一种除病毒膜包、其润湿保存方法及囊式过滤装置与流程

本发明涉及除病毒膜包的领域，更具体地说，它涉及一种除病毒膜包、其润湿保存方法及囊式过滤装置。

背景技术：

1、在生物医药领域，除病毒过滤是一种比较稳健的手段。生物制品在生产过程中容易出现病毒污染的风险，因此采用除病毒过滤的手段对其进行病毒的清除是必不可少的一个过程。

2、除病毒过滤通常采用除病毒滤膜进行过滤，滤膜一般通过粒径排阻机理除去流经滤膜流体中的病毒。粒径排阻是指滤膜的孔径小于病毒尺寸，当流体穿过滤膜时，病毒被滞留，从而达到除病毒的目的。因此，对于尺寸越小的病毒去除，所需滤膜的孔径越小。

3、但是，对于精度越高的滤膜而言，其制备难度和制备成本都显著增加，而且在待除病毒的流体中，病毒的尺寸可能涉及各个大小，如果仅仅控制精度较高，那么滤膜很容易快速被大尺寸的病毒堵塞，从而导致滤膜的除病毒效率和能力下降。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的除病毒膜包除病毒能力不够高的问题，本发明的第一个目的在于提供一种除病毒膜包，其通过阳离子活化剂对除病毒膜包的润湿吸附作用，提高除病毒膜包对小尺寸病毒的静电吸附去除能力，以提高除病毒膜包整体的除病毒效果和能力，并降低除病毒膜包的使用成本。

2、本发明的第二个目的在于提供一种除病毒膜包的润湿保存方法，通过阳离子活化剂浸泡膜包的方式，使得阳离子活化剂附着于除病毒膜包的滤膜内，从而提高除病毒膜包的除病毒能力。

3、本发明的第三个目的在于提供一种包含除病毒膜包的囊式过滤装置，通过在封闭囊内与除病毒膜包之间的空间内填充阳离子活化剂，使得囊式过滤装置整体都被阳离子活化剂润湿，避免除病毒膜包中的阳离子活化剂浓度降低，提高囊式过滤装置的除病毒能力。

4、为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：

5、一种除病毒膜包，包括交错重叠的进液筛网和过滤单元；

6、所述过滤单元包括依次重叠的滤液筛网和层叠于滤液筛网一侧或两侧的过滤层；

7、所述进液筛网、过滤层和滤液筛网上均开设有进液孔、出液孔和渗透液孔；所述进液孔之间相互连通，所述出液孔之间相互连通，所述渗透液孔之间相互连通；

8、所述进液筛网和相邻的过滤层之间形成有第一导流空间；所述滤液筛网和相邻过滤层之间形成有第二导流空间；

9、所述进液孔、第一导流空间和出液孔之间相连通形成第一流动空间；所述第二导流空间与渗透液孔之间相连通形成第二流动空间；

10、至少所述第一流动空间内填充有阳离子活化剂，所述进液筛网、过滤层和滤液筛网均被阳离子活化剂润湿，所述阳离子活化剂为含阳离子溶液。

11、除病毒膜包的第一导流空间和第二导流空间具体指的是与筛网相邻的两层过滤层之间的空间，该空间的形式一般存在两种情况。第一种是筛网悬浮于两层过滤层之间，该空间包括筛网与两层过滤层之间的间隙以及筛网上的网格间隙。第二种是筛网与两层过滤层贴合，此时该空间仅包括进液筛网上的网格间隙。

12、除病毒膜包在使用前先进行冲洗，以将未附着到过滤层上的阳离子活化剂冲洗干净，以避免其混入过滤的流体中，对过滤流体造成不良影响。

13、除病毒膜包在使用时，待过滤的流体从进液孔流入第一导流空间，并从第一导流空间向出液孔流出；当流体流经第一导流空间时，流体会由于过滤层前后的压力不同而穿过过滤层，过滤层除去流体中的病毒，除去病毒后的流体流入第二导流空间，随后除病毒后的流体再从渗透液孔流出收集。

14、除病毒膜包用于过滤蛋白溶液去除病毒时，蛋白溶液中的蛋白一般带有正电，而除去的病毒一般带有负电。因此，附着在过滤层上的阳离子活化剂由于带有正电荷，一方面可以促进带正电的蛋白通过过滤层，另一方面可以加强对带负电的病毒的静电吸附效果，从而提高对病毒的去除能力。

15、进一步的，所述含阳离子溶液中至少含有伯铵离子、仲铵离子、叔铵离子、季铵离子、钠离子中的一种。

16、含铵的阳离子以及钠离子均带有正电，可以对带负电的病毒起到静电吸附效果，提高除病毒膜包的除病毒能力。

17、进一步的，所述含阳离子溶液为质量浓度为0.005％～1％的含阳离子溶液。

18、当阳离子活化剂中阳离子的质量浓度低于0.005％时，含阳离子溶液中阳离子浓度偏低，阳离子很难在过滤层上附着，而且即便阳离子附着到过滤层上，阳离子的附着量也很低，无法起到明显提高除病毒膜包除病毒能力的效果。当阳离子活化剂中阳离子的质量浓度高于1％时，阳离子的浓度过高，阳离子在过滤层上可能存留过多，而且即便用超纯水多次冲洗也很难冲洗到不影响过滤流体的程度。

19、进一步的，所述含阳离子溶液为质量浓度为0.05～0.15％的苯扎氯铵溶液。

20、苯扎氯铵属于阳离子季铵盐，可以附着到过滤层上，且在0.05％～0.15％的质量浓度范围内，苯扎氯铵在过滤层的上的附着量处于促进过滤层清除病毒能力的最佳量，阳离子的静电吸附效果显著，过滤层的除病毒能力得到显著的提高。

21、进一步的，所述过滤层在0.01mol/l的氯化钾电解质溶液中，ph为4～6时的ζ电位＜0mv。

22、浸泡阳离子活化剂之前的过滤层的ζ电位低于0mv，说明膜表面在阳离子活化液浸润时带有负电荷，这使得过滤层在阳离子活化剂中润湿时，阳离子活化剂中的阳离子可以更加牢固地附着在过滤层上。

23、进一步的，所述除病毒膜包的过滤层的材料选自在0.01mol/l的氯化钾电解质溶液中，ph为4～6时的ζ电位为-70mv～-20mv之间的pes、rc中的一种或多种。

24、阳离子活化剂对ζ电位在-70mv～-20mv之间的pes和rc膜材的活化效果更好。

25、进一步的，所述过滤层表面的粗糙度ra为0.1μm～0.5μm。

26、过滤层的粗糙度会直接影响过滤层苯扎氯铵在过滤层上的附着量，当过滤层的粗糙度ra小于0.1μm时，由于过滤层表面过于的平整光滑，过滤层对于阳离子的束缚能力减弱，过滤层表面的阳离子会在除病毒膜包的冲洗过程中很容易被冲洗掉，使得过滤层上的阳离子含量处于几乎可以忽略不计的程度；当过滤层的粗糙度大于0.5μm时，由于过滤层的表面过于的粗糙，过滤层会束缚较多的阳离子，而且在冲洗除病毒膜包时，冲洗水不容易将过滤层表面的阳离子带走，使得过滤层上含有的阳离子过多，阳离子容易在使用除病毒膜包过滤时进入过滤流体中，对过滤流体造成污染。

27、进一步的，所述过滤层靠近进液筛网的一侧表面的平均孔径为150～450nm，所述过滤层靠近滤液筛网的一侧表面的平均孔径为10～42nm。

28、过滤层靠近进液筛网一侧表面的平均孔径与过滤层靠近滤液筛网的一侧表面的平均孔径更大，说明过滤层的孔径是非对称分布的。而且过滤层靠近进液筛网一侧的平均孔径较大可以使得阳离子活化剂更方便地渗入过滤层的滤孔中；过滤层靠近滤液筛网的一侧表面的平均孔径更小可以使得进入过滤层内的阳离子活化剂较难从过滤层中排出，从而使得阳离子活化剂中的阳离子可以较好地附着到滤孔表面，提高过滤层对病毒的静电吸附效果，提高除病毒膜包的除病毒能力。

29、进一步的，所述进液筛网和滤液筛网的网格长和宽在100～3500μm之间。

30、进一步的，所述进液筛网和滤液筛网的网格长和宽在300～500μm之间。

31、进液筛网和滤液筛网的网格间隙作为第一导流空间和第二导流空间或者第一导流空间和第二导流空间的一部分，对于促进阳离子活化剂的浸润以及促进流体的过滤有很大的帮助。控制筛网的网格长和宽在300～500μm之间主要可以有效地使得阳离子活化剂均匀地得到分散，进一步地使得阳离子活化剂可以均匀地进入到过滤层上，使得过滤层上的阳离子分布均匀，从而获得均一稳定的除病毒效果。

32、如果网格的长和宽小于300μm，网格过于密集，当除病毒膜包进行冲洗时，冲洗形成的湍流强度太小，未附着到过滤层上的阳离子很难被冲洗干净。如果网格的长和宽大于500μm时，当除病毒膜包进行冲洗时，冲洗形成的湍流强度较大，过滤层上已经附着的阳离子也会被冲洗走，使得过滤层上的阳离子含量降低，过滤层的除病毒能力下降。

33、进一步的，所述进液筛网和所述滤液筛网在25℃下的接触角为90～150°。

34、筛网的接触角在90～150°时，筛网的疏水强度范围合适，筛网可以有效地降低阳离子活化剂在筛网上的附着量，并且筛网上残留的阳离子活化剂更加容易从筛网中去除，去除的阳离子活化剂部分可以进入到过滤层中，提高过滤层中的阳离子活化剂附着量。

35、进一步的，所述进液筛网和所述滤液筛网均选用pp材质。

36、进一步的，所述进液筛网的渗透液孔边缘通过硅胶密封以阻隔第一导流空间与渗透孔之间的连通，所述过滤单元的进液孔边缘通过硅胶密封以阻隔第二导流空间与进液孔之间的连通。

37、硅胶用于分隔第一导流空间和第二导流空间，以保证第一导流空间内为进料流，第二导流空间内为渗透流。而硅胶通常采用含羟基的硅胶，比如乙烯基改性mq硅树脂。含羟基的硅胶上的羟基可以和阳离子活化剂中的阳离子，尤其是对于氨基阳离子具有一定的亲和性，羟基和氨基阳离子之间可以形成氢键，从而使得氨基阳离子附着在硅胶表面。硅胶的边缘容易出现流动死角，流动死角中的带正电的蛋白可能不随流体流动而发生滞留，阳离子的附着使得硅胶对流体中带正电的蛋白具有更强的排斥力，进而促进流动死角内的流体流动，从而避免带正电的蛋白滞留的情况发生。

38、进一步的，填充有阳离子保存液的所述除病毒膜包重量为m1，所述除病毒膜包用超纯水源进行冲洗100l/m2后，蒸发除病毒膜包内的水分后进行称重，重量为m2；m1为m2的1.02～1.3倍。

39、除病毒膜包中的阳离子活化剂的含量保持在除病毒膜包净重的0.02倍～0.3倍之间，可以有效地润湿除病毒膜包的各个部件。如果除病毒膜包中的阳离子活化剂含量低于除病毒膜包净重的0.02倍，则阳离子活化剂的含量过低，很难均匀地在过滤层上发生附着，从而导致除病毒膜包的除病毒能力提高的并不明显。如果除病毒膜包中的阳离子活化剂的含量高于除病毒膜包净重的0.3倍，则阳离子活化剂的含量过高，阳离子在除病毒膜包内的滞留过多，即便在除病毒膜包使用前进行多次冲洗，也很难将其中未附着到过滤层上的阳离子冲洗干净，造成过滤某些流体时的污染。

40、进一步的，所述除病毒膜包进行噬菌体截留测试，其噬菌体截留效率lrv＞4.0；

41、所述噬菌体截留测试包括以下步骤：

42、a1：将除病毒膜包在25℃、0.21mpa下对除病毒膜包依次冲洗100l/m2去离子水和20～50l/m2磷酸缓冲盐溶液；

43、a2：在0.21mpa压力下过滤＞107pfu/ml的铜绿假单胞菌pp7噬菌体挑战液，当过滤量达到50l/m2时，收集下游滤液，测得挑战液噬菌体浓度和下游滤液噬菌体浓度；

44、噬菌体截留效率——lrv＝lg(挑战液噬菌体浓度/下游滤液噬菌体浓度)。

45、进一步的，将除病毒膜包在25℃、0.21mpa的压力下用超纯水源进行冲洗100l/m2后，下游过滤水样中的苯扎氯铵浓度小于500ppb。

46、通过超纯水冲洗100l/m2后，除病毒膜包的下游过滤水样中的苯扎氯铵浓度小于500ppb，说明本技术的除病毒膜包中的未附着的阳离子活化剂在100l/m2的水量冲洗后就可以基本冲洗干净，下游滤液中的苯扎氯铵浓度可以降低到较低的水平。

47、进一步的，将除病毒膜包在25℃、0.21mpa的压力下用超纯水源进行冲洗100l/m2后，测定其水通量nwp1；将除病毒膜包过滤＞107pfu/ml的铜绿假单胞菌pp7噬菌体挑战液，过滤后在25℃、0.21mpa的压力下用超纯水源进行冲洗100l/m2，循环10次后，测定其水通量nwp2；nwp2结果不低于nwp1结果的95％。

48、经过多次除病毒过滤后的除病毒膜包的水通量依然不会降低过多，说明本技术阳离子活化剂一方面提高了除病毒膜包的除病毒能力，另一方面提高了除病毒膜包过滤层的耐久性。

49、一种除病毒膜包的润湿保存方法，包括以下步骤：将除病毒膜包浸泡在含阳离子溶液中，浸泡6～24h后，将除病毒膜包从溶液中取出进行封装保存。

50、通过浸泡的方式将阳离子活化剂渗入除病毒膜包内，阳离子活化剂会同时进入第一导流空间和第二导流空间内，从而使得除病毒膜包的过滤层前后均能充分润湿，提高阳离子活化剂的活化效果，提高阳离子在过滤层上的附着量，提高除病毒膜包的除病毒能力。

51、一种包含所述除病毒膜包的囊式过滤装置，包括除病毒膜包和封闭囊，所述除病毒膜包安装于封闭囊内，所述封闭囊上设置有与除病毒膜包的进液孔相连通的第一通道、与除病毒膜包的出液孔相连通的第二通道、与除病毒膜包的渗透液孔相连通的第三通道，所述第一通道、第二通道和第三通道内均填充有阳离子活化剂。

52、阳离子活化剂填充于包含除病毒膜包的囊式过滤装置中，囊式过滤装置的封闭囊与除病毒膜包相连通的连接通道内也填充有阳离子活化剂，使得囊式过滤装置整体得到阳离子活化剂的润湿，除病毒膜包上的阳离子活化剂向封闭囊上的空间扩散，造成除病毒膜包上的过滤层中阳离子附着量降低。

53、进一步的，所述封闭囊上还设置有多个缓冲空间，所述缓冲空间位于第一通道与进液孔之间、第二通道与出液孔之间以及第三通道与渗透液孔之间，所述缓冲空间内均填充有阳离子活化剂。

54、阳离子活化剂还填充在缓冲空间中，这使得囊式过滤装置整体得到阳离子活化剂润湿，从而避免过滤层上的阳离子活化剂被稀释，造成阳离子含量降低。

55、其次，囊式过滤装置也可以先将干的除病毒膜包和封闭囊组装完成后，再将阳离子活化剂从第一通道灌入整个囊式过滤装置内，充满或者部分填充囊式过滤装置即可，灌入的阳离子活化剂需保证可充分润湿各个过滤层。

56、综上所述，本发明具有以下有益效果：

57、第一、除病毒膜包通过阳离子活化剂进行活化，使得过滤层上附着有阳离子，提高除病毒膜包的除病毒能力，提高除病毒效果。

58、第二、除病毒膜包通过控制过滤层的孔径以及表面粗糙度，使得阳离子活化剂可以更好地附着到过滤层，未附着的阳离子活化剂可以更容易被冲洗去除。

59、第三、除病毒膜包通过筛网疏水程度的控制以及网格大小的控制，使得阳离子活化剂可以更多地从筛网上进入过滤层中提高过滤层中的附着的阳离子含量，减少筛网上的阳离子活化剂附着量，便于未附着到过滤层上的阳离子活化剂更容易被冲洗去除。

60、附图说明

61、图1是本技术实施例1中除病毒膜包的立体示意图；

62、图2是本技术实施例1中除病毒摸包的爆炸图；

63、图3是本技术实施例1中囊式过滤装置的立体示意图；

64、图4是本技术实施例1中囊式过滤装置的剖视图。