KR20130014512A

KR20130014512A - 단백질 함유 액처리용 다공질 중공사막

Info

Publication number: KR20130014512A
Application number: KR1020127023273A
Authority: KR
Inventors: 히데유키 요코타; 도루 우에니시; 히로후미 오가와; 사토루 아시타카; 노리코 몬덴
Original assignee: 도요보 가부시키가이샤
Priority date: 2010-03-09
Filing date: 2011-03-08
Publication date: 2013-02-07
Also published as: DK2545986T3; CA2792357A1; JPWO2011111679A1; EP2545986A1; US9492794B2; US20120305472A1; AU2011225316A1; WO2011111679A1; CN102892486B; CA2792357C; AU2011225316B2; JP5754654B2; CN102892486A; EP2545986A4; EP2545986B1

Abstract

본 발명은, 용액에 포함되는 소경 바이러스 등의 제거 물질을 효율적으로 분리 제거할 수 있고, 동시에, 단백질 등의 유용 회수 물질이 효율적으로 투과하여, 그 투과 특성의 경시적인 저하가 적은 단백질 함유 액처리용 다공질 중공사막을 제공하는 것에 있다. 본 발명의 단백질 함유 액처리용 다공질 중공사막은, 소수성 고분자와 친수성 고분자를 포함해서 이루어지며, 순수의 투과 속도가 10 내지 300L/(h·m²·bar)이고, 0.5% 면역 글로불린 용액을 데드 엔드로 60분에 걸쳐 1.0bar의 정압 여과했을 때, 여과 시간과 여액 회수 적산량이 실질적으로 직선 관계에 있는 것을 특징으로 한다.

Description

단백질 함유 액처리용 다공질 중공사막{POROUS, HOLLOW FIBER MEMBRANE FOR LIQUID TREATMENT CONTAINING PROTEIN}

본 발명은, 단백질 용액 등의 수성 유체에 포함되는 바이러스 등의 미립자를 분리하는데 적합한 단백질 함유 액처리용 다공질 중공사막에 관한다. 상세하게는, 바람직하게는 소수성 고분자와 친수성 고분자를 포함해서 이루어지며, 순수의 투과 속도가 10 내지 300L/(h·m²·bar)이고, 0.5% 면역 글로불린 용액을 데드 엔드로 60분에 걸쳐 1.0bar의 정압 여과했을 때, 여과 시간과 여액 회수 적산량이 실질적으로 직선 관계에 있는 것을 특징으로 하는 단백질 함유 액처리용 다공질 중공사막에 관한 것이다.

수성 유체의 처리를 목적으로 한 중공사막은, 정밀 여과, 한외 여과 등의 공업 용도나, 혈액 투석, 혈액 여과, 혈액 투석 여과 등의 의료 용도에 널리 이용되고 있다. 특히 최근, 바이오 의약품이나 혈액 제재의 제조 공정에서, 유용 성분인 단백질의 용액으로부터 바이러스 등의 병원성 물질을 제거하여, 안전성을 높이는 기술이 요구되고 있다.

비특허문헌 1에 따르면, 혈장 분획 제제의 바이러스 제거·불활화 공정에 관해서는, 2개 이상의 서로 다른 바이러스 불활화 및 제거 공정을 따르는 것이 바람직하다고 되어 있다. 비특허문헌 2의 기재에 따르면 목표값으로서의 달성해야 할 LRV를 4 정도로 한다고 되어 있다. 또한, 비특허문헌 3에서는 『특히 바이러스 제거·불활화 공정에 관해서, 일본에서는, "혈장 분획 제제의 바이러스에 대한 안전성 확보에 관한 가이드 라인에 대해서" 의약발 제1047호(1999년 8월 30일) 중에서, "2개 이상의 서로 다른 바이러스 불활화 및 제거 공정에 대해서 검토하는 것이 바람직하다"라고 명기되고 있으며, 또한 특정한 바이러스에 대해서는 제조 공정이 갖는 바이러스 클리어런스 지수의 합계(총 바이러스 클리어런스 지수) 9 이상이 요구된다.』라는 기재가 있다. 또한, 상기 LRV란 비특허문헌 1에서 다음과 같이 나타나 있는 바이러스 클리어런스 지수(R)를 의미한다.

바이러스 클리어런스 지수(R) = log((V1×T1)/(V2×T2))

V1 공정 처리 전의 용량 T1 공정 처리 전의 바이러스 역가

V2 공정 처리 후의 용량 T2 공정 처리 후의 바이러스 역가

바이러스 제거·불활화법은, 가열 처리, 감마선이나 자외선 조사 등의 광학적 처리, 저pH 처리 등의 화학 처리, 에탄올 분획법이나 황산암모늄 분획법 등의 침전 분획, 막 여과에 의한 제거 등이 있는데, 단백질 용액으로부터의 바이러스 제거에서는, 단백질의 변성을 초래하지 않는 막 여과법이 주목받고 있다.

한편, 바이오 의약품이나 혈액 제재의 제조 공정에서는, 생산성의 관점에서, 유용 성분인 단백질이 효율적으로 투과해서 회수되어야만 한다. 그런데, 분리 제거의 대상이 파르보바이러스 등 소경의 바이러스일 경우에는 특히, 바이러스의 제거 특성과 유용 단백질의 투과 특성을 동시에 만족시키는 것은 곤란했다.

특허문헌 1에서는, 특정한 최대 구멍 직경을 갖고, 단량체가 차지하는 비율이 80wt% 이상인 3wt% 소 면역 글로불린을 0.3MPa에서 저압 여과했을 때의, 여과 개시시부터 5분간의 평균 투과 속도(글로불린 투과 속도 A)와, 여과 개시 후 55분 경과시부터 5분간의 평균 투과 속도(글로불린 투과 속도 B), 최대 구멍 직경의 관계를 파라미터화한 친수성 미다공질막이 개시되어 있다. 이 막의 구성 요건은 다음과 같다.

(1) 최대 구멍 직경 10 내지 100nm

(2) 글로불린 투과 속도 A>0.0015×최대 구멍 직경(nm)^2.75

(3) 글로불린 투과 속도 B/글로불린 투과 속도 A>0.2

여기서, (1)의 요건은, 특허문헌 1 제3페이지 제21행 내지 제27행에 기재되어 있는 바와 같이, 감염성 바이러스 제거에 필요한 구멍 직경을 기재한 것에 지나지 않는다. (2)의 요건은, 미세 구멍의 최대 구멍 직경으로부터 계산되는 임의의 값보다 글로불린 투과 속도 A가 클 것을 요구하고 있어, 단백 용액으로부터의 바이러스 제거를 목적으로 하는 막에서는, 단백 용액의 투과 속도가 큰 것이 바람직한 것은 자명한 사항이기 때문에, 목표 특성을 기재한 것에 지나지 않는다. (3)의 요건은, 단백 용액의 투과 속도가 경시적으로 저하하지 않을 것을 구하고 있어, 이것도 또한, 단백 용액으로부터의 바이러스 제거를 목적으로 하는 막에서 요구되는 목표 특성의 기재에 지나지 않는다. 그 밖에, 돼지 파르보바이러스에 대한 로그 제거율이 3 이상인 친수성 미다공막, 단량체가 차지하는 비율이 80wt% 이상인 3wt% 소 면역 글로불린을 0.3MPa에서 저압 여과했을 때의, 여과 개시시부터 3시간의 적산 투과량이 50리터/m² 이상인 친수성 미다공막 등이 하위 청구항에 기재되어 있는데, 이것들은 바이러스가 효율적으로 제거되고, 단백 용액의 투과량이 높다는, 단백 용액으로부터의 바이러스 제거를 목적으로 하는 막의 목표 특성을 기재했을 뿐으로, 고 단백 투과이면서 또한 고 바이러스 제거의 막을 얻는다는 과제에 대해 유용하면서도 구체적인 정보를 주고 있는 것은 아니다.

(3)에 대해서 상세하게 고찰하면, 여과 개시 55분 경과 후의 투과 속도와 여과 개시 직후의 투과 속도의 비가 최고치로 되는 것만으로는, 단백 용액의 투과 속도가 경시적으로 저하하지 않을 것과 반드시 일치하지는 않는다. 예를 들어, 여과 시간의 경과와 함께 단백 용액의 투과 속도가 서서히 저하하면서, 임의의 시점에서 막에 결함이 발생하여 투과 속도가 반대로 상승하는 것도 생각할 수 있다. 이 경우, 결과적으로 여과 개시 55분 후의 투과 속도가 커져서, 양자의 비가 0.2를 초과하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 이와 같은 거동을 나타내는 막이 고 단백 투과이면서 또한 고 바이러스 제거의 막을 얻는다는 과제를 달성하고 있다고는 도저히 말할 수 없다.

특허문헌 1에서는, 개공률이 큰 조대 구조층과, 개공률이 작은 치밀층을 갖는 미다공막에 대해서도 개시되어 있지만, 원래 여기에서는, 열 유기상 분리에 의해 균질 구조를 만들기 쉬운 폴리불화비닐리덴(이하, PVDF라고 약기함)제의 중공사막에 대해 논의되어 있으며, 예를 들어, 투수 성능이 높은 점 등에서 혈액 투석막의 소재로서 널리 사용되고 있는 폴리술폰계 수지 등의 소재에, 이 기술을 그대로 적용하는 것은 곤란하다.

특허문헌 2에서는 개공률이 큰 조대 구조층과, 개공률이 작은 치밀층을 갖는 미다공막에 대해서 개시되어 있지만, 여기에서도 소재로서 상정되어 있는 것은 PVDF다. PVDF는 물리적 강도가 우수한 반면, 소수성의 소재이기 때문에 단백질 등의 흡착, 막의 오염이나 막힘이 발생하기 쉬워, 여과 속도가 급격하게 저하해버린다. 이 바람직하지 않은 특성을 개선하기 위해 막에 대한 친수성 부여가 필요해지는데, 일반적으로 PVDF 소재의 막은 제막 후의 후처리에 의해 친수성으로의 개질을 행해야만 해서, 친수성 고분자와의 블렌드 상태에서 제막하는 것이 일반적인 폴리술폰계 수지에 비해 번잡한 제조 공정이 되어버리는 단점이 있다.

특허문헌 3에서는, PhiX 174에 대한 적어도 4.0의 초기 LRV를 가지며, 표면이 히드록시알킬셀룰로오스로 친수화된 바이러스 유지 한외 여과막이 개시되어 있다. 여기서 개시된 기술에서는, 친수화가 특수한 친수성 폴리머에 의해 이루어지고 있어, 범용성이 부족하다. 폴리술폰 등과, 폴리비닐피롤리돈 등의 친수성 폴리머와의 블렌드도 예시되어 있지만, 히드록시알킬셀룰로오스로의 친수화 처리는 필수적이다. 또한, 막은 중공사형도 허용되어 있지만, 평막형이 상정되어 있어, 중공사막형을 얻기 위한 충분한 설명은 이루어지지 않았다.

특허문헌 4에서는, 공업적 생산 과정에서, 바이러스를 효과적으로 제거하고, 또한 응집체나 협잡 단백에 의한 제거막의 막힘 등의 여과 장해가 발생하지 않는 면역 글로불린 제재의 제조 방법이 개시되어 있다. 여기에서는, 평균 구멍 직경 15 내지 20nm의 다공성막을 사용해서 면역 글로불린 용액을 여과 처리하는 공정이 포함되어 있으며, 다공성막의 소재는, 바람직하게는 재생 셀룰로오스를 들 수 있다는 기재가 있다. 또한, [도 1], [도 2], [도 3]에는, 경과 시간에 대하여 적산 여액량이 거의 직선적으로 신장되어 있는 그래프가 도시되어 있다. 확실히, 실시예 1에 기재되어 있는 재생 셀룰로오스제 바이러스 제거막 플라노바 20N(아사히카세이 파머(주))을 사용해서 여과했을 경우에는, 이러한 거동을 나타내는 것도 생각할 수 있지만, 이것은 매우 친수성이 높은 재생 셀룰로오스 소재인 것의 영향이 크다. 사실, 소수성 고분자와 친수성 고분자로 이루어지는 합성막에서 이렇게 직선적인 여과 거동을 나타내는 막을 얻는 것은 매우 곤란했다. 셀룰로오스막은 물에 젖은 상태에서의 강도가 낮기 때문에, 여과압을 높게 설정하는 것이 곤란해서, 높은 투과 속도를 얻을 수 없다는 결점을 가지고 있다.

특허문헌 5에서는, 내벽면에서 벽 내부로 진행함에 따라 면내 중공률이 당초 감소하고, 적어도 1개의 극소부를 경과한 후, 외벽부에서 다시 증대하는 구멍 구조를 갖는 고분자 다공질 중공사막, 및 이 막을 사용해서 단백질 수용액을 여과하는 바이러스 제거 방법이 개시되어 있다. 여기서 개시된 막 구조를 단적으로 표현하면, 막 벽의 구멍 직경이, 막 두께 방향에서 소-밀-소가 되는 중공사막이라고 할 수 있다. 이러한 경사 구조를 갖고, 특정한 평균 구멍 직경을 갖는 것이, 고효율로 바이러스를 제거하여, 단백질을 변성시키지 않고 고 투과 효율로 단백질을 회수하는데 적합한 것으로 되어 있다. 소재로서 다양한 고분자 물질이 예시되어는 있지만, 재생 셀룰로오스를 사용한 기술이며, 여기에서 개시된 기술을 많은 소재에 범용적으로 전개하는 것은 곤란하다. 또한, 셀룰로오스 소재의 결점은 이미 서술한 바와 같다.

WO 2004/035180호 공보 WO 2003/026779호 공보 일본 특허 출원 공개 제2007-136449호 공보 일본 특허 출원 공개 제2008-094722호 공보 일본 특허 공고 평04-050054호 공보

의약발 제1047호(1999년 8월 30일)((사)일본 혈액 제재 협회 이사장앞 후생성 의약 안전국장 통지) PDA Journal of GMP and Validation in Japan, Vol.7, No.1, p.44(2005) PDA Journal of GMP and Validation in Japan, Vol.9, No.1, p.6(2007)

본 발명의 과제는, 용액에 포함된 바이러스 등의 제거 물질을 효율적으로 분리 제거할 수 있으며, 동시에, 단백질 등의 유용 회수 물질이 효율적으로 투과하여, 그 투과 특성의 경시적인 저하가 적은 단백질 함유 액처리용 다공질 중공사막을 제공하는 것에 있다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 검토한 결과, 특정한 구성에 의해 상기 과제를 해결할 수 있어, 본 발명에 이르렀다.

즉, 본 발명의 단백질 함유 액처리용 다공질 중공사막은,

(1) 소수성 고분자와 친수성 고분자를 포함해서 이루어지며, 순수의 투과 속도가 10 내지 300L/(h·m²·bar)이고, 0.5% 면역 글로불린 용액을 데드 엔드로 60분에 걸쳐 1.0bar의 정압 여과했을 때, 여과 시간과 여액 회수 적산량이 실질적으로 직선 관계에 있는 것을 특징으로 한다.

(2) 막 두께 부분의 중심 영역이 실질적으로 균질한 구조로 이루어지며, 또한 막 두께 부분이 매크로 보이드를 갖지 않는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

(3) 내경이 150 내지 400㎛, 막 두께가 40 내지 200㎛인 것을 특징으로 한다.

(4) 소수성 고분자가 폴리술폰계 고분자인 것을 특징으로 한다.

(5) 친수성 고분자가 폴리비닐피롤리돈인 것을 특징으로 한다.

(6) 단백질 용액으로부터 바이러스를 분리하기 위해 사용되는 막인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 단백질 함유 액처리용 다공질 중공사막은, 단백질 용액으로부터의 바이러스 분리에 이용이 가능하며, 특히 바이러스를 효율적으로 제거할 수 있는 것임과 동시에, 단백질이 효율적으로 투과하여, 그 투과 특성의 경시적인 저하가 적은 점에서, 바이오 의약품이나 혈액 제재의 제조 공정에서, 유용 성분인 단백질의 용액으로부터 바이러스 등의 병원성 물질을 제거하기 위한 막으로서 바람직하게 이용될 수 있다.

도 1은 중심 영역이 실질적으로 균질한 구조의 예다. 상의 중앙에 있는 양쪽 화살표가 나타내는 범위가 "막 두께 부분의 중심 영역"이며, 양측의 양쪽 화살표가 나타내는 범위가 막 두께 부분의 내면측 영역과 외면측 영역이다.
도 2는 중심 영역이 실질적으로 균질한 구조의 예다. 상의 중앙에 있는 양쪽 화살표가 나타내는 범위가 "막 두께 부분의 중심 영역"이며, 양측의 양쪽 화살표가 나타내는 범위가 막 두께 부분의 내면측 영역과 외면측 영역이다.
도 3은 중심 영역이 불균질한 구조의 예다. 상의 중앙에 있는 양쪽 화살표가 나타내는 범위가 "막 두께 부분의 중심 영역"이며, 양측의 양쪽 화살표가 나타내는 범위가 막 두께 부분의 내면측 영역과 외면측 영역이다.
도 4는 중심 영역이 불균질한 구조의 예다. 상의 중앙에 있는 양쪽 화살표가 나타내는 범위가 "막 두께 부분의 중심 영역"이며, 양측의 양쪽 화살표가 나타내는 범위가 막 두께 부분의 내면측 영역과 외면측 영역이다.
도 5는 중심 영역이 불균질하고, 매크로 보이드를 갖는 구조의 예다. 상의 중앙에 있는 양쪽 화살표가 나타내는 범위가 "막 두께 부분의 중심 영역"이며, 양측의 양쪽 화살표가 나타내는 범위가 막 두께 부분의 내면측 영역과 외면측 영역이다.
도 6은 실시예 1 내지 7에서 얻어진 중공사막을 사용해서 측정한 면역 글로불린 여과 시간과 처리량의 관계를 나타내는 그래프다.
도 7은 비교예 1 내지 4에서 얻어진 중공사막을 사용해서 측정한 면역 글로불린 여과 시간과 처리량의 관계를 나타내는 그래프다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 단백질 함유 액처리용 다공질 중공사막은, 소수성 고분자와 친수성 고분자를 포함해서 이루어지는 것이 바람직하다. 소수성 고분자로는, 예를 들어, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리술폰(이하, PSf라고 약기함), 폴리에테르술폰(이하, PES라고 약기함), 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, PVDF 등이 예시된다. 그 중에서도, 하기의 화학식 1, 화학식 2에서 나타내는 반복 단위를 갖는 PSf, PES 등의 폴리술폰계 고분자는 높은 투수성의 막을 얻기에 유리해서 바람직하다. 여기에서 말하는 폴리술폰계 고분자는, 관능기나 알킬기 등의 치환기를 포함하고 있어도 좋고, 탄화수소 골격의 수소 원자는 할로겐 등 다른 원자나 치환기로 치환되어 있어도 된다. 또한, 이들은 단독으로 사용하거나 2종 이상을 혼합해서 사용해도 좋다.

본 발명에서의 친수성 고분자로는, 예를 들어, 폴리에틸렌글리콜, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈(이하, PVP라고 약기함), 카르복시메틸셀룰로오스, 전분 등의 고분자 탄수화물 등이 예시된다. 그 중에서도, 폴리술폰계 고분자와의 상용성, 수성 유체 처리막으로서의 사용 실적 면에서 PVP가 바람직하다. 이것들은 단독으로 사용하거나 2종 이상을 혼합해서 사용해도 좋다. PVP의 분자량으로는, K값으로서 17 내지 120인 것이 바람직하게 사용될 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어, BASF사에서 시판되고 있는 Luvitec(상품명) K17, K30, K60, K80, K85, K90 등이 바람직하고, Luvitec(상품명) K60, K80, K85, K90 등이 보다 바람직하다.

본 발명의 단백질 함유 액처리용 다공질 중공사막은, 순수의 투과 속도(이하, 순수 Flux라고 약기함)가 10 내지 300L/(h·m²·bar)인 것을 특징으로 한다. 순수 Flux는, 다공질막의 구멍 직경을 나타내는 기준이 된다. 순수 Flux가 상기의 수치보다 작으면, 구멍 직경이 과도하게 작아져, 효율적으로 단백질을 투과시키는 것이 곤란해진다. 또한, 투수량이 작기 때문에 여액 회수의 효율이 저하하게 된다. 순수 Flux가 상기의 수치보다 크면, 구멍 직경이 과도하게 커지게 되어, 바이러스 등의 제거 물질을 효율적으로 분리 제거하는 것이 곤란해진다. 순수 Flux는, 40 내지 230L/(h·m²·bar)가 보다 바람직하고, 70 내지 230L/(h·m²·bar)가 더욱 바람직하다.

여액에 회수되어야 할 성분인 단백질은, 여과 프로세스를 통해 높은 투과율을 나타내는 것이 바람직하다. 어느 정도의 투과율이 필요한지는, 단백질의 용도, 종류, 농도 등에 따라 일률적으로 결정하는 것은 곤란하지만, 일반적으로는 95% 이상인 것이 바람직하다. 95%를 하회하면, 여과에 의한 단백질 손실이 커져, 생산성이 저하하게 된다. 막 여과에서는 여과 시간이 길어짐에 따라서, 막힘에 의해 투과율이 저하하게 될 가능성이 있다. 따라서, 여과 프로세스 초기의 투과율에 대한, 충분히 장시간 여과를 행한 시점에서의 투과율(투과율 유지율)이, 단백질 투과의 경시적 안정성을 나타내는 지표가 된다. 투과율은 시간과 함께 저하할 가능성이 있는 점, 투과율은 여과 프로세스 전체를 통해 항상 95% 이상인 것이 바람직한 점을 고려하여, 투과율 유지율은 95% 이상인 것이 바람직하다.

여기서, "충분히 장시간 여과를 행한 시점"이 어느 정도인지는, 단백질의 용도, 종류, 농도 등에 따라 일률적으로 결정하는 것은 곤란하지만, 단백 용액 중에서 소경 바이러스를 분리 제거하는 프로세스에서는, 막에 걸리는 최대 여과 부하량을 50 내지 200L/m² 정도로 설정하는 것이 일반적이기 때문에, 적어도 50L/m²의 1/2, 즉 25L/m² 정도의 여과 부하가 걸린 시점이라고 생각하는 것이 타당하다고 할 수 있다. 또한, 생산 효율을 향상시킬 목적으로, 피처리 단백 용액의 농도는 계속 높아지고 있는 것이 최근의 경향이므로, 단백질의 투과성을 생각하는 경우에는 0.5% 정도 이상의 농도에서 판단하는 것이 타당하다.

본 발명의 단백질 함유 액처리용 다공질 중공사막은, 0.5% 면역 글로불린 용액을 데드 엔드로 60분에 걸쳐 1.0bar의 정압 여과했을 때, 여과 시간과 여액 회수 적산량이 실질적으로 직선 관계에 있는 것을 특징으로 한다. 일반적으로, 단백질 함유액을 막 여과하면, 구멍 직경의 막힘에 의해 경시적으로 여액 회수량이 저하하는 경향이 있다. 이러한 경우, 여과 시간을 횡축, 여액 회수 적산량을 종축으로 해서 플롯하면, 양자는 위로 볼록한 곡선 관계가 된다. 이러한 막에서는 단백질 함유액 투과량이 저하되기 때문에, 여과 효율이 나쁠 뿐 아니라, 소정 액량의 여과 처리에 어느 정도의 여과 시간을 예상하면 되는지 추정을 할 수 없어, 효율적인 작업이 곤란해져 바람직하지 않다. 또한, 여과 중에 막에 결함이 발생했을 경우, 그 시점에서 여액 회수량은 급격하게 증가하기 때문에, 여과 시간을 횡축, 여액 회수 적산량을 종축으로 하여 플롯하면, 양자는 아래로 볼록한 곡선 관계가 된다. 이러한 사태가 발생하면, 당연히 여과에 의해 제거되어야 할 물질이 누설되기 때문에 바람직하지 않다. 여과 시간과 여액 회수 적산량이 직선 관계에 있다는 것은, 초기의 여과 특성이 여과를 계속해도 안정적으로 유지되고, 또한 여과 중에 막의 결함이 발생하지 않는 것을 의미한다. 이러한 여과 특성을 갖는 막에서는, 소정 액량의 여과 처리에 필요한 여과 시간을 용이하게 추정할 수 있으므로, 작업의 효율화를 기대할 수 있는 점에서 바람직하다. 또한, 여과 특성이 안정적이기 때문에, 여과 초기의 분리 특성이 여과를 계속해도 지속되어, 회수 물질과 제거 물질의 분리가 확실하게 달성되는 점에서 바람직하다.

본 발명에서, "실질적으로 직선 관계에 있다"란, 여과 시간을 횡축에, 여액 회수 적산량을 횡축으로 해서 적어도 6점 이상 플롯했을 때의 각 점으로부터, 최소 제곱법에 의해 얻어지는 회귀 직선의 결정 계수(R²)가 0.95 이상인 것을 의미한다. 이것보다 낮으면, 단백의 막힘에 의해 여액 회수량이 경시적으로 저하하는 것을 의미하여, 바람직하지 않다. R²는 여과 시간과 여액 회수 적산량이 완전한 비례 관계에 있을 때에 1이 되므로, 최대값은 자연히 1이다. 또한, 플롯수는, 여과 시간과 여액 회수량의 관계를 명확하게 하기 위해서 많을수록 바람직하지만, 측정의 간편성 면에서는 너무 많게 하는 것은 바람직하지 않다. 바람직하게는 4점 내지 10점, 보다 바람직하게는 5점 내지 8점이다. 이것보다 적으면 R²의 신뢰성이 불충분해지고, 이것보다 많으면 측정이 번잡해진다. R²의 계산은, 퍼스널 컴퓨터를 사용해서 표 계산 소프트에 의해 간편하게 산출할 수 있으므로, 이 방법을 채용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 면역 글로불린 용액의 여과 시간과 여액 회수 적산량이 실질적으로 직선 관계에 있는 것을 특징으로 하지만, 여과 중의 막 면적이 불변인 것을 전제로 하여, 단위막 면적당의 여액 회수 적산량(이하, 처리량이라고 함)을 여액 회수 적산량 대신에 사용해도 좋다. 처리량을 사용함으로써, 서로 다른 막 면적에서 측정한 여액 회수량을 동렬에서 비교할 수 있으므로 바람직하다.

본 발명에서, 0.5% 면역 글로불린 용액을 데드 엔드로 60분에 걸쳐 1.0bar의 정압 여과했을 때의 여과 시간과 여액 회수 적산량의 관계를 구하기 위해서는, 막을 사용한 여과 실험을 실시할 필요가 있다. 이때 사용되는 면역 글로불린은, 입수의 용이성, 품질의 안정성 면에서, 정맥 주사용 면역 글로불린 제재(이하, IVIG라고 함), 구체적으로는, 폴리에틸렌글리콜 처리 인간 면역 글로불린, 예를 들어 헌혈 베노 글로불린-IH 요시토미를 사용하는 것이 바람직하다. IVIG는 면역 글로불린의 단편을 유효 성분으로 하는 불완전 분자형과, 면역 글로불린 그 자체를 유효 성분으로 하는 완전 분자형이 있는데, 본 발명에서는 후자를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 면역 글로불린을 화학 수식한 것을 유효 성분으로 하는 것과, 비수식의 면역 글로불린을 유효 성분으로 하는 것이 있는데, 본 발명에서는 후자를 사용하는 것이 바람직하다. 보통 IVIG는 5% 정도의 농도의 용액, 또는 동결 건조 성분을 용해해서 5% 정도의 농도의 용액이 얻어지는 키트로서 공급되는 경우가 많지만, 본 발명에서는 이것을 희석해서 0.5%로 하여 사용하는 것이 바람직하다. 이때 사용하는 희석액은, 인산 완충 생리 식염수(이하, PBS라고 약기함)가 바람직하다. 본 발명에서 말하는 인산 완충 생리 식염수(이하, PBS라고 약기함)란, 인산염에 의해 완충 작용이 부여된 등장 식염수 용액을 의미하며, pH는 6.5 내지 7.5인 것이 바람직하다.

본 발명에서, 면역 글로불린 용액의 여과 시간과 여액 회수 적산량의 관계를 구하기 위한 여과 실험은, 다음 측정 조건에 의해 구한다. 액온은 25℃로 조정한다.

(1) IVIG를 PBS로 0.5%가 되도록 희석하여, pH를 6.8로 조정한다.

(2) 건조 상태의 중공사막에 이 용액을 도입하고, 1.0bar의 여과압으로 60분에 걸쳐 정압 여과한다.

(3) 여과 개시부터 종료까지, 거의 등간격으로(예를 들어, 여과 개시부터 5분, 10분, 20분, 30분, 40분, 50분, 60분) 여과 시간, 여액 회수량을 기록한다.

(4) 여액 회수량을 막 면적으로 나누어 처리량을 산출한다.

(5) 여과 시간, 처리량의 수치를 퍼스널 컴퓨터상의 표 계산 소프트에 입력하여 R²를 산출한다.

본 발명의 단백질 함유 액처리용 다공질 중공사막은, 막 두께 부분의 중심 영역이 실질적으로 균질한 구조로 이루어지고, 또한 매크로 보이드를 갖지 않는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다. "막 두께 부분의 중심 영역"이란, 내표면에서부터 막 두께의 20%에 상당하는 거리만큼 외표면측의 위치와, 외표면에서부터 막 두께의 20%에 상당하는 거리만큼 내표면측의 위치 사이에 끼워진 영역을 의미하며, "실질적으로 균질한 구조"란, 1000배의 SEM상을 육안으로 관찰했을 때, 구조의 불균일성을 확인할 수 없는 것을 의미한다. 구체적으로는, 도 1, 도 2에 있는 구조가 "막 두께 부분의 중심 영역이 실질적으로 균질한 구조"다. 한편, 도 3에서는 중심 영역이 내면으로부터 외면 방향을 향해 소-밀로 되어 있고, 도 4에서는 중심 영역이 내면으로부터 외면 방향을 향해 밀-소-밀로 되어 있고, 도 5에서는 중심 영역에 매크로 보이드가 포함되어 있는 상태에서 소밀 구조가 복잡하게 변천하고 있다. 이것들은 모두 본 발명에서는 바람직하지 않은 구조다. 또한, 도 1 내지 도 5에서는, 상의 중앙에 있는 양쪽 화살표가 나타내는 범위가 "막 두께 부분의 중심 영역"이며, 양측의 양쪽 화살표가 나타내는 범위가 막 두께 부분의 내면측 영역과 외면측 영역이다.

본 발명에서 "매크로 보이드를 갖지 않는다"란, 막 두께 부분의, 서로 다른 영역을 5 시야 촬영한 SEM상(1000배)을 육안으로 관찰했을 때, 어느 쪽의 시야에서든, 균질한 막 두께 부분의 구조와 비교해서 명백하게 원 형상 또는 타원 형상 또는 물방울 형상으로 막의 실 부분이 결핍된 구멍 영역, 즉 매크로 보이드가 관찰되지 않는 것을 의미한다.

면역 글로불린 용액 중으로부터의 소경 바이러스의 분리 제거 등, 크기가 극단적으로 다르지 않은 것이 공존하는 용액으로부터 바이러스를 분리하기 위해서는, 균질막을 이용하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 균질한 구조를 두께 방향으로 취함으로써, 많은 층에서 분리를 몇 번이나 반복하는 의사적 다단계의 효과를 기대할 수 있기 때문이다. 또한, 이와 같은 구조로 함으로써, 만일 막 두께 부분의 일부에 결함이 있어 거기에서의 피제거 물질 트랩이 이루어지지 않았어도, 막 두께 부분 의 어딘가에서 멈춰질 가능성이 높아, 막 전체적으로 피제거 물질 누설의 리스크를 저감할 수 있다. 중심 영역이 균질 구조로 되어 있음으로써, 이러한 장점을 얻을 수 있어 단백질의 용액으로부터 바이러스 등의 물질을 제거하는데 적합하다. 매크로 보이드의 존재는, 이러한 효과를 기대할 수 있는 영역을 좁혀버리기 때문에 바람직하지 않다.

본 발명의 단백질 함유 액처리용 다공질 중공사막은, 여과 상류 측면이 중공사막 내강측이거나 중공사막 외벽측이어도 좋지만, 여과를 실시할 때에 부여하는 압력에 대한 내구성 면에서, 중공사막 내강측을 여과 상류 측면으로 하여, 내측으로부터 외측을 향해 여과하는 것이 바람직하다.

본 발명의 단백질 함유 액처리용 다공질 중공사막의 내경은 100 내지 1000㎛가 바람직하고, 보다 바람직하게는 120 내지 800㎛이며, 150 내지 400㎛가 더욱 바람직하고, 180 내지 300㎛가 더욱 보다 바람직하다. 또한, 막 두께는 10 내지 500㎛가 바람직하고, 보다 바람직하게는 20 내지 400㎛이며, 40 내지 200㎛가 더욱 바람직하고, 50 내지 100㎛가 더욱 보다 바람직하다. 이것보다 내경이 작으면, 내측으로부터 외측을 향해 여과했을 경우, 통과액에 의한 압력 손실이 커져, 중공사막의 길이 방향에서 여과압이 불균일해지는 경우가 있다. 또한, 불순물이나 응집 성분이 많이 포함되는 피처리액을 도입했을 경우, 피처리액 중의 성분에 의해 내강의 폐색 등이 발생할 가능성이 있다. 이것보다 내경이 크면, 중공사막의 찌그러짐, 뒤틀림 등이 발생하기 쉬워진다. 막 두께가 이것보다 작으면, 중공사막의 찌그러짐, 뒤틀림 등이 발생하기 쉬워진다. 이것보다 막 두께가 크면, 피처리액이 막 벽을 통과할 때의 저항이 커져, 투과성이 저하하는 경우가 있다.

본 발명의 단백질 함유 액처리용 다공질 중공사막의 박테리오파지·클리어런스는, LRV로서 4 이상인 것이 바람직하고, 5 이상인 것이 보다 바람직하다. 이러한 특성을 가짐으로써, 단백질 함유액으로부터의 바이러스 제거 용도에 바람직하게 적용할 수 있다. 여기에서 말하는 박테리오파지는, PP7, φX174 등 20 내지 30nm의 직경을 갖는 박테리오파지인 것이 바람직하고, 숙주 세균의 취급의 간편성 면에서, φX174인 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 고분자 단백질 함유 액처리용 다공질 중공사막의 제조 방법은 아무런 한정도 되는 것이 아니지만, 소수성 고분자, 친수성 고분자, 용매, 비용매를 혼합 용해하여, 탈포한 것을 제막 용액으로 해서 코어액과 함께 이중관 노즐의 환상부, 중심부로부터 동시에 토출하여, 공주(空走)부(에어 갭부)를 거쳐 응고욕 중으로 유도해서 중공사막을 형성하고(건습식 방사법), 수세 후 권취하여 건조하는 방법이 예시된다.

제막 용액에 사용되는 용매는, N-메틸-2-피롤리돈(이하, NMP라고 약기함), N,N-디메틸포름아미드(이하, DMF라고 약기함), N,N-디메틸아세트아미드(이하, DMAc라고 약기함), 디메틸 술폭시드(이하, DMSO라고 약기함), ε-카프로락탐 등, 사용되는 소수성 고분자, 친수성 고분자의 양용매이면 널리 사용하는 것이 가능하지만, 소수성 고분자로서 PSf, PES 등의 폴리술폰계 고분자를 사용하는 경우에는, NMP, DMF, DMAc 등의 아미드계 비프로톤성 용매가 바람직하고, NMP가 특히 바람직하다. 또한, 본 발명에서 아미드계 용매란, 구조 중에 N-C(=O)의 아미드 결합을 함유하는 용매를 의미하고, 비프로톤성 용매란, 구조 중에서 탄소 원자 이외의 헤테로 원자에 직접 결합한 수소 원자를 함유하지 않은 용매를 의미한다.

또한, 제막 용액에는 비용매를 첨가하는 것이 바람직하다. 사용되는 비용매로는, 예를 들어, 에틸렌글리콜(이하, EG라고 약기함), 프로필렌글리콜(이하, PG라고 약기함), 디에틸렌글리콜(이하, DEG라고 약기함), 트리에틸렌글리콜(이하, TEG라고 약기함), 폴리에틸렌글리콜(이하, PEG라고 약기함), 글리세린, 물 등이 예시되는데, 소수성 고분자로서 PSf, PES 등의 폴리술폰계 고분자, 친수성 고분자로서 PVP를 사용하는 경우에는, DEG, TEG, PEG 등의 에테르폴리올이 바람직하고, TEG가 특히 바람직하다. 또한, 본 발명에서 에테르폴리올이란, 구조 중에 적어도 하나의 에테르 결합과, 2개 이상의 수산기를 갖는 물질을 의미한다.

상세한 기구는 불분명하지만, 이들 용매, 비용매를 사용해서 조제한 제막 용액을 사용함으로써, 방사 공정에서의 상 분리(응고)가 제어되어, 본 발명의 바람직한 막 구조를 형성하는데 유리해지는 것으로 생각된다. 또한, 상 분리의 제어에는, 후술하는 코어액 조성이나 응고욕 중의 액(외부 응고액)의 조성도 중요해진다.

제막 용액 중에서의 용매/비용매의 비는, 방사 공정에서의 상 분리(응고)의 제어에 중요한 요인이 된다. 용매에 대하여 비용매가 동량이거나 약간 과잉인 것이 바람직하고, 구체적으로는, 용매/비용매가 중량비로 25/75 내지 50/50인 것이 바람직하고, 30/70 내지 50/50인 것이 보다 바람직하고, 35/65 내지 50/50인 것이 더욱 바람직하다. 용매의 함유량이 이것보다 적으면 응고가 진행하기 쉬워져, 막 구조가 지나치게 치밀화하여 투과성이 저하된다. 또한, 용매 함유량이 이것보다 많으면 상 분리의 진행이 과도하게 억제되어, 대직경의 구멍이 발생하기 쉬워져, 분리 특성이나 강도의 저하를 초래할 가능성이 커진다.

제막 용액에서의 소수성 고분자의 농도는, 상기 용액으로부터의 제막이 가능하면 특별히 제한되지 않지만, 10 내지 40중량%가 바람직하고, 10 내지 30중량%가 보다 바람직하고, 15 내지 25중량%가 더욱 바람직하다. 높은 투과성을 얻기 위해서는 소수성 고분자의 농도는 낮은 것이 바람직하지만, 과도하게 낮으면 강도의 저하나 분리 특성의 악화를 초래할 가능성이 있기 때문에, 15 내지 25중량%가 바람직하다. 친수성 고분자의 첨가량은, 제막 용액으로부터의 제막에 지장을 주지 않고 중공사막에 친수성을 부여하여, 피처리액 여과시의 비특이 흡착을 억제하는데 충분한 양이면 특별히 제한되지 않지만, 제막 용액에서의 친수성 고분자의 농도로서 2 내지 15중량%가 바람직하고, 2 내지 10중량%가 보다 바람직하고, 3 내지 8중량%가 더욱 바람직하다. 친수성 고분자의 첨가량이 이것보다 적으면, 막에 대한 친수성 부여가 불충분해져서, 막 특성의 유지성이 저하할 가능성이 있다. 또한, 이것보다 많으면, 친수성 부여 효과가 포화되어 효율이 좋지 않고, 또한, 제막 용액의 상 분리(응고)가 과도하게 진행되기 쉬워져 조업성이 악화할 뿐 아니라, 본 발명의 바람직한 막 구조를 형성하는데 불리해진다.

제막 용액은, 소수성 고분자, 친수성 고분자, 용매, 비용매를 혼합, 교반해서 용해함으로써 얻어진다. 이때, 적절하게 온도를 가함으로써 효율적으로 용해를 행할 수 있지만, 과도한 가열은 고분자의 분해를 초래할 위험이 있기 때문에, 바람직하게는 30 내지 100℃, 보다 바람직하게는 40 내지 80℃다. 또한, 친수성 고분자로서 PVP를 사용하는 경우, PVP는 공기 중의 산소의 영향에 의해 산화 분해를 일으키는 경향이 있으므로, 제막 용액의 조제는 불활성 기체 봉입하에서 행하는 것이 바람직하다. 불활성 기체로는, 질소, 아르곤 등을 들 수 있지만, 질소를 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 용해 탱크 내의 잔존 산소 농도는 3% 이하인 것이 바람직하다.

제막 용액으로부터는 기포를 배제하는 것이 결함이 없는 중공사막을 얻는데 유효하다. 기포 혼입을 억제하는 방법으로는, 제막 용액의 탈포를 행하는 것이 유효하다. 제막 용액의 점도에 따라서도 다르지만, 정치 탈포나 감압 탈포를 사용할 수 있다. 이 경우, 용해 탱크 내를 상압-0.015 내지 상압-0.090MPa로 감압한 후, 탱크 내를 밀폐해서 30분 내지 180분간 정치한다. 이 조작을 수회 반복해서 탈포 처리를 행한다. 감압도가 지나치게 낮을 경우에는, 탈포의 횟수를 늘릴 필요가 있기 때문에 처리에 장시간을 필요로 하는 경우가 있다. 또한, 감압도가 지나치게 높으면, 계의 밀폐도를 올리기 위한 비용이 높아지는 경우가 있다. 총 처리 시간은 5분 내지 5시간으로 하는 것이 바람직하다. 처리 시간이 지나치게 길면, 감압의 영향에 의해 제막 용액의 구성 성분이 분해, 열화하는 경우가 있다. 처리 시간이 지나치게 짧으면 탈포의 효과가 불충분해지는 경우가 있다. 또한, 제막 용액을 탱크에서부터 노즐까지 유도하는 유로에 감압 부분을 형성하여, 제막 용액을 유동시키면서 탈포를 실시하는 방법을 채용할 수도 있다. 이때의 감압도는, 상압-0.005 내지 상압-0.030MPa인 것이 바람직하다.

제막을 행함에 있어서는, 중공사막에 대한 이물질 혼입에 의한 막 구조의 결함의 생성을 회피하기 위해서, 이물질을 배제한 제막 용액을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 이물질이 적은 원료를 사용하는, 제막 용액을 여과해서 이물질을 저감하는 방법 등이 유효하다. 본 발명에서는, 중공사막 다발의 막 두께보다 작은 구멍 직경의 필터를 사용해서 제막 용액을 여과한 후 노즐로부터 토출하는 것이 바람직하고, 구체적으로는 균일 용해한 제막 용액을 용해 탱크에서부터 노즐까지 유도하는 사이에 형성된 구멍 직경 10 내지 50㎛의 소결 필터를 통과시킨다. 여과 처리는 적어도 1회 행하면 좋지만, 여과 처리를 복수 단계로 나누어서 행하는 경우에는 후단으로 감에 따라서 필터의 구멍 직경을 작게 해나가는 것이 여과 효율 및 필터 수명을 연장시키는 의미에서 바람직하다. 필터의 구멍 직경은 10 내지 45㎛가 보다 바람직하고, 10 내지 40㎛가 더욱 바람직하다. 필터 구멍 직경이 지나치게 작으면 배압이 상승하여, 생산성이 떨어지는 경우가 있다.

중공사막의 제막시에 사용되는 코어액의 조성은, 제막 용액에 포함되는 용매 및/또는 비용매를 주성분으로 한 액체를 사용하는 것이 바람직하다. 단, 제막 용액에 포함되는 용매만으로는, 내강 벽면에서의 응고가 과도하게 억제되기 때문에 바람직한 표면 구조를 얻을 수 없다. 따라서, 용매와 비용매의 혼합액, 비용매만, 용매와 물의 혼합액, 비용매와 물의 혼합액, 용매와 비용매와 물의 혼합액 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다. 코어액에 포함되는 유기 성분의 양은, 50 내지 100중량%가 바람직하고, 60 내지 100중량%가 보다 바람직하다. 보다 상세하게는, 코어액을 용매와 물의 혼합액으로 하는 경우에는, 유기 성분의 양이 50 내지 65중량%, 코어액을 비용매와 물의 혼합액으로 하는 경우에는, 유기 성분의 양이 60 내지 100중량%, 코어액을 용매와 비용매와 물의 혼합액으로 하는 경우에는, 제막 용액의 용매/비용매 비율과 동일하게 한 뒤 이것을 물로 희석하여, 유기 성분 농도를 60 내지 95중량%로 하는 것이 바람직하다. 유기 성분의 함유량이 이것보다 적으면 응고가 진행되기 쉬워져, 막 구조가 지나치게 치밀화하여 투과성이 저하하게 된다. 또한, 유기 성분 함유량이 이것보다 많으면 상 분리의 진행이 과도하게 억제되어, 대직경의 구멍이 발생하기 쉬워져, 분리 특성이나 강도의 저하를 초래할 가능성이 커진다.

외부 응고액의 조성은, 제막 용액에 포함되는 용매 및 비용매와, 물과의 혼합액을 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 외부 응고액 중에 포함되는 상기 용매와 상기 비용매의 비율은, 제막 용액의 용매/비용매 비율과 동일한 것이 바람직하다. 제막 용액에 사용되는 것과 동일한 용매 및 비용매를, 제막 용액 중의 비율과 동일하게 해서 혼합하고, 이것에 물을 첨가하여 희석한 것이 바람직하게 사용된다. 외부 응고액 중의 물의 함량은, 20 내지 70중량%, 바람직하게는 30 내지 60중량%다. 물의 함유량이 이것보다 많으면 응고가 진행하기 쉬워져, 막 구조가 지나치게 치밀화하여 투과성이 저하하게 된다. 또한, 물 함유량이 이것보다 적으면 상 분리의 진행이 과도하게 억제되어, 대직경의 구멍이 발생하기 쉬워져, 분리 특성이나 강도의 저하를 초래할 가능성이 커진다. 또한, 외부 응고액의 온도는, 낮으면 응고가 진행되기 쉬워져, 막 구조가 지나치게 치밀화하여 투과성이 저하하는 경우가 있다. 또한, 높으면 상 분리의 진행이 과도하게 억제되어, 대직경의 구멍이 발생하기 쉬워져, 분리 특성이나 강도의 저하를 초래할 가능성이 커지게 되므로, 40 내지 70℃, 바람직하게는 45 내지 65℃이다.

본 발명에서, 막 구조를 제어하는 인자의 하나에는, 노즐의 온도를 들 수 있다. 노즐의 온도는, 낮으면 응고가 진행되기 쉬워져, 막 구조가 지나치게 치밀화하여 투과성이 저하된다. 또한, 높으면 상 분리의 진행이 과도하게 억제되어, 대직경의 구멍이 발생하기 쉬워져, 분리 특성이나 강도의 저하를 초래할 가능성이 커지므로, 30 내지 85℃, 바람직하게는 40 내지 75℃이다.

본 발명의 단백질 함유 액처리용 다공질 중공사막을 얻는 바람직한 제조 방법으로는, 코어액과 함께 이중관 노즐로부터 토출한 제막 용액을, 에어 갭 부분을 거쳐서 외부 응고액을 채운 응고욕 중으로 유도하여 중공사막을 형성하는 건습식 방사법이 예시되는데, 노즐로부터 토출된 제막 용액의, 에어 갭 부분에서의 체류 시간이 막 구조를 제어하는 인자의 하나다. 체류 시간이 짧으면, 에어 갭 부분에서의 상 분리에 의한 응집 입자의 성장이 억제된 상태에서 외부 응고액에 의해 켄치되므로, 외표면이 치밀화해서 투과성이 저하하게 된다. 또한, 외표면의 치밀화에 의해, 얻어진 중공사막이 고착되기 쉬운 경향으로 된다. 체류 시간이 길면, 대직경의 구멍이 발생하기 쉬워져, 분리 특성이나 강도의 저하를 초래할 가능성이 커지게 된다. 에어 갭에서의 체류 시간의 바람직한 범위는 0.01 내지 2초이며, 0.02 내지 1초가 보다 바람직하고, 0.02 내지 0.5초가 더욱 바람직하다.

에어 갭 부분 및 응고욕에서의 드래프트비, 즉, 응고욕으로부터 물러나는 속도와 이중관 노즐로부터의 제막 용액 토출 선속도의 비가, 미세한 막 구조를 제어해서 얻어져 중공사막의 투과 특성을 제어하는 인자의 하나다. 여기에서 말하는 드래프트비는 오로지 에어 갭 부분에서의 연신비라고 생각해도 되는데, 상 분리에 의한 응집 입자의 성장이 억제된 상태에 있는 에어 갭에서 적당한 연신을 가함으로써 고분자쇄의 배향이 최적화되어, 이것이 막의 미세 구조에 영향을 주는 것으로 생각된다. 본 발명의 단백질 함유 액처리용 다공질 중공사막을 얻기 위해서는, 이 드래프트비를 2 내지 20, 바람직하게는 4 내지 15로 하는 것이 바람직하다. 드래프트비가 이것보다 작으면 여과 시간에 의한 여액 회수량의 저하가 커지기 쉽고, 또한, 바이러스 등의 피제거 물질의 제거 효과가 충분히 발휘되기 어려워지는 경우가 있다. 드래프트비가 이것보다 크면 실의 끊어짐이 발생하기 쉬워 조업성이 저하하는 경우가 있다.

상기, 비교적 체류 시간이 짧은 에어 갭 부분에서 적당한 연신이 가해진 후, 응고욕으로 유도된 중공사막은, 코어액부터의 응고가 진행하면서, 외부로부터의 응고는 어느 정도 억제된 상태에서 외부 응고액과 접촉한다. 외부 응고액 통과 중에 중공사막은 완전하게 응고를 완료하여, 구조가 결정되어 끌어올려진다. 응고욕 내에서의 체류 시간이 막 구조의 제어에는 중요하며, 구체적으로는 1 내지 15초가 바람직하고, 2 내지 10초가 보다 바람직하고, 2 내지 5초가 더욱 바람직하다. 응고욕 내에서의 체류 시간이 이것보다 짧으면 응고가 불충분해지고, 이것보다 길면 제막 속도의 저하나 응고욕의 대형화가 필요해진다.

응고욕으로부터 끌어올려진 중공사막은, 온수를 채운 수세욕으로 유도되어, 가열 상태에서 수세를 행함으로써, 바람직한 분리 특성, 투과 특성, 막 구조를 갖는 중공사막을 얻을 수 있다. 이때, 수세욕의 양단부에 설치된 등속의 롤러간을 수회에 걸쳐 왕복시키는, 이른바 넬슨·롤러 주행에 의해 단속적으로 수세욕 중의 온수에 수회 침지시키는 방법이 이용될 수 있다. 넬슨·롤러 주행에 의해, 중공사막은 교대로 온수 접촉과 공기 접촉이 반복되는데, 공기 주행에서 미묘하게 건조되면서 중공사막은 약간 수축되고, 이것이 등속의 롤러로 속도가 제어되고 있기 때문에, 미묘한 장력 변화가 주어지게 된다. 상세한 기구는 불분명하지만, 이 미묘한 장력 변화, 가열 이력이 바람직한 영향을 부여하고 있을 가능성을 생각할 수 있다. 넬슨·롤러 주행에 의한 온수 접촉은 5 내지 15회, 바람직하게는 8 내지 12회, 온수 중의 체류 시간 총합은 15 내지 60초, 바람직하게는 20 내지 45초간으로 설정하는 것이 적합하다. 온수의 온도는 30 내지 100℃가 바람직하고, 40℃ 내지 90℃가 더욱 바람직하다. 이것보다 저온에서는 세정 효과가 불충분해질 가능성이 높고, 이것보다 고온에서는 세정액으로서 물을 사용할 수 없다.

제막 속도(방속(紡速))에 대해서는, 결함이 없는 중공사막이 얻어져, 생산성을 확보할 수 있으면 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 5 내지 40m/min, 보다 바람직하게는 10 내지 30m/min이다. 이것보다 방속이 낮으면, 생산성이 저하하는 경우가 있다. 이것보다 방속이 높으면, 상기의 방사 조건, 특히 에어 갭 부분에서의 체류 시간이나, 응고욕 내에서의 체류 시간을 확보하는 것이 곤란해지는 경향이 있다.

제막 후, 온라인 세정을 거쳐서 얻어진 중공사막은, 사용중이나 세정 조작에 의한 막 특성의 변화를 억제하여, 막 특성의 유지성·안정성, 막 특성의 회복성을 확보할 목적으로, 가열 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 이 가열 처리를 열수에 대한 침지 처리로 함으로써, 동시에, 중공사막에 잔존하는 용매나 비용매 등을 세정·제거하는 효과도 기대할 수 있다. 본 발명의 단백질 함유 액처리용 다공질 중공사막을 얻기 위해서는, 이 열수 중에 대한 침지 처리에 앞서, 중공사막을 용매/비용매의 수용액에 침지해서 에이징을 실시하는 방법이 이용될 수 있다. 이 에이징을 행함으로써, 막 중의 친수성 고분자의 함량, 존재 상태가 최적화되어, 투과 특성이 최적화되는 것으로 생각된다.

이 공정에서의 침지액은, 제막 용액의 용매/비용매 비율과 동일하게 한 뒤에 이것을 물로 희석하여, 유기 성분 농도를 10 내지 60중량%로 하는 것이 바람직하다. 침지 처리 온도는 15 내지 30℃, 침지 시간은 10 내지 180분이 바람직하다. 이것보다 유기 성분 농도가 낮을 경우, 온도가 낮을 경우, 시간이 짧을 경우에는, 과잉의 친수성 고분자가 잔존하기 쉬워져, 막 특성의 경시적 변화, 실제 사용시의 용출에 의한 피처리액의 오염 등의 문제를 초래할 가능성이 있다. 이것보다 유기 성분 농도가 높을 경우, 온도가 높을 경우, 시간이 길 경우에는, 내강 표면 구조의 파괴, 친수성 고분자의 과도한 추출 등에 의해, 분리 특성이나 강도의 저하를 초래할 가능성이 있다.

상기 에이징을 거친 중공사막의 가열 처리에 사용되는 열수의 온도는, 40 내지 100℃, 보다 바람직하게는 60 내지 95℃, 처리 시간은 30 내지 90분, 보다 바람직하게는 40 내지 80분, 더욱 바람직하게는 50 내지 70분이다. 온도가 이것보다 낮고, 처리 시간이 이것보다 짧으면 중공사막에 걸리는 열이력이 불충분해지고, 막 특성의 유지성·안정성이 저하할 가능성이 있으며, 또한, 세정 효과가 불충분해져 용출물이 증가할 가능성이 높아진다. 온도가 이것보다 높고, 처리 시간이 이것보다 길면, 물이 비등해버리거나, 처리에 장시간을 필요로 하기 때문에 생산성이 저하하는 경우가 있다. 열수에 대한 중공사막의 욕비는, 중공사막이 충분히 잠기는 양의 열수를 사용하면, 특별히 제한되지 않지만, 지나치게 다량의 열수를 사용하는 것은, 생산성이 저하할 가능성이 있다. 또한 이 가열 처리시, 중공사막을 적당한 길이의 번들 형상으로 해서 직립시킨 상태에서 열수에 침지하면, 내강 부분에까지 열수가 도달하기 쉬워, 가열 처리·세정 효과의 관점에서 바람직하다.

본 발명의 단백질 함유 액처리용 다공질 중공사막은, 상기 가열 처리의 후, 곧 고압 열수로 처리하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 수몰 상태에서 고압 증기 멸균기에 세팅하여, 통상의 고압 증기 멸균 조건인 처리 온도 120 내지 140℃, 처리 시간 20 내지 120분으로 처리하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 가열 처리가 완료된 중공사막은, 젖은 상태 그대로, 고온의 상태 그대로 신속하게 고압 열수 처리를 개시하는 것이 바람직하다. 상세한 기구는 불분명하지만, 가열 처리로 막의 온도가 상승하여 "느슨해진" 상태에서 더 고압 열수 처리함으로써, 과잉의 친수성 고분자가 제거되는 것임과 동시에 존재 상태가 최적화되어, 투과 특성이 최적화되는 것으로 생각된다. 상기의 범위보다 처리 온도가 낮을 경우, 처리 시간이 짧을 경우, 처리 조건이 지나치게 마일드하기 때문에 과잉 친수성 고분자의 제거, 존재 상태의 최적화가 불충분해져, 막 특성의 경시적 변화, 실제 사용시의 용출에 의한 피처리액의 오염 등의 문제를 초래할 가능성이 커진다. 상기의 범위보다 처리 온도가 높을 경우, 처리 시간이 길 경우, 처리 조건이 가혹하기 때문에, 막 구조의 파괴, 친수성 고분자의 과도한 추출 등에 의해, 분리 특성이나 강도의 저하를 초래할 가능성이 있다.

본 발명의 단백질 함유 액처리용 다공질 중공사막을 얻기 위해서는, 상기 고압 열수 처리에 사용하는 침지액에 첨가제를 첨가해도 된다. 첨가제는, 아황산나트륨이나 다가 알코올 등 산화 방지 효과, 라디칼 트랩 효과가 있는 물질이 바람직하다. 상세한 기구는 불분명하지만, 고압 열수 처리에 의한 친수성 고분자의 열 가교의 진행이 제어되는 동시에, 그 존재 상태가 최적화되어, 투과 특성이 최적화되는 것으로 생각된다. 첨가량은 첨가제의 종류에 따라서도 다르지만, 아황산나트륨의 경우 0.01 내지 1%, 바람직하게는 0.01 내지 0.1%, 다가 알코올의 경우, 0.1 내지 20%, 바람직하게는 1 내지 10%이다. 이것보다 적으면 투과 특성 최적화에 대한 기여가 작고, 이것보다 많으면 얻어지는 막으로부터의 용출물이 증가해서 바람직하지 않다. 첨가제를 가한 상태에서의 고압 열수 처리 후, 또 한번 더 상기의 열수 처리를 행하여, 첨가제를 세정 제거해도 좋다.

제막, 가열 처리, 고압 열수 처리를 완료한 중공사막은, 건조시킴으로써 최종적으로 완성된다. 건조 방법은, 바람 건조, 감압 건조, 열풍 건조, 마이크로파 건조 등 통상적으로 이용되는 건조 방법을 널리 이용할 수 있다. 특히 최근, 혈액 처리막의 건조 등에서 이용되고 있는 마이크로파 건조는, 비교적 저온도에서 효율적으로 대량의 중공사막을 건조할 수 있는 점에서 바람직하게 이용될 수 있다. 건조시의 온도는, 실온 내지 70℃, 바람직하게는 30 내지 65℃이다. 이것보다 온도가 낮으면 건조까지 장시간을 필요로 하고, 이것보다 온도가 높으면 열풍 생성을 위한 에너지 비용이 높아져, 모두 바람직하지 않다. 또한, 중공사막은 절건 상태로까지 건조시키게 되면, 친수성 고분자의 분해, 마이그레이션에 의해 바람직한 투과 특성을 유지하는 것이 곤란해지므로, 건조 처리 후의 수분율은, 바람직하게는 1 내지 8%, 보다 바람직하게는 2 내지 6%가 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 수분율이 이것보다 낮으면, 바람직한 투과 특성을 얻는 것이 곤란해지고, 이것보다 높으면 습기가 많아 취급성이 악화하는 경우가 있다.

실시예

이하, 본 발명의 유효성을 실시예를 들어 설명하지만, 본 발명은 이것들에 한정되는 것이 아니다. 또한, 본 발명에서의 평가 방법은 이하와 같다.

1. 중공사막 수분율의 측정

방사·후처리에 의해 얻어진 중공사막 번들을 사용하여, 중공사막 수분율을 다음 식 [1]에 의해 산출했다.

중공사막 수분율[%] = 100×(W1+W2)/W1 [1]

여기서, W1은 방사·후처리에 의해 얻어진 중공사막 번들의 중량(g), W2는 이 중공사막 번들을, 120℃의 건열 오븐에서 2시간에 걸쳐 건조한 절건 상태의 중공사막 번들의 중량(g)이다.

2. 미니 모듈의 제작

중공사막을 약 30cm의 길이로 절단하고, 양쪽 말단을 파라핀 필름으로 묶어서 중공사막 다발을 제작했다. 이 중공사막 다발의 양단부를 파이프(슬리브)에 삽입하여 우레탄 포팅제로 굳혔다. 단부를 절단하고, 양쪽 말단이 슬리브로 고정된 양단부 개구 미니 모듈을 얻었다. 중공사막의 개수는, 내면의 표면적이 30 내지 50cm²가 되도록 적절하게 설정했다.

3. 외통 부착 미니 모듈의 제작

폴리염화비닐제 튜브(약 15cm 길이)의 한쪽 단부에 원통 형상 칩을, 다른 쪽의 단부에 측관 부착 원통 형상 칩을 장착했다. 이, 양단부에 칩이 달린 폴리염화비닐제 튜브에, 약 15cm의 길이로 절단한 중공사막 1개 내지 5개를 삽입하고, 중공사막 내강을 막지 않도록 양단부의 칩 부분을 실리콘 접착제로 굳혔다. 이 외통 부착 미니 모듈은, 단부의 칩 부분으로부터 중공사막 내강으로 액을 도입함으로써 중공사막의 내강으로부터 외벽 방향으로의 여과(내-외 여과)가 가능한 상태에서, 측관으로부터 액을 도입함으로써 외벽으로부터 내강 방향으로의 여과(외-내 여과)를 행할 수도 있다.

4. 막 면적의 계산

모듈의 막 면적은 중공사막의 내면측의 직경을 기준으로 해서 구했다. 다음 식 [2]에 의해 모듈의 막 면적(A)[m²]을 계산할 수 있다.

A = n×π×d×L [2]

여기서, n은 중공사막의 개수, π는 원주율, d는 중공사막의 내경[m], L은 모듈에서의 중공사막의 유효 길이[m]이다.

5. 순수 Flux의 측정

미니 모듈의 말단 슬리브 2개소(각각 내강 유입구, 내강 유출구라고 함)에 회로를 접속하여, 미니 모듈에 대한 액체의 유입압과 미니 모듈로부터의 액체의 유출압을 측정할 수 있게 했다. 순수를 가압 탱크에 넣어 25℃로 보온하고, 여과압이 1.0bar 정도가 되도록 레귤레이터로 압력을 제어하면서, 미니 모듈의 내강 유입구에 순수를 도입해서 중공사막의 내강에 순수를 채웠다. 내면 유출구에 접속한 회로(압력 측정점보다 하류)를 겸자로 막아 흐름을 멈추고, 모듈의 내강 유입구로부터 들어간 순수를 전체 여과하도록 했다. 계속해서 미니 모듈에 순수를 보내 30초에 걸쳐 여과를 행하여, 막의 순화를 행했다. 순화 처리 중의 여액은 폐기했다. 그 후, 중공사막 외면으로부터 얻어지는 여액량을 2분간에 걸쳐 회수하고, 그 양을 측정했다. 또한, 여과 실시시의 내강 유입구측 압력(Pi), 내강 유출구측 압력(Po)을 측정하여, 다음 식 [3]에서 막간 압력차(TMP)(ΔP)를 얻었다.

ΔP = (Pi+Po)/2 [3]

여과 시간(t)[h], TMP(ΔP)[bar], 미니 모듈의 막 면적A[m²], 여액량(V)[L]으로부터 다음 식 [4]에 의해 순수 Flux[L/(h·m²·bar)]를 얻었다.

순수 Flux = V÷t÷A÷ΔP [4]

6. 면역 글로불린의 투과 시험

닛스이제약(주)사로부터 시판되고 있는 둘베코 PBS(-) 분말 "닛스이" 9.6g을 증류수에 용해해서 전량을 1000mL로 하여 PBS를 얻었다. 이 완충액으로, 타나베미츠비시제약(주)사로부터 시판되고 있는 헌혈 베노 글로불린-IH 요시토미를 희석하고, 1mol/L의 수산화나트륨 수용액으로 pH가 6.8이 되도록 조정했다. 희석, pH 조정 후의 면역 글로불린 농도는 0.5%가 되도록 조정했다(이하, 이 용액을 IVIG/PBS라고 약기함). 외통 부착 미니 모듈의 말단 칩 2개소(각각 내강 유입구, 내강 유출구라고 함)에 회로를 접속하고, 중공사막 내강에 대한 액 도입출을 가능하게 했다. 액 도입측에는 액의 유입압을 측정할 수 있게 했다. 액 도출측은 겸자로 막아 흐름을 멈추고, 모듈의 내강 유입구로부터 들어간 액이 전량 여과되도록 했다. IVIG/PBS를 가압 탱크에 넣어 25℃로 보온하고, 여과압이 1.0bar가 되도록 레귤레이터로 압력을 제어하면서, 외통 부착 미니 모듈의 내강에 도입했다. 중공사막 외면에서 얻어지는 여과액은, 칩의 측관에서 회수했다. 여액은, 여과 개시부터 5분, 10분, 20분, 30분, 40분, 50분, 60분의 각 시점(여과 개시부터 n분의 시점을 Tn이라고 함)에서 용기를 바꾸어 받았다. 이때, 각 획분의 여액 회수량은, 전자 저울에 표시된 값으로 판독했다. Tn 시점까지의 처리량(TPn)[L/m²]은, 다음식 [5]에서 산출했다.

TPn = Wn÷1.0÷A÷1000 [5]

여기서, W는 여과 개시 n분 시점의 획분까지의 여액 회수량의 총계[g], 1.0은 IVIG/PBS의 밀도[g/cc], A는 모듈의 막 면적[m²]이다.

7. 면역 글로불린 여과 시간-여액 회수 적산량(처리량)의 관계의 해석

상기의 여과 시험에서 얻은 여과 시간(Tn), 그 여과 시간의 시점까지의 처리량(TPn)의 수치를, 퍼스널 컴퓨터상의 표 계산 소프트(마이크로 소프트·엑셀)에 입력하여 R²를 산출했다.

8. 면역 글로불린 투과율의 측정

상기 여과 시험에서 얻은 각 획분의 여액, 및 피여과액인 IVIG/PBS로부터, 다음 식 [6]에서 면역 글로불린 투과율(P)을 산출했다.

P = 100[%]×(여액 중의 단백 농도)/(피여과액 IVIG/PBS의 단백 농도) [6]

여기서, 피여과액 IVIG/PBS의 단백 농도 및 여액 중의 단백 농도는 280nm의 흡광도를 측정하여, 기지 농도의 면역 글로불린 용액으로 작성한 검량선으로부터 농도를 산출했다.

9. 박테리오파지 φX174의 클리어런스 지수 측정

(1) 시험용 파지액의 조제

상술의 방법으로 조제한 PBS로, 시그마알드리치 제팬(주)사로부터 시판되고 있는 Albumin from bovine serum(제품 번호 A2153)을, 0.1중량%가 되도록 용해하여 0.1중량% BSA 용액(이하, 간단히 BSA 용액이라고 함)을 얻었다. 동결 보존한 농후한 φX174 함유액(역가 1 내지 10×10⁹pfu/mL)을 해동하고, 이 BSA 용액으로 100배로 희석했다. 또한, 0.1㎛ 구멍 직경의 멤브레인 필터로 여과하여, 응집 성분 등을 제거해서 시험용 파지액으로 했다.

(2) 시험용 파지액을 사용한 여과 시험

외통 부착 미니 모듈의 말단 칩 2개소(각각 내강 유입구, 내강 유출구라고 함)에 회로를 접속하고, 중공사막 내강에 대한 액 도입출을 가능하게 했다. 액 도입측에는 액의 유입압을 측정할 수 있게 했다. 액 도출측은 겸자로 막아 흐름을 멈추고, 모듈의 내강 유입구로부터 들어간 액이 전량 여과되도록 했다. 시험용 파지액을 가압 탱크에 넣어 25℃로 보온하고, 여과압이 1.0bar가 되도록 레귤레이터로 압력을 제어하면서, 외통 부착 미니 모듈의 내강에 도입했다. 중공사막 외면에서 얻어지는 여과액을, 칩의 측관에서 회수했다. 여과는, 중공사막 면적 1m²당 50L의 여액이 얻어질 때까지 실시했다.

(3) 시험용 파지액과 여액의 파지 역가 측정

10mM 농도의 MgSO₄ 수용액에, 660nm에서의 흡광도가 4.0이 되도록 대장균을 현탁시켜 두었다(이하, E.Coli액이라고 함). 또한, 한천 배지, 탑 아가(top agar)를 준비하여, 미리 50℃로 따뜻하게 해 두었다. 특히 탑 아가는, 유동성을 유지하도록 주의했다. 시험용 파지액을 BSA 용액으로 적당히 희석한 액 10μL와, E.Coli액 50μL를 혼화하여, 37℃에서 20분 인큐베이트해서 대장균에 파지를 감염시켰다. 인큐베이트 완료 후, 이 혼합액 전량을 탑 아가 3mL와 혼화하여, 신속하게 전량을 한천 배지 위에 전개했다. 한천 배지 위에서 탑 아가가 완전하게 고화한 후, 37℃에서 2 내지 4시간 인큐베이트했다. 인큐베이트 완료 후, 한천 배지 위의 플라크 수를 카운트하고, 희석 배율을 고려해서 시험용 파지액의 역가(이하, Tpre라고 약기함)[pfu/mL]를 산출했다. 마찬가지의 방법으로 여액의 파지 역가(이하, Tpost라고 약기함)를 얻었다.

(4) 중공사막의 파지 클리어런스 지수 산출

다음 식 [7]에 의해 중공사막의 파지 클리어런스 지수를 산출했다. 여기서, Tpre[pfu/mL]란 평가용 중공사막에 도입한 시험용 파지액의 역가를, Tpost[pfu/mL]란 시험용 파지액을 평가용 중공사막으로 여과해서 얻어진 여액의 파지 역가다.

파지 클리어런스 지수[LRV] = log₁₀(Tpre/Tpost) [7]

10. 고부하시의 박테리오파지 φX174의 클리어런스 지수 측정

상기와 마찬가지의 방법으로, 중공사막 면적 1m²당의 여과량이 200L를 초과한 시점에서부터 여액을 회수하고, 이 회수 여액을 사용하여 상기의 방법에 의해 파지 클리어런스 지수를 구했다.

(실시예 1）

PES(BASF사제 Ultrason(상품명) E6020P) 20중량부, BASF사제 PVP(Luvitec(상품명) K90PH) 6중량부, 미츠비시 화학사제 NMP 33.3중량부, 미츠이화학사제 TEG 40.7중량부를 55℃에서 6시간에 걸쳐 혼합, 용해하여 균일한 용액을 얻었다. 이때, 계 내는 감압, 질소 송입을 수회 반복해서 질소 치환하고, 밀폐된 상태에서 용액의 조제를 행했다. 용액 조제 후, 55℃에서 상압-0.09MPa까지 감압한 후, 용매 등이 휘발해서 용액 조성이 변화되지 않도록 바로 계 내를 밀봉해서 30분 방치하여 탈포를 행했다. 또한, 용액은 탱크로부터 노즐을 연결하는 유로에 형성된 감압 부분에서 연속적으로 탈포된 후, 노즐에 도입했다. 이때, 유로의 온도는 55℃, 감압 부분의 감압도는 상압-0.015MPa이었다.

이중관 노즐의 환상부로부터 상기 제막 용액을, 중심부에서부터 코어액으로서 NMP 38.25중량부, TEG 46.75중량부, RO수 15중량부의 혼합액을 토출하여, 15mm의 에어 갭을 거쳐, NMP 27중량부, TEG 33중량부, RO수 40중량부의 혼합액으로 이루어지는 외부 응고액을 채운 응고욕으로 유도했다. 이때, 노즐 온도는 55℃, 외부 응고액 온도는 60℃로 설정했다. 응고욕으로부터 끌어올린 중공사막은 55℃의 온수를 채운 세정조로 유도하여, 10회의 넬슨·롤러 주행을 시킨 후 꺼내서 권취기로 권취했다.

방속은 22.2m/min, 중공사막의 응고욕 내에서의 주행 길이는 900mm이며, 응고욕 내의 체류 시간은 2.43초이었다. 세정조 내에서의 체류 시간은 30초가 되도록 주행 길이를 설정했다. 중공사막은, 내경이 약 200㎛, 막 두께가 약 60㎛가 되도록 제막 용액, 코어액의 토출량을 제어했다. 상기의 조건으로부터 산출되는 중공사막의 에어 갭부 체류 시간은 0.04초이었다. 또한, 드래프트비는 10.5이었다.

권취한 중공사막은, 개수 2280개, 길이 35cm의 번들로 하여 코어액을 제거한 후, 신속하게 NMP 22.5중량부, TEG 27.5중량부, RO수 50중량부의 혼합액에 25℃에서 60분 침지했다. 그 후, 침지액을 제거하고, 80℃의 RO수에 60분, 직립 상태로 침지해서 열수 처리를 행했다. 가열 처리가 완료한 중공사막은, 젖은 상태 그대로 신속하게 40℃의 온수를 넣은 고압 증기 멸균기에 수몰시켜, 132℃× 20분의 조건으로 고압 열수 처리를 행했다. 이때, 온수에는 글리세린을 1중량%의 농도가 되도록 첨가해 두었다. 1중량% 글리세린 수용액 중에서의 고압 열수 처리가 완료된 중공사막은, 액을 제거한 후, 젖은 상태에서 40℃의 온수를 넣은 고압 증기 멸균기에 수몰시켜, 134℃×20분의 조건으로 한번 더 고압 열수 처리를 행했다.

또한, 중공사막 다발 24개를 12개씩 2개의 회전 테이블에 실어 마이크로파 건조 장치에 넣어, 1.5kW의 마이크로파를 조사하는 동시에 건조 장치 내를 7kPa로 감압하여, 36분 건조 처리를 행했다. 계속해서 마이크로파 출력으로 설정해서 7kPa의 감압하에서 18분 건조 처리를 행하고, 또한 마이크로파 출력을 0.4kW로 저하시켜 8분의 건조를 완료했다. 건조 공정에서의 중공사막 표면의 최고 도달 온도는 60℃, 건조 중공사막의 수분율은 3.3%이었다. 이상의 공정을 거쳐, 내경 198㎛, 막 두께 59㎛의 중공사막(A)을 얻었다.

SEM 관찰을 행한 결과, 중공사막(A)의 막 두께 부분의 중심 영역은 실질적으로 균질한 구조, 막 두께 부분이 매크로 보이드를 갖지 않는 구조이었다. 상술한 방법에 의해 중공사막(A)의 순수 Flux를 측정하여, 면역 글로불린의 투과 시험을 실시했다. 얻어진 데이터로부터 상술한 방법으로 면역 글로불린 여과 시간-처리량의 관계를 해석했다. 이들 중공사막(A)의 특징·특성은 표 1에 정리해서 나타냈다. 또한, 면역 글로불린 여과 시간-처리량의 관계는 도 6에 도시했다.

상술한 방법에 의해 실시한 면역 글로불린의 투과 시험에서 얻어진, 여과 시간 5분, 60분의 각 시점에서의 여액을 사용하여, 상술한 방법에 의해 면역 글로불린의 투과율을 측정했다. 그 결과는, 각각 P5, P60으로서 표 1에 정리해서 나타냈다.

상술한 방법에 의해, 중공사막 면적 1m²당의 여과 부하량 50L 시점의 박테리오파지 φX174의 클리어런스 지수(이하, φX174-CL50이라고 약기함) 및 중공사막 면적 1m²당의 여과 부하량 200L 시점의 박테리오파지 φX174의 클리어런스 지수(이하, φX174-CL200이라고 약기함)를 측정했다. 그 결과는 표 1에 정리해서 나타냈다.

(실시예 2)

건조 방법을 변경한 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 중공사막(B)을 얻었다. 중공사막(B)은 다음 방법으로 건조시킴으로써 얻었다. 고압 열수 처리가 완료된 중공사막 다발 24개를 선반판에 싣고, 60℃의 온풍을 6시간 통하게 하여 건조했다. 건조 공정에서의 중공사막 표면의 최고 도달 온도는 60℃, 건조 중공사막의 수분율은 2.4%이었다. 중공사막(B)의 특징·특성, 실시예 1과 마찬가지로 측정한 P5 및 P60, φX174-CL50 및 φX174-CL200은 표 1에 정리해서 나타냈다. 또한, 면역 글로불린 여과 시간-처리량의 관계는 도 6에 도시했다.

(실시예 3)

드래프트비를 4.2로 변경한 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 중공사막(C)을 얻었다. 건조 공정에서의 중공사막 표면의 최고 도달 온도는 60℃, 건조 중공사막의 수분율은 3.1%이었다. 중공사막(C)의 특징·특성, 실시예 1과 마찬가지로 측정한 P5 및 P60, φX174-CL50 및 φX174-CL200은 표 1에 정리해서 나타냈다. 또한, 면역 글로불린 여과 시간-처리량의 관계는 도 6에 도시했다.

(실시예 4)

제막 용액의 구성을 PES(BASF사제 Ultrason(상품명) E6020P) 19중량부, BASF사제 PVP(Luvitec(상품명) K90PH) 6중량부, 미츠비시 화학사제 NMP 33.75중량부, 미츠이화학사제 TEG 41.25중량부로 하고, 노즐 온도를 53℃로, 외부 응고액의 구성을 NMP 18중량부, TEG 22중량부, RO수 60중량부의 혼합액에, 외부 응고액 온도를 50℃로, 에어 갭 길이를 30mm로 하여 중공사막의 에어 갭부 체류 시간을 0.08초로 설정한 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 중공사막(D)을 얻었다. 건조 공정에서의 중공사막 표면의 최고 도달 온도는 60℃, 건조 중공사막의 수분율은 3.6%이었다. 중공사막(D)의 특징·특성, 실시예 1과 마찬가지로 측정한 P5 및 P60, φX174-CL50 및 φX174-CL200은 표 1에 정리해서 나타냈다. 또한, 면역 글로불린 여과 시간-처리량의 관계는 도 6에 도시했다.

(실시예 5)

제막 용액의 구성을 PES(스미토모켐텍사제 스미카엑셀(상품명) 5200P) 20중량부, BASF사제 PVP(Luvitec(상품명) K90PH) 6중량부, 미츠비시 화학사제 NMP 33.3중량부, 미츠이화학사제 TEG 40.7중량부로 하고, 노즐 온도를 53℃로, 외부 응고액의 구성을 NMP 18중량부, TEG 22중량부, RO수 60중량부의 혼합액으로 한 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 중공사막(E)을 얻었다. 건조 공정에서의 중공사막 표면의 최고 도달 온도는 60℃, 건조 중공사막의 수분율은 2.9%이었다. 중공사막(E)의 특징·특성, 실시예 1과 마찬가지로 측정한 P5 및 P60, φX174-CL50 및 φX174-CL200은 표 1에 정리해서 나타냈다. 또한, 면역 글로불린 여과 시간-처리량의 관계는 도 6에 도시했다.

(실시예 6)

제막 용액의 구성을 PSf(아모코사제 P-3500) 20중량부, BASF사제 PVP(Luvitec(상품명) K90PH) 6중량부, 미츠비시 화학사제 NMP 33.3중량부, 미츠이화학사제 TEG 40.7중량부로 하고, 노즐 온도를 56℃로, 외부 응고액의 구성을 NMP 18중량부, TEG 22중량부, RO수 60중량부의 혼합액으로 한 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 중공사막(F)을 얻었다. 건조 공정에서의 중공사막 표면의 최고 도달 온도는 60℃, 건조 중공사막의 수분율은 3.6%이었다. 중공사막(F)의 특징·특성, 실시예 1과 마찬가지로 측정한 P5 및 P60, φX174-CL50 및 φX174-CL200은 표 1에 정리해서 나타냈다. 또한, 면역 글로불린 여과 시간-처리량의 관계는 도 6에 도시했다.

(실시예 7）

PES(BASF사제 Ultrason(상품명) E6020P) 20중량부, BASF사제 PVP(Luvitec(상품명) K90PH) 6중량부, 미츠비시 화학사제 NMP 33.3중량부, 미츠이화학사제 TEG 40.7중량부를 55℃에서 6시간에 걸쳐 혼합, 용해해서 균일한 용액을 얻었다. 이때, 계 내는 감압, 질소 송입을 수회 반복해서 질소 치환하고, 밀폐된 상태에서 용액의 조제를 행했다. 용액 조제 후, 55℃에서 상압-0.09MPa까지 감압한 후, 용매 등이 휘발해서 용액 조성이 변화되지 않도록 바로 계 내를 밀봉해서 30분 방치하여 탈포를 행했다. 또한, 용액은 탱크로부터 노즐을 연결하는 유로에 형성된 감압 부분에서 연속적으로 탈포된 후, 노즐에 도입했다. 이때, 유로의 온도는 55℃, 감압 부분의 감압도는 상압-0.015MPa이었다.

이중관 노즐의 환상부로부터 상기 제막 용액을, 중심부에서부터 코어액으로서 NMP 38.25중량부, TEG 46.75중량부, RO수 15중량부의 혼합액을 토출하고, 15mm의 에어 갭을 거쳐, NMP 27중량부, TEG 33중량부, RO수 40중량부의 혼합액으로 이루어지는 외부 응고액을 채운 응고욕으로 유도했다. 이때, 노즐 온도는 55℃, 외부 응고액 온도는 60℃로 설정했다. 응고욕으로부터 끌어올린 중공사막은 55℃의 온수를 채운 세정조를 1회 주행시킨 후 꺼내서 권취기로 권취했다.

방속은 22.2m/min, 중공사막의 응고욕 내에서의 주행 길이는 900mm이며, 응고욕 내의 체류 시간은 2.43초이었다. 세정조 내에서의 체류 시간은 11초가 되도록 주행 길이를 설정했다. 중공사막은, 내경이 약 200㎛, 막 두께가 약 60㎛가 되도록 제막 용액, 코어액의 토출량을 제어했다. 상기의 조건으로부터 산출되는 중공사막의 에어 갭부 체류 시간은 0.04초이었다. 또한, 드래프트비는 10.5이었다.

권취한 중공사막은, 개수 2280개, 길이 35cm의 번들로 해서 코어액을 제거한 후, 80℃의 RO수에 60분, 직립 상태로 침지해서 열수 처리를 행했다. 가열 처리가 완료된 중공사막은, 젖은 상태 그대로 신속하게 40℃의 온수를 넣은 고압 증기 멸균기에 수몰시켜, 132℃×20분의 조건으로 고압 열수 처리를 행했다. 첫 번째의 고압 열수 처리가 완료된 중공사막은, 액을 제거한 후, 젖은 상태에서 40℃의 온수를 넣은 고압 증기 멸균기에 수몰시켜, 134℃×20분의 조건으로 한번 더 고압 열수 처리를 행했다.

또한, 중공사막 다발 24개를 12개씩 2개의 회전 테이블에 실어 마이크로파 건조 장치에 넣어, 1.5kW의 마이크로파를 조사하는 동시에 건조 장치 내를 7kPa로 감압하여, 36분 건조 처리를 행했다. 계속해서 마이크로파 출력으로 설정해서 7kPa의 감압하에서 18분 건조 처리를 행하고, 또한 마이크로파 출력을 0.4kW로 저하시켜 8분의 건조를 완료했다. 건조 공정에서의 중공사막 표면의 최고 도달 온도는 60℃, 건조 중공사막의 수분율은 3.2%이었다. 이상의 공정을 거쳐, 내경 203㎛, 막 두께 61㎛의 중공사막(G)을 얻었다. 중공사막(G)의 특징·특성, 실시예 1과 마찬가지로 측정한 P5 및 P60, φX174-CL50 및 φX174-CL200은 표 1에 정리해서 나타냈다. 또한, 면역 글로불린 여과 시간-처리량의 관계는 도 6에 도시했다.

(비교예 1)

제막 용액의 구성을 PES(BASF사제 Ultrason(상품명) E6020P) 20중량부, BASF사제 PVP(Luvitec(상품명) K90PH) 1중량부, 미츠비시 화학사제 NMP 35.55중량부, 미츠이화학사제 TEG 43.45중량부로 하고, 노즐 온도를 60℃로, 외부 응고액을 RO수에, 중공사막의 세정조에서의 넬슨·롤러 주행을 실시하지 않고 세정조를 1회 주행시키고, 세정조 내에서의 체류 시간을 3초로 설정한 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 중공사막(H)을 얻었다. 건조 공정에서의 중공사막 표면의 최고 도달 온도는 60℃, 건조 중공사막의 수분율은 3.0%이었다. 중공사막(H)의 특징·특성, 실시예 1과 마찬가지로 측정한 P5 및 P60, φX174-CL50 및 φX174-CL200은 표 2에 정리해서 나타냈다. 또한, 면역 글로불린 여과 시간-처리량의 관계는 도 7에 도시했다.

(비교예 2)

제막 용액의 구성을 PES(BASF사제 Ultrason(상품명) E6020P) 20중량부, BASF사제 PVP(Luvitec(상품명) K90PH) 3중량부, 미츠비시 화학사제 NMP 34.65중량부, 미츠이화학사제 TEG 42.35중량부로 하고, 코어액을 NMP 1중량부, TEG 4중량부의 혼합액체로 하고, 외부 응고액을 NMP 27중량부, TEG 33중량부, RO수 40중량부의 혼합액으로 하고, 외부 응고액 온도를 55℃로 설정한 것 외에는 비교예 1과 마찬가지로 하여 중공사막(I)을 얻었다. 건조 공정에서의 중공사막 표면의 최고 도달 온도는 60℃, 건조 중공사막의 수분율은 3.0%이었다. 중공사막(I)의 특징·특성, 실시예 1과 마찬가지로 측정한 P5 및 P60, φX174-CL50 및 φX174-CL200은 표 2에 정리해서 나타냈다. 또한, 면역 글로불린 여과 시간-처리량의 관계는 도 7에 도시했다.

(비교예 3)

첫 번째의 고압 열수 처리의 침지액에 글리세린을 첨가하지 않은 것, 건조 방법을 변경한 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 중공사막(J)을 얻었다. 중공사막(J)은 다음의 방법으로 건조시킴으로써 얻었다. 고압 열수 처리가 완료된 중공사막 다발 24개를 선반판에 싣고, 80℃의 온풍을 20시간 통하게 하여 건조했다. 건조 공정에서의 중공사막 표면의 최고 도달 온도는 80℃, 건조 중공사막의 수분율은 0.2%이었다. 중공사막(J)의 특징·특성, 실시예 1과 마찬가지로 측정한 P5 및 P60, φX174-CL50 및 φX174-CL200은 표 2에 정리해서 나타냈다. 또한, 면역 글로불린 여과 시간-처리량의 관계는 도 7에 도시했다.

(비교예 4）

이중관 노즐의 환상부로부터 상기 제막 용액을, 중심부에서부터 코어액으로서 NMP 38.25중량부, TEG 46.75중량부, RO수 15중량부의 혼합액을 토출하고, 20mm의 에어 갭을 거쳐, NMP 26.1중량부, TEG 31.9중량부, RO수 42중량부의 혼합액으로 이루어지는 외부 응고액을 채운 응고욕으로 유도했다. 이때, 노즐 온도는 55℃, 외부 응고액 온도는 55℃로 설정했다. 응고욕으로부터 끌어올린 중공사막은 55℃의 온수를 채운 세정조로 유도하여, 넬슨·롤러 주행을 실시하지 않고 세정조를 1회 주행시킨 후 인출해서 권취기로 권취했다.

방속은 18.0m/min, 중공사막의 응고욕 내에서의 주행 길이는 2000mm이며, 응고욕 내의 체류 시간은 6.67초이었다. 세정조 내에서의 체류 시간은 11초가 되도록 주행 길이를 설정했다. 중공사막은, 내경이 약 280㎛, 막 두께가 약 80㎛가 되도록 제막 용액, 코어액의 토출량을 제어했다. 상기의 조건으로부터 산출되는 중공사막의 에어 갭부 체류 시간은 0.05초이었다. 또한, 드래프트비는 2.0이었다.

권취한 중공사막은, 개수 2280개, 길이 35cm의 번들로 하고, 코어액을 제거하지 않고 25℃에서 60분 방치해서 에이징을 행했다. 그 후, 침지액을 제거하고, 85℃의 RO수에 60분, 직립 상태로 침지해서 열수 처리를 행했다. 가열 처리가 완료된 중공사막은, 젖은 상태 그대로 신속하게 40℃의 온수를 넣은 고압 증기 멸균기에 수몰시켜, 132℃×20분의 조건으로 고압 열수 처리를 행했다.

고압 열수 처리가 완료된 중공사막 다발 24개를 선반판에 싣고, 60℃의 온풍을 16시간 통하게 하여 건조했다. 건조 공정에서의 중공사막 표면의 최고 도달 온도는 60℃, 건조 중공사막의 수분율은 1.8%이었다. 이상의 공정을 거쳐, 내경 198㎛, 막 두께 59㎛의 중공사막(K)을 얻었다. 중공사막(K)의 특징·특성, 실시예 1과 마찬가지로 측정한 P5 및 P60, φX174-CL50 및 φX174-CL200은 표 2에 정리해서 나타냈다. 또한, 면역 글로불린 여과 시간-처리량의 관계는 도 7에 도시했다.

여과 시간 5분 시점에서의 면역 글로불린 투과율(P5) 및 여과 시간 60분 시점에서의 면역 글로불린 투과율(P60)의 결과로부터, 본 발명의 단백질 함유 액처리용 다공질 중공사막은, 단백질이 효율적으로 투과하여, 그 투과율의 경시적인 저하가 적은 것을 알 수 있다. 또한, 여과 부하량 50L/m² 시점의 φX174 파지 클리어런스 지수(φX174-CL50) 및 여과 부하량 200L/m² 시점의 φX174 파지 클리어런스 지수(φX174-CL200)의 결과로부터, 저 여과 부하시 뿐만 아니라, 고 여과 부하시에도 양호한 박테리오파지 제거 성능이 발휘되었다. 본 발명의 특징인 특정한 여과 특성, 막 구조가 이들 우수한 특성의 발휘에 기여하고 있는 것으로 생각된다. 또 한편, 비교예의 결과로부터 명백해진 바와 같이, 특정한 여과 특성, 막 구조 중 어느 하나의 구성 요건이 만족되지 않은 경우에는, 단백질 투과, 박테리오파지 제거 성능 중 어느 하나가 불충분해져 있다.

순수 Flux가 과잉으로 높을 경우, 막의 구멍 직경은 커지는 경향이 있기 때문에, 충분한 박테리오파지 제거 성능을 발휘하기 어렵다. 또한, 면역 글로불린 용액의 여과 시간과 처리량(여액 회수 적산량과 등가)의 관계가 직선 관계가 아닌 경우, 막은 경시적인 막힘이 진행되는 것으로 생각되어, 결과적으로 P60이 낮은 값으로 된다고 생각된다. 비교예 4의 결과에 있는 바와 같이, 이러한 막에서는 고 여과 부하시의 박테리오파지 제거 성능의 저하가 나타났다. 이 현상이 나타나는 원인이나 기구는 명백하지 않지만, 예를 들어 다음과 같은 가설을 생각할 수 있다.

다공질막에 의한 바이러스(또는 박테리오파지)의 분리는, 통상의 분리막과 달리 크기 분리뿐만 아니라 막 표면과 바이러스의 임의의 종류의 상호 작용이 기여하고 있는 것으로 생각된다. 단백 용액을 여과했을 때, 경시적으로 막힘이 발생하는 막은, 단백과의 상호 작용이 충분히 억제되지 않은 것으로 생각된다. 이러한 막에서는 바이러스(또는 박테리오파지) 함유 액여과시, 공존하는 단백이 막 표면과 상호 작용해버려, 바이러스(또는 박테리오파지)와 막 표면의 상호 작용이 저해되어, 결과적으로 막힘이 진행되기 쉬운 막에서 바이러스(또는 박테리오파지)의 누설이 발생한다는, 일견 모순된 현상이 일어나는 것으로 생각된다.

본 발명의 단백질 함유 액처리용 다공질 중공사막은, 용액에 포함되는 소경 바이러스 등의 제거 물질을 효율적으로 분리 제거할 수 있고, 동시에, 단백질 등의 유용 회수 물질이 효율적으로 투과하여, 그 투과 특성의 경시적인 저하가 적다는 이점을 가지며, 특히, 단백질 용액으로부터의 바이러스 제거에 유용해서, 산업계에 크게 기여한다.

Claims

소수성 고분자와 친수성 고분자를 포함해서 이루어지며, 순수의 투과 속도가 10 내지 300L/(h·m²·bar)이고, 0.5% 면역 글로불린 용액을 데드 엔드로 60분에 걸쳐 1.0bar의 정압 여과했을 때, 여과 시간과 여액 회수 적산량이 실질적으로 직선 관계에 있는 것을 특징으로 하는 단백질 함유 액처리용 다공질 중공사막.
제1항에 있어서,
막 두께 부분의 중심 영역이 실질적으로 균질한 구조로 이루어지며, 막 두께 부분이 매크로 보이드를 갖지 않는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 단백질 함유 액처리용 다공질 중공사막.
제1항 또는 제2항에 있어서,
내경이 150 내지 400㎛, 막 두께가 40 내지 200㎛인 것을 특징으로 하는 단백질 함유 액처리용 다공질 중공사막.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
소수성 고분자가 폴리술폰계 고분자인 것을 특징으로 하는 단백질 함유 액처리용 다공질 중공사막.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
친수성 고분자가 폴리비닐피롤리돈인 것을 특징으로 하는 단백질 함유 액처리용 다공질 중공사막.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
단백질 용액으로부터 바이러스를 분리하기 위해 사용되는 막인 것을 특징으로 하는 단백질 함유 액처리용 다공질 중공사막.