用于生物工艺应用的聚合物薄膜的制作方法

用于生物工艺应用的聚合物薄膜的制作方法
【专利摘要】本公开的主题涉及适合在各种各样应用中使用的聚合物薄膜，所述应用包括（但不限于）形成生物工艺容器。具体地，所公开的薄膜包括第一阻隔层和第二阻隔层，所述第一阻隔层包含聚乙醇酸、聚酰胺、EVOH和/或EVOH共混物，所述第二阻隔层包含EVOH。在各种相对潮湿的条件下，所述薄膜的双重阻隔层保持高气体阻隔。另外，所公开的薄膜为生物惰性的，并且不含薄膜表面改性的添加剂，从而该薄膜不抑制生物细胞培养物的生长。
【专利说明】用于生物工艺应用的聚合物薄膜
[0001] 相关申请的交叉引用 本申请要求2012年5月11日提交的美国临时专利申请No. 61/645, 698的优先权，其 被整体并入本文中作为参考。 发明领域
[0002] 本公开的主题主要涉及适合用于构造用于生物工艺应用的一次性容器的聚合物 薄膜。更具体地，本公开的薄膜在低、中和高相对湿度条件下保持示例性的气体阻隔并且不 抑制生物细胞培养物、细胞聚集体、颗粒、组织等的生长。
[0003] 背景 在医药、化学和农业的领域中的许多工艺的发展和商业化需要使用生物工艺容器。细 胞通常在体外在玻璃、金属或硬塑料容器中生长。然而，由于这些培养物容器不是一次性 的，它们昂贵而且需要维护。具体地，为了保持细胞培养物的灭菌或无菌环境，所述容器需 要灭菌，通常通过高压釜或无菌性消毒。因此，它们必须在使用之前和/或之后被洗涤和杀 菌。另外，因为玻璃、金属和硬塑料容器不是一次性的，需要具有大量适应储存的空间。
[0004] 另外，制备细胞、生物药品、生物制剂等的费用由于需要对常规生物工艺容器（即 金属、玻璃、或硬塑料容器）进行清洁、杀菌和验证而加重。已经试图通过开发由常规包括 至少一种乙烯乙烯醇（EVOH)层的柔性不透气薄膜的片材构造的预杀菌一次性生物工艺容 器以增大该结构的气体阻隔性来解决这个难题。如所熟知的，EVOH的阻隔性适合低湿度条 件，但当暴露于高湿度下时基本上降解。另外，通常用于柔性细胞培养物袋的薄膜包括抑制 细胞培养物生长的薄膜表面改性添加剂(如防雾剂、抗静电剂、防粘连剂等)。
[0005] 因此，提供适合在低、中和高湿度条件下保持阻隔性的生物工艺应用的柔性薄膜 是有益的。如果所公开的柔性薄膜不含表面改性添加剂从而支持生物细胞培养物生长也是 有利的。
[0006] 概述 在一些实施方案中，本公开的主题涉及多层薄膜，该多层薄膜包括密封剂层，该密封剂 层包含约5-95重量％的具有Tg > 25°C的烯烃聚合物和约95-5重量％的α -烯烃共聚物。 所公开的薄膜还包含第一阻隔层，该第一阻隔层包含聚乙醇酸、聚酰胺、EV0H、EV0H共混物、 或其组合，其中所述第一阻隔层与所述密封剂层位置相邻。所述薄膜进一步包括表层，该表 层包含PET或PET共混物(其中在所述共混物中的至少一种PET为非晶质的并具有Tg > 50°C)、或聚酰胺、或聚酰胺共混物(其中所述共混物中的至少一种聚酰胺为非晶质的并且 具有Tg > 50°C)。所述薄膜进一步包括第二阻隔层，该第二阻隔层包含EV0H，其中所述第 二阻隔层与所述表层位置相邻。所公开的薄膜具有根据ASTM D-3985在高、中和低相对湿 度条件下在73° F下的小于约500 cc/m2-天-atm的氧气透过率。
[0007] 在一些实施方案中，本公开的主题涉及生物工艺容器，该生物工艺容器包括由所 公开的薄膜构造的至少第一薄膜和第二薄膜，其中所述容器的侧壁被沿着其边缘密封以界 定储存（housing)产品的内部隔室。例如，本公开的主题可以包括其中4个薄膜网结合在 一起以形成双重壁容器的实施方案。
[0008] 在一些实施方案中，本公开的主题涉及培养细胞的方法。所公开的方法包括提供 所公开的生物工艺容器，将液体介质引入所述容器的内部隔室，用细胞接种所述液体介质， 并在合适的条件下在容器内孵育所述细胞以用于细胞生长。
[0009] 附图简述 图1是示例所公开的薄膜15、17、21和22在100/50% (内/外）相对湿度和73 °F下 经过10天时间段的氧气透过率的线图。
[0010] 图2是示例所公开的薄膜15、17、21和22在100/100% (内/外）相对湿度和73 °F 下经过7天时间段的氧气透过率的线图。
[0011] 图3是示例所公开的薄膜15、31、32、33、34和36在100/100% (内/外）相对湿 度和73 T下经过10天时间段的氧气透过率的线图。
[0012] 图4是示例由所公开的薄膜67构造的生物工艺容器的人脾肾（HEK)细胞计数和 活力相比于商业生物工艺容器的线图。
[0013] 图5是示例由所公开的薄膜67构造的生物工艺容器的中国仓鼠卵巢（CHO)细胞 计数和活力相比于商业生物工艺容器的线图。
[0014] 详述 I.总论 本公开的主题涉及适合用于各种各样的应用例如（但不限于）形成生物工艺容器的聚 合物薄膜。具体地，所公开的薄膜包括两个阻隔层(第一阻隔层，其包含聚乙醇酸，聚酰胺， EV0H，和/或EVOH共混物，和第二阻隔层，其包含EV0H)以在低、中和高相对湿度条件下保 持高气体阻隔。另外，所公开的薄膜是生物惰性的且不含薄膜表面改性添加剂从而不抑制 生物细胞培养物的生长。
[0015] II.定义 尽管据信以下术语被本领域普通技术人员所熟知，但提出以下定义以帮助解释本公开 的主题。
[0016] 除非另外定义，否则本文中所使用的全部技术和科学术语具有与本公开主题所属 领域普通技术人员一般理解相同的含义。
[0017] 按照存在已久的专利法协定，术语"一种"、"一个"和"该"当用于本申请(包括权 利要求书）时是指"一种（个）或多种（个）"。因此，例如，"薄膜"是指包括多个此类薄膜 等。
[0018] 除非另外指出，否则表达用于说明书和权利要求书中的组分、反应条件等的量的 全部数字在所有情况下都被理解为被术语"约"修饰。因此，除非有相反指示，否则本说明 书和所附权利要求书中所述的数字参数为可以取决于寻求通过本公开的主题获得的期望 的性质而改变的近似值。
[0019] 如本文中所使用的，术语"约"当涉及质量、重量、时间、体积、浓度、百分比等的值 或量时可以包括从特定的量的在一些实施方案中，±20%,在一些实施方案中±10%,在 一些实施方案中±5%,在一些实施方案中±1%,在一些实施方案中±0. 5%,和在一些 实施方案中±0. 1%的变化，因为此类变化被理解为在所公开的薄膜和方法中。
[0020] 如本文中所使用的，应用于薄膜层的术语"相邻"是指两个层彼此接触的位置，在 其中有或没有其间的插入层(如粘结层)、粘合剂或其他层。
[0021] 如本文所使用的，短语"α烯烃共聚物"或〃乙烯/a烯烃共聚物〃是指这样的多 相材料，如密度通常为约0.915 g/cm3至约0.930 g/cm3的线性低密度聚乙烯（LLDPE)、密度 通常为约0. 930 g/cm3至约0. 945 g/cm3的线性中密度聚乙烯（LMDPE)、和密度低于约0. 915 g/cm3的非常低和超低密度聚乙烯（VLDPE和ULDPE)。在一些实施方案中，术语可指均相聚 合物，如可获自Exxon的茂金属催化的EXACT?和EXCEED?均相树脂、可获自Dow的单位点 AFFINITY?树脂和可获自Mitsui的TAFMER?均相乙烯-α -烯烃共聚物树脂。所有这些材 料可以包括乙烯与一种或多种选自（C4-C10)-a-烯烃如丁烯-1，己烯-1，辛烯-1等的 共聚单体的共聚物，其中该共聚物的分子包括具有相对少侧链分支或交联结构的长链。
[0022] 如本文所使用的，应用于薄膜和/或薄膜层的术语"阻隔"和"阻隔层"是指薄膜 或薄膜层充当气体和/或气味的阻隔的能力。可用于此类层中的具有低氧气透过率的聚合 物材料的实例包括：乙烯/乙烯醇共聚物（EVOH)，聚偏二氯乙烯（PVDC)，偏二氯乙烯共 聚物如偏二氯乙烯/丙烯酸甲酯共聚物，偏二氯乙烯/氯乙烯共聚物，聚酰胺，共-聚 酰胺，PGA，聚酯，聚丙烯腈（可作为Barex?树脂获得），或其共混物。氧气阻隔材料 可以进一步包括形成用于渗透的弯曲途径的高纵横比的填料（例如纳米复合材料）。氧气 阻隔性质可以进一步通过并入氧气清除剂如有机氧气清除剂提高。在一些实施方案中，金 属箔、金属化基材（例如金属化聚对苯二甲酸乙二醇酯（(PET))，金属化聚酰胺，和/或 金属化聚丙烯），和/或包含SiOx或AlOx化合物的涂层可以用于对包装提供低氧气传输。 根据ASTM D-3985,在一些实施方案中，阻隔层可以具有在73 °F下小于或等于约500 cc/ m2/24 hr/atm，在一些实施方案中在73 °F下小于约100 cc/m2/24 hr/atm,在一些实施方 案中在73 °F下小于约50 cc/m2/24 hr/atm，和在一些实施方案中在73 °F下小于约25 cc/ m2/24 hr/atm的气体(例如氧气）渗透率。本文中全部涉及的ASTM的整体内容并入作为参 考。
[0023] 如本文所使用的，术语"生物惰性"是指一种材料的性质，其中该材料不与生物材 料发生化学反应和/或不剥落或浸出到介质或生物材料中。
[0024] 本文中所使用的术语"生物工艺"是指使用活细胞或其组分(例如细菌、酶、叶绿体 等）的任何过程。例如，在一些实施方案中，生物工艺可以包括通过培养细胞或微生物生产 产品的过程、培养细胞或微生物的过程、和/或用于一种材料至另一材料的生物转化的过 程。
[0025] 如本文中所使用的术语"生物工艺容器"是指适合用于生物工艺应用（例如，但不 限于生长细胞培养物)的容器。或者或另外，生物工艺容器可以用于储存任何各种各样的生 物流体如血清、缓冲剂和超纯水。
[0026] 如本文中所使用的术语"主体层"是指用于提高薄膜的抗损坏性 (abuse-resistance)、韧性、模量等的层。在一些实施方案中，该主体层可以包含聚烯经(包 括但不限于）至少一种选自乙烯/ α -烯烃共聚物、乙烯/ α -烯烃共聚物塑性体、低密度聚 乙烯和/或线性低密度聚乙烯和聚乙烯乙酸乙烯酯共聚物的成员。
[0027] 本文中使用的术语"细胞"是指可以保持在生物工艺容器中的任何细胞物质。例 如，在一些实施方案中，术语"细胞"可以包括(但不限于）真核生物细胞(如酵母、昆虫或哺 乳动物)，但在一些实施方案中可以为细菌。应该理解为术语"细胞"也可以包括任何各种 各样的细胞组分。
[0028] 本文所使用的术语"容器"包括但不限于任何各种各样的包装或储存装置，包括由 聚合物薄膜构造的小袋、袋、盒、箱、封皮、瓶等。术语"容器"还包括已经被设计用于或支持 生物工艺应用的任何包装或储存装置。
[0029] 如本文中所使用的术语"直接相邻"是指与另一层接触而没有任何粘结层、粘合剂 或它们之间的其他层的相邻层。
[0030] 如本文中所使用的，术语"乙烯乙烯醇"或〃EVOH〃是指乙烯/乙烯醇共聚物。EVOH 包括皂化或水解的乙烯/乙酸乙烯酯共聚物，并指具有乙烯共聚单体的乙烯醇共聚物，其 通过(例如)乙酸乙烯酯共聚物的水解或通过与聚乙烯醇的化学反应制备。在一些实施方案 中，水解程度可以为至少50%或至少85%。
[0031] 术语"EV0H共混物"是指两种或更多种EVOH共聚物的共混物。因此，术语"共混 物"暗指两个或更多个单元的相互混合。类似地，聚氨酯共混物是指两种或更多种聚酰胺的 共混物，PET共混物是指两种或更多种PET的共混物，等等。
[0032] 如本文中所使用的，术语"薄膜"在一般意义上可以用于包括塑料网，无论其是否 为薄膜或片。
[0033] 本文中使用术语"柔性"来定义特定聚合物材料和所得容器的特性，从而通过使用 这些特定聚合物材料获得容器的改善的柔性和/或倒塌性。柔性材料可以在一些实施方 案中由小于约50, 000 PSI，和在在一些实施方案中由小于40, 000 PSI的模量表征（ASTM D-872-81)。
[0034] 如本文所使用的，术语"玻璃化转变温度"或"Tg"是指当从熔融状态冷却聚合物 时，该聚合物的机械性能从橡胶(弹性体）的那些变为玻璃(脆性）的那些的温度。玻璃化转 变温度可以根据ISO 3146-C或ASTM D-3418测定。
[0035] 如本文中所使用的，术语"高相对湿度"是指约70-100%;在一些实施方案中，约 75-100%;在一些实施方案中，约80-100%和在一些实施方案中，约85-100%的相对湿 度。
[0036] 术语"均聚物"是指由单一单体的聚合产生的和由单一类型的重复单元构成的聚 合物。
[0037] 如本文中使用的术语"接种（inoculating) "或"接种（inoculation) "是指引入 至少一种生物组分(例如细胞）至介质以开始培养。
[0038] "中相对湿度"是指在一些实施方案中约30-70%;在一些实施方案中，约 40-60%;和在一些实施方案中，约45-55%的相对湿度水平。
[0039] 如本文中使用的术语"液体介质"包括可以用于生物工艺的常规方法的任何液体 介质，例如(但不限于）细胞培养介质。
[0040] 如本文中使用的，术语"低相对湿度"是指约0-30%;在一些实施方案中，约 0-20%;在一些实施方案中，约0-10%;和在一些实施方案中，约0-5%的相对湿度水平。
[0041] 如本文中所使用的术语"多层薄膜"是指通常为片或网形式的热塑性材料，其具有 由聚合物材料或通过任何常规或合适方法结合在一起的其他材料形成的一个或多个层，所 述方法包括一种或多种以下方式：共挤出、挤压涂布、层压、气相沉积涂布、溶剂涂布、乳液 涂布、和/或悬浮涂布。
[0042] 如本文中所使用的术语"烯烃聚合物"或"烯烃的聚合物"是指通过烯烃特别是苯 乙烯、丙烯腈、氯乙烯、偏二氯乙烯等、以及各种丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、和其衍 生物聚合制备的聚合物。
[0043] 术语"氧气透过率"或"0TR"是指氧气通过整个薄膜结构的速率。根据ASTM D3985-一种本领域普通技术人员已知的测试一测量0TR。
[0044] 如本文中所使用的，术语"聚乙醇酸"或"PGA"是指包含乙醇酸作为主组分的聚合 物并包括通过聚乙醇酸与其他酯键形成组分如羟基羧酸、内酯、二元羧酸、二醇和通过混合 这些聚合物和添加剂作为亚组分获得的物质共聚获得的共聚聚乙醇酸类。
[0045] 如本文中所使用的，术语"聚合物"是指聚合反应的产物，并可以包括均聚物、共聚 物、三元共聚物等。在一些实施方案中，薄膜层可以基本上由单一聚合物构成，或可以具有 与其一起的即与其共混的另外的聚合物。
[0046] 如本文中所使用的，术语"密封"是指外薄膜表面的第一区域与外薄膜表面的第二 区域的任何密封，包括加热或任何类型的粘合材料、热或其他。在一些实施方案中，所述密 封可以通过加热所述区域至至少它们的各密封起始温度形成。所述密封可以通过各种各样 方法的任何一种或多种进行，所述方法包括(但不限于）使用加热密封技术(例如熔珠密封、 热密封、脉冲密封、电介质密封、无线电频率密封、超声密封、热空气、热电线（hot wire)、红 外辐射)。
[0047] 如本文中所使用的，短语"密封层" "密封的层"、"加热密封层"、和"密封剂层"是 指包括薄膜与本身、与同种或另一种薄膜的另外的薄膜层、和/或与并非薄膜的另一制品 的密封的一个或多个外薄膜层。还应该意识到，一般说来，最多1-10 mil的外薄膜可以包 括在薄膜与其本身或与另一层的密封。一般说来，通过加热密封层来密封的密封剂层包含 任何热塑性聚合物。在一些实施方案中，所述加热密封层可以包含例如热塑性聚烯烃、热塑 性聚酰胺、热塑性聚酯、和热塑性聚氯乙烯。在一些实施方案中，所述加热密封层可以包含 热塑性聚烯烃。
[0048] 如本文中所使用的，术语"表层"是指多层薄膜的外层。此类外薄膜层在储存和处 理包装产品期间经历损坏（abuse)。
[0049] 如本文中所使用的，术语"粘结层"是指具有将两个层彼此粘合的主要目的的内薄 膜层。在一些实施方案中，粘结层可以包含具有接枝在其上的极性基团的任何非极性聚合 物，从而该聚合物能够共价键合至极性聚合物如聚酰胺，PGA，和/或乙烯/乙烯醇共聚 物。在一些实施方案中，粘结层可以包含选自但不限于改性聚烯烃、改性乙烯/乙酸乙烯酯 共聚物、和/或均相乙烯/α_烯烃共聚物的至少一种成员。在一些实施方案中，粘结层可 以包含选自酐改性的接枝线性低密度聚乙烯、酐接枝的低密度聚乙烯、均相乙烯/ α -烯烃 共聚物、和/或酐接枝的乙烯/乙酸乙烯酯共聚物的至少一个成员。
[0050] 本文中所涉及的任何方向如〃顶〃〃底〃〃左〃〃右〃〃上〃〃下〃和其他方向 和取向在涉及附图时出于清楚目的描述而非其限定作用。理解为本文中所述的薄膜或系统 可以各种各样的方向和取向使用。
[0051] 本文中使用的全部组成百分比以基于"重量"呈现，除非另外指定。
[0052] 尽管大部分上述定义基本上如本领域那些技术人员所理解，但因为本公开的主题 的本文中的具体描述而一个或多个上述定义可以在上文中以不同于本领域那些技术人员 通常理解的含义的方式定义。
[0053] III.本公开的薄腊 III. A. -般地 本公开的主题涉及适合用于各种各样的应用，例如（但不限于）形成生物工艺容器的聚 合物薄膜。具体地，所公开的薄膜包括包含聚乙醇酸（PGA)、聚酰胺、乙烯乙烯醇（EVOH)、 和/或EVOH共混物的第一阻隔层和包含EVOH的第二阻隔层以确保在各种各样条件下的高 气体阻隔。另外，所公开的薄膜为生物惰性的并不含表面改性添加剂以确保所述薄膜不抑 制生物细胞培养物的生长。
[0054] 所述第一和第二阻隔层确保所公开的薄膜在各种各样的条件一即低、中和高相对 湿度一下保持气体阻隔性。具体地，在一些实施方案中，所公开的薄膜在高、中或低相对湿 度条件下在至少一小时后展现出约〇至500 cc/m2/atm/天的氧气透过率（OTR);在一些实 施方案中，约〇至300 cc/m2/atm/天；和在一些实施方案中，约0至200 cc/m2/atm/天。OTR 是指氧气通过薄膜结构的速率并可以根据ASTM D-3985测量。
[0055] 所公开的薄膜包含两个或更多个层以引入多种性质，如进入单薄膜的密封性、不 透气性和韧性。因此，在一些实施方案中，所公开的薄膜包含总共约2至约20层；在一些实 施方案中，约3至约12层；和在一些实施方案中，约4至约9层。因此，所公开的薄膜可以 包括 2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，或 20 层。 本领域普通技术人员也意识到所公开的薄膜可以包含多于20层，如在其中所述薄膜组分 包含微结层（microlayering)技术的实施方案中。
[0056] 所公开的薄膜可以使用本领域那些普通技术人员已知的任何合适的方法构造，包 括(但不限于）共挤出、层压、挤压涂布、和其组合。参1，例如授予Mu肺ower的美国专利 No. 6, 769, 227 :桴予Brax等人的美国专利No. 3, 741, 253 :桴予Brax等人的美国专利No. 4, 278, 738 :持予Schirmer的美国专利No. 4, 284, 458 :和持予Schoenberg的美国专利No. 4, 551，380,每篇都整体并入本文中作为参考。
[0057] 所公开的薄膜可以具有需要的任何总厚度，只要所述薄膜提供用于特定包装操作 的需要性质，在该操作中使用所述薄膜，所述性质例如光学、模量、密封强度等。最终的网厚 度可以取决于加工、最终使用用途等而变化。通常的厚度可以为约〇. 1至20 mil，在一些实 施方案中，约0.3至15 mil，在一些实施方案中，约0.5至10 mil，在一些实施方案中，约1 至8 mil，在一些实施方案中，约1至4 mil，和在一些实施方案中，约1至2 mil。因此，在 一些实施方案中，所述薄膜可以具有约10 mil或更低的厚度；在一些实施方案中，约5 mil 或更低的厚度。本领域普通技术人员也意识到本公开的主题还包括其中薄膜处于本文所述 范围外的实施方案。
[0058] 在一些实施方案中，所公开的薄膜可以包含印刷产品信息，例如(但不限于）产品 尺寸、类型、制造商名称、使用说明书等。此类印刷方法为包装领域中那些普通技术人员熟 知的。
[0059] 在一些实施方案中，所公开的薄膜是生物惰性的（即与细胞培养物相容）。具体 地，所公开的薄膜基本上不含表面改性添加剂（即完全不存在或基本完全不存在表面改性 添加剂）。在一些实施方案中，术语"基本上不含"是指约5% (按重量计）或更少；在一些 实施方案中，约4%或更少；在一些实施方案中，约3%或更少；在一些实施方案中，约2%或 更少；和在一些实施方案中，约1%或更少的表面改性的添加剂，基于所述薄膜的总重量计。 表面改性的添加剂是本领域那些普通技术人员熟知的，并可以包括（但不限于）蛋白涂层、 治疗剂涂层、粘合剂等。
[0060] III. B.密封剂层 如本文中所述，所公开的多层薄膜包括与密封剂层位置相邻的第一阻隔层。所述密封 剂层包含玻璃化转变温度（"Tg"）大于或等于25°C的烯烃聚合物(根据ASTM D-3418)和 α -烯烃共聚物。合适的烯烃聚合物可以包括通过乙烯基单体、特别是苯乙烯、丙烯腈、氯 乙烯、偏二氯乙烯等以及各种丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、和它们的衍生物的聚合 制备的聚合物，只要所述乙烯基聚合物展现出大于或等于25°C的Tg。例如，在一些实施方 案中，所述烯烃聚合物可以选自：环烯烃共聚物，环烯烃均聚物，聚（3-甲基-1-丁烯）， 聚（4-甲基-1-戊烯），聚（3,3-二甲基-1-丁烯），聚（4,4-二甲基-1-戊烯），聚（乙 烯基叔丁基醚），聚苯乙烯，和其组合。
[0061] 在一些实施方案中，合适的α烯烃共聚物可以包括多相材料，如密度通常为约 0.915 g/cm3至约0.930 g/cm3的线性低密度聚乙烯（LLDPE)、密度通常为约0.930 g/cm3至 约0. 945 g/cm3的线性中密度聚乙烯（LMDPE)、和密度低于约0. 915 g/cm3的非常低和超低 密度聚乙烯（VLDPE和ULDPE)。合适的α -烯烃共聚物可以在一些实施方案中包括均相聚 合物，如可获自Exxon的茂金属催化的EXACT?和EXCEED?均相树脂、可获自Dow的单位点 AFFINITY?树脂、和可获自Mitsui的TAFMER?均相乙烯-α-烯烃共聚物树脂。所有这些 材料通常包括乙烯和一种或多种共聚单体的共聚物，所述共聚单体选自（C4-C10) - α -烯 烃如丁烯-1，己烯-1，辛烯-1等，其中所述共聚物的分子包括具有相对低侧链的分支或 交联结构的长链。
[0062] 在一些实施方案中，所述密封剂层可以包含约5-95重量％烯烃聚合物和95-5重 量％ α烯烃共聚物；在一些实施方案中，约5-75重量％烯烃聚合物和约25-95重量％ α烯 烃共聚物；在一些实施方案中，约5-55重量％烯烃聚合物和约45-95重量％ α烯烃共聚物； 在一些实施方案中，约5-35重量％烯烃聚合物和约65-95重量％ α烯烃共聚物；在一些实 施方案中，约10-30重量％烯烃聚合物和约70-90重量％ α烯烃共聚物；和在一些实施方案 中，约15-25重量％烯烃聚合物和约75-85重量％α烯烃共聚物，基于该层的总重量计。 因此，在一些实施方案中，所述密封剂层可以包含约20重量％烯烃聚合物和约80重量％ α 烯烃共聚物，基于该层的总重量计。
[0063] III. C.第一阻隔层 所公开的薄膜包括与所述密封剂层位置相邻（即朝向包装产品）的包含PGA，聚酰胺， EVOH和/或EVOH共混物的第一阻隔层。PGA为已知的聚合物材料并可以使用本领域已知 的任何各种各样的方法制备。例如，在一些实施方案中，PGA可以通过使用辛酸亚锡催化剂 使用乙交酯的开环聚合制备（D. Κ. Gilding and A. Μ. Reed in Polymer,第20卷，第 1459页（1979))。或者，在一些实施方案中，PGA可以通过方法如乙醇酸的脱水缩聚、乙醇 酸烷基酯的脱醇缩聚、乙醇酸盐的脱盐缩聚、和/或乙交酯的开环聚合制备。
[0064] 聚酰胺是本领域中已知的并包括具有酰胺键的聚合物（如合成的聚酰胺）并可以 为脂族或芳族并为半晶体或非晶体形式。合适的聚酰胺可以包括聚酰胺和共聚酰胺两种。 在一些实施方案中，合适的聚酰胺可以选自尼龙化合物，其被批准用于制备意在用于加工、 处理和包装的制品包括在21 C. F. R. 177. 1500等等(其整体并入本文中）中记载的尼龙材 料的均聚物、共聚物、和混合物。
[0065] 例如，示例性的聚酰胺可以包括（但不限于）尼龙均聚物和共聚物，例如那些选 自：尼龙4,6 (聚（四亚甲基己二酰二胺）），尼龙6 (聚己内酰胺），尼龙6,6 (聚（六 亚甲基己二酰二胺）），尼龙6,9 (聚（六亚甲基壬二酰二胺）），尼龙6，10 (聚（六亚甲 基癸二酰二胺）），尼龙6, 12 (聚（六亚甲基十二烷二酰胺）），尼龙6/12 (聚（己内酰 胺-共-十二内酰胺（Iaurallactam))),尼龙6,6/6 (聚（六亚甲基己二酰二胺-共-己 内酰胺）），尼龙6/66 (聚（己内酰胺-共-六亚甲基己二酰二胺）），尼龙66/610 (例 如通过尼龙66盐和尼龙610盐的混合物的缩合制备）、尼龙6/69树脂（例如，通过ε-己 内酰胺、六亚甲基二胺和壬二酸的缩合制备）、尼龙11 (聚十一碳内酰胺）、尼龙12 (聚酰 胺-12)、尼龙MXD6、尼龙MXDI、尼龙6Ι/6Τ、和其共聚物或混合物。
[0066] 在一些实施方案中，所公开的薄膜包含第一阻隔层，其包含净EVOH或两种或更多 种EVOH的共混物。如本领域那些普通技术人员已知的，EVOH为基本上由乙烯和乙烯醇重复 结构单元构成的共聚物并可以含有少量其他单体单元如乙烯酯单元。EVOH可以通过皂化、 乙烯-乙烯酯共聚物的部分醇解、和/或乙烯-乙烯酯共聚物的完全醇解制备。
[0067] 适合用于第一阻隔层中的乙烯在EVOH中的摩尔比可以为约3 mol %至约75 mol %;在一些实施方案中，约10 mol %至约50 mol %;在一些实施方案中，约20 mol %至约52 mol %;和在一些实施方案中，约23 mol %至约48 mol %。因此，乙烯在EVOH中的摩尔比可 以为 3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22， 23，24，25，26，27，28，29，30，31，32，33，34，35，36，37，38，39，40，41， 42，43，44，45，46，47，48，49，50，51，52，53，54，55，56，57，58，59，60， 61，62，63，64，65，66，67，68，69，70，71，72，73，74，或 75 mol %。然而，也预 期更多或更少量的乙烯含量，并可以包括在所公开的主题的范围内。
[0068] 在一些实施方案中，第一阻隔层可以包含净（约100 wt%，基于该层的总重量计） PGA、净EV0H、至少两种EVOH的共混物、净聚酰胺、或PGA/聚酰胺共混物。在包含PGA/聚酰 胺共混物的实施方案中，该共混物可以包含最多约50% PGA和至少约50%聚酰胺。因此， 在一些实施方案中，该共混物可以包括约1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13， 14， 15， 16， 17， 18， 19，20，21，22，23，24，25，26，27，28，29，30，31，32， 33，34，35，36，37，38，39，40，41，42，43，44，45，46，47，48，49，或 50 重 量％?6乂基于该层的总重量计。因此，在一些实施方案中，所述共混物包含约50，51，52， 53，54，55，56，57，58，59，60，61，62，63，64，65，66，67，68，69，70，71， 72，73，74，75，76，77，78，79，80，81，82，83，84，85，86，87，88，89，90， 91，92，93，94，95，96，97，98，或99重量％聚酰胺，基于该层的总重量计。
[0069] III. D.第二阳.隔层 如上文所述，所公开的薄膜包括与表层位置相邻（即朝向包装外）的包含净EVOH或 EVOH共混物的第二阻隔层。如上所述，EVOH是基本上由乙烯和乙烯醇重复结构单元构成的 共聚物并可以含有少量其他单体单元如乙烯酯单元。EVOH可以通过皂化、乙烯-乙烯酯共 聚物的部分醇解、和/或乙烯-乙烯酯共聚物的完全醇解制备。
[0070] 适合用于所述第二阻隔层的乙烯在EVOH中的摩尔比可以为约3 mol %至约75 mol %;在一些实施方案中，约10 mol %至约50 mol %;在一些实施方案中，约20 mol %至约52 mol %;和在一些实施方案中，约23 mol %至约48 mol %。因此，所述乙烯在 EVOH 中的摩尔比可以为 3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18， 19，20，21，22，23，24，25，26，27，28，29，30，31，32，33，34，35，36，37， 38，39，40，41，42，43，44，45，46，47，48，49，50，51，52，53，54，55，56， 57，58，59，60，61，62，63，64，65，66，67，68，69，70，71，72，73，74，或 75 mol %。然而，也可以考虑更多或更少量的乙烯含量，并且可以包含在本公开的主题的范围 内。
[0071] III. E.表层 在一些实施方案中，所公开的薄膜包括含有聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)或PET共 混物的表层，其中所述共混物中至少一种PET为非晶质的并具有Tg > 50°C (根据ASTM D-3418)。如本领域所知,PET包括含有乙烯单元并包括基于二元羧酸酯单元计至少90 mol %对苯二甲酸酯单元的聚合物。其余单体单元选自其他二元羧酸或二醇。非晶质PET (或 "APET"）是指具有低结晶度通常约5至10%的聚（对苯二甲酸乙二醇酯）材料。
[0072] 或者，在一些实施方案中，所公开的薄膜包括含有聚酰胺或聚酰胺共混物的表层， 其中所述共混物中的至少一种聚酰胺为非晶质的并具有Tg > 50°C。非晶质聚酰胺是本领 域那些技术人员熟知的。具体地，非晶质聚酰胺包括结晶度不足的聚酰胺，如在差式扫描量 热仪（"DSC"）（10°C /min加热速率）测量（ASTM D-3417)中缺少吸热晶体融化峰所示。
[0073] 在一些实施方案中，所述表层的聚酰胺可以包括任何各种各样的弹性体聚酰 胺，如本领域那些普通技术人员所知。例如，合适的弹性体聚酰胺可以包括（但不限于） Vestamid? E40-53, Vestamid? L1670, Vestamid? D16 (3 种全部可获自 Evonik Corp.， Leesport, Pennsylvania,美国），Gril amid? ELY20NZ, Gri I amid? 2702, Gri I amid? 2475,和 Grilamid? 60 (4 种全部可获自 EMS Grivory, Domat,瑞士）。
[0074] III. F.附加层 在一些实施方案中，所公开的薄膜可以包括至少一个抗损坏层（abuse layer)。该抗损 坏层可以为任何薄膜层，只要该薄膜层起抗磨损、刺穿或降低包装和/或容器完整性或包 装/容器外观品质的其他潜在因素作用。
[0075] 在一些实施方案中，本公开的薄膜可以包含至少一个起增大薄膜的抗损坏、韧性 和/或模量作用的主体层。
[0076] 在一些实施方案中，所公开的薄膜可以包括一个或多个适合改善所述薄膜的一层 与另一层的粘附的粘结层。
[0077] 根据本公开的主题，各种层组合可以用于形成多层薄膜。例如，在一些实施方案 中，所公开的薄膜可以包括以下组合A/B/C/B/D，其中A代表密封剂层；B代表阻隔层（如本 文公开的第一和第二阻隔层），C代表芯层（其可以为主体层或抗损坏层）；和D代表表层。 一个或多个粘结层（T)可以任选地在任何一个或多个具有以上多层薄膜结构（即A/T/B/T/ C/T/B/T/D)的层之间使用。此外，一个或多个抗损坏层（E)和/或主体层（F)可以在具有 以上多层薄膜结构的一个或多个层之间使用，如本领域那些普通技术人员所知。
[0078] 无论薄膜结构如何，所公开的薄膜和/或层可以包括本领域常用的其他添加剂。 例如，在一些实施方案中，此类添加剂可以包括(但不限于）热稳定剂、润滑助剂、加工助剂、 滑爽剂、抗粘着剂、和/或颜料。在一些实施方案中，存在于所述薄膜中的添加剂的量被最 小化从而所述薄膜性质不会损坏。
[0079] IV. #用所公开的薄腊的方法 尽管所公开的薄膜可以在各种各样领域中具有应用，在一些实施方案中，它们可以 适用于构造用于细胞培养应用的生物工艺容器。本公开的生物工艺容器提供用于培养 细胞、细胞聚集体、颗粒、组织等的柔性、一次性环境。所述细胞培养包可以为独立式的 (stand-alone)，或可以与各种各样的载体装置如生物反应器、搅拌式槽反应器等一起使 用。
[0080] 合适的培养容器可以包括由沿其边缘密封的第一和第二柔性侧壁构造的本体以 界定用于储存产品的内容纳区域。第一和/或第二侧壁可以由所公开的双重阻隔薄膜构 造。在一些实施方案中，所述薄膜可以以其本身使用或与非阻隔薄膜一起使用以形成由围 绕容器周长密封在一起的多个薄膜层构造的双重壁容器。在这些实施方案中，内和/或外 薄膜层可以包括所述阻隔层。双重壁容器由于抗损坏性增大而在生物工艺应用中受欢迎并 为本领域那些普通技术人员所熟知。
[0081] 在一些实施方案中，为了提供细胞生长表面，可以通过本领域已知的各种各样方 法的任一种处理所述容器的内表面，所述方法包括(但不限于）等离子体放电、电晕放电、气 体等离子体放电、离子轰击、电离辐射、和/或高强度UV光。
[0082] 在一些实施方案中，所公开的容器可以在引入生物材料（即细胞）之前预灭菌。当 大部分细胞培养步骤在无菌条件下通过实施无菌操作进行时，所述生物工艺容器的预灭菌 能够获得培养室和待保持在无菌、封闭环境中的流体途径。例如，所公开的容器可以在一些 实施方案中通过暴露于Y辐射、紫外线辐射、环氧乙烷、或其组合灭菌，如本领域那些普通 技术人员所知。在所述生物工艺容器已被灭菌之后，合适的液体介质可以根据所需的特定 用途沉积到容器内部。例如，细胞培养介质可以沉积到容器内部以使细胞培养物生长。然 后，可以接种所述容器并如本领域那些普通技术人员所知进行孵育。
[0083] 所公开的生物工艺容器可以被构造成使储存在其中的内容物基本上保持在使用 期间仅与所述容器接触。在此类实施方案中，所述容器可以为一次性的并用于单一反应或 单一系列反应，其后丢弃该容器。由于在此类实施方案中的可折叠容器中的液体不与载体 结构(如果使用)接触，因此所述载体结构可以再使用而不清洁。即，在反应发生在柔性容器 中之后，其可以从载体结构移出并被第二(例如一次性）容器替代。第二反应可以在第二容 器中进行而不对第一容器和/或可再使用的载体结构进行清洁/灭菌。
[0084] 所公开的柔性容器可以包括至少一个进入孔，从而可以引入和/或移出细胞和/ 或细胞培养介质。在一些实施方案中，注射器或其他传输装置可以用于将材料通过进入孔 引入容器内。应该理解为可以根据所公开的生物工艺容器提供任何数量的进入孔。例如， 在一些实施方案中，所述容器可以具有充当用于将物质引入容器内的入口的进入孔和充当 出口的分开的进入孔。所述一个或多个进入孔可以装配有适合密封抵制泄露的措施，如阀 等，如常规所知。
[0085] 在一些实施方案中，所公开的容器可以包括一个或多个排气孔。在一些实施方案 中，所述排气孔可以横贯容器两侧并可以熔融成容器侧壁。在一些实施方案中，所述排气孔 可以包括内垫圈和外垫圈以确保在所述孔周围没有泄露，其中所述孔突出所述容器。如本 领域那些普通技术人员理解的，进入孔可以在一些实施方案中充当排气孔。
[0086] 在一些实施方案中所公开的柔性容器可以包括一个或多个可以用于取样、分析 (例如测定在液体中的PH和/或溶解的气体量）或用于其他目的的取样孔。取样孔可以与 所述容器的一个或多个排气孔对齐。应该理解为取样孔是任选的，并且在一些实施方案中 取样可以通过进入孔完成。
[0087] 在一些实施方案中，所述生物工艺容器可以任选地包括混合系统，如脉动盘、桨式 混合器、摇摆平台、叶轮等。例如，在一些实施方案中，所述容器(任选容器载体组装件)可以 绕容器的一个轴(例如纵轴）转动。然而，所述容器载体组装件和/或所围住的容器可以与 容器载体组装件的纵轴成角度倾斜和旋转。或者或另外，在一些实施方案中，所公开的容器 可以包括位于所述容器内部的混合系统(例如叶轮)。所述叶轮可以使用可以在所述容器外 部或内部的发动机旋转。
[0088] 在一些实施方案中，所公开的容器可以任选包括加热器，例如（但不限于）加热板、 蒸汽套管、循环流体加热器、和/或水加热器。所述加热器可以位于所述容器和载体储存室 之间，并且所述加热器可以并入储存室或容器本身。在一些实施方案中，所述生物工艺容器 可以位于孵育器内部以保持需要的温度。
[0089] 可以通过待用容器载体组装件(如有任何）的尺寸和形状测定柔性容器形状。应 该注意到所公开的容器可以具有任何各种各样的本领域已知形状。至此，可以取决于特定 用途而将所述容器的长度和/或直径按比例缩小成任何需要的和合适的尺寸。例如，所述 容器的体积可以为约 1-40，40-100，100-200，200-300，300-500，500-750，750-1000， 1000-2000，2000-5000，或5000-10000升。因此，在一些实施方案中，所公开的容器的体 积大于1，10，20，40，100，200，500，或1，000升。小于1升和大于10, 000升的体积 也是可以的并且包括在本公开的主题范围内。
[0090] 所公开的容器适合任何各种各样的生物工艺应用，包括(但不限于）原核或真核细 胞的细胞培养、复杂组织和器官的培养、和本领域中熟知的类似应用。例如，在一些实施方 案中，将细胞培养介质加入容器内部隔室，然后用细胞培养物接种。
[0091] 因此，各种各样的细胞、组织等的任一种都可以生长，包括但不限于原代细胞培养 物、无限增殖细胞培养物、培养细胞、器官、组织等。在一些实施方案中，所述细胞培养物可 以在加入容器内部之前采用细胞接种。在这些实施方案中，可以预接种所述细胞培养介质， 然后加入所述生物工艺容器的内部隔室。一旦所述培养介质和细胞已经沉积于内部隔室 中，可以在适合细胞生长的条件(即温度、搅拌等)下在容器内部孵育所述细胞。各特定细胞 类型的合适条件是本领域那些普通技术人员所熟知的或可以使用常规实验确定。
[0092] V.所公开的薄腊的优点 在一些实施方案中，所公开的薄膜可以出于各种目的用于构造柔性和一次性容器，所 述目的包括介质制备、缓冲剂制备、细胞产品储存、培养细胞、培养微生物、培养植物代谢 物、加工食物、处理化学品、处理生物药品、处理生物制剂等。所述一次性生物工艺容器组装 件使使用者在相对容易和少培训的情况下操作培养物和生产。
[0093] 本文所公开的一次性系统在使用之后不需要清洁或灭菌，从而保持使用者时间和 资源。
[0094] 另外，所公开的薄膜可以用于提供改善的用于体外细胞生长的细胞培养容器。具 体地，所公开的薄膜缺少能够干扰细胞培养技术的细胞表面改性剂。所公开的薄膜还在低、 中和高相对湿度条件下为所公开的生物工艺容器提供阻隔特征。
[0095] 尽管本文中详细描述了所公开的系统的一些优点，但所列优点绝非用于限定。具 体地，本领域普通技术人员意识到所公开的薄膜和本文未包含的方法有很多优点。 实施例
[0096] 以下实施例提供了示例性实施方案。鉴于本公开和本领域技术人员的一般水平， 本领域那些普通技术人员将理解以下实施例意在仅示例性的并且可以在不脱离本公开的 主题的范围的情况下可使用数字变化、改变和更改。
[0097] 根据本公开的主题的一些薄膜结构和对比例在本文的下表1和2中识别。
【权利要求】
I. 多层薄膜，其包含： a. 密封剂层，其包含： i. 约5-95重量％的具有Tg彡25°C的烯烃聚合物；和 ii. 约95-5重量％的a -烯烃共聚物； b. 第一阻隔层，其包含聚乙醇酸、聚酰胺、EVOH、EVOH共混物、或其组合，其中所述第一 阻隔层与所述密封剂层位置相邻； c. 表层，其包含： 1. PET ;或 ii. PET共混物，其中所述共混物中的至少一种PET为非晶质的并具有Tg > 50°C;或 iii. 聚酰胺；或 iv. 聚酰胺共混物，其中所述共混物中的至少一种聚酰胺为非晶质的并具有Tg > 50°C ;和 d. 第二阻隔层，其包含EVOH、EVOH共混物、或其组合，其中所述第二阻隔层与所述表 层位置相邻； 其中根据ASTM D-3985,在高、中和低相对湿度条件下在73° F下所述薄膜具有低于约 500 cc/m2-天-atm的氧气透过率。
2. 权利要求1所述的薄膜，其中所述烯烃聚合物选自：环烯烃共聚物、环烯烃均聚物、 聚（3-甲基-1-丁烯）、聚（4-甲基-1戊烯）、聚（3,3-二甲基-1-丁烯）、聚（4,4-二甲 基-1-戊烯）、聚（乙烯基叔丁基醚）、聚苯乙烯、和其组合。
3. 权利要求1所述的薄膜，其中所述a-烯烃共聚物选自：线性中密度聚乙烯、线性低 密度聚乙烯、和非常低密度聚乙烯。
4. 权利要求1所述的薄膜，其中所述密封剂层包含约10-30重量％的烯烃聚合物和约 70-90重量％的a -烯烃共聚物，基于所述密封剂层总重量计。
5. 权利要求1所述的薄膜，其中所述第一阻隔层包含约1-50重量％聚乙醇酸和约 50-99重量％聚酰胺的共混物，基于该层的总重量计。
6. 权利要求1所述的薄膜，其中所述第一阻隔层包含约100%聚乙醇酸。
7. 权利要求1所述的薄膜，其中所述第一阻隔层包含约100%聚酰胺，基于该层的总重 量计。
8. 权利要求1所述的薄膜，其中所述第一阻隔层包含约100% EVOH或EVOH共混物，基 于该层的总重量计。
9. 权利要求1所述的薄膜，其中所述薄膜基本上不含薄膜表面改性添加剂。
10. 权利要求1所述的薄膜，其中所述第二阻隔层的EVOH或EVOH共混物包含约23 mol %至约48 mol %的乙烯含量。 II. 柔性生物工艺容器，所述容器包括由权利要求1所述薄膜构造的第一和第二柔性 侧壁，其中所述侧壁沿其边缘密封以界定用于储存产品的内部隔室。
12. 权利要求11所述的容器，其中所述容器为双重壁容器或三维容器。
13. 权利要求11所述的容器，其中所述容器为预灭菌的和一次性的。
14. 权利要求11所述的容器，其中所述薄膜的烯烃聚合物选自：环烯烃共聚物、环烯烃 均聚物、聚（3-甲基-1-丁烯）、聚（4-甲基-1戊烯）、聚（3,3-二甲基-1-丁烯）、聚 (4, 4-二甲基-1-戊烯）、聚（乙烯基叔丁基醚）、聚苯乙烯、和其组合。
15. 权利要求11所述的容器，其中所述薄膜的第二阻隔层的EVOH或EVOH共混物包含 约23 mol %至约48 mol %的乙烯含量。
16. 培养细胞的方法，所述方法包括： a. 提供权利要求11所述的柔性容器； b. 将液体介质引入所述容器的内部隔室； c. 用细胞接种所述液体介质；和 d. 在适合细胞生长的条件下，在所述容器内孵育所述细胞。
17. 权利要求16所述的方法，其中所述容器为预灭菌的。
18. 权利要求16所述的方法，其进一步包括搅拌所述容器或容器内容物从而诱导运动 的步骤，其中通过搅拌的运动完成细胞生长和/或存活所需的必需氧传输和混合。
19. 权利要求16所述的方法，其进一步包括将所述柔性容器引入加热系统的步骤。
20. 权利要求16所述的方法，其中已经通过等离子体放电、电晕放电、气体等离子体放 电、离子轰击、电离辐射、高强度UV光、或其组合处理所述容器的内表面。
【文档编号】B32B27/30GK104349900SQ201380030588
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年5月9日 优先权日:2012年5月11日
【发明者】S.贝克勒, P.W.汤普森 申请人:克里奥瓦克公司