NO840185L - Fibroese medier som inneholder partikler av millimikron-stoerrelse. - Google Patents

Description

Fibrøse medier som inneholder

partikler av millimikron- størrelse

Teknisk område

Den foreliggende oppfinnelse vedrører fibrøse medier

som inneholder partikler av millimikron-størrelse, spesielt medier som inneholder silisiumoksyd eller aluminiumoksyd i røkform ("fumed").

Bakgrunnsteknikk:

Den teknikk som går ut på å flokkulere negativt ladede filterhjelpepartikler eller adsorberende stoffer og fibre ved hjelp av positivt ladede polymerer, blir vanligvis benyttet ved fremstillingen av filtreringsmedier.

I US patentskrift 3.647.684 tilhørende Malcolm er der f.eks. beskrevet en filtet fibrøs matrise som inneholder kieselsyr-e (hydratisert silisiumoksyd) som er dispergert deri, og kan benyttes for tynnskikt-kromatografi hvor kieselsyren har partikkelstørrelser i området 1-10 mikroner,

og idet matrisen inneholder et kationisk materiale i konsentrasjoner som ikke overskrider 1,5%. I US patentskrifter 4.007.113 og 4.007.114 tilhørende Ostreicher er der beskrevet en matrise med selvbindende fibre som inneholder et deri dispergert filtermateriale i partikkelform, idet overflaten er modifisert med et organisk kolloid. Ytterligere patentskrifter som ved-rører fibrøse medier som inneholder dispergert materiale i partikkelform, er: US. patentskrift 3.573. 158 tilhørende Pall et al, US patentskrift 3.455.818 tilhørende L eifield

og US patentskrift 3.238.056 tilhørende Pall et al.

Bruken av teknikker vedrørende flokkulering med positiv ladning for fremskaffelse av spesialiserte og forbedrede medier er også blitt beskrevet i søkerens US patentsøknad serie nr. 164.797 innlevert 30. mai 1980, nå US patent

og i US patentskrift 4.305.782 og US patentskrift 4.309.247, som herved innlemmes som referanse.

Porøse filtermedier som beskrives i nevnte søknader,

er sammensatt av fiber/partikkel- og fiber/fiber-blandinger med kationiske ladningsmodifikatorer som tjener som ladningsmodifikatorer, våtstyrkestimulatorer og også som flokkulerings-eller dispergeringsmidler i det tildannende slurry-system.

Blandingen blir tildannet dynamisk til ark ved hjelp

av vakuumfilting fra en yannholdig velling, hvoretter man tørker de ferdige ark som det endelige produkt. Produksjons-graden av slike porøse filtermedier styres av porøsiteten hos de ark som skal produseres. Et ganske' åpent filtermedium som omfatter partikkelstørrelser av 50 mikroner eller større, krever bare noen få sekunder for å bli filtet, mens et tett medium som bruker partikkelstørrelser på 1-2 mikroner eller mindre, ville kreve mer enn 5 minutter for å bli filtet.

Noen ganger kan medier som inneholder de fineste grader av partikkelformede tilsetningsstoffer, ikke bli filtet i det hele tatt på grunn av utilstrekkelig flokkulering. Det er derfor umulig å forme et fibrøst medium med adsorberende partikler som er mindre enn 1 mikron ved hjelp av aktuelle teknikker. Videre byr tilbakeholdelsen av slike partikler av liten størrelse i matriseoppbygningen på et meget alvorlig problem. Mesteparten går tapt på grunn av vanndrenering under filtingen.

De begrensninger og ulemper som man står overfor ved

de aktuelle prosesser for fremstilling av fibrøse medier,

kan forstås fra den følgende formingsmetode. Bruken av vakuum for dannelse av et fibrøst medium går i første rekke ut på

en hydromekanisk prosess. En velling som inneholder alle komponenter, blir drenert gjennom en trådduk med maskevidde 100 vinkelrett på planet for trådduken og trekker med seg alle komponenter under sin bevegelse under filtingen. Større fibre som i forhold til hvilke som helst andre komponenter i vellingen har det største overflateareal i berøring med vann, utsettes for de sterkeste viskøse trekkrefter og bunn-feller seg før de andre for dannelse av et fibrøst bunn-nettverk. Denne prosess skaffer en selvjusterende mekanisme for jevn fordeling av partikler og fibrer i den fibrøse konstruk-sjon, basert på det forhold at dreneringsstrømmen alltid

følger den bane som gir minst motstand. Mens de større fibre fortrinnsvis holdes tilbake under den begynnende avsetning, har mindre fiberfragmenter en tendens til å bli ført gjennom fibermatten med lange fibre og bli huset i de hull som befinner seg innimellom fibrene for således å skaffe en koherent matte-konstruksjon som de adsorberende partikler kan utfelles i. Kontinuerlig bruk av vakuum etter arkdannelse innbefatter mattesammentrykning. Den sammentrykningskraft som blir utøvet ved hjelp av høyvakuumet, vil ytterligere presse vannmolekyl er ut av den våte pute og tvinger de adsorberende stoffpartikler tettere sammen for dannelse av en pute eller matte med definert porøsitet.

Imidlertid er den ovenfor beskrevne fremgangsmåte anvende-lig bare i forbindelse med partikler som er større enn ca.

1 mikron. I tilfellet av partikkelstørrelser mindre enn

1 mikron, spesielt partikler av millimikron-størrelse, vil slike partikler enten ikke bli tilbakeholdt ved hjelp av fibermatrisen eller ikke være i stand til å bli ytterligere filtet etter dannelse av et tynt skikt av kompakte partikler.

Spesielt er dannelsen av fibrøse matter med et sterkt innslag av partikler av millimikron-størrelse (f.eks. mer enn ca. 30 vektprosent) og med høy porøsitet så å si umulig ved bruk av filteteknikken i henhold til teknikkens stilling. Blant partikler av millimikron-størrelse som har stor interesse for kommersielle kjemiske og biokjemiske anvendelser, finner man silisiumoksyd i røkform ("fumed silica").

Fjerning av lipoider ved adsorpsjon på silisiumoksyd

er en vanlig praksis innen kjemi og biokjemi. Se f.eks. US patentskrift 3.686.395 tilhørende Stephan og søkerens US patentsøknad nr. 238.686 innlevert 27. februar 1981 og C.I.P.-søknad nr. 349.691 av 17. februar 1982 tilhørende Carpenter and Cone med tittelen "Tissue Culture Media". Effektiviteten ved fjerning av lipoider ved hjelp av silisiumoksyd skiller seg fra den prosess som silisiumoksyd fremstilles ved hjelp av. Silisiumoksyd som er utfelt fra dampfasen, utgjør bedre midler til å fjerne lipoider enn dem som utfelles fra natrium-silikatoppløsninger. Typiske markedsførte silisiumoksyd-

produkter som er tildannet fra dampfasen, er "Cab-O-Sil", "Aerosil" (Degussa) eller "Sipernet 22S". Disse produkter foreligger som meget små partikler med gjennomsnittlige diametre fra 7-18 millimikroner (eller nanometer). De fremstilles ved hjelp av hydrolyse av silisium-tetraklorid-damp i en flamme av hydrogen og oksygen. Ved en flammetemperatur på 1270°C er damptrykket av Si02bare 10~8 Torr, slik at der foreligger en meget høy supermetning, noe som resulterer i et stort antall av små kjerner som danner silisiumoksyd-kuler med gjennomsnittlige diametre i området 7-18 millimikroner. Disse smeltede kuler som betegnes primære partikler, kolliderer og smelter sammen med hverandre for dannelse av forgrenede, tredimensjonale kjedelignende aggregater. Under hydreringen av røk-silisiumoksyd vil hydroksylgrupper feste seg til noen av silisiumatomene på partikkeloverflåtene.

Dette gjør overflaten av røk-silisiumoksyden hydrofil og muliggjør hydrogenbinding med andre molekyler.

Røk-silisiumoksyd er luftig og har lav densitet (tilnærmet 32 g/dm 2). Selv en liten mengde med røk-silisiumoksyd som er pakket i en søyle, vil fremskaffe meget høye trykk ved berøring med bufferoppløsninger på grunn av dannelsen av et tredimensjonalt nettverk blant partiklene, idet vannmolekylene funksjonerer som broer. Dersom tidligere kjente fremgangsmåter for dispergering av partikler i fibrøse medier blir anvendt på røk-silisiumoksyd, vil man observere de ovenfor omtalte problemer hva angår fabrikasjon, tilbakeholdelse og porøsitet.

Silisiumoksyd i røkform - ennskjønt ikke i immobilisert form - er blitt benyttet til fjerning av hepatitt B overflate-antigen fra fluider, se f.eks. US patentskrift 3.686.395 tilhørende Stephan. Andre fremgangsmåter til fjerning av viruser fra fluider er beskrevet i Porath et al US patentskrift 3.925.152, Andersson et al US patentskrift 4.168.300, Wallis et al US patentskrift 3.770.625, Vnek et al US patentskrift 3.951.937 og Bick et al US patentskrift 4.057.628. Ingen av disse publikasjoner omtaler eller foreslår immobiliserte uorganiske adsorberende stoffer.

På dette punkt er det verdt å nevne US patentskrift 4.228.462 tilhørende Hou and Ostreicher og tittulert "Method for Removing Cationic Contaminants from Beverages", som omtaler en fremgangsmåte til å preparere et filteark med anionisk elektrokinetisk fangpotensial som omfatter cellulosemasse, partikkelfilterhjelpemidler, en uorganisk kationisk overflate-ladningsmodifikator og en uorganisk anionisk ladningsmodifi-kator, idet ladningsmodifikatorene er henholdsvis kationiske og anioniske kolloidale (uorganiske) silisiumoksyder. Blant partikkelhjelpestoffene er der nevnt diatomejord, perlitt, talkum, silisiumoksydgel osv. med et høyt overflateareal, fortrinnsvis silisiumoksyd-lignende materialer, f.eks. de finere grader av diatomejord og perlitt. Grunnen til å bruke de anioniske ladningsmodifikatorer er imidlertid å skaffe et høyt elektrokinetisk fangpotensial for positivt ladede fluidumforurensninger. Videre er grunnen til bruken av uorganiske (istedenfor organiske) ladningsmodifikatorer å forhindre; muligheten for ekstrahering av organiske elementer inn i filtratet. Der gis ingen løsning for produksjon av fibrøse medier som inneholder mikropartikler.

I US patentsøknad serie nr. 347.360, innlevert

9. februar 1982, av den foreliggende oppfinner og rettet på "Fibrous Media Containing Millimicron-Sized Particulate", blir der foreslått en løsning på det problem å dispergere meget små partikler i et fibrøst medium. Den fremgangsmåte som blir foreslått, omfatter det å tilsette fibervellingen flokkulerende mengder av en organisk polykationisk og en organisk polyanionisk harpiks.

Der foreligger et behov for andre fremgangsmåter for homogen immobilisering av partikkelmaterialer med gjennomsnittlige diametre av størrelse millimikroner, spesielt røk-silisiumoksyd, i fibrøse matriser. Der foreligger også et behov for produkter fremstilt ved en slik fremgangsmåte.

Omtale av oppfinnelsen

En hensikt med oppfinnelsen er å skaffe fibrøse medier som i seg inneholder immobiliserte partikler av millimikron-størrelse .

En annen hensikt med oppfinnelsen er å skaffe en fremgangsmåte til fremstilling av fibrøse medier som i seg inneholder immobiliserte partikler av millimikron-størrelse.

Enda en hensikt med oppfinnelsen er å skaffe fibrøse materialer som rommer immobilisert silisiumoksyd og/eller aluminiumoksyd i røkform.

Nok en hensikt med oppfinnelsen er å skaffe en fremgangsmåte for fremstilling av fibrøse medier som inneholder deri dispergert røksilisiumoksyd.

En annen hensikt med oppfinnelsen er å skaffe en fremgangsmåte til fjerning av HBsAg fra fluider ved bruk av immobilisert røk-silisiumoksyd, samt en fremgangsmåte til fjerning av pyrogener fra fluider ved bruk av immobilisert aluminiumoksyd.

Disse og andre hensikter med oppfinnelsen slik det vil fremgå i det følgende, oppnås ved at man skaffer:

en selvbærende fibrøs matrise, fortrinnsvis et ark,

som i seg rommer immobilisert mikropartikkel-materiale som har en gjennomsnittlig diameter på mindre enn 1 mikron og utgjør ca. 5 vektprosent, samt en nøytral organisk polymer-harpiks med oksygenatomer langs sin polymer-ryggrad, idet harpiksen foreligger i en mengde som er effektiv for flokkulering av mikropartiklene i matrisen.

Hensikten i henhold til oppfinnelsen opnås også ved fremskaffelsen: Ved en fremgangsmåte til fremstilling av en selvbærende fibrøs matrise som inneholder partikkelmateriale, idet f reitir:.:.: £-gangsmåten innebærer den forbedring at materialet har en gjennomsnittlig diameter på mindre enn 1 mikron, og idet fabri-kasjonen utføres i nærvær av flokkulerende mengder av en nøytral organisk polymerharpiks med oksygenatomer langs sin polymer-ryggrad.

Kort omtale av tegningene

En mer fullstendig forståelse av oppfinnelsen og mange

av de tilhørende fordeler, ved denne vil fremgå når oppfinnelsen blir nærmere belyst under henvisning til den følgende detaljerte beskrivelse som refererer seg til den vedføyde tegning.

Fig. 1 viser variasjonen i filtetiden for silisiumoksyd-inneholdende filterark som inneholder forskjellige mengder av polyalkylen-glykol-pluronisk "PL-62", idet S-22 er "Sipernet 22" og 380 er "Aerosil 380". Fig. 2 angir variasjonen i filtetiden for de silisium-oksydinneholdende filterark ifølge fig. 1 som inneholder forskjellige mengder av to forskjellige polyalkylen-glykoler pluronics "PL-62" og "PL-64". Fig. 3 anskueliggjør virkningen av polypropylen-glykol "PL-64" på den midlere porøsitet bestemt ved plotting av trykk i forhold til strømningshastighet, idet filtersammenset-ningen = 35% "Aerosil 380", 35% "Sipernet 22" og forskjellige mengder av "PL-64" (0, 1,0, 1,5 og 2%). Fig. 4 viser virkningen av to forskjellige polypropylen-glykoler ("PL-62" og PL-64") på filterputeporøsitet under de samme betingelser som ved fig. 3. Fig. 5 viser en vakuum-filteanordning som benyttes for måling av filtetider for fibervellinger som inneholder silisiumoksyd. Fig. 6 viser en typisk separeringssøyle hvor der som separeringsmateriale benyttes de fibrøse medier i henhold til oppfinnelsen i form av skiver.

Beste utførelsesform for oppfinnelsen

Den foreliggende oppfinnelse er basert på den oppdagelse at fremstilling av selvbærende fibrøse medier som inneholder partikkelmateriale av millimikron-størrelse ("mikropartikler"), gjøres meget lettere ved at den tildannende velling får tilført en nøytral organisk polymer-harpiks méd oksygenatomer langs sin polymer-ryggrad. Dersom ikke denne harpiks foreligger i vellingen av fibre og mikropartikkel-materiale, vil mikropartikkel-materialet på den ene side ikke kunne flokkulere seg, eller på den annen side når et stadium hvor der dannes en vannugjennomtrengelig gellignende oppbygning, idet begge forhold forhindrer filting, dvs. vakuumfiltingen av vellingen blir betydelig hemmet, og mikropartiklene vil ikke kunne bli tilbakeholdt av den fibrøse matrise.

Som et resultat av denne erkjennelse er det mulig å tilberede selvbærende fibrøse matriser, spesielt fibrøse ark som inneholder store mengder av mikropartikler, uten fare for tap av mikropartikler under fremstillingen eller etterfølgende væskerengjøring og filtreringsoperasjoner.

Med uttrykket "selvbærende fibrøse medier" skal det

forstås innbefattelsen av en hvilken som helst koherent matrise av fibre som vil bibeholde sin form og oppbygning i tørr tilstand, dvs. de vil ikke falle fra hverandre. I sin mest vanlige form utgjør det selvbærende fibrøse medium et.ark tildannet av i det minste en komponent som er en lang selvbindende strukturell fiber for derved å gi arket tilstrekkelig konstruksjonsmessig integritet både i den våte "som formet"

og den endelige tørre tilstand, og også å tillate håndtering under behandlingen og tilpasningen for den påtenkte endelige bruk. Matrisen har to ytterflater og mellom disse et hovedsakelig homogent tverrsnitt. Det innebærer at tverrsnitts-arealet ikke oppviser noen brå strukturelle diskontinuiteter, slik tilfellet ville være dersom matrisen ble anordnet lagvis eller anordnet med indre kamre eller oppdelt på en hvilken som helst måte. Matrisen omfatter både fibre og partikkelstoffer, men disse to forskjellige materialer er så intimt blandet inn i hverandre, at tverrsnittet fra flate til flate har det samme gjennomgående utseende.

Der kan benyttes cellulosefibre, f.eks. tremasse, bomull, celluloseacetat eller rayon. Disse fibre er typisk forholds-

vis store med handelsførte tilgjengelige diametre i området 6-60 mikrometer. Tremasse kan også benyttes, og omfatter fiberdiametre i området 15-25 mikrometer og, fiberlengder fra ca. 0,85 til ca. 6,5 mm.

Andre fibrer som kan benyttes, innbefatter polyakrylo-nitrilfibre, nylonfibre eller polyvinylkloridfibre. Den foretrukn* fibrøse matrise i henhold til oppfinnelsen er et porøst, selvbindende ark eller bane av cellulosefibre.

De lange selvbindende strukturelle fibre er fortrinns-

vis fremskaffet fra normal-dimensjonert cellulosemasse, f.eks. manillahamp, jute, caroa, sisal, bleket eller ubleket

kraftmasse, kozu eller lignende, som typisk har en Canadian Standard Freeness på +400 til +800-ml. Disse lange selvbindende fibre vil utgjøre mer enn 50 vektprosent av den porøse matrise, fortrinnsvis 66-90% av den porøse matrise og mest foretrukket 75-83%.

Når mengden av mikropartikler som er immobilisert i

den porøse matrise, er lav, dvs. mindre enn ca. 50 vektprosent av mediet, er det foretrukket at den porøse matrise blir dannet av en selvbindende matrise av normal cellulosemasse med en Canadian Standard Freeness på +400 - + 800 ml.

Ved den foretrukne utførelsesform for oppfinnelsen er

det ønskelig å ha en stor mengde av mikropartikler, dvs.

mer enn ca. 50 vektprosent av mediet immobilisert i den porøse matrise. Det er således ønskelig å benytte den fremgangsmåte som er omtalt i US patentskrift 4.309.247, til Hou et al for bibeholdelse av et slikt stort innhold av mikropartikler i matrisen. Hele innholdet i nevnte patentskrift er herved innlemmet som referanse. Sagt generelt blir en mindre del av cellulosemassen som er raffinert til en Canadian Standard Freeness (CSF) -på mellom ca. +100 og -600 ml innlemmet med

en større del av den normal-dimensjonerte cellulosemasse (+400 - +800 ml). Spesielt vil fra ca. 1% til ca. 10% av den raffinerte masse og fra ca. 10% til ca. 30% av den normale cellulosemasse i forhold til. vekten av mediet, være inneholdt i matrisen, idet det gjenværende utgjøres av partikler. Generelt vil vektforholdet mellom uraffinert og høyraffinert masse ligge i området fra 2:1 til ca. 10:1, fortrinnsvis 3:1 til ca. 5:1. En slik blanding av masser tillater en øket tilbakeholdelse av de fine partikler i henhold til oppfinnelsen.

Uttrykket "partikkelformet" materiale er ment å innbefatte et hvilket som helst adsorberende middel eller partikkelformet mateiale som er benyttet i noen tid i forbindelse med molekyl-separeringsteknikk, slik det fremgår fra følgende US patentskrifter som herved innlemmes som referanse: 2.143.044, 2.746.608, 3.238.056, 3.253.978, 3.591.010, 4.007.113, 4.160.059, 4.238.334, 3.669.841, 3.722.181, 3.795.313, 3.983.299, 4.029.583, 3.664.967, 4.053.565 og 4.105.426.

Blant de nyttige partikkelformede .materialer er røk-silisiumoksyd, røk-aluminiumoksyd, mikrokarbon, uorganiske salter og forskjellige blandinger av disse. Partikkelstoffene innbefatter også dem som kan tjene som understøttelse for ytterligere kjemisk modifikasjon av partiklene. Ved den foreliggende oppfinnelse vil i det minste noe av det partikkelformede materiale ha en gjennomsnittlig diameter på mindre enn 1 mikron, dvs. en gausisk fordeling av partikkeldiameteren har et maksimum ved mindre enn 1 mikron og blir derfor betegnet "mikropartikler". Disse størrelser ved hvilke den foreliggende oppfinnelse er mest hensiktsmessig, utgjør mindre enn 100 millimikroner, fortrinnsvis mindre enn 50 millimikroner,

og spesielt mellom 1 og 25 millimikroner. Ved den foretrukne utførelsesform for oppfinnelsen er mikropartiklene røk-silisiumoksyd eller røk-aluminiumoksyd. Som beskrevet tidligere innbefatter uttrykket "røk-silisiumoksyd" materialer som er tildannet ved hydrolyse av SiCl4~damp i en flamme av hydrogen og oksygen, idet stoffene har diametre mellom 5 og 20 millimikroner. Røk-aluminiumoksyd innbefatter aluminiumoksyd fremskaffet ved flammehydrolyse av vannfritt aluminiumklorid (f.eks. aluminiumoksyd C fra Degussa).

Generelt vil mikropartiklene foreligge i matrisen i

et vektforhold som utgjør minst ca. 5%, fortrinnsvis 20-90%, fortrinnsvis ca. 70% av den totale vekt. Det er mulig som immobiliserte partikler å bruke en blanding av mikropartikler (gjennomsnittlig diameter mindre enn 1 mikron) med grovere partikler (med en gjennomsnittlig diameter større enn 1 mikron) i ethvert forhold, fortrinnsvis 5-95 vektdeler av mikropartikler og 95-5 deler av grove partikler, idet det totale innhold av partikler da skal ligge i område 5-90% som før.

Den kritiske side av oppfinnelsen er den i matrisen foreliggende nøytrale organiske polymerharpiks. Denne harpiks flokkulerer mikropartiklene og øker deres tilbakeholdelse i matrisen. Med uttrykket "organisk" skal det forstås at polymer-ryggraden er sammensatt hovedsakelig av karbon- og oksygen-atomer og kanskje også andre elementer som normalt foreligger i organiske strukturer, f.eks. nitrogen, svovel og noen ganger fosfor. Med uttrykket "polymer" skal menes at harpiksen er sammensatt av en flerhet av repeterenheter. Typiske molekylvekter er 500-1.000.000 eller mer foretrukket 1.000-50.000. Med uttrykket "nøytral" menes at polymeren ikke inneholder eller bærer noen kationisk eller anionisk ladning. Slike harpikser er beskrevet f.eks. i Jackson et al, US patentskrift 2.677.700, Lundstedt, US patentskrift 2.674.619 eller Patton, Jr., US patentskrift 2.786.080, som alle herved innlemmes som referanse.

Typiske nøytrale polymerer innenfor oppfinnelsens ramme er dem med formelen (I)

hvor , , R^ogR^er de samme eller forskjellige og valgt fra den gruppe som består av hydrogen eller lavere alkyl (Cj-C[- alkyl), og n blir justert i henhold til den ønskede molekylvekt. Disse innbefatter alle polyalkylenoksider, f.eks. polyetylenoksid, polypropylenoksid og lignende. Homopolymerer såvel som tilfeldige eller blokk-kopolymerer av forskjellige polyalkylenoksider kan benyttes. Disse kopolymerer kan representeres ved formelen (II):

hvor n og m blir justert som før og R'^, R'2'R'3 °9 R'4

blir som definert ovenfor for R--R-.

1 4

F.eks. kan der benyttes polyetylenoksid fremstilt av Union Carbide under varemerket "Polyox", polyetylen-glykol fremstilt av Union Carbide under varemerket "Carbowax", "Jeffox" av Jefferson Chemicals, "Polyglycol E" av Dow Chemical og "Pluracol E" fremstilt av BASF.

Fortrinnsvis blir der benyttet polyoksypropylen blokk-kopolymerer med polyoksyetylen solgt under varemerket "Pluronic Polyols" av BASF Wyandotte Corporation of Parsippany, N.J. Disse kopolymerer blir tildannet ved kondensasjon av propylen-oksid på en propylenglykolkjerne fulgt av kondensasjonen av etylenoksid på begge ender av polyoksypropylenbasen. Av hengig av kjedelengden og % polyetylenenheter i det totale molekyl dekker de i fysisk 'form ved romtemperatur områdene fra vannhvite viskøse væsker til voksaktige halvfaste materialer til harde vokslignende faststoffer. Disse serier av kopolymerer kan representeres ved den empiriske formel (III):

Ved den mest foretrukne utførelsesform blir der benyttet

en gjennomsnittlig molekylvekt på 1750 med forskjellige forhold mellom polyoksyetylen (a + c) i forhold til propylen-glykol (b). "Pluronic L62" inneholder 20% polyoksyetylen, mens "Pluronic L64".inneholder 40% av samme.

De variabler som er knyttet til det fibrøse medium i henhold til oppfinnelsen, og som har innflytelse på fremstillingen av de endelige egenskaper hos mediet, er: 1) Typen av fiber eller fibre som blir benyttet; 2) Forholdet mellom lengde og diameter (L/D) av hver fibertype; 3) Vektprosent av fiber i blandingen; 4) Vektprosent av nøytral polymer i blandingen og dettes forhold til mikropartikler; 5) Type og vektprosent av mikropartikler i blandingen; 6) Type av harpikser som blir benyttet; 7) Type av oppløsning som benyttes for vellingen (vann, alkohol, oppløsningsmiddel) for dannelse åv matrisen og tilhørende pH-verdier; 8) Tilsetningsstoffer for vellingen (fuktemidler, urenheter osv.);

9) Betingelser for'mikropartikkel-flokkulasjon; og

10) Filtebetingelser.

De mest relevante av disse forhold som ikke allerede

er blitt omtalt ovenfor, vil bli omtalt som en veiledning,

og ytterligere detaljer kan man få fra eksemplene. Imidlertid kan justeringen av de foran nevnte variabler såvel som deres innbyrdes fellesskap, lett verifiseres av fagfolk på området

uten unødig eksperimentering, avhengig av den brukstype som man ønsker for det endelige medium.

Den totale mengde av nøytral polymer er den som er tilstrekkelig for effektiv flokkulering av de mikropartikler som foreligger i mediet, men utilstrekkelig for dannelse av en ugjennomtrengelig gel som vil forhindre vellingfilting. Normalt kan mengden være 0,5-15% av den totale vekt av fibrøst medium, fortrinnsvis 1-3%.

Den selvbærende fibrøse matrise i henhold til oppfinnelsen blir fortrinnsvis tildannet ved vakuumfilting av en vannholdig velling av fibre, harpikser og partikkelstoffer. Det danner et ark med partikler immobilisert i en porøs matrise. Arket oppviser en jevn, høy porøsitet, fine pore-størrelsesstrukturer med ypperlige strømningskarakteristikker, og er hovedsakelig homogen med hensyn til fiber, harpikser og partikler.

Vakuumfiltingen blir utført på en perforert overflate, vanligvis en vevet trådduk som i praksis kan ha en maskeåpning på 50-250 mesh, idet maskeåpningen er av dimensjoner i området fra henholdsvis 280 mikrometer til 70 mikrometer. Finere trådduker er upraktiske på grunn av tilstopningsproblemer og/eller konstruksjonsmessige lyter.

Størrelsen av åpningene i den perforerte vakuumfilt-flate og porestørrelsen av cellulosefibermatrisen i det tildannende ark er forholdsvis stor sammenlignet med noen eller alle dimensjonene av de finfiber- eller partikkelkomponenter som er nødvendige for fremskaffelsen av det ønskede sub-mikroner-filtermediaark.

Anvendelsen av nøytral polymer i forbindelse med mikropartikler kan utføres på følgende forskjellige måter: a) Belegning av mikropartikler i en forhåndsvelling med polymeren og tilsetning av de belagte mikropartikler til den endelige velling, eller b) tilsetning av polymeren til mikropartiklene først ved avslutningen.

Rekkefølgen med hensyn til å tilsette alle komponenter til vellingen (f.eks. fibre, andre partikkelstoffer, flokku-lerte mikropartikler) synes å være relativt uviktig, forutsatt at vellingen blir utsatt for styrte hydrodynamiske skjær-krefter under blandingsprosessen. Ved "blandet fiber"-ut-førelsesformen blir f.eks. den raffinerte masse tilsatt en velling av den uraffinerte masse, og deretter blir det flokku-lerte eller uflokkulerte partikkelformede materiale innlemmet. Vellingen blir vanligvis tilberedt ved en omtrentlig 4%-konsistens og deretter utspedd med ytterligere vann til riktig konsistens som kreves for vakuumfilting og arkdannelse. Denne sistnevnte konsistens vil variere avhengig av den type utstyr som blir benyttet for forming av arket. Typisk blir vellingen støpt på en perforert plate, vakuumfiltet og tørket på vanlig måte. Det flate,.dimensjonsstabile ark kan ha en hvilken som helst ønsket tykkelse og blir deretter skåret til passende dimensjoner for hver type anvendelse.

Det er mulig å tilsette varierende mengder av polykationisk harpiks eller polyanionisk harpiks til vellingen dersom det er ønsket å oppnå øket binding av totale negative eller positive ladninger på det endelige fibrøse medium. Tilsetningen av en bindemiddelmengde (0,5-15%, fortrinnsvis 1-3%) av en polykation, f.eks. "Polycup 1884" (polyamin-poly-amid) er foretrukket.

Den beste fremgangsmåte for fremstilling av et silisiumoksyd-inneholdende medium er som følger: 1. Å dispergere cellulosefibre med stor diameter (20 mikroner eller mer) i vann ved 1-2% konsistens; 2. Å tilberede raffinerte masser "ved fibrillering av cellullose med en dobbeltskive-raffinør eller andre mekaniske organer for fremskaffelse av fibre med forskjellige mindre størrelser; 3. Å tilsette den raffinerte masse til de dispergerte store cellulosefibre for dannelse av en cellulose-aktig velling med forskjellige fiberdiametre;. 4. Å tilsette 0,5-1,0% av et bindemiddelharpiks, f.eks. "Polycup 1884" (fra Hercules) til den celluloseaktige velling for absorpsjon på fiberflaten; 5. Å tilsette finsiktet røk-silisiumoksyd, f.eks. "Aerosil 380" til vellingen, slik at millimikron-størrelsespartiklene vil bli absorbert på fibrene; 6. Å tilsette et forholdsvis grovsiktet, partikkelformet materiale av silisiumoksyd, f.eks. "Sipernet 22", 7. Å tilsette "Pluronic PL-62" for istykkerrivning av hydrogenbindekraften mellom vannmolekylene og silisiumoksydet av millimikron-størrelse absorbert på fiberflaten. Denne • rivekraften styrer porøsiteten og filtetiden, slik det fremgår av dataene, og 8. Eventuelt tilsette en liten mengde harpiks "1884" (0,1-0,5%) som et sluttmiddel for justering avhengig av formelen.

Det fibrøse medium i henhold til oppfinnelsen som inneholder mikropartikler, kan ha en flerhet av anvendelser hvor der benyttes frie mikropartikler( med den fordel å ha faststoff-fase-immobilisering.

Spesielt kan mediet benyttes i forbindelse med filtre-ringer som er beskrevet i de ovennevnte US patentskrifter 4.305.782, 4.309.247 og US patentsøknad serie nr. 164.797

av 30. mai 1980.

Mediene kan fortrinnsvis benyttes i de molekylseparerings-(f.eks. kromatografi) prosesser som er beskrevet i US patent-søknad serie nr. 287.609 innlevert 28. juli 1981 i navnet Crowder med tittelen "Molecular Separation Column and Use thereof", som herved innlemmes som referanse. Mediet kan også benyttes til preparering av null-standardserum,- slik det er beskrevet i US patentsøknad serie nr. 276.982 av 24. juni 1981, med tittelen "Process for Preparing a Zero Standard Serum", som herved innlemmes som referanse. En meget foretrukken bruk av røk-silisiumoksydinneholdende medium er ved avlipoidisering av biologiske fluider, f.eks. serum, som omtalt i US patentsøknad serie nr. 238.686 av 27. februar 1981 og den tilhørende C.I.P. patentsøknad innlevert 17. februar 1982 med tittelen "Tissue Culture Medium" som begge herved innlemmes som referanse.

En annen bruk av røk-silisiumoksydinneholdende medium

går ut på fjerning av lipoid-omhyllede viruser, f.eks. hepatitt B overflate-antigen (HBsAg) fra fluider, spesielt biologiske fluider, spesielt serum. Enda en annen bruk er i forbindelse med fjerning av mykoplasma fra fluider. Immobilisert røk-aluminiumoksyd kan benyttes til fjerning av pyrogener, endotoksiner og lignende.

Fordi kjente teknikker med hensyn til flokkulering av partikler i en fibermatrise ved kationiske polymerer er be-heftet med den begrensning at partiklene må være av størrelses-orden 1 mikron eller større, vil man ved vakuumfilting ikke være i stand til å danne medier med porøsitet som passer for fluidumstrømninger for filtrering eller molekylseparering. Partikler av millimikronstørrelse, f.eks. røk-silisiumoksyd, kan ikke flokkuleres for dannelse av en pute på grunn av hydrogen-bindekrefter som utøves mellom de bitte små partikler. Dette er spesielt tilfellet når pH-verdien av vellingen ikke er nøytral, noe som bevirker mulig ionisering av partiklene, slik det gjør seg gjeldende ved økning i vellingens viskositet.

Den foreliggende oppfinnelse skaffer en spesiell måte

som disse tekniske problemer kan løses på, idet der tilsettes en nøytral organisk polymerharpiks til systemet.

I forbindelse med denne nye anvisning i henhold til oppfinnelsen har man merket seg flere fordeler: 1) Bruken av blandede fibre skaffer en fin innstilling og bedre styring i tillegg til den flokkulerende innbyrdes påvirkning av partikler med polymer. 2) Oppdagelsen av denne teknologi skaffer ikke bare organer til innkapsling av partikler av hvilken som helst størrelse i fibrøse konstruksjoner, men kan også akselerere produksjonshastigheten ved nedskjæring av filtetiden. Fordi hovedkriteriet for en høyeffektiv molekylseparering krever stort overflateareal, noe som kan oppnås ved innlemmelsen av partikler av forholdsvis liten størrelse, skaffer denne oppdagelse en enestående måte til å utføre høyeffektiv molekylseparering. 3) Bruken av nøytrale polymerer resulterer i fibrøse medier med en meget åperi porøsitet, i noen tilfeller høyere porisitet enn det som kan oppnås ved poly-salter i henhold til US patentsøknad 347.360 av 9. februar 1982. Den eventuelle tilsetning av poly-elektrolytter kan dessuten i tillegg meddele mediene enten kationisk eller anionisk egenskap, avhengig av den type polyelektrolytt som tilsettes i over-skytende grad. 4) Den kjemiske natur hos den nøytrale polymer er biokompatibel og ligner meget på kroppsvev, f.eks. collagen. Komplekset er meget gjennomtrengelig for vann, noe som gjør materialet til et ideelt bindemiddel for filtre i bioanvendelser. 5) Den nøytrale polymer utgjør også et ypperlig tilbake-holdelsesmiddel for de fibrøse medier, noe som kan bedømmes utifrå den mengde av røk-silisiumoksyd som holdes tilbake i en putestruktur, og er en ypperlig våtstyrke-fremkaller, noe som fremgår av testresultatene som vil bli beskrevet i det følgende.

Etter at oppfinnelsen nå er blitt beskrevet generelt, vil denne bli bedre forstått under henvisning til visse spesielle eksempler som er.innlemmet her i den hensikt bare å anskueliggjøre oppfinnelsen, uten derved å innebære noen begrensning uten at det er spesielt anført.

Eksempel 1

Tilberedelse av cellulose- basert medium

som inneholder røk- silisiumoksyd- partikler

I. Generelt

Store cellulosefibre (+400 - +800 CSF) ble dispergert

i en vannvelling inntil et faststoffinnhold på 1%. Etter fullstendig dispergering ble der til vellingen tilsatt korte fibrillerte cellulosefibre (+40 - -10 CSF) til en konsistens på 3,5%. Deretter ble der tilsatt røk-silisiumoksyd ("Aerosil-380", 7 millimikroner), silisiumoksyder med forholdsvis store

dimensjoner (f.eks. "Sipernet 22"), bindemiddelharpiks ("Polycup 1884") og nøytral polymer ("PL-62" eller "PL-64").

Ved hvert tilsetningstrinn ble der utført tilstrekkelig omrøring og blanding. Blandingen ble pumpet gjennom en trådduk med maskebredde 100 som dannet en vakuumkjele, og der ble dannet en filterpute ved anvendelse av vakuum for fjerning av vannet. Den tid som var nødvendig for fjerning av vann på innsiden av kjelen etter bruken av vakuum, er definert som filtetiden. Jo mindre partikkelstørrelser der er i vellingen, jo lengre blir filtetiden for dannelse av filter-puten.

En anordning til måling av filtetiden er vist på fig.

5, hvor en filterfremstillingstank J_ er vist i tverrsnitt og inneholder en velling 2 i en beholder 3 som er anordnet med trang pasning ved hjelp av gummipakning A_, samt en O-ring 5_ på et støtteorgan 6^som oppebærer en trådduk med maske-størrelse 100 og hvorpå der dannes det endelige filter. Ved anvendelse av vakuum gjennom en vakuumpumpe 1_ blir vannet fra vellingen tvunget gjennom trådduken og drenert inn i dreneringstanken 8^hvor det senerie kan føres ut gjennom en ventil 9_^

Filterfremstillingstanken var tildannet av en 5 toms diameter-polypropylensylinder, og en velling som inneholdt alle komponentene ved 1% konsistens, ble trukket gjennom sylinderen. Den tid som det tok for dannelse av den våte pute etter påføring av 625 mm vakuum gjennom anordningen,

ble observert som filtetiden. For forenklet og økonomisk produksjon bør filtetiden for filteret ideelt sett være mindre enn 10 minutter.

Tabellene 1 og 2 anskueliggjør de medier som ble tildannet ved denne prosess, såvel som filtetidene.

II. Porøsitet- måling

Puteporøsiteten blir målt ved pumping av vann gjennom

en søyle, f.eks. som vist på fig. 6, med en trykkmåler innlemmet i linjen og mengden av filtrater oppsamlet i en gradert sylinder under forskjellige strømningshastigheter. Den vann-strømingshastighet som føres gjennom søylen, kan justeres innen et 100-foldig område. F.eks. ved et trykk på 6,895 N/cm<2>over søylen, vil en filterpute som er tildannet fra 1% "Pluronic PL-64" som dispergeringsmiddel være meget tett og bare tillate en strømning på 1 ml/min, mens 2% "PL-64"

vil åpne filteret til å gi mer enn 50 ml/min av vannstrøm, slik det fremgår av tabell 3.

Eksempel 2

Avlipoidisering av serum under bruk

av medium i henhold til oppfinnelsen

I. Preliminær evaluering av frie silisiumoksyder på lipoid-absorpsjonsevne

For å bestemme med sikkerhet hvilken type silisiumoksyd som ville være den beste for lipoid-adsorpsjon ble adsorpsjons-isotermene for lipoidene i kvegserum ved forskjellige typer av silisiumoksyd studert, idet resultatene er gitt i-tabell 4. Freundlich-isotermen ble oppnådd ved plotting (X/M) i milligram av lipoider pr. dl av serum adsorbert av et gram silisiumoksyd i forhold til (C) konsentrasjonen av ikke-adsorberte lipoider som forble i serumet. Helningen på linjen gir endringsgraden av likevektsforholdet mellom adsorpsjon og lipoidkonsentrasjon. Mengden av lipoider som ble adsorbert ved enhetsvekt av spesielle typer av silisiumoksyd, er et direkte mål for adsorpsjons-evnen, noe som på sin side gir det tilgjengelige antall av aktive steder for lipoid-adsorpsjon.

1. Metode for lipoidbestemmelse

Mengden av lipoid i kvegserum ble fastslått ved sulfo-fosfo-vanillinmetoden ved måling av den (rosa) farge som ble utviklet ved en bølgelengde på 540 nm, idet olivenolje tjente som en standard.

Prosedyren var som følger:

(1) 10 yl av H20 (blank), standard (standard), eller serum (ukjent) ble tilsatt 10 ml testrør. (2) 0,1 ml konsentrasjon H2S04ble tilsatt hvert rør og blandet. (3) 11 rør ble plassert i kokende H20 i 10 min (<±>1 min), hvoretter de ble avkjølt i kaldt H20 i = 5 min. (4) 5 ml av fosfo-vanillinreagensen ble tilsatt hvert før, blandet og inkubert ved 37°C (-2°C) i et H20 bad i 15 min.

(5) Rørene ble avkjølt i = 5 min og A54q ble måltinnen

30 min. (Instrumentet ble innstilt på blank).

Reagentene var som følger:

(1) Vanillinreagent; 6 g/l 1^0 (1 1 volumflaske) stabil i 2 måneder når den ble lagret i brun flaske ved værelsetemperatur).

(2) Fosfo- vanillinreagent; 350 ml av vanillinreagent og

50 ml H20 til en 2 1 Erlenmeyer. Tilsetning av 600 ml

konsentrasjon fosforsyre med konstant omrøring. Lagring

i brun flaske ved værelsetemperatur.

(3) Standard: 600 mg olivenolje til flaske med 100 ml volum. Bringes til vol. med absolutt etanol. Lagring ved 4-<7>°C. , : For utførelse av adsorpsjonsstudiet ble den følgende prosedyre utført: Den spesielle mengde av silisiumoksyd ble nøyaktig målt og tilsatt hvirvelpunktet i 1 ml kvegserum under omrøring, idet tuben deretter ble inkubert ved 37°C i 1 h og sentrifu-gert ved 3000 o/min i 10 min for separering av adsorbentene fra serumet. Mengden av lipoid som ble igjen i serum-super-natanten, ble bestemt ved hjelp av de resultater som frem-kommer i tabell 4.

Resultatene viser at naturlige silisiumoksyder, f.eks. diatomejord eller perlitt, viser ingen eller meget liten adsorpsjon av lipoider. Silisiumoksydgel er noe bedre enn de naturlige silisiumoksyder. Røk-silisiumoksyd er adskillig bedre enn silisiumoksyd tildannet fra oppløsnings-utfellings-prosessen.

Under forsøk på å utføre satsvise prosesser med røk-silisiumoksyd vil man raskt bli konfrontert med alvorlige problemer. Selv en liten mengde av røk-silisium som er pakket i en søyle, vil skape, meget høye trykk ved berøring med buffer-oppløsninger på grunn av dannelsen av et tredimensjonalt nettverk mellom silisiumoksydpartiklene, idet vannmolekylene funksjonerer som broer.

Bruken av silisiumoksyd-inneholdende media i henhold

til oppfinnelsen vil imidlertid muliggjøre en løsning av alle disse vanskeligheter, som vist i forbindelse med det følgende studium av avlipoidisering av menneskelig serum.

II. Lipoidfjerning fra menneskelig serum

Ufiltrert menneskelig serum med et lipoidinnhold på

514 mg/dl ble kontinuerlig filtrert gjennom en flerhet av 10 filtre som var stablet i en plastsøyle med 25 mm diameter og 10 g av total filtervekt. Reduksjonen av lipoidkonsentrasjon er vist i tabell 5.

n

Eksempel 3

Pyrogen fjerning ved hjelp av røk- aluminiumoksydfilter

I. Røk- aluminiumoksyd

Røk-aluminiumoksyd med samme partikkelstørrelse som røksilisiumoksyd kan fremskaffes ved flammehydrolyse av vannfri aluminiumklorid. Et eksempel på et slikt produkt er aluminiumoksyd C fremstilt av Degussa.

II. Pyrogen fjerning ved hjelp av røk- aluminiumoksydfilter

Pyrogener er stoffer som når de sprøytes inn i dyr, fremskaffer feber og andre reaksjoner som kan resultere i døden. De mest vanlige pyrogenstoffer er éndotoksiner, lipo-polysakkarid (LPS) komponenter av gram-negative bakterie-organismer. Éndotoksiner er pyrogener som er i stand til å fremskaffe feberreaksjoner i det menneskelige legeme etter intravenøse doser så små som 1 ng/kg. Hovedmetoden til å holde opphavene fri for forurensende bakterie-endotoksiner er å gjøre fremstillingsprosessen og alle påfølgende handlinger sterile. Fordi opprettholdelsen av sterilitet er vanskelig i forbindelse med mange produksjonsprosesser, er det behov for en pålitelig metode til fjerning av éndotoksiner fra et produkt som er forurenset ved et uhell. Asbestfiber-underlag kan benyttes for fjerning av pyrogener, men bruken av dem i USA er forbudt ved påbud fra "Food and Drug Administration".

For evaluering av ytelsen hos røk-aluminiumoksydfiltre ble der brukt to typer testprosedyrer. Den første innbefattet føringen av små volum av testoppløsningen (10-50 ml) gjennom 0,9 cm 2skivefiltre. Testoppløsningen ble ført gjennom filtrene ved hjelp av en sprøyte ved en konstant strømningshastighet. Ved storvolumeksperimenter ble vanligvis 10 1 av en testopp-løsning ført gjennom 3,9 cm 2 filtre ved en strømningshastighet på 0,0146 l/cm 2/min. Til besmittelse av testoppløsningene ble der benyttet E. coli LPS (skaffet fra Sigma Chemical Company). Fra M. A. Bioproducts fikk man Limulus Amebocyte Lysate (LAL) for endotoksinbestemmelse. Følsomheten for endo toksinbestemmelse ble evaluert for hver testoppløsning og ble funnet å være 30 pg/ml for nesten alle testoppløsninger.

For bestemmelse av endotoksine konsentrasjoner ble 0,1 ml lysate blandet med 0,1 av en testprøve og underkastet inkubasjon i et lite testrør som ble plassert i et vannbad ved 37°C i 1 h. Dannelsen av en gel som ikke brøt sammen ved to 180 strekers vipping av røret, indikerte en positiv test. En titrering av endotoksinet ble utført ved ethvert tvilstil-felle for verdsetting av følsomheten og virkningen av LAL-testen.

Alle testprøvene ble analysert både uutspedd og ved fortynninger på 1:2, 1:4, 1:8, 1:16, 1:32 og 1:64, osv. Ende-punktet av hver test ble nådd når testprøven ikke viste noe dannelse av en fast klump. Denne endepunkts-fortynning ble deretter multiplisert med følsomheten for LAL for å gi en tilnærmet verdi av éndotoksiner i prøven. Således.vil konsentrasjoner av éndotoksiner i forbindelse med disse studier bli rapportert som multipler av endepunkt-uttynninger i pico-gram pr. ml.

Prosedyre:

En fysiologisk injeksjons-saltoppløsning (0,9% NaCl)

med pH-verdi 6,7 ble forurenset med konsentrasjonen E. coli endotoksin pr. ml slik det fremgår av tabell 6 og filtrert gjenom et ikke-autoklavet filter med 13. mm diameter og innlemmet i en "Millipore"-holder. I dette tilfelle ble der for testen benyttét bare en' filterpute med en tilnærmet tykkelse på 18 mm. Alle filtre ble forhåndsvasket med 30 ml av test-oppløsningen ved hjelp av sprøyteinjeksjon.

Det filter som ble benyttet for pyrogen-fjerning, var fremstilt basert på formel nr. 3 i tabell 1, idet "Aerosil 380" ble erstattet med røk-aluminiumoksyd til 35 vektprosent. Filteret ble funnet å kunne redusere endotoksin til nivåer som er mindre enn grensene for analysen (30 pg/ml) fra små volumer når konsentrasjonen av endotoksin var i området 1.000-1.000.000 pg/ml. Resultatene er vist i tabell 6.

Eksempel 4

Fjerning av mycoplasma

ved hjelp av filter med røk- silisiumoksyd Forurensning av cellekulturer ved mycoplasma er et vanlig problem i forbindelse med vevkultur. Fillteret med røk-silisiumoksyd i henhold til oppfinnelsen kan fjerne mycoplasma mer effektivt ved en adsorpsjonsmekanisme.

I. Testmetode:

Detektering av mycoplasma ble utført ved bruk av et laboratoriesett innkjøpt fra Flow Laboratories, Inc., McLean, Virginia.

(a) Inokkulasjon

10 ml kvegserum ble blandet med 40 ml kraft som

væskemedium. De positive kontroller ble gjensus-pendert i 10 ml kraft som standard. Væskemediet ble inokkulert på agarplater i 72 h da tegn på vekst kom til syne.

(b) Inkubasjon

Agarplater ble inkubinert i en invertert stilling

i en atmosfære av 5% C02i N2ved 35-37°C. Ytterligere plater kan inkuberes aerobisk. Væskemediet

ble avtettet og inkubert aerobisk. Der eksisterer et spørsmål hva angår nytten av aerob inkubasjon. Sikkert er det at de fleste mycoplasmaer blir isolert ved lav oksygen- og øket CC^-konsentrasjon.

(c) Eksaminasjon av mycoplasmakulturer

Mycoplasmakolonier vil hyppig utvikle seg i løpet av 4 dager med inkubasjon men alle agarplater ble inkubert 2-3 uker før de ble kassert som negative.

II. Filtreringsprosedyre:

Filter nr. 3 angitt i tabell 1 ble oppskåret til skiver med 25 mm diameter og stablet i en plastsøyle med 10 filtre med totalvekt på 20 g. Kvegserumet ble pumpet gjennom søylen med en strømningshastighet på 1 ml/min ved hjelp av en peristaltisk pumpe.

Filtratet ble samlet i fraksjoneringsbeholderen og inokkulert på agarplater for detektering av mycoplasma ved hjelp av "Flow Lab"-settet som beskrevet ovenfor. Mycoplasma-plaque-analysen ble tellet etter 2 ukers inokkulasjon. Prosenten av plaque-reduksjon rapporteres som effektiviteten av myco-plasmafjerning ved hjelp av filtrene stablet i søylen, se tabell 7.

Eksempel 5

Fjerning av hepatitt- virus

ved hjelp av filtre med røk- silisiumoksyd

Det fenomen som har å gjøre med fjerning av lipoider

ved hjelp av filtre med røk-silisiumoksyd i henhold til oppfinnelsen, kan også anvendes ved fjerning av virus med lipoid-omhylninger. Et eksempel på det er hepatitt-overflateantigenet i menneskelig serum.

Bruken av silisiumoksyd i røkform "Aerosil" for selektiv adsorpsjon av lipoprotein fra menneskelig serum er blitt undersøkt av Stephan, se ovenfor, som har anbefalt en slik behandling for forbedring av lagringsstabiliteten hos serum i forbindelse med infusjon. HBsAg oppfører seg som normalt serum lipoproteiner og kan adsorberes meget effektivt på

fritt "Aerosil". En slik behandling kan imidlertid bare utføres på små seravolumer fordi den innbefatter høyhastighetssentri-fugering for utfelling av "Aerosil"-partiklene.

Det er også fåfengt å prøve å fjerne spormengdene av etterlatt "Aerosil" i væskeandelen. Et filter som inneholder røk-silisiumoksyd for fjerning av HBsAg og lipoider gjør prosessen anvendbar for store volumfiltreringer med minimalt proteintap.

I. HBsAg- bestemmelser

HBsAg-bestemmelser ble utført ved "Procedure B" i "Austria 11-125" fra Abbott Laboratories; en faststoff-fase-radioimmunoanalyseteknikk for måling av HBsAg-nivåer i serum. (Se brosjyren fra Abbott Laboratories, Diagnostics Division, med tittelen: "Antibody to Hepatitis B Surface Antigen<125>I (Human), "Austria" 11-125").

' Polystyrenkuler belagt med marsvin-antistoffer følger

med i laboratoriesettet. Pasientserum blir tilsatt,

og under inkubasjonen blir HBsAg, dersom det forefinnes,

1 25 fiksert til antistoffet. Når antistoff merket med I blir tilsatt, vil det binde seg til en hvilken som helst HBsAg på perlene, idet der dannes et antistoff-antigen-antistoff-skiktlag.

Innenfor visse grenser vil man få at jo større mengde antigen i serumstoffet, jo høyere blir den endelige tellehastighet.

II. Tilberedelse av serumprøver

Plasma fra kroniske bærere av HBsAg ble skaffet fra Herman Hospital i Houston, Texas. Pasientens plasma ble omformet til serum ved hjelp av kalsiumklorid-utfelling for fjerning av fibrinogen. De fleste av serum-prøvene oppviste -HBsAg over 100 tellinger pr. min," noe som ligger over det sensitive område for et Abbott Austria laboratoriesett. Utspeding med 0,05 M saltfosfatbuffer med pH-verdi 7,2 i forholdsområdet 1:5 til 1:10 vil bringe tellingen ned til det nøyaktighetsområde som" kan detekteres ved hjelp av Abbot laboratoriesettet. Det er en generell praksis å holde tellingen rundt 50-60.000 CPM, med tilsvarende HBsAg-konsentrasjon rundt 0,2 - 0,3 mikrogram pr. ml serum. Det utspedde serum ble lagret i en fryser for at man skulle unngå reduksjon av HBsAg ved utfelling under lagringstiden.

III. Eksperimentell oppsetting

Et skjematisk riss over en søyle for serumfiltrering er vist på fig. 6. Der ble benyttet en peristaltisk pumpe som muliggjør håndtering av A P opp til 41,37 N/cm 2. I søylen ble der stablet 10 filtre av størrelse 25 mm. I testen ble der brukt filtre som er betegnet nr. 3

i tabell 1 og inneholdende 35% av "Aerosil 380" og 35% av "Sipernet 22" og som nr. 8 inneholdende 45% "Aerosil 380", 25% av "Sipernet 22". Resultatene er vist i tabell 8 og 9.

Selv om oppfinnelsen nå er beskrevet ganske inn-gående, vil det være innlysende for fagfolk at mange endringer og modifikasjoner kan utføres uten derved å fjerne seg fra oppfinnelsens idé og omfang.

Claims (54)

1. Selvbærende fibrøs matrise, karakterisert ved at den inneholder ca. 5 vektprosent immobilisert mikropartikkelmateriale med en gjennomsnittlig diameter på mindre enn 1 mikron, og en nøytral organisk polymerharpiks med oksygenatomer på sin polymer-stamme, samtidig som harpiksen foreligger i en mengde som muliggjør flokkulering av mikropartiklene i matrisen.

2. Matrise som angitt i krav 1, karakterisert ved at den har to ytteirflater og et hovedsakelig homogent tverrsnitt derimellom.

3. Matrise som angitt i krav 1, karakterisert ved at den gjennomsnittlige diameter av partikkelmaterialet er mindre enn 100 millimikroner.

4. Matrise som angitt i krav 2, karakterisert ved at den gjennomsnittlige diameter er mellom 1 og 25 millimikroner.

5. Matrise som angitt i krav 1, karakterisert ved at den dessuten innbefatter grovere partikler med en gjennomsnittlig diameter større enn 1 mikron.

6. Matrise som angitt i krav 1 eller 5, karakterisert ved at den totale vekt av partiklene utgjør 5-90 vektprosent av matrisen.

7. Matrise som angitt i krav 5, karakterisert ved at den inneholder 5-95 deler av mikropartikler i forhold til 95-9 deler grovere partikler referert til 100 vektdeler totalt innhold av partikler.

8. Matrise som angitt i krav 1 eller 5, karakterisert ved at mikropartiklene foreligger som 5-90 vektprosent av matrisen.

9. Matrise som angitt i krav 6, karakterisert ved at den totale partikkelvekt er ca. 70% av matrisen.

10. Matrise som angitt i krav 1, karakterisert ved at den i det minste omfatter en komponent som er en lang selvbindende strukturell fiber.

11. Matrise som angitt i krav 10, karakterisert ved at fiberen er uraffinert cellulosemasse med en Canadian Standard Freeness på +400 - +800 ml.

12. Matrise som angitt i krav 11, karakterisert ved at den også omfatter høyraffinert cellulosemasse med en Canadian Standard Freeness på mellom +100 og -600 ml.

13. Matrise som angitt i krav 12, karakterisert ved at vektforholdet mellom uraffinert masse og høyraffi-nert masse erca. 2:1 til ca. 10:1.

14. Matrise som angitt i krav 13, karakterisert ved at forholdet er 3:1 til ca. 5:1.

15. Matrise som angitt i1 krav 1, karakterisert ved at den nøytrale polymerharpiks er en polyalkylen-oksid-homopolymer eller en blokk eller en tilfeldig kopolymer av samme.

16. Matrise som angitt i krav 1, karakterisert ved at den nøytrale polymerharpiks har formelen:

idet vektforholdet for (a + c) enheter i forhold til enhetene (a + b + c) varierer fra 10 til 90%, og idet den totale molekylvekt ligger i området 500-1.000.000.

17. Matrise som angitt i krav 16, karakterisert ved at vektforholdet for (a + c) enhetene i forhold til de totale enheter er 10-50%.

18. Matrise som angitt i krav 16, karakterisert ved at vektforholdet for (a + c) i forhold til totale enheter er 20-40%.

19. Matrise som angitt i krav 1, karakterisert ved at den totale mengde av nøytral organisk polymer-harpiks er 0,5-15 vektprosent av den totale matrise.

20. Matrise som angitt i krav 1, karakterisert ved at mikropartiklene er røk-silisiumoksyd.

21. Matrise som angitt i krav 1, karakterisert ved at mikropartiklene er røk-aluminiumoksyd.

22. Matrise som angitt i et av kravene 20 eller 21, karakterisert ved at matrisen foreligger i form av et ark.

23. Matrise som angitt i krav 20, karakterisert v e d . at røk-silisiumoksydet har en gjennomsnittlig partikkeldiameter på 5-20 millimikroner.

24. Matrise som angitt i krav 20, karakterisert ved at den omfatter grove silisiumoksydholdige partikler med en gjennomsnittlig diameter større enn 1 mikron.

25. Matrise som angitt i et av kravene 20 eller 24, karakterisert ved at den totale vekt av partikkelstof f ene utgjør 10-90% av matrisen..

26. Matrise som angitt i krav 25, karakterisert ved at den inneholder 5-95 deler av røk-silisiumoksyd i forhold til 95-5 deler av grovere silisiumoksydig partikkelstof f relatert til 100 vektdeler av partikkelstoffer totalt.

27. Matrise som angitt i krav 20 eller 24, karakterisert ved at den innbefatter en fibrøs komponent som er uraffinert cellulosemasse med en CSF på mellom +400 og +800 ml, samt en annen fibrøs komponent som er høyraffinert cellulosemasse med en CSF på mellom +100 og -600 ml.

28. Matrise som angitt i krav 27, karakterisert ved at forholdet mellom uraffinert og raffinert masse utgjør ca. 2:1 til ca. 10:1.

29. Fremgangsmåte til fremstilling av en selvbærende fibrøs matrise som deri inneholder immobilisert partikkelformet materiale, karakterisert ved at prosessen innbefatter den forbedring at der innlemmes minst 5 vektprosent av et mikropartikkelstoff med en gjennomsnittlig diameter mindre enn 1 mikron, og at fremstillingen utføres i nærvær av flokkulerende mengder av en nøytral organisk polymerharpiks med oksygenatomer i sin polymerstamme.

30. Fremgangsmåte som angitt i krav 29, karakterisert ved at der benyttes partikler med gjennomsnittlig diameter mindre enn 100 millimikroner.

31. Fremgangsmåte som angitt i krav 30, karakterisert ved at der benyttes en gjennomsnittlig diameter mellom 1 og 25 millimikroner.

32. Fremgangsmåte som angitt i krav 29, karakterisert ved at der i matrisen ytterligere innlemmes grove partikler med en gjennomsnittlig diameter større enn 1 mikron.

33. Fremgangsmåte som angitt i krav 29 eller 32, karakterisert ved at den totale vekt av partiklene utgjør 5-90% av matrisens vekt.

34. Fremgangsmåte som angitt i krav 29, karakterisert ved at matrisen omfatter minst én komponent som er en lang selvbindende strukturell fiber.

35. Fremgangsmåte som angitt i krav 34, karakterisert ved at fiberen er uraffinert cellulosemasse med en CSF på +400 - +800 ml.

36. Fremgangsmåte som angitt i krav 35, karakterisert ved at matrisen også omfatter høyraffinert cellulosemasse med en CSF på mellom +100 og -600 ml.

37. Fremgangsmåte som angitt i krav 36, karakterisert ved at vektforholdet mellom uraffinert masse og høyraffinert masse utgjør ca. 2:1 til ca. 10:1.

38. Fremgangsmåte som angitt i krav 29, karakterisert ved at den nøytrale polymerharpiks er poly-alkylenoksid-homopolymer eller en blokk eller en tilfeldig kopolymer av samme.

39. Fremgangsmåte som angitt i krav 29, karakterisert ved at den nøytrale polymerharpiks har formelen:

idet vektforholdet av (a + c) enheter i forhold til totale enheter varierer fra 10 til 90%,og idet molekylvekten av harpiksen ligger i området 500-1.000.000.

40. Fremgangsmåte som angitt i krav 39, karakterisert ved at vektforholdet av (a + c) enheter i forhold til totale enheter er 10-50%.

41. Fremgangsmåte som angitt i krav 39, karakterisert ved at vektforholdet av (a + c) i forhold til totale enheter er 20-40%.

42. Fremgangsmåte som angitt i krav 29, karakterisert ved at den totale mengde av nøytral organisk polymerharpiks er 0,5-15%.

43. Fremgangsmåte som angitt i krav 29, karakterisert ved at mikropartiklene er røk-silisiumoksyd.

44. Fremgangsmåte som angitt i krav 43, karakterisert ved at røk-silisiumoksydet har en gjennomsnittlig partikkeldiameter på 5-20 millimikroner.

45. Fremgangsmåte som angitt i krav 43, karakterisert ved at matrisen også innbefatter grove silisiumoksydholdige partikler med en gjennomsnittlig diameter større enn 1 mikron.

46. Fremgangsmåte som angitt i krav 29, karakterisert ved at den innbefatter trinnene å danne en velling som innbefatter fibrøst materiale, mikropartikkel-materiale og flokkulerende mengder av nøytral harpiks, og å vakuumfilte vellingen for derved å skaffe den selvbærende fibrøse matrise.

47. Fremgangsmåte til avlipoidisering av lipoidinneholdende fluidum, karakterisert ved at den omfatter å berøre fluidet med den røk-silisiumoksydinneholdende fibrøse matrise i henhold til et av kravene 20, 22, 23, 24, 26 eller 28.

48. Fremgangsmåte som angitt i krav 47, karakterisert vedat matrisen foreligger i form av et ark, og at det lipoidinneholdende fluidum føres gjennom arket.

49. Fremgangsmåte som angitt i krav 47, karakterisert ved at lipoidene i fluidet omfatter hepatitt B-overflateantigen (HBsAg).

50. Fremgangsmåte til depyrogenering av pyrogeninneholdende fluid .omfattende det å berøre fluidet med den røk-aluminium-oksydinneholdende fibrøse matrise i henhold til krav 20.

51. Fremgangsmåte som angitt i krav 50, karakterisert ved at matrisen foreligger i form av et ark, og at det pyrogen-inneholdende fluidum føres gjennom arket.

52. Separeringssøyle, karakterisert ved at den omfatter den selvbærende fibrøse matrise i henhold til krav 1.

53. Søyle som angitt i krav 52, karakterisert ved at den fibrøse matrise omfatter en flerhet av ark.

54. Søyle som angitt i krav 53, karakterisert ved at arkene foreligger i form av skiver.