液，并在第一层溶液上涂覆第二层砜聚合物溶液。特别优选的方法是共浇铸尊龙凯时ag旗舰厅官方网站，所述两层在涂覆过程中基本上没有时间间隔。这可以通过在滚筒设备上使用双刀得以完成，或者给双缝隙涂覆头加压而实现。共浇铸意味着单独的各层和另外的层基本同时地浇铸，在一层浇铸层和另一相邻浇铸层之间基本上没有时间间隔。这种方法在美国已公开专利申请中有具体记载，在此处被引入本文作为参考。共浇铸允许在层间连接处形成可控的颗粒尺寸区域。现有技术中，在顺序的浇铸层之间形成有明确的分界线。颗粒尺寸从更开放到更紧密的结构的急剧变化可能导致在界面上保留的溶质的不期望的聚积从而导致流量急剧降低。如果需要，可以通过共浇铸在两层界面之间的孔径尺寸的更急剧的变化，来代替急剧变化的界面。这样的界面区域对于多层膜整体结构的滞留特性是有益的。

　　在将各层共浇铸于移动的载体上后，将具有液体层的载体浸没于对于聚合物来说非溶剂的并且可与溶剂和产生孔径物质混溶的液体中。这将引发各相的分离，并形成多孔膜。

　　形成的复合膜而后通常与载体分离，并经洗涤以去除残留溶剂和材料。然后可以将膜干燥。超滤膜通常用湿润剂例如，通过将经洗涤的膜浸入从5％到25％重量浓度的含水溶液中来干燥，在通过干燥步骤处理之前，去除多余的液体。进行干燥步骤以去除大部分的水并留下足够的来防止崩塌。

　　作为替代，基质膜可以通过将疏水聚合物和亲水聚合物混合而得以配制，其中亲水聚合物保留在最终产品中。这适用于例如聚醚砜和聚乙烯吡咯烷酮的情况。这种方式制得的膜本身通常是亲水性的，然而它们可以被进一步使用本发明所述赋予较低蛋白结合力和特性的方法改性。

　　本发明提供了耐苛性环境的、中空纤维的或单层或多层的薄片、支撑或未支撑的超滤膜，其具有至少4.0的LRV值的病毒滞留力，优选至少5.0，具有亲水表面和最初1000L/m2或更高的通透量，优选1500L/m2或更高，并且是使用上述记载的经表面改性的亲水聚合物膜制得的。此处使用的术语“通透量”指的是在30psi恒定压力、22℃下，1.45g/L的牛血清蛋白(BSA)在Difko FA缓冲液(150mM NaCl，pH7.2)中，通过1平方米的膜的最大体积。此处所使用的术语“完全结垢”指的是当用膜实施过滤为达到最初的LRV值为4.0或更高的病毒滞留，观测到的膜的通量变为最初的膜通量的10％或更小的情况。可以理解，蛋白质的供给可以有很大变化，观测到的通透量可能依赖于特定的蛋白质批次和它的制造者而更高或更低。然而，与市售膜或按照现有技术制备的膜相比，在特定的蛋白质批次之中，膜通透量的改进也是相似的。

　　也可以在通透量试验中使用测试供料(testing feed)。因为病毒过滤膜可能的应用之一是纯化单克隆抗体溶液，理想的是测试亲水膜和相应蛋白质例如IgG的溶液。由SeraCare生命科学股份有限公司(West Bridgewater MA)提供了一种可商购获得的来源于血清的混合IgGs，并被用于本发明所述亲水膜的许多的通透量测试中。测试供料应容纳蛋白质和血液组分的大量聚集体，通过尺寸排阻机理，引起病毒滞留膜更快的结垢。

　　通过固定具有所期望的亲水性能和低的蛋白质结合力的羟烷基纤维素，对多层基质膜进行表面改性。适宜的羟烷基纤维素包括羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、乙基羟乙基纤维素或羟丙基甲基纤维素，优选是羟丙基纤维素。羟乙基或羟丙基是良好的结合基团，因为小分子使它们部分保持了湿润，在某些情况下塑化或溶解了砜聚合物。将疏水多层磺基聚合物膜浸泡于羟烷基纤维素在水或水和烷醇例如异丙醇的混合物中的溶液中。在本发明的一个优选的实施方式中，使用的是羟丙基纤维素的水溶液，浓度为5-100体积％，优选的是利用10-30体积％的异丙醇溶液。已经发现，当利用这种溶剂组合和羟丙基纤维素时，经表面改性的膜的膜通透量获得了增加。浸泡的时间应当慎重选择，因其应当足够长，以确保基质表面被较好覆盖，且不会过长以至于剧烈影响通量。优选的吸附时间是2到60分钟。另一个重要的时间考虑因素是在不间断方式下亲水膜的加工性能，其需要浸泡时间尽可能短。美国专利6,214,382教导膜和改性溶液的接触时间应当不少于10分钟，而这对于大部分不间断膜运转是太长而不可行的。根据本发明，已经确定，使用此处具体记载的实施羟烷基纤维素在膜表面的固定的条件，允许缩短时间到可行的3分钟。在本发明的一个优选实施方式中，使用的吸附时间是约2到10分钟。获得的表面改性膜可以(但并不是必须)在之后用过量溶剂(即改性溶液减去改性聚合物剩下的溶剂)洗涤，时间优选是约2到30分钟，以去除过量的、不相关的聚合物。可选地，可以在于改性聚合物溶液中浸泡之后立刻将膜干燥，然后于下文记载的热水和/或水蒸气中进行热处理。获得的产品是包含大部分表面通过吸附非常薄的羟烷基纤维素层而得以改性的基质膜的膜。

　　然后，改性多层膜可以任选地在室温下干燥。在最终的处理步骤中，随后通过在水或水蒸气存在的条件下例如在沸水或水蒸气中或者在约40℃到约140℃，优选在约90℃到约122℃的温度下高压蒸制，或浸没于沸水浴(100℃)中，加热表面改性膜。已经发现，与未经高压蒸制的膜或在不存在水和水蒸气的情况下高压蒸制获得的膜相比，通过在水或水蒸气中的高压蒸制或将膜浸没于沸水中获得的表面改性膜的通量显著提高。还已经发现，与通过仅仅吸附羟烷基纤维素例如羟丙基纤维素(HPC)而没有在有水或水蒸气的条件下蒸制或浸没于沸水中而获得的那些相比，依照本发明处理的膜具有更高的临界湿润表面张力(CWST)，通常是约3-4dynes/cm。基于聚醚砜薄膜获得的数据显示，使用热水蒸气处理吸附的HPC显著减小了动力学水接触角，最显著地降低水接触角(从约30度到约9度)，这是更大的亲水特性的表现。

　　在有水或水蒸气存在下高压蒸制或浸没于沸水中的膜的改进的另一表现是通过膜的水流和空气流之间的关系。水流显然是在湿的膜上测定的，从而在水合和溶胀状态表征亲水涂覆层。另一方面，不考虑溶胀，干燥膜的空气流是膜改性的一个度量。对用热水蒸气处理之前和之后的膜的空气和水通量进行了比较。空气流没有发生显著改变(表明没有在可感知的程度上去除改性聚合物)，水流急剧提高，这显示出改性聚合物现在对于溶胀不太敏感。

　　经亲水化处理的膜  的水通量与疏水膜  的水通量的比率  (25psi，20℃)  经亲水化处理的膜的  空气流与疏水膜的空  气流的比率(10psi，  20℃)  用羟丙基纤维素改性并  且未经水蒸汽处理的膜  32.7％  85.6％  用羟丙基纤维素改性并  经水蒸汽处理的膜  48.3％  89.8％

　　由于本发明的膜的通透量的提高，利用这种膜过滤去除蛋白质溶液中病毒，具有明显的优点：可以使用这些膜过滤更大量的蛋白质溶液，并且具有更高的通量，与现有技术的膜相比，这将缩短过滤时间。

　　通过共浇铸两种聚醚砜的N-甲基吡咯烷酮溶液，然后用水接触这两层，形成超滤层和微滤层，制造一个两层的聚醚砜基质膜。基质膜在水的通量为80L/m2h-psi下，对PhiX174具有的4.0的LRV值。于室温下将基质膜浸没于含有1％的羟丙基纤维素和20％异丙醇的含水溶液中。在此溶液中浸泡膜30分钟，从溶液中移出，并在轻微搅拌下用去离子水冲洗5分钟。然后置于沸水中10分钟，在室温下干燥。膜的临界水表面张力(CWST)为77dynes/cm。通过在30psi恒定压力下，测量Difko FA磷酸缓冲溶液(150Mm NaCl，pH 7.2)流，记录的流量是33.3L/m2h-psi。通过用1.45g/L的BSA(Serologicals股份有限公司，Temecula，CA)溶液在相同Difko FA磷酸缓冲溶液中，在恒定压力30psi下膜过滤，测得的通透量是2152L/m2。

　　进行实施例1中所述的步骤，在改性之后不在沸水中处理所述膜。膜的CWST为74dynes/cm。

　　进行实施例1中所述的步骤，使用含有1％羟丙基纤维素的含水溶液，其中不特意添加醇。吸附进行16小时，冲洗并在室温下干燥。

　　通过共浇铸两种聚醚砜的N-甲基吡咯烷酮溶液，而后用水接触两层，形成超滤层和微滤层，制得两层的聚醚砜病毒滞留基质膜。基质膜在水的流量为80L/m2h-psi下，具有对PhiX174的4.0的LRV值。于室温下将基质膜浸没于含有0.5％的羟丙基纤维素和20％异丙醇和0.023％的表面活性剂Zonyl FSN(DuPont，Bridgeport CT)的含水溶液中。在此溶液中浸泡膜2分钟，从溶液中移出，移去多余的溶液，于120℃下加热膜15分钟。记录的膜流量是41.8L/m2h-psi，通透量是1608L/m2。

　　表1.通过测量Difko FA磷酸缓冲溶液流(150mM NaCl，pH 7.2)在恒定压力30psi下记录的膜流量；和用1.45g/L的BSA(Serologicals股份有限公司，Temecula，CA)溶液在相同Difko FA磷酸缓冲溶液中，通过在恒定压力30psi下膜过滤测得的通透量。A是通过上文给出的方程式2计算得出的。

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　　本发明公开了超滤膜及其制备方法和应用。本发明提供了一种本身为疏水性的聚合物膜基质，其表面由羟烷基纤维素制成亲水性的，且具有大于约1500L/m2的通透量。本发明还提供了一种制造所述膜的方法，包括在沸水和/或水蒸气中高压蒸制的步骤或在沸水中浸没的步骤。这种膜可用于从蛋白质溶液中去除病毒。。