[发明专利]使用纳米纤维过滤介质从流体样品除去微生物

说明书

相关申请的交叉引用

该申请要求于2009年3月19日提交的美国临时专利申请61/210,468的权利。

技术领域

本发明一般地涉及过滤介质。在某些实施方案中，本发明提供多孔电纺纳米纤维液体过滤垫，以及使用所述过滤垫从被过滤的液体截留微生物的方法。

背景技术

用于液体过滤的过滤器通常可归类为纤维性无纺介质过滤器或多孔膜过滤器。

纤维性无纺液体过滤介质包括但不限于由纺粘的，熔喷的或水刺(spunlace)的连续纤维制得的无纺介质；由粗梳的短纤维等制得的水刺(hydroentangle)无纺介质；或者这些种类的一些组合。典型地，用于液体过滤的纤维性无纺过滤介质过滤器的孔径通常大于约1微米(μm)。

多孔膜液体过滤介质在没有支持体下使用，或者与多孔基材或支持体一起使用。多孔过滤膜的孔径小于纤维性无纺介质，典型地，其孔径小于约1μm。多孔膜液体过滤膜可用于：(a)微过滤，其中从液体中被过滤的颗粒物典型地为约0.1μm-约10μm；(b)超滤，其中从液体中被过滤的颗粒物典型地为约5nm-约0.1μm；和(c)反渗透，其中从液体中被颗粒的颗粒物质典型地为约-约1nm。

纤维性无纺介质和多孔膜都适合用于微过滤。在工业中，微过滤被广泛地认为是从流体流除去微生物如细菌的可靠的易于改变规模的有益方法，并且是制药和生物制药中必不可少的部分。在生物制药业中特别重要，在生物制药过程中多处使用微过滤。

但是，为了通过使用纤维性无纺介质的微过滤达到相当于孔径小于约1μm的颗粒截留，需要增大过滤器中纤维材料的层数以增大无纺介质的深度。增大无纺介质中的纤维层数会同时产生期望的和不令人期望的结果。增大纤维层数，由于使污染物颗粒必须经过其免除被过滤介质捕获的缺陷途径的迂曲度增大，并使过滤介质的保持污染物的能力增大，由此产生期望的结果。但是，增大无纺介质中的纤维层数不令人期望地使在使用时经过该介质的压降或压差增大，这意味着增大用户使用过滤器的能量并且缩短过滤器的寿命。

用于微过滤的多孔膜过滤器，不同于纤维性无纺介质，提供良好的颗粒截留率、压降和通量的组合，但是往往成本过高，并且典型地不提供在整个压降范围内的良好的保持污染物能力，因此限制多孔膜过滤器的寿命。

液体微过滤膜的两个最期望的特征是高渗透率和可靠的截留率。当然，存在这两个参数之间的平衡，并且对于相同类型的膜，过去通过牺牲膜的渗透率来获得更大的截留率。制备膜的常规方法的固有局限是妨碍膜超过孔隙率的某阈值，因此在特定孔径下可达到的渗透率的大小受到限制。

过滤膜截留微生物的定量量度通常表达为对数下降值(Log Reduction Value)或LRV。LRV是挑战试验溶液(challenge solution)中的颗粒浓度比过滤器流出液中的颗粒浓度的比值的对数：

LRV＝Log{[CFU]_挑战/[CFU]_流出液}

在过滤器在测试条件下截留全部微生物的情况中，通常记录的LRV大于单种微生物通过过滤器时所得的值。例如，在4.77^*10⁷CFU/cm²的进行挑战试验性颗粒浓度下，最大可测得的LRV为8.22。当没有颗粒穿过过滤器时，LRV记录为大于8.22。

膜的孔径值是已成功通过相关的标准细菌进行挑战测试的膜的标识。最常见的孔径值为0.22μm，这评定为通过测定应用于液体过滤的膜过滤器的细菌截留的标准测试方法(Standard Test Method for Determining Bacterial Retention Of Membrane Filters Utilized For Liquid Filtration，ASTM F838-83测试)的膜，可验证在被＞10⁷CFU/cm²缺陷短波单胞菌(Brevundimonas diminuta)进行挑战试验后，所述膜产生无菌流出液。

缺陷短波单胞菌(ATTC#19146)，以前称为缺陷假单胞菌(Pseudomonas diminuta)，是需氧革兰氏阴性细菌(杆菌)。由于其小尺寸，缺陷短波单胞菌(B.diminuta)是验证用于灭菌膜过滤器等的标准微生物。但是，虽然缺陷短波单胞菌是大多数病原菌的代表，已证明，对于称为支原体的一类微生物而言，缺陷短波单胞菌是差的模式。虽然缺陷短波单胞菌是大多数病原菌的代表，但已证明对于称为支原体的一类微生物而言是差的模式。