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1、(10)申请公布号 CN 103071313 A (43)申请公布日 2013.05.01 CN 103071313 A *CN103071313A* (21)申请号 201310049327.3 (22)申请日 2008.03.05 0704603.0 2007.03.09 GB 200880007695.9 2008.03.05 B01D 15/20(2006.01) G01N 30/56(2006.01) (71)申请人 通用电气健康护理生物科学股份公 司 地址 瑞典乌普萨拉 (72)发明人 K. 格鲍尔 (74)专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公 司 72001 代理人 金飞 谭。
2、祐祥 (54) 发明名称 用于色谱柱的装填系统和方法 (57) 摘要 本发明涉及一种用于利用色谱介质装填色谱 柱的系统和用于在这样的色谱柱内使用的装填方 法。 具体地， 本发明涉及一种用于装填色谱柱的方 法和系统， 其利用外部驱动装置将颗粒介质的床 体压缩至目标床体高度。 (30)优先权数据 (62)分案原申请数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 9 页 附图 6 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书9页 附图6页 (10)申请公布号 CN 103071313 A CN 103071313 A *CN103071313A* 。
3、1/2 页 2 1. 一种用于以目标床体高度的颗粒介质床体装填轴流式色谱柱的方法， 所述色谱柱包括 ： 包括狭长的管状侧壁的壳体 ； 被所述侧壁分离的相对的、 轴向间隔开的第一末端单元和第二末端单元， 其中至少一 个所述单元可以通过驱动装置相对于另一个所述单元轴向移动 ； 靠近所述第一单元的第一过滤器和靠近所述第二单元的第二过滤器， 它们与侧壁一起 界定出用于容纳颗粒介质床体的封闭床体空间并且其中第一过滤器和 / 或第二过滤器的 相对移动改变床体高度 ； 所述第一末端单元包括用于利用所述颗粒介质填充床体空间的第一阀装置 ； 以及用于 向床体空间中加入液体或者从床体空间中移除液体的第一端口 ； 。
4、第二末端单元包括用于向床体空间中加入液体或者从床体空间中移除液体的第二端 口 ； 所述方法包括 ： i. 将所述第一过滤器和第二过滤器之间的轴向间距调节为大于目标床体高度的距 离 ； ii. 将颗粒介质的悬浊液通过第一阀装置引入床体空间内以在其中提供颗粒介质的 床体 ； iii. 通过第一末端过滤器和 / 或第二末端过滤器的轴向移动压缩所述颗粒介质的床 体以形成目标床体高度 ； 其特征在于所述轴流式色谱柱和所述颗粒介质的悬浊液是预杀菌的。 2. 如权利要求 1 所述的方法， 其中通过不与色谱柱成为一体且位于色谱柱外部的所 述驱动装置实现步骤 iii)。 3. 如权利要求 1 或 2 所述的方法。
5、， 其中所述驱动装置是从由致动器、 压力机和框架构 成的组中选取的。 4. 如上述权利要求中的任意一项所述的方法， 其中颗粒介质是从由离子交换介质、 反 相介质、 体积排阻介质以及亲和介质构成的组中选出的色谱介质。 5. 如上述权利要求中的任意一项所述的方法， 其中第一阀装置是单向阀。 6. 如上述权利要求中的任意一项所述的方法， 其中色谱柱是一次性色谱柱。 7. 如上述权利要求中的任意一项所述的方法， 其中步骤 ii) 另外包括在通过第一阀 装置将颗粒介质的悬浊液引入床体空间内时从床体空间中移除过多液体的步骤， 以由此在 其中形成颗粒介质的澄清床。 8. 如上述权利要求中的任意一项所述的方法。
6、， 还包括如下步骤 ： iv. 借助拉杆使所述第一末端单元靠向所述第二末端单元固定 ； v. 从所述驱动装置释放所述色谱柱。 9. 一种用于以目标床体高度的颗粒介质床体装填轴流式色谱柱的系统， 所述系统包 括 ： (i) 色谱柱， 包括 ： 包括狭长的管状侧壁的壳体 ； 被所述侧壁分离的相对的、 轴向间隔开的第一末端单元和第二末端单元， 其中至少一 权 利 要 求 书 CN 103071313 A 2 2/2 页 3 个所述单元可以通过驱动装置相对于另一个所述单元轴向移动 ； 靠近所述第一末端单元的第一过滤器和靠近所述第二末端单元的第二过滤器， 它们与 侧壁一起界定出用于容纳颗粒介质床体的封闭。
7、床体空间并且其中第一过滤器和 / 或第二 过滤器的相对移动可改变床体高度 ； 第一末端单元包括用于利用所述颗粒介质填充床体空间的第一阀装置 ； 以及用于向床 体空间中加入液体或者从床体空间中移除液体的第一端口 ； 第二末端单元包括用于向床体空间中加入液体或者从床体空间中移除液体的第二端 口 ； (ii) 驱动装置 ； 其特征在于所述轴流式色谱柱和所述颗粒介质的悬浊液是预杀菌的。 10. 如权利要求 9 所述的系统， 其中所述驱动装置不与色谱柱成为一体且位于色谱柱 外部。 11. 如权利要求 9 或 10 所述的系统， 其中所述驱动装置是从由框架、 压力机和致动器 构成的组中选取的。 12. 如。
8、权利要求 9 至 11 中的任意一项所述的系统， 其中第一阀装置是单向阀。 13. 如权利要求 9 至 12 中的任意一项所述的系统， 其中色谱柱是一次性色谱柱。 14. 如权利要求9至13中的任意一项所述的系统， 还包括用于使所述第一末端单元靠 向所述第二末端单元固定的拉杆。 权 利 要 求 书 CN 103071313 A 3 1/9 页 4 用于色谱柱的装填系统和方法 技术领域 0001 本发明涉及一种用于利用色谱介质装填色谱柱的系统和用于在这样的色谱柱内 使用的装填方法。更具体地， 本发明涉及用于改进将色谱介质装填到色谱柱内的装填系统 和方法。 背景技术 0002 在液相色谱中使用的色。
9、谱柱通常包括封装有多孔色谱介质的管状主体， 载液从多 孔色谱介质中流过， 通过载液和多孔介质固相之间的物质收集而发生分离。在任何分离过 程之前， 床体的制备必然从必须被引入色谱柱内的浆料颗粒开始。 床体成形过程被称为 “装 填过程” 并且床体的正确装填是影响包含填料床的色谱柱性能的关键因素。装填过程的目 的是提供以最优压缩量最优压缩系数压缩的床体。 0003 具体地， 多孔介质是通过固化被称为 “浆料” 的离散颗粒悬浊液而形成的， 浆料通 常从一端被泵送或注入或吸入色谱柱内。 通常通过使浆料流向颗粒截留过滤器并进一步压 缩形成的滤饼以使其被装填到一定的体积内来实现将浆料固化到填料床内， 该体积。
10、小于若 滤饼仅在重力的影响下沉降而形成的沉降床将会占据的体积。 压缩度取决于色谱介质的类 型并且通常在 2-20% 之间的范围变化。随后的色谱分离的效率依赖于填料床的液体入口和 出口处的液体分布和收集系统， 但是主要是依赖于形成的填料床的均匀性和稳定性。如果 填料床不均匀和不稳定， 那么对于在床体上进行的色谱分离来说就会受到不好的影响。填 料床的均匀性和稳定性取决于最优压缩度， 必须针对每一种色谱柱尺寸 ( 宽度或直径 )、 床 体高度和床体介质实验确定最优压缩度。 0004 现 有 技 术 中 有 几 种 用 于 装 填 色 谱 柱 的 方 法 是 公 知 的 ( 例 如 参 见 US200。
11、3/0146159)。 “流动装填” 是一种通常被用于制备分析色谱柱 ( 也就是色谱柱体直径 大约为 1-10mm 的色谱柱 ) 和半制备色谱柱 ( 也就是色谱柱体直径为 10-100mm 的色谱柱 ) 或者更大一些的色谱柱的方法。在流动装填时， 通过筛板或过滤器将色谱柱的一端封闭。 在另一端， 浆料或装填材料的悬浊液被泵送或注入色谱柱管内。滤床靠着筛板形成并且逐 渐增长， 直到形成滤饼为止。随后通过以高于操作中使用流速的流速渗滤多个 ( 大约 3-10 个 ) 色谱柱体积的装填溶剂而将床体进一步压缩至其 “目标床体高度” 。固化和随后的压缩 在渗透力的作用下进行， 渗透力是床体对用于保持渗滤。
12、通过床体的液流流速所需压力梯度 的反应。 一旦床体被通过流动压缩之后， 流动就被停止， 关闭位于色谱柱底部的出口并将适 配器或上端单元调节至压缩床体的目标高度。 该调节被快速完成以避免压缩床体超过目标 床体高度时的松弛。 0005 流动装填方法具有的缺点是用这种方式压缩的装填材料床体是轴向不均匀的， 流 动压缩步骤期间在色谱柱的出口附近产生最大压缩而在填料床的顶部则产生零压缩。 这就 使得一旦装填流动被停止并且上端单元被带到位， 就会导致床体的严重松弛并可能出现颗 粒重排。根据介质的类型和填料床的几何形状， 这种方法所固有的在床体压缩中的梯度可 能会造成床体稳定性差和色谱柱效率低。 说 明 书。
13、 CN 103071313 A 4 2/9 页 5 0006 流动装填的标准方法可能并不适合用于在制备色谱法中使用的大口径色谱柱。 除 其他因素外， 设计出的设备需要施加一定的装填流速并因此使装填压力明显高于随后操作 所需的压力经常是不合要求的。为了修正该问题， 使用了依赖于机械式轴向压缩的装填方 法。轴向压缩方法通过适配器 ( 末端单元 ) 的轴向移动来实现床体压缩。因此， 在装填期 间对色谱柱空间内液体高压的需求得以消除。 轴向压缩方法的另一个优点是床体是沿轴向 方向被均匀压缩的， 这就避免了流动装填方法中出现的松弛和颗粒重排的问题。 0007 由于壁部摩擦效应， 上述两种方法都会出现床体。
14、压缩中的径向梯度和床体空隙。 径向不均匀性的影响取决于床体的几何形状， 也就是直径和高度的比。 如上所述， 沿轴向方 向的压缩梯度和床体空隙度在流动装填方法和轴向压缩方法之间有显著地不同。 0008 轴向压缩的一个缺点是使用这种方法装填的色谱柱需要用于移动末端单元的装 置和用于控制该移动的装置。用于该移动的典型方法是电机驱动或液压系统。由于这些装 置被连接至色谱柱或者构建在色谱柱内， 因此轴向压缩色谱柱的成本和机械复杂性要明显 高于流动装填色谱柱。 0009 在进行任何固化和压缩之前， 必须将介质引入色谱柱内。优选地通过喷射浆料经 过中心浆料喷嘴或阀进入色谱柱内而制备大口径色谱柱。 这样就实现。
15、了一种对于卫生原因 来说是优选的封闭系统方法。 基于浆料阀设计的色谱柱可以被设计用于使用可移动的适配 器进行轴向压缩装填或者使用固定的末端单元进行流动装填。 0010 定义 0011 “分析物” 应该被定义为天然或合成得到的物质、 化合物或化学制品， 或者是其反 应产物或衍生物或代谢物。为了避免疑义， 该术语应该包括生物分子例如蛋白质、 肽、 氨基 酸和核酸以及合成分子例如药物和 / 或前体药物。 0012 “介质” 应该被定义为在其中可实现色谱分离的任何材料。介质的例子包括但不限 于实现离子交换色谱分离、 体积排阻色谱分离、 亲和结合色谱分离和反相色谱分离的材料。 0013 “一次性” 色谱。
16、柱的特征在于为了减少安装和确认/验证的工作而预处理的色谱介 质， 否则在非一次性色谱柱中则需要进行这些工作。 最低限度地， 预处理包括多孔介质的床 体成形。另外的预处理可以是降低微生物负荷、 杀菌、 除热原等。 0014 一次性色谱柱可以被用作单用途色谱柱， 也就是说使用者不用进行清洁处理， 清 洁处理要求在重复使用之前对填料床进行确认 ( 例如测试、 验证等 )。 0015 一次性色谱柱的一个实施例是以预装填色谱介质而提供的完整的色谱柱。 0016 一次性色谱柱的另一个实施例由第一设备和第二设备构成， 第一设备表示框架或 导管， 设计用于承受操作期间加在填料床的一个或多个侧面上压力和负荷， 。
17、目的是为了给 填料床提供空间稳定性， 第二设备表示容纳多孔介质或床体的容器、 套管、 套筒、 料袋等， 其 被连接至第一设备用于进行操作。对于后一个实施例， 多孔介质被容纳在第二容器内并且 在框架可重复使用时能够进行更换。在此情况下， 用于操作所需的多孔介质压缩度可以在 将被容纳的介质插入框架内之后进行调节(参见例如US2002/0166816和WO2005/009585)。 0017 “不与色谱柱成为一体且从外部连接至色谱柱的驱动装置” 是指驱动装置是独立 实体， 只在装填色谱柱时使用并在操作色谱柱时予以拆除或者与色谱柱分离。 因此， 当终端 用户操作色谱柱时， 驱动装置并不存在也没有被连接。
18、至色谱柱。 说 明 书 CN 103071313 A 5 3/9 页 6 发明内容 0018 本发明的目标是提供一种克服了现有技术中的方法的各种缺点的装填方法。 0019 本发明的主要优点是通过轴向压缩方法制备填料床， 产生的优点是提高了床体稳 定性和色谱柱的高效， 而且不需要常规的轴向压缩色谱柱解决方案所要求的色谱柱结构内 的高机械复杂性。这就允许显著地降低成本。 0020 本发明方法的另一个优点是它也适合于低压液体运送设备 ( 例如蠕动泵 )， 原因 在于压缩主要是通过外部驱动装置例如压缩框架实现的， 而不是通过流动压缩所需的高 压。 0021 本发明方法的另一个优点是色谱柱的装填 / 填。
19、充能够作为一个封闭系统进行， 也 就是说色谱柱甚至可以在从预杀菌的色谱柱和预杀菌的色谱介质开始的无菌条件下进行 填充 / 装填。该方法因此能够在 “可随时进行处理” 或 “一次性” 的色谱柱上使用。 0022 而进一步的优点是色谱柱是可缩放的 ( 也就是增大或者减小色谱柱的尺寸以获 得可预测的性能 )。这是由于通过浆料喷嘴填充色谱柱是在升高的适配器位置处的轴向压 缩步骤之前完成的原因。 这就允许浆料在色谱柱的截面区域上与基于一种具有固定末端单 元设计的使用喷嘴的流动装填 ( 例如参见 US6524484) 相比更均匀地分布。对于后者， 装填 必须在恒定的床体高度和目标床体高度下进行， 这可能会。
20、分别导致填料床密度和压缩的径 向梯度。 0023 本发明方法的另一个优点是色谱柱不需要与现有技术中的轴向压缩色谱柱等长， 原因在于并不需要在床体开始成形之前将所有的浆料都引入色谱柱内。 0024 本发明进一步的优点是与使用公知方法的系统相比所需的适配器(末端单元)行 程最小并因此允许更加紧凑的结构。 0025 根据本发明的第一种应用， 提供了一种用于以目标床体高度的颗粒介质床体装填 轴流式色谱柱的方法， 0026 所述色谱柱包括 ： 0027 包括狭长的管状侧壁的壳体 ； 0028 被所述侧壁分离的相对的、 轴向间隔开的第一末端单元和第二末端单元， 其中至 少一个所述单元可以通过驱动装置相对于。
21、另一个所述单元轴向移动 ； 0029 靠近所述第一单元的第一过滤器和靠近所述第二单元的第二过滤器， 它们与侧壁 一起界定出用于容纳颗粒介质床体的封闭床体空间并且其中第一过滤器和 / 或第二过滤 器的相对移动可改变床体高度 ； 0030 所述第一末端单元包括用于利用所述颗粒介质填充床体空间的第一阀装置 ； 以及 用于向床体空间中加入液体或者从床体空间中移除液体的第一端口 ； 0031 第二末端单元包括用于向床体空间中加入液体或者从床体空间中移除液体的第 二端口 ； 0032 所述方法包括 ： 0033 i. 将所述第一过滤器和第二过滤器之间的轴向间距调节为大于目标床体高度的 距离 ； 0034 。
22、ii. 将颗粒介质的悬浊液通过第一阀装置引入床体空间内以在其中提供颗粒介质 的床体 ； 说 明 书 CN 103071313 A 6 4/9 页 7 0035 iii. 通过第一末端过滤器和 / 或第二末端过滤器的轴向移动压缩颗粒介质的床 体以形成目标床体高度 ； 0036 其特征在于通过不与色谱柱成为一体且从外部连接至色谱柱的所述驱动装置实 现步骤 iii)。 0037 根据本发明的第二种应用， 提供了一种用于以目标床体高度的颗粒介质床体装填 轴流式色谱柱的系统， 所述系统包括 ： 0038 i. 色谱柱， 包括 ： 0039 包括狭长的管状侧壁的壳体 ； 0040 被所述侧壁分离的相对的、。
23、 轴向间隔开的第一末端单元和第二末端单元， 其中至 少一个所述单元可以通过驱动装置相对于另一个所述单元轴向移动 ； 0041 靠近所述第一末端单元的第一过滤器和靠近所述第二末端单元的第二过滤器， 它 们与侧壁一起界定出用于容纳颗粒介质床体的封闭床体空间并且其中第一过滤器和 / 或 第二过滤器的相对移动可改变床体高度 ； 0042 第一末端单元包括用于利用所述颗粒介质填充床体空间的第一阀装置 ； 以及用于 向床体空间中加入液体或者从床体空间中移除液体的第一端口 ； 0043 第二末端单元包括用于向床体空间中加入液体或者从床体空间中移除液体的第 二端口 ； 0044 ii. 驱动装置 ； 0045。
24、 其特征在于所述驱动装置不与色谱柱成为一体且从外部连接至色谱柱。 附图说明 0046 图 1 是现有技术中色谱柱的示意性横截面视图， 示出了其基本特征。 0047 图 2 是示出了能够使用根据本发明的方法进行装填的色谱柱的横截面视图的三 维示意图。 0048 图 3 是示出了能够使用根据本发明的方法进行装填的另一个色谱柱实施例的横 截面视图的三维示意图。 0049 图 4 是使用根据本发明的方法装填的色谱柱的三维示意图。 0050 图 5 是用于使用根据本发明的方法装填轴流式色谱柱的系统的示意图。 0051 图 6 是示出了在根据本发明装填的色谱柱上以上流 ( 虚线 ) 和下流 ( 实线 ) 。
25、模式 色谱分离丙酮的色谱图。 0052 图 7 介绍了一种用于根据洗提波峰计算降低的塔板高度和不对称因子的方法。 具体实施方式 0053 图 1 示意性地示出了现有技术 ( 例如参见 US6524484) 中已公知的色谱柱 1 的主 要部件。色谱柱具有圆柱形的液体无法渗透的侧壁 11， 例如由不锈钢或可以是透明的高强 度 / 增强型聚合材料制成。侧壁 11 开口的顶端和底端通过顶端和底端组件或单元 12、 13 关闭。每个末端单元都具有密封装配的液体无法渗透的端板 3 以堵住侧壁 11 的开口， 并优 选地由不锈钢或高强度工程塑料材料例如聚丙烯制成。端板通过将金属板 2 靠向其外表面 固定并径。
26、向延伸超出侧壁作为固定凸缘22而支撑， 穿过固定凸缘22装有可调节的拉杆14。 说 明 书 CN 103071313 A 7 5/9 页 8 这些部件连接顶端和底端组件 12、 13 并帮助该结构承受高液压。 0054 每个端板 13 都具有中心贯通的开口 31 用于在色谱柱内部和由侧壁 11 以及末端 组件 12、 13 界定出的填充床体空间 9 之间连通。通过开口 31 的通路被细分为分开的管路， 通过连接歧管 8 与外部连接。 0055 过滤层 4， 通常由过滤或编织塑料或钢制成， 在端板 3 的内表面延伸覆盖床体空间 9 的面积。端板 3 的内表面 35 在过滤层 4 之后内凹， 例如。
27、如图所示呈圆锥体， 并优选地利用 支撑肋 ( 未示出 ) 从后方支撑过滤层 4， 以在它们之间界定出分配通道 34。其中一条连通 管路， 即流动相管路33， 向内开放向该分配通道34内， 并且向外开放向歧管8的流动相连接 器 81。 0056 入口阀设备 5 从歧管 8 向内延伸穿过端板开口 31 并密封地通过过滤层 4 的中心 孔 41。入口阀 5 控制歧管 8 的一条或多条管路直接与床体空间 9 连通， 也就是绕过过滤层 4。这里示出的是通过阀 5 控制， 并通过歧管 8 的连接器 82 与外部连接的第一和第二阀控 管路 51、 61。 0057 颗粒固定相材料的填料床填充过滤层顶部和底部。
28、之间的床体空间 9。填料床可以 通过上述的 “流动装填” 方法形成同时固定相通过入口阀 5 以浆料的形式优选地在色谱柱 的上端部分被引入床体空间内。过多的液体流动通过床体、 过滤层 4、 分配通道 34、 管路 33 并通过连接器 81 被移除 ( 箭头 B)。由于固定相通过过滤层 4 而被保留， 因此床体在整个过 程期间始终不断成长。固化和随后的压缩在渗透力的作用下进行 ( 也就是床体对用于保持 渗滤通过床体的液流流速所需压力梯度的反应 )。通过以非常高的流速引入浆料来显著地 压缩成长的床体。通过优化填充流速， 就能够实现用于填料床的期望压缩系数。一旦床体 已被通过流动压缩并且已将所需数量的。
29、固定相加入色谱柱内， 就停止浆料流动并关闭入口 阀 5。该方法不需要对上端板 3 进行任何调节以使端板在整个过程中始终处于固定的床体 高度 ( 目标床体高度 )。 0058 用于压缩固定相床体的一种可选方法是通过适配器或端板 3 的轴向移动进行机 械轴向压缩。这可以利用连接至色谱柱或者构建在色谱柱内的电机驱动或液压系统实现 ( 图 1 中未示出 )。 0059 在色谱柱装填阀设备 5 被关闭之后， 移动相被通过移动相连接器 81 送入 ( 箭头 “A” )， 经过管路 33 进入分配通道 34 内并通过过滤层 4 以通过填料床向下洗提， 实现其组 分或分析物的分离。液相洗提物通过底端组件 13。
30、 的过滤层 4 并通过其移动相连接器 81 流 出 ( 箭头 “B” ) 用于在必要时收集。尽管这是一个 “下流式” 色谱的例子， 在其中通过移动 相的向下移动通过色谱柱来实现色谱分离， 但是本领域普通技术人员应该理解分离也可以 可选地通过 “上流式” 色谱实现， 只要简单地通过向上泵送移动相通过色谱柱并由此逆转流 动方向即可。在这种模式下， 移动相将在连接器 81( 箭头 “B” ) 处进入色谱柱， 通过固定相 或颗粒介质向上移动， 并在色谱柱顶部从连接器 81( 箭头 “A” ) 处收集。 0060 图 1 和以上的说明是为了介绍各部分的主要关系和典型的操作模式。本领域普通 技术人员应该理。
31、解并且以下的说明内容中也将有所体现的是其他的具体结构和操作模式 可以适用于不同种类的过程。 0061 图2示出了根据本发明的色谱柱的横截面视图。 色谱柱101包括管状壳体111、 第 一末端单元 112( 部分示出 ) 和第二末端单元 113， 通过 O 型环 107/108 和具有头部 116 的 说 明 书 CN 103071313 A 8 6/9 页 9 拉杆 114 固定在一起以形成液体紧密封。第一过滤器 104 和第二过滤器 106 分别靠近第一 末端单元 112 和第二末端单元 113。这些过滤器 104、 106 与侧壁 111 一起界定出用于容纳 颗粒介质床体的床体空间 109。
32、。 0062 壳体 111 和末端单元 112、 113 通常由不锈钢或高强度塑料材料例如聚丙烯构成。 在优选的实施例中， 在色谱柱被用于分离生物活性物质时， 材料是生物惰性的以使其不会 依据美国药典 (USP) 第 VI 类引发人体内的免疫反应。具有头部 116 的拉杆 114， 将末端单 元 112、 113 固定至壳体 111 以形成能够承受高操作压力的液密床体空间 109。 0063 过滤器 104、 106 均被设置在末端单元 112、 113 的内表面并用于 ( 和侧壁 111 一 起 ) 界定出床体空间 109 和用于防止颗粒介质从床体空间 109 中泄漏。末端单元 112 和 。
33、113( 以及因此与之相连的第一过滤器 104 和第二过滤器 106) 相对于彼此可以轴向移动。 在图 2 中， 末端单元 112 可以在壳体 111 内相对于第二末端单元 113 轴向移动， 但是应该理 解在其他的实施例中末端单元之一或两者 ( 以及因此过滤器 104、 106) 相对于彼此可以轴 向移动都是可能的。 0064 通过首先调节第一末端单元 112 的高度以使第一过滤器 104 和第二过滤器 106 之 间的距离大于目标床体高度来用颗粒介质床体来装填床体空间 109。在此状态下， 拉杆 114 和头部 116 没有被连接至色谱柱。末端单元的距离通过外部驱动或压缩框架 ( 未示出 。
34、) 来 固定。随后通过阀装置 120 将浆料或颗粒介质的悬浊液引入色谱柱内， 阀装置包括中心孔 121 和喷嘴 124。在将悬浊液加入床体空间 109 内的同时， 过多的液体也可以通过端口 140 被从床体空间 109 中移除以形成颗粒介质的澄清床。在引入所需量的固定相之后， 就关闭 阀装置 120 和喷嘴 124。随后通过由外部驱动或压缩框架 ( 未示出 ) 实现的末端单元 112 和过滤器 104 的轴向移动来压缩澄清床以达到目标床体高度。不与色谱柱结构成为一体部 分的外部驱动可以被手动控制或通过软件方式控制以达到所需的目标床体高度。 末端单元 随后分别通过拉杆 (114) 和头部 (11。
35、6) 的帮助被靠向彼此固定， 并随后将色谱柱从外部驱 动或压缩框架上释放。 0065 在图 2 中， 喷嘴 124 被示出为处于其朝向床体空间 109 的填充位置， 但是应该理解 它也可以在填充了色谱柱之后被收回到在顶端端板 112 内的关闭位置。喷嘴 124 和阀装置 120 通过锁定设备 ( 未示出 ) 被锁定在打开或关闭位置。可以使用大范围的喷嘴以有助于 在床体空间内分配和平均地装填浆料。用于分别在填料阀和喷嘴处实现打开 / 关闭功能的 一种可选方式是将喷嘴固定在床体空间内(并因此而不可收回)并设置在喷嘴内侧或外侧 的根据其位置打开和 / 或关闭喷嘴的可移动元件或套管附近。 0066 包。
36、含一种或多种用于在色谱柱上分离的分析物或物质的移动相或液体被通过第 一端口 133 加入。随后液体经过第一过滤器 104 进入已经如上所述装填有颗粒介质的床体 空间 109 内。用这种方式被引导到颗粒介质上的分析物的色谱分离是通过移动相的引入和 通过对移动相进行洗提而实现的。移动相最终将经过第二过滤器 106 并通过第二端口 140 排出。随后就能够收集所得到的包含不同分析物的移动相馏分。 0067 本领域普通技术人员应该理解色谱柱可以如上所述以 “下流” 模式操作或者以 “上 流” 模式操作， 此时移动相的流动方向相反以使其沿色谱柱向上移动。在上流模式中， 移动 相将通过第二端口140进入色。
37、谱柱， 在床体空间109内向上移动经过颗粒介质的床体， 在第 一端口 133 处离开色谱柱用于收集。 说 明 书 CN 103071313 A 9 7/9 页 10 0068 图 3 是根据本发明的色谱柱的横截面视图。色谱柱类似于图 2 中的色谱柱， 其中 很多特征都与图 2 中介绍的特征相同。因此色谱柱具有用于将颗粒介质悬浊液加入床体空 间209内的阀装置220和用于添加或收集移动相的第一端口233。 但是， 色谱柱不同于前述 实施例的地方在于它具有第二端口240， 包括延伸穿过第二末端单元213到达并(通过中空 元件 260) 与床体空间 209 流体连通的通道 242， 可以由此加入或收。
38、集液体。从图中可以明 显看出， 第二端口 240 处于与第一端口 233 基本相同的水平或高度， 因此有助于向 / 从色谱 柱添加和收集移动相。这种设置具有的进一步优点是它有助于色谱柱的安装， 降低了虹吸 的风险并且减小了将空气吸入色谱柱内的可能性。 0069 各个部件的设置类似于图 2 中所介绍的方式。色谱柱 201 包括管状壳体 211、 第 一末端单元 212( 部分示出 ) 和第二末端单元 213， 通过 O 型环 207/208 和具有头部 216 的 拉杆 214 固定在一起以形成液体紧密封。第一过滤器 204 和第二过滤器 206 分别靠近第一 末端单元 212 和第二末端单元 。
39、213。这些过滤器 204、 206 与侧壁 211 一起界定出用于容纳 颗粒介质床体的床体空间 209。第一末端单元 212 和第二末端单元 213 可以通过外部驱动 ( 未示出 ) 例如可以手动或在软件控制下自动操作的致动器、 压力机或框架相对于彼此轴 向移动。过滤器 204、 206 靠近第一末端单元 212 和第二末端单元 213 并可以随末端单元一 起相对于彼此轴向移动。在图示的实施例中， 只有末端单元 212 和第一过滤器 204 可相对 于第二末端单元 213 和过滤器 212 轴向移动， 但是应该理解在其他的实施例中末端单元和 过滤器之一或两者相对于彼此可以轴向移动都是可能的。。
40、 0070 如图 2 中所述用颗粒介质床体将色谱柱装填至目标床体高度。利用外部驱动 ( 未 示出 ) 调节第一末端单元 212 的高度以使第一过滤器 204 和第二过滤器 206 之间的距离大 于目标床体高度。随后通过阀装置 220 将浆料或颗粒介质的悬浊液引入色谱柱内， 阀装置 包括中心孔 221 和喷嘴 224。过多的液体可以通过通道 242 和端口 240 被从床体空间 209 中移除以形成颗粒介质的澄清床。随后通过由外部驱动 ( 未示出 ) 实现的末端单元 212 和 过滤器 204 的轴向移动来压缩澄清床以达到目标床体高度。外部驱动可以被手动控制或通 过软件方式控制以达到所需的目标床。
41、体高度。末端单元随后分别通过拉杆 (214) 和头部 (216) 的帮助被靠向彼此固定。 0071 包含一种或多种用于在色谱柱上分离的分析物或物质的移动相或液体被通过第 一端口 233 加入。随后液体经过过滤器 204 进入已经如上所述装填有颗粒介质的床体空间 209 内。用这种方式被引导到颗粒介质上的分析物的色谱分离是通过移动相的引入和通过 对移动相进行洗提而实现的。移动相将经过第二过滤器 206 并通过通道 242 到达第二端口 240 而最终离开色谱柱。随后就能够收集所得到的包含不同分析物的移动相馏分。 0072 本领域普通技术人员应该理解色谱柱可以如上所述以 “下流” 模式操作或者以 。
42、“上 流” 模式操作， 此时移动相的流动方向相反以使其沿色谱柱向上移动。在上流模式中， 移动 相将通过第二端口 240 进入色谱柱， 沿通道 242 移动并向上通过床体空间 109 内的颗粒介 质床体， 在第一端口 233 处离开色谱柱用于收集。 0073 在图示的实施例中， 中空元件 260 是色谱柱的一个整体部分。但是， 应该理解通过 利用由合适的材料 ( 例如聚丙烯、 聚亚安酯等 ) 制成的连接器和适当的管路， 中空元件 260 就不需要被集成到色谱柱中。 0074 在单个末端单元的相同高度上添加和收集移动相简化了操作人员处理和操控方 说 明 书 CN 103071313 A 10 8/。
43、9 页 11 面的使用， 降低了空气进入系统的风险并减小了用于设立色谱柱所需的空间。 0075 图 4 示出了图 3 中色谱柱的色谱柱直径较大的三维示意图， 由此色谱柱的外部特 征更加明显。色谱柱包括在压缩步骤期间可以移动的第一末端单元 317、 第二末端单元 318 和壳体311， 通过拉杆314和头部316将它们固定在一起以形成液体紧密封。 浆料形式的颗 粒介质可以通过阀装置 320 被引入床体空间 ( 未示出 ) 内。第一端口 333 用作包含要在颗 粒介质上分离的分析物的移动相或液体管路。通过在色谱柱底部的出口 ( 未示出 ) 与床体 空间流体连通的中空元件 360 终结于第二端口 3。
44、40 内， 由此可以收集从色谱柱中洗提出的 移动相的适当馏分。如图所示能够看出， 第二端口 340 处于与第一端口 333 基本相同的水 平或高度， 由此可以引入 ( 或收集 ) 移动相。这种设置有助于使用者的操作和取样。在图 4 所示的实施例中， 色谱柱的容量大约为 10 升。应该理解更宽范围的色谱柱容量也是可能 的， 通常在从 0.1 到 2000 升的范围内。色谱柱用作一次性色谱柱时的优选容量是在 0.5 到 50 升的范围内。 0076 图 5 是用于使用根据本发明的方法装填轴流式色谱柱的系统的示意图。该系统包 括如上在图2中介绍的色谱柱401。 色谱柱被连接至外部驱动装置470(例如。
45、压缩框架)， 其 利用平台 472 和 474 能够调节可轴向移动的第一末端单元 ( 未示出 ) 和第一过滤器 (404) 在色谱柱的床体空间 409 内相对于第二末端单元 ( 未示出 ) 和第二过滤器 406 的高度。 0077 系统首先通过泵 485 从容器 480 中注入液体， 泵 485 与出口阀 450 流体连通以有 助于从色谱柱或者至少从底部分配系统和过滤层中去除空气。 过多的液体或空气可以通过 色谱柱 401 的上部入口 / 出口端口从色谱柱中去除以作为废料 460 排出。压力传感器 490 在启动阶段和 / 或随后的装填阶段期间监测色谱柱内的压力。 0078 第一末端单元和过滤。
46、器 404 首先被调节至位置 H0( 在图中示为 4740) 以使第一过 滤器 404 和第二过滤器 406 之间的距离大于床体空间 409 内的目标床体高度。容器 430 内 的浆料或悬浊液形式的颗粒介质随后通过泵435在压力下通过入口阀420被引入色谱柱床 体空间 409 内。容器 430 内剩余的任何浆料残留都可以通过借助阀 433 用来自容器 431 的 装填液体清洗容器430而被冲洗到床体空间409内。 在将浆料引入床体空间409内的同时， 过多的液体也可以通过出口 440 移除以在床体空间内形成颗粒介质的澄清床。过多的液体 经过出口阀 450 流出并作为废料 460 报废。在固化步。
47、骤期间， 通过传感器 490 监测色谱柱 床体空间409内的压力并可以通过调节泵435的流速来进行控制以实现对填料床不同程度 的预压缩。 0079 最后， 通过将平台 474 降低到位置 HF( 在图中示为 474F) 导致第一过滤器 404 相对 于第二过滤器 406 轴向移动而实现将床体压缩至其目标床体高度。根据色谱介质的类型， 可以通过流动装填和通过轴向压缩的最终压缩将装填过程控制到不同的预压缩度。 将上端 单元降低到最终位置 HF之后， 利用拉杆固定色谱柱末端单元， 然后即可将色谱柱从压缩框 架上释放。 0080 图 5 和以上的说明是为了介绍装填色谱柱的方法。本领域普通技术人员应该理。
48、解 泵、 容器和传感器的其他设置也是可能的。在装填应该满足对微生物负荷的控制水平要求 的一次性色谱柱或应该在无菌条件下生产的色谱柱时， 使用一次性液体输送设备例如料包 和管路是优选的。 0081 图 6 通过在根据本发明的 10 升色谱柱上实现的示踪脉冲实验的例子示出了色谱 说 明 书 CN 103071313 A 11 9/9 页 12 分离效率， 以下流 ( 实线 ) 和上流 ( 虚线 ) 模式操作。利用根据本发明的方法， 用琼脂糖颗 粒直径为 85m 的 CaptoTMQ 阴离子交换树脂的床体来装填色谱柱。色谱柱具有 10.8L 的体 积， 263mm 的直径和 200mm 的床体高度。。
49、将 ( 填料床体积 1% 的 ) 丙酮用作示踪物质并用水 作为移动相从色谱柱中洗提然后监测 280nm 处的吸光度。从以下的表 1 中能够看出， 使用 85m的丙酮介质， 无论是在下流(实线)还是在上流(虚线)模式中都观测到了极佳的色 谱柱效率。 0082 表 1 0083 观测值可以接受的值 塔板数 / 米 (N/m)44303700( 对于 85m) 降低的塔板高度 (h)2.51 表示。用于不 对称因子的通用可接受标准是 0.8Af1.5-1.8， 取决于添加的类型。 0086 0087 Af b/a（参见图 7） 0088 Af： 不对称因子 0089 dP： 颗粒直径 0090 h ： 降低的塔板高度 0091 HETP ： 与理论塔板相等的高度 0092 L ： 床体高度， 填料床 0093 us： 填料床的表面速度 0094 VR： 保留体积 0095 wh： 在最大色谱峰高度的 50% 处。