KR20200042532A - 생물학적으로 생성된 생성물을 제조하기 위한 중공 섬유 멤브레인 여과 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 개시내용의 양태는 제약 및/또는 단백질 생성물을 포함할 수도 있는 생물학적으로 생성된 생성물의 생성을 위한 여과 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 명세서에 설명된 특정 바이오제조 시스템은 생물반응기(예를 들어, 관류 생물반응기, 화학조절 배양장치) 및 복수의 중공 섬유(예를 들어, 종방향으로 정렬된 중공 섬유)를 포함하는 필터 다발을 포함하는 필터 프로브를 포함한다. 몇몇 실시예에 따르면, 섬유 다발의 길이를 따른 하나 이상의 지점에서 섬유 다발 내의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리는 비교적 크다(예를 들어, 섬유 다발의 중공 섬유의 평균 외경 이상, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.1배 이상). 몇몇 실시예에서, 섬유 다발 내의 중공 섬유는 어레이(예를 들어, 육각형, 선형, 환형 또는 정사각형 어레이)로 배열된다.
Description
관련 출원
본 출원은 모든 목적으로 본 명세서에 참조로서 합체되어 있는 2017년 8월 31일 출원되고 발명의 명칭이 "생물학적으로 생성된 생성물을 제조하기 위한 여과 시스템 및 방법(Filtration Systems and Methods for Manufacturing Biologically-Produced Products)"인 미국 가특허 출원 제62/553,104호를 35 U.S.C. § 119(e) 하에서 우선권 주장한다.
정부 자금
본 발명은 우주 및 해군 전쟁 시스템에 의해 수여된 허가 번호 N66001-13-C-4025 하에서 정부의 지원으로 이루어졌다. 정부는 본 발명에서 특정 권리를 가진다.
분야
본 발명은 일반적으로 생물학적으로 생성된 생성물을 제조하기 위한 여과 시스템 및 방법에 관한 것이다.
생물학적 유기체에 의해 생성된 치료 약물을 포함하여 생물학적으로 생성된 생성물은 제약 산업에 혁명을 일으켰다. 생물학적 유기체는, 종종 불가능하지 않은 경우, 화학적으로 합성하기 어려운 분자를 생성하는 것이 가능하기 때문에 매력적인 치료 약물의 소스이다. 예를 들어, 몇몇 생물학적 유기체는 암(cancer)으로부터 류마티스 관절염에 이르는 범위의 질환을 치료하거나 또는 방지하는 데 사용될 수 있는 항체 및 신호 전달 단백질과 같은 복합 단백질을 생성하도록 조작될 수 있다.
생물학적으로 생성된 생성물을 제조하는 특정 방법은 실질적으로 연속 동작식 생물반응기(예를 들어, 관류 생물반응기, 화학조절 배양장치)를 포함한다. 생물반응기의 실질적으로 연속 동작 하에서, 생물반응기의 내용물의 일부는 하나 이상의 필터를 통해 생물반응기 외부로 펌핑될 수도 있다. 그러나, 종래의 필터는 세포의 생물학적 건강에 악영향을 미칠 수도 있고, 고밀도 세포 배양물을 여과하는 데 비효율적일 수도 있고, 그리고/또는 멤브레인 오염에 민감할 수도 있다. 이에 따라, 연속 동작식 생물반응기를 위한 개량된 여과 시스템이 요구된다.
본 발명은 일반적으로 생물학적으로 생성된 생성물을 제조하기 위한 여과 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 주제는 몇몇 경우에, 상관된 제품, 특정 문제의 대안적인 해결책, 및/또는 하나 이상의 시스템 및/또는 물품의 복수의 상이한 사용을 수반한다.
특정 양태는 필터 프로브에 관한 것이다. 몇몇 실시예에서, 필터 프로브는 복수의 종방향으로 정렬된 중공 섬유를 포함하는 섬유 다발을 포함한다. 특정 실시예에서, 섬유 다발의 길이를 따른 하나 이상의 지점에서 섬유 다발 내의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리는 섬유 다발의 중공 섬유의 평균 외경 이상이다.
몇몇 실시예에서, 필터 프로브는 복수의 종방향으로 정렬된 중공 섬유를 포함하는 섬유 다발을 포함한다. 특정 실시예에서, 섬유 다발의 길이를 따른 하나 이상의 지점에서 섬유 다발 내의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리는 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.1배 이상이다.
몇몇 실시예에서, 필터 프로브는 복수의 중공 섬유를 포함하는 섬유 다발을 포함한다. 특정 실시예에서, 섬유 다발의 길이를 따른 하나 이상의 지점에서 섬유 다발 내의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리는 섬유 다발의 중공 섬유의 평균 외경 이상이다.
몇몇 실시예에서, 필터 프로브는 복수의 중공 섬유를 포함하는 섬유 다발을 포함한다. 특정 실시예에서, 섬유 다발의 길이를 따른 하나 이상의 지점에서 섬유 다발 내의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리는 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.1배 이상이다.
몇몇 실시예에서, 필터 프로브는 적어도 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 구조화된 세그먼트를 포함한다. 특정 실시예에서, 각각의 영역은 중공 섬유 다발 또는 중공 섬유 다발 길이의 일부를 포함한다. 특정 실시예에서, 구조화된 세그먼트의 제1 영역에 위치된 중공 섬유 다발의 적어도 제1 중공 섬유는 구조화된 세그먼트의 제1 영역 또는 제2 영역에 위치된 중공 섬유 다발의 제2 중공 섬유와 종방향으로 정렬되지 않는다.
몇몇 실시예에서, 필터 프로브는 복수의 중공 섬유를 포함하는 섬유 다발을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 필터 프로브는 2차 필터를 더 포함한다. 특정 실시예에서, 섬유 다발의 적어도 하나의 중공 섬유는 2차 필터에 유체 연결된다.
몇몇 실시예에서, 필터 프로브는 복수의 중공 섬유를 포함하는 섬유 다발을 포함한다. 특정 실시예에서, 필터 프로브는 적어도 약 10 RPM의 속도로 회전하도록 구성된다.
특정 양태는 시스템에 관한 것이다. 몇몇 실시예에서, 시스템은 반응 챔버를 포함하는 생물반응기를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 시스템은 필터 프로브를 포함한다. 특정 실시예에서, 필터 프로브는 복수의 종방향으로 정렬된 중공 섬유를 포함하는 섬유 다발을 포함한다. 특정 실시예에서, 섬유 다발의 길이를 따른 하나 이상의 지점에서 섬유 다발 내의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리는 섬유 다발의 중공 섬유의 평균 외경 이상이다.
몇몇 실시예에서, 시스템은 반응 챔버를 포함하는 생물반응기를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 시스템은 필터 프로브를 포함한다. 특정 실시예에서, 필터 프로브는 복수의 종방향으로 정렬된 중공 섬유를 포함하는 섬유 다발을 포함한다. 특정 실시예에서, 섬유 다발의 길이를 따른 하나 이상의 지점에서 섬유 다발 내의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리는 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.1배 이상이다.
특정 양태는 적어도 하나의 생물학적으로 생성된 생성물을 생산하는 방법에 관한 것이다. 몇몇 실시예에서, 방법은 적어도 하나의 세포 배양 배지를 포함하는 적어도 하나의 공급물 스트림을 제1 유량으로 생물반응기에 공급하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 방법은 생물반응기 내에서, 적어도 하나의 세포 배양 배지 및 적어도 하나의 생물학적으로 생성된 생성물을 발현하는 적어도 제1 유형의 생물학적 세포를 포함하는 현탁액을 생성하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 방법은 적어도 하나의 여과물 스트림을 생성하기 위해 현탁액의 적어도 일부를 제2 유량으로 필터 프로브를 통해 유동시키는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 필터 프로브는 복수의 종방향으로 정렬된 중공 섬유를 포함하는 섬유 다발을 포함한다. 특정 실시예에서, 제2 유량은 1일당 적어도 약 0.5 반응기 체적이다.
특정 양태는 생물반응기로부터 적어도 하나의 생물학적으로 생성된 생성물을 수확하는 방법에 관한 것이다. 몇몇 실시예에서, 방법은 생물반응기 내에서, 현탁액을 생성하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 방법은 생물반응기 내에 수납되고 적어도 하나의 세포 배양 배지 및 적어도 하나의 생물학적으로 생성된 생성물을 발현하는 적어도 제1 유형의 생물학적 세포를 포함하는 현탁액의 적어도 일부를 1일당 적어도 약 0.5 반응기 체적의 유량으로 중공 섬유 필터 프로브를 통해 유동하게 하여 제1 유형의 생물학적 세포에 있어서 희박한 적어도 하나의 여과물 스트림을 생성하는 단계를 포함한다. 특정 실시예에서, 필터 프로브는 약 25 mm 이하의 직경을 갖는다.
몇몇 실시예에서, 방법은 적어도 하나의 생물학적으로 생성된 생성물 및 생물학적 세포를 포함하는 세포 현탁액 스트림을 중공 섬유의 제1 영역을 통해 유동시켜 적어도 하나의 생물학적으로 생성된 생성물을 포함하고 세포 현탁액 스트림에 비해 생물학적 세포에 있어서 희박한 제1 여과물 스트림을 중공 섬유의 루멘에서 생성하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 방법은 제1 여과물 스트림을 중공 섬유의 루멘을 통해 제1 영역으로부터 제2 영역으로 유동하게 유도하는 단계를 더 포함한다. 몇몇 실시예에서, 방법은 제1 여과물 스트림을 중공 섬유의 제2 영역을 통해 루멘으로부터 필터 하우징의 내부 영역으로 유동하게 유도하여 제2 여과물 스트림을 생성하는 단계를 더 포함한다.
특정 양태는 키트에 관한 것이다. 몇몇 실시예에서, 키트는 복수의 종방향으로 정렬된 중공 섬유를 포함하는 섬유 다발을 포함하는 필터 프로브를 포함하고, 섬유 다발의 길이를 따른 하나 이상의 지점에서 섬유 다발 내의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리는 섬유 다발의 중공 섬유의 평균 외경 이상이다. 몇몇 실시예에서, 키트는 저장 용기를 포함한다.
몇몇 실시예에서, 키트는 복수의 종방향으로 정렬된 중공 섬유를 포함하는 섬유 다발을 포함하는 필터 프로브를 포함하고, 섬유 다발의 길이를 따른 하나 이상의 지점에서 섬유 다발 내의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리는 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.1배 이상이다. 몇몇 실시예에서, 키트는 저장 용기를 포함한다.
본 발명의 다른 장점 및 신규한 특징이 첨부 도면과 함께 고려될 때 본 발명의 다양한 비한정적인 실시예의 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 본 명세서 및 참조로서 합체되어 있는 문헌이 상충하는 그리고/또는 비일치하는 개시내용을 포함하는 경우에, 본 명세서가 우선할 것이다. 2개 이상의 참조로서 합체된 문헌이 서로에 관하여 상충하는 그리고/또는 비일치하는 개시내용을 포함하면, 이후의 유효일을 갖는 문헌이 우선할 것이다.
본 발명의 비한정적인 실시예가 개략적이고 실제 축척대로 도시되어 있도록 의도된 것은 아닌 첨부 도면을 참조하여 예로서 설명될 것이다. 도면에서, 도시된 각각의 동일한 또는 거의 동일한 구성요소는 통상적으로 단일의 도면 부호에 의해 표현되어 있다. 명료화를 위해, 모든 구성요소가 모든 도면에서 도면 부호 표기되어 있는 것은 아니고, 또한 통상의 기술자가 본 발명을 이해하게 하기 위해 예시가 필요하지 않은 경우에 본 발명의 각각의 실시예의 모든 구성요소가 도시되어 있는 것은 아니다. 도면에서:
도 1은 몇몇 실시예에 따른, 예시적인 필터 프로브의 개략 단면도이다.
도 2는 몇몇 실시예에 따른, 생물반응기 및 필터 프로브를 포함하는 시스템의 개략도이다.
도 3a는 몇몇 실시예에 따른, 필터 프로브의 능동 여과 영역의 개략도이다.
도 3b는 몇몇 실시예에 따른, 예시적인 이격 요소의 개략도이다.
도 3c는 몇몇 실시예에 따른, 예시적인 단부편의 구성요소의 개략도이다.
도 3d는 몇몇 실시예에 따른, 예시적인 필터 프로브의 부분의 개략도이다.
도 4는 몇몇 실시예에 따른, 생물반응기, 교반기, 및 필터 프로브의 구조화된 세그먼트를 따라 가변 정렬을 갖는 복수의 중공 섬유를 포함하는 필터 프로브를 포함하는 예시적인 시스템의 개략도이다.
도 5는 몇몇 실시예에 따른, 생물반응기 및 필터 프로브의 구조화된 세그먼트를 따라 가변 정렬을 갖는 복수의 중공 섬유를 포함하는 필터 프로브를 포함하는 예시적인 시스템의 개략도이다.
도 6은 몇몇 실시예에 따른, 2차 필터와 연관된 중공 섬유를 포함하는 예시적인 필터 프로브의 개략도이다.
도 7a는 몇몇 실시예에 따른, 제1 부분 및 제2 부분을 포함하는 예시적인 필터 프로브의 개략도이다.
도 7b는 몇몇 실시예에 따른, 예시적인 필터 프로브의 제1 부분 및 제2 부분의 일부의 개략도이다.
도 7c는 몇몇 실시예에 따른, 예시적인 필터 프로브의 제1 부분과 제2 부분을 연결하는 예시적인 제1 단계의 개략도이다.
도 7d는 몇몇 실시예에 따른, 예시적인 필터 프로브의 제1 부분과 제2 부분을 연결하는 예시적인 제2 단계의 개략도이다.
도 7e는 몇몇 실시예에 따른, 예시적인 필터 프로브의 제1 부분과 제2 부분을 연결하는 예시적인 제3 단계의 개략도이다.
도 7f는 몇몇 실시예에 따른, 생물반응기 및 제1 부분 및 제2 부분을 포함하는 예시적인 필터 프로브를 포함하는 예시적인 시스템의 개략도이다.
도 8은 몇몇 실시예에 따른, 생물반응기, 필터 프로브, 조정 모듈, 정화 모듈 및 제형 모듈을 포함하는 예시적인 시스템의 개략도이다.
도 9a는 몇몇 실시예에 따른, 가시 피팅, PG13.5 스레드, 라이저, 중공 섬유 섹션, 및 하부 캡을 포함하는 예시적인 필터 프로브의 개략도이다.
도 9b는 몇몇 실시예에 따른, 예시적인 필터 프로브에서 육각형 중심 지지부 주위의 중공 섬유의 이격 및 배열을 도시하고 있는 개략도이다.
도 9c는 몇몇 실시예에 따른, 생물반응기 및 설치된 필터 프로브를 포함하는 예시적인 시스템의 개략도로서, 여기서 필터 프로브의 섬유는 생물반응기 내의 액체의 높이에 걸쳐 있는 개략도이다.
도 10a는 몇몇 실시예에 따른, 피키아 파스토리스(Pichia pastoris) G-CSF 생물반응기 운전 중 시간(시)의 함수로서 필터 프로브를 가로지르는 흡입 중에 진공 압력(psi)의 예시적인 플롯이다.
도 10b는 몇몇 실시예에 따른, 피키아 파스토리스 G-CSF 생물반응기 운전 중에 시간(시)의 함수로서 필터 프로브의 청결 섹션의 가압 중에 역세척 압력(psi)의 예시적인 플롯이다.
도 10c는 몇몇 실시예에 따른, 피키아 파스토리스 G-CSF 생물반응기 운전 중에 시간(시)의 함수로서 펌프 듀티 사이클(출구 펌프가 운전하는 시간의 분율)(%)의 예시적인 플롯이다.
도 11a는 몇몇 실시예에 따른, 피키아 파스토리스를 갖는 생물반응기의 실질적으로 연속 동작 중에 시간 경과에 따라 달성된 습식 세포 중량의 예시적인 플롯이다.
도 11b는 몇몇 실시예에 따른, 피키아 파스토리스를 갖는 생물반응기의 실질적으로 연속 동작 중에 시간 경과에 따라 달성된 퍼멘토그램(fermentogram)의 예시적인 플롯이다.
도 1은 몇몇 실시예에 따른, 예시적인 필터 프로브의 개략 단면도이다.
도 2는 몇몇 실시예에 따른, 생물반응기 및 필터 프로브를 포함하는 시스템의 개략도이다.
도 3a는 몇몇 실시예에 따른, 필터 프로브의 능동 여과 영역의 개략도이다.
도 3b는 몇몇 실시예에 따른, 예시적인 이격 요소의 개략도이다.
도 3c는 몇몇 실시예에 따른, 예시적인 단부편의 구성요소의 개략도이다.
도 3d는 몇몇 실시예에 따른, 예시적인 필터 프로브의 부분의 개략도이다.
도 4는 몇몇 실시예에 따른, 생물반응기, 교반기, 및 필터 프로브의 구조화된 세그먼트를 따라 가변 정렬을 갖는 복수의 중공 섬유를 포함하는 필터 프로브를 포함하는 예시적인 시스템의 개략도이다.
도 5는 몇몇 실시예에 따른, 생물반응기 및 필터 프로브의 구조화된 세그먼트를 따라 가변 정렬을 갖는 복수의 중공 섬유를 포함하는 필터 프로브를 포함하는 예시적인 시스템의 개략도이다.
도 6은 몇몇 실시예에 따른, 2차 필터와 연관된 중공 섬유를 포함하는 예시적인 필터 프로브의 개략도이다.
도 7a는 몇몇 실시예에 따른, 제1 부분 및 제2 부분을 포함하는 예시적인 필터 프로브의 개략도이다.
도 7b는 몇몇 실시예에 따른, 예시적인 필터 프로브의 제1 부분 및 제2 부분의 일부의 개략도이다.
도 7c는 몇몇 실시예에 따른, 예시적인 필터 프로브의 제1 부분과 제2 부분을 연결하는 예시적인 제1 단계의 개략도이다.
도 7d는 몇몇 실시예에 따른, 예시적인 필터 프로브의 제1 부분과 제2 부분을 연결하는 예시적인 제2 단계의 개략도이다.
도 7e는 몇몇 실시예에 따른, 예시적인 필터 프로브의 제1 부분과 제2 부분을 연결하는 예시적인 제3 단계의 개략도이다.
도 7f는 몇몇 실시예에 따른, 생물반응기 및 제1 부분 및 제2 부분을 포함하는 예시적인 필터 프로브를 포함하는 예시적인 시스템의 개략도이다.
도 8은 몇몇 실시예에 따른, 생물반응기, 필터 프로브, 조정 모듈, 정화 모듈 및 제형 모듈을 포함하는 예시적인 시스템의 개략도이다.
도 9a는 몇몇 실시예에 따른, 가시 피팅, PG13.5 스레드, 라이저, 중공 섬유 섹션, 및 하부 캡을 포함하는 예시적인 필터 프로브의 개략도이다.
도 9b는 몇몇 실시예에 따른, 예시적인 필터 프로브에서 육각형 중심 지지부 주위의 중공 섬유의 이격 및 배열을 도시하고 있는 개략도이다.
도 9c는 몇몇 실시예에 따른, 생물반응기 및 설치된 필터 프로브를 포함하는 예시적인 시스템의 개략도로서, 여기서 필터 프로브의 섬유는 생물반응기 내의 액체의 높이에 걸쳐 있는 개략도이다.
도 10a는 몇몇 실시예에 따른, 피키아 파스토리스(Pichia pastoris) G-CSF 생물반응기 운전 중 시간(시)의 함수로서 필터 프로브를 가로지르는 흡입 중에 진공 압력(psi)의 예시적인 플롯이다.
도 10b는 몇몇 실시예에 따른, 피키아 파스토리스 G-CSF 생물반응기 운전 중에 시간(시)의 함수로서 필터 프로브의 청결 섹션의 가압 중에 역세척 압력(psi)의 예시적인 플롯이다.
도 10c는 몇몇 실시예에 따른, 피키아 파스토리스 G-CSF 생물반응기 운전 중에 시간(시)의 함수로서 펌프 듀티 사이클(출구 펌프가 운전하는 시간의 분율)(%)의 예시적인 플롯이다.
도 11a는 몇몇 실시예에 따른, 피키아 파스토리스를 갖는 생물반응기의 실질적으로 연속 동작 중에 시간 경과에 따라 달성된 습식 세포 중량의 예시적인 플롯이다.
도 11b는 몇몇 실시예에 따른, 피키아 파스토리스를 갖는 생물반응기의 실질적으로 연속 동작 중에 시간 경과에 따라 달성된 퍼멘토그램(fermentogram)의 예시적인 플롯이다.
본 개시내용의 양태는 제약 및/또는 단백질 생성물을 포함할 수도 있는 생물학적으로 생성된 생성물의 생성을 위한 여과 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 명세서에 설명된 특정 바이오제조(biomanufacturing) 시스템은 생물반응기(예를 들어, 관류 생물반응기, 화학조절 배양장치) 및 복수의 중공 섬유(예를 들어, 종방향으로 정렬된 중공 섬유)를 포함하는 필터 다발을 포함하는 필터 프로브를 포함한다. 몇몇 실시예에 따르면, 섬유 다발의 길이를 따른 하나 이상의 지점에서 섬유 다발 내의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리는 비교적 크다(예를 들어, 섬유 다발의 중공 섬유의 평균 외경 이상, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.1배 이상). 몇몇 실시예에서, 섬유 다발 내의 중공 섬유는 어레이(예를 들어, 육각형, 선형, 환형 또는 정사각형 어레이)로 배열된다.
몇몇 경우에, 실질적으로 연속 또는 반연속 조건(예를 들어, 비동작 기간에 의해 일시적으로 중단된 연속 조건) 하에서 생물반응기를 동작하는 것이 유리할 수도 있다. 예를 들어, 유가식(fed-batch) 반응기(예를 들어, 세포, 배지(media) 및 생물학적으로 생성된 생성물이 운전의 종료까지 생물반응기 내에 남아있는 생물반응기)와 비교하여, 연속 동작식 생물반응기는 타겟 생물학적으로 생성된 생성물의 더 높은 세포 농도 및 생산 수율, 더 낮은 레벨의 축적된 폐기물, 즉각적인 가용성 및 감소된 열화(예를 들어, 산화, 응집, 탈아미드화, 단백질 분해) 및 더 일관된 발현 프로파일(expression profile)을 야기할 수도 있다. 생물반응기의 실질적으로 연속 또는 반연속 동작을 용이하게 하기 위해, 생물반응기는 생물반응기의 내용물의 적어도 일부를 여과하도록 구성된 필터 프로브에 유체 연결(예를 들어, 직접 유체 연결)될 수도 있다.
그러나, 본 발명자가 인식한 바와 같이, 생물반응기 내용물 여과와 연관된 과제가 종종 존재한다. 예를 들어, 생물반응기는 점성이 되고 순환하기 어려울 수도 있는 고밀도 세포 배양물을 포함할 수도 있다. 엄격한 교반을 통해 순환을 증가시키기 위한(이에 의해 필터를 통한 유동을 촉진시킴) 종래의 노력은 세포의 생물학적 건강에 악영향을 미칠 수도 있고, 심지어 생물학적으로 생성된 타겟 생성물의 용해 및/또는 바람직하지 않은 변환을 유도할 수도 있다. 게다가, 다른 단점은 종래의 단일-멤브레인 필터 및 종래의 중공-섬유 필터와 연관되어 있다. 예를 들어, 종래의 단일-멤브레인 필터는 낮은 유량을 가질 수도 있고 그리고/또는 세포 조직파편으로 인해 멤브레인 오염에 취약할 수도 있고, 반면 종래의 중공-섬유 필터는 내부 영역에서 열악한 순환을 가질 수도 있는데, 이는 필터의 유효 표면적을 감소시킬 수도 있다. 몇몇 종래의 중공-섬유 필터의 노출된 중공 섬유는 또한 표면의 오염 제거 시도 중에 높은 교반 하에서 전단되어, 이들을 필터로서 비효율적이게 하는 것으로 알려져 있다.
본 발명자들은 놀랍게도, 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리가 비교적 크도록(예를 들어, 섬유 다발의 중공 섬유의 평균 외경 이상, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.1배 이상) 복수의 중공 섬유(예를 들어, 종방향으로 정렬된 중공 섬유)가 이격되어 있는 섬유 다발을 포함하는 필터 프로브에 의해 이들 과제 중 일부가 극복될 수 있다는 것을 인식하였다. 특정 체적을 점유하는 단일-멤브레인 필터 프로브와 비교하여, 동일한 체적을 점유하는 중공 섬유 필터 프로브는 일반적으로 더 높은 유효 표면적 및 따라서 더 높은 유량을 갖는다. 게다가, 섬유 다발의 중공 섬유 사이의 비교적 큰 중심간 거리는 필터 프로브의 내부 영역 내에서 순환을 유리하게 촉진할 수도 있다.
몇몇 경우에, 비교적 큰 중심간 거리를 갖는 복수의 중공 섬유를 포함하는 필터 프로브는 광범위한 생물반응기(예를 들어, 상부 포트를 갖는 생물반응기, 측면 포트를 갖는 생물반응기)와 호환 가능할 수도 있다. 몇몇 예에서, 필터 프로브의 적어도 일부는 생물반응기 포트를 통과하기 위해 충분히 작은 직경을 가질 수도 있다. 이에 따라, 필터 프로브는 광범위한 생물반응기가 관류 및/또는 화학조절 배양장치 모드에서 동작하도록(예를 들어, 표준 포트에 필터 프로브를 추가하고 펌프를 통합함으로써) 구성되는 것을 허용할 수도 있다.
특정 경우에, 생물반응기 내에 위치된 필터 프로브는 외부 필터(예를 들어, 프로브의 일 단부에 섬유의 대량 루프를 포함하는 외부 장착 중공 섬유 프로브)와 비교하여 특정 장점과 연관될 수도 있다. 예시적인 예로서, 생물반응기는 종종 세포 배양물 내에서 충분히 높은 레벨의 용존 산소를 유지하기 위해 교반기 및/또는 임펠러를 사용하고, 몇몇 예에서, 이들 교반기 및/또는 임펠러에 의해 발생된 전단력은 용기내 필터 프로브를 오염 제거할 수도 있다. 몇몇 경우에, 이들 전단력에 의한 용기내 필터 프로브의 오염 제거 능력은 부가의 시스템 구성요소(예를 들어, 펌프) 또는 부가의 에너지 또는 다른 자원의 소비의 필요성을 유리하게 회피할 수도 있다. 게다가, 외부 필터는 생물반응기 외부에서 연장된 체류 시간을 요구할 수도 있는데, 이는 감소된 세포 생존율 및/또는 용해(예를 들어, 산소의 결핍으로 인한)를 유도할 수도 있다. 하나 이상의 외부 필터의 조립은 또한 잠재적인 오염의 부가의 지점을 생성할 수도 있다. 부가적으로, 특정 유형의 외부 필터(예를 들어, 교번 접선 유동 멤브레인 필터, 접선 유동 여과 멤브레인 필터)는 여과 멤브레인을 가로질러 상당한 양의 직교류를 가짐으로써 멤브레인 오염을 최소화하려고 추구할 수도 있지만, 직교류-발생 펌프 내의 높은 전단은 생물학적으로 생성된 생성물의 열화를 유도할 수도 있다.
예시적인 필터 프로브의 개략 단면도가 도 1에 도시되어 있다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 필터 프로브(100)는 복수의 종방향으로 정렬된 중공 섬유(110)를 포함하는 섬유 다발을 포함한다. 중공 섬유(110)에 추가하여, 필터 프로브(100)는 중심 샤프트(120), 제1 이격 요소(130A), 제2 이격 요소(130B) 및 단부편(140)을 더 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 이격 요소(130A, 130B)는 중공 섬유(110) 사이의 특정 거리를 유지하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 각각의 이격 요소(130A, 130B)는 중공 섬유(110)가 통과할 수 있는 복수의 간극 구멍을 포함할 수도 있다. 몇몇 예에서, 구조화된 세그먼트(150)(예를 들어, 중공 섬유(110)가 외부 환경에 노출되고 중공 섬유가 비교적 큰 중심간 거리를 갖는 필터 프로브(100)의 세그먼트)는 제1 이격 요소(130A)로부터 제2 이격 요소(130B)까지 연장할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 이격 요소(130B)를 넘어 연장하는 중공 섬유(110)의 임의의 부분은 유체가 중공 섬유의 단부를 통해 중공 섬유(110)의 중심 공동(즉, 루멘)에 진입하는 것을 방지하도록 밀봉될 수도 있다(예를 들어, 포팅을 통해). 구조화된 세그먼트(150) 내에서, 임의의 2개의 중공 섬유(110) 사이의 중심간 거리는 중공 섬유(110)의 평균 외경(OD) 이상일 수도 있고 그리고/또는 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.1배 이상일 수도 있다.
필터 프로브(100) 및 생물반응기(210)를 포함하는 예시적인 시스템(200)의 개략도가 도 2에 도시되어 있다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 생물반응기(210)는 현탁액(230)을 수납하는 반응 챔버(220)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 생물반응기(210)는 적어도 하나의 생물학적으로 생성된 생성물을 발현하도록 구성된 제1 유형의 생물학적 세포의 성장 및 유지를 촉진하도록 구성될 수도 있다. 몇몇 예에서, 현탁액(230)은 세포 배양 배지(예를 들어, 제1 유형의 생물학적 세포의 성장을 촉진하도록 구성된 성장 세포 배양 배지, 적어도 하나의 생물학적으로 생성된 생성물의 발현을 촉진하도록 구성된 생산 세포 배양 배지) 및 제1 유형의 생물학적 세포를 포함한다.
몇몇 실시예에서, 필터 프로브(100)는 생물반응기(210)에 유체 연결(예를 들어, 직접 유체 연결)될 수도 있다. 예를 들어, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 필터 프로브(100)는 현탁액(230)에 적어도 부분적으로 침지될 수도 있다. 몇몇 예에서, 필터 프로브(100)는 구조화된 세그먼트(150)의 길이를 따른 중심 지점이 현탁액(230)의 높이를 따른 중심 지점(도 2에서 "HC"로 지시됨)과 정렬되도록 현탁액(230) 내에 위치될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 필터 프로브(100)는 현탁액(230)의 적어도 일부가 필터 프로브(100)를 통해 유동하게 하도록 구성될 수도 있다. 특정 예에서, 세포 배양 배지의 적어도 일부는 여과물로서 필터 프로브(100)를 통해 유동할 수도 있고, 반면 생물학적 세포의 적어도 일부는 잔류물로서 반응 챔버(220) 내에 보유될 수도 있다.
다양한 필터 프로브 구성요소를 더 설명하기 위해, 도 3a 내지 도 3d는 필터 프로브의 예시적인 실시예의 상세도를 제공하고 있다. 특히, 도 3a는 예시적인 필터 프로브(300)의 능동 여과 영역을 도시하고 있다. 도 3a에 도시되어 있는 바와 같이, 필터 프로브(300)는 복수의 종방향으로 정렬된 중공 섬유(310)를 포함한다. 게다가, 필터 프로브(300)는 제1 이격 요소(320A), 제2 이격 요소(320B), 제3 이격 요소(320C), 및 단부편(330)을 더 포함한다. 도 3a에서, 구조화된 세그먼트(340)는 제1 이격 요소(320A)로부터 제2 이격 요소(320B)로 연장된다. 몇몇 실시예에서, 제2 이격 요소(320B)를 넘어 연장하는 중공 섬유(310)의 임의의 부분은 유체가 중공 섬유의 단부를 통해 중공 섬유(310)의 중심 공동(즉, 루멘)에 진입하는 것을 방지하도록 밀봉될 수도 있다(예를 들어, 포팅을 통해). 도 3b는 예시적인 이격 요소(320)의 개략도이다. 도 3c는 단부편(330)을 집합적으로 형성하는 예시적인 허브(330A) 및 예시적인 장착 칼라(330B)의 개략도이다. 도 3d는 필터 프로브(300)의 능동 여과 영역의 상부 부분의 부가의 도면을 제공한다.
몇몇 실시예에서, 필터 프로브는 복수의 중공 섬유를 포함하는 섬유 다발을 포함한다. 중공 섬유 멤브레인은 일반적으로 공지되어 있고 상업적으로 입수 가능하고, 통상의 기술자는 "중공 섬유"가 중심 공동(또한 "루멘"이라 칭함)을 둘러싸는 멤브레인(예를 들어, 다공성 또는 반다공성 멤브레인)을 칭하는 것이라는 것을 이해할 수 있을 것이다. 중공 섬유는 일반적으로 외경(즉, 외부면의 최대 단면 치수)을 갖는 외부면(예를 들어, 멤브레인의 외부면)을 갖는다. 게다가, 중공 섬유는 일반적으로 내경(즉, 내부면의 최대 단면 치수)을 갖는 내부면(예를 들어, 루멘을 형성하는 멤브레인의 내부면)을 갖는다. 중공 섬유의 내부면 및 외부면은 임의의 적합한 형상을 규정할 수도 있다. 몇몇 예에서, 중공 섬유의 내부면 및/또는 외부면은 실질적으로 원형, 실질적으로 육각형, 실질적으로 타원형, 실질적으로 정사각형, 실질적으로 직사각형 또는 실질적으로 삼각형인 단면을 가질 수도 있다. 중공 섬유는 일반적으로 종축을 또한 갖는다. 섬유 다발의 중공 섬유는 그 종축에 수직으로 취한 섬유의 단면에 대해 측정될 때, 외주부 및 내주부(루멘을 형성함)의 특정 주연 형상에 의해 특징화될 수도 있다. 통상적으로, 외주 형상 및 내주 형상은 실질적으로 동일하여 멤브레인의 단면 벽 두께가 섬유 원주에 대해 실질적으로 균일하게 될 것이다. 특정 주연 형상은 통상적으로 실질적으로 원형이지만, 몇몇 실시예에서, 예를 들어 실질적으로 육각형, 실질적으로 타원형, 실질적으로 정사각형, 실질적으로 직사각형 또는 실질적으로 삼각형일 수도 있다. 특정 경우에, 섬유 다발의 각각의 중공 섬유는 실질적으로 동일한 주연 형상을 갖는다.
몇몇 실시예에서, 섬유 다발은 복수의 종방향으로 정렬된 중공 섬유를 포함한다. 본 명세서의 교시를 고려하여, 통상의 기술자는 종방향으로 정렬된 중공 섬유가 통상의 제조 프로세스의 제약 내에서 실질적으로 서로 평행하게 정렬된다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 몇몇 실시예에서, 복수의 종방향으로 정렬된 중공 섬유는, 중공 섬유의 적어도 약 50%, 적어도 약 60%, 적어도 약 70%, 적어도 약 80%, 적어도 약 90%, 적어도 약 95%, 적어도 약 99%, 또는 실질적으로 전체가 그 길이의 적어도 일부를 따라(예를 들어, 필터 프로브의 구조화된 세그먼트 내에서) 서로 실질적으로 평행하도록(예를 들어, 약 10° 이하, 약 5° 이하, 약 2° 이하, 또는 약 1°만큼 절대 평행으로부터 벗어남) 배열된다. 특정 경우에, 복수의 종방향으로 정렬된 중공 섬유는, 중공 섬유의 적어도 약 50%, 적어도 약 60%, 적어도 약 70%, 적어도 약 80%, 적어도 약 90%, 적어도 약 95%, 적어도 약 99%, 또는 실질적으로 전체가 그 길이의 적어도 일부를 따라(예를 들어, 필터 프로브의 구조화된 세그먼트 내에서) 임의의 인접한 섬유를 교차하지 않도록 배열된다. 몇몇 예에서, 복수의 종방향으로 정렬된 중공 섬유는, 중공 섬유의 적어도 약 50%, 적어도 약 60%, 적어도 약 70%, 적어도 약 80%, 적어도 약 90%, 적어도 약 95%, 적어도 약 99%, 또는 실질적으로 전체가 그 길이의 임의의 부분을 따라 임의의 인접한 섬유를 교차하지 않도록 배열된다.
몇몇 실시예에서, 섬유 다발은 그 길이의 적어도 일부를 따라(예를 들어, 필터 프로브의 구조화된 세그먼트 내에서) 가변 정렬을 갖는 복수의 중공 섬유를 포함한다. 특정 예에서, 필터 프로브의 구조화된 세그먼트는 하나 이상의 이격 요소(예를 들어, 제1 및 제2 이격 요소 사이의 제1 영역, 제2 및 제3 이격 요소 사이의 제2 영역, 제3 및 제4 이격 요소 사이의 제3 영역 등)에 의해 경계 한정된 하나 이상의 영역을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 구조화된 세그먼트의 2개 이상의 영역 내의 복수의 중공 섬유의 정렬은 동일하거나 상이할 수도 있다. 특정 경우에, 예를 들어, 구조화된 세그먼트의 하나 이상의 영역 내의 복수의 중공 섬유는 종방향으로 정렬될 수도 있다. 몇몇 경우에, 구조화된 세그먼트의 하나 이상의 영역 내의 복수의 중공 섬유는 서로에 대해 그리고/또는 하나 이상의 인접한 이격 요소에 대해 각형성될 수도 있다. 특정 실시예에서, 구조화된 세그먼트의 제1 영역 내의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 최소 중심간 거리는 구조화된 세그먼트의 제2 영역 내의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 최소 중심간 거리와 동일하거나 상이할 수도 있다. 몇몇 예에서, 구조화된 세그먼트의 제1 영역 내의 중공 섬유 사이의 평균 중심간 거리는 구조화된 세그먼트의 제2 영역 내의 중공 섬유 사이의 평균 중심간 거리와 동일하거나 상이할 수도 있다. 영역 내의 중공 섬유 사이의 평균 중심간 거리는 일반적으로 각각의 중공 섬유와 그 가장 가까운 이웃 사이의 중심간 거리의 수 평균을 칭한다.
그 길이의 적어도 일부를 따라(예를 들어, 필터 프로브의 구조화된 세그먼트 내에서) 가변 정렬을 갖는 복수의 중공 섬유를 포함하는 섬유 다발을 포함하는 예시적인 필터 프로브의 개략도가 도 4에 도시되어 있다. 도 4에서, 시스템(400)은 임펠러(404) 및 필터 프로브(406)를 포함하는 생물반응기(402)를 포함한다. 필터 프로브(406)는 중공 섬유(416)의 3개의 영역(제1 영역(418), 제2 영역(420), 제3 영역(422))을 경계 한정하는 4개의 이격 요소(제1 이격 요소(408), 제2 이격 요소(410), 제3 이격 요소(412), 제4 이격 요소(414))를 포함하는 구조화된 세그먼트를 포함한다. 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 제2 이격 요소(410) 및 제3 이격 요소(412)는 제1 이격 요소(408) 및 제4 이격 요소(414)보다 더 작은 직경을 갖는다. 그 결과, 제1 영역(418) 및 제3 영역(422) 내의 중공 섬유(416)는 동일한 영역 내의 다른 섬유의 적어도 일부에 대해 그리고 인접한 이격 요소에 대해 각형성된다. 제2 영역(420)에서, 중공 섬유(416)는 종방향으로 정렬된다. 이러한 실시예는 몇몇 예에서, 임펠러, pH 프로브, 하나 이상의 배플 및/또는 스파저(sparger)와 같은 생물반응기 내부의 다른 구성요소를 수용하는 것을 가능하게 할 수도 있다. 예를 들어, 중공 섬유(416)의 가변 정렬은 유리하게는 필터 프로브(406)가 임펠러(404)와 접촉하는 것을 방지할 수도 있다.
그 길이의 적어도 일부를 따라(예를 들어, 필터 프로브의 구조화된 세그먼트 내에서) 가변 정렬을 갖는 복수의 중공 섬유를 포함하는 섬유 다발을 포함하는 다른 예시적인 필터 프로브의 개략도가 도 5에 도시되어 있다. 도 5에서, 시스템(500)은 필터 프로브(504)를 포함하는 생물반응기(502)를 포함한다. 필터 프로브(504)는 포트를 통해 생물반응기(502) 내에 적어도 부분적으로 삽입되도록 구성된 제1 부분(506)을 포함한다. 필터 프로브(504)는, 제1 부분(506) 및 제1 이격 요소(508)에 의해 경계 한정되는 제1 영역(514), 및 제1 이격 요소(508) 및 제2 이격 요소(510)에 의해 경계 한정되는 제2 영역(516)을 포함하는 구조화된 세그먼트를 더 포함한다. 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 제1 이격 요소(508) 및 제2 이격 요소(510)는 모두 제1 부분(506)보다 더 큰 직경을 갖는다. 제1 영역(514)에서, 중공 섬유(512)는 이 영역에서 다른 섬유의 적어도 일부에 대해 그리고 제1 부분(506) 및 제1 이격 요소(508)에 대해 각형성된다. 제2 영역(516)에서, 중공 섬유(512)는 종방향으로 정렬된다. 몇몇 경우에, 중공 섬유의 이 구성은 유리하게는 구조화된 세그먼트의 적어도 일부 내의 중공 섬유 이격이 생물반응기 포트 크기에 의해 제약받지 않게 할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 필터 프로브의 하나 이상의 이격 요소는 필터 프로브의 중공 섬유 사이에 원하는 중심간 이격을 유지할 수도 있다. 예를 들어, 이격 요소는 평균 중심간 거리(예를 들어, 각각의 구멍과 그 가장 가까운 이웃 사이의 중심간 거리의 수 평균)를 갖는 복수의 간극 구멍(예를 들어, 중공 섬유가 통과할 수 있는 구멍)을 포함할 수도 있다.
특정 실시예에서, 필터 프로브의 이격 요소의 복수의 구멍의 평균 중심간 거리는 복수의 구멍의 최소 구멍 직경 이상, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 1.1배 이상, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 1.2배 이상, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 1.3배 이상, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 1.4배 이상, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 1.5배 이상, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 2배 이상, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 2.5배 이상, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 3배 이상, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 3.5배 이상, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 4배 이상, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 4.5배 이상, 또는 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 5배 이상이다. 몇몇 실시예에서, 필터 프로브의 이격 요소의 복수의 구멍의 평균 중심간 거리는 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 1 내지 1.5배, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 1 내지 2배, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 1 내지 2.5배, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 1 내지 3배, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 1 내지 3.5배, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 1 내지 4배, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 1 내지 4.5배, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 1 내지 5배, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 1.1 내지 1.5배, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 1.1 내지 2배, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 1.1 내지 2.5배, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 1.1 내지 3배, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 1.1 내지 3.5배, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 1.1 내지 4배, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 1.1 내지 4.5배, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 1.1 내지 5배, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 2 내지 2.5배, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 2 내지 3배, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 2 내지 3.5배, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 2 내지 4배, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 2 내지 4.5배, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 2 내지 5배, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 2.5 내지 3배, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 2.5 내지 3.5배, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 2.5 내지 4배, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 2.5 내지 4.5배, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 2.5 내지 5배, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 3 내지 3.5배, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 3 내지 4배, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 3 내지 4.5배, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 3 내지 5배, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 3.5 내지 4배, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 3.5 내지 4.5배, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 3.5 내지 5배, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 4 내지 4.5배, 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 4 내지 5배, 또는 복수의 구멍의 최소 구멍 직경의 4.5 내지 5배이다. 복수의 구멍의 최소 구멍 직경은 복수의 구멍의 최소 단면 치수를 칭한다.
특정 실시예에서, 필터 프로브의 이격 요소의 복수의 구멍의 평균 중심간 거리는 복수의 구멍의 평균 구멍 직경 이상이고, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 1.1배 이상이고, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 1.2배 이상이고, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 1.3배 이상이고, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 1.4배 이상이고, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 1.5배 이상이고, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 2배 이상이고, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 2.5배 이상이고, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 3배 이상이고, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 3.5배 이상이고, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 4배 이상이고, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 4.5배 이상이고, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 5배 이상이다. 몇몇 실시예에서, 필터 프로브의 이격 요소의 복수의 구멍의 평균 중심간 거리는 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 1 내지 1.5배, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 1 내지 2배, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 1 내지 2.5배, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 1 내지 3배, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 1 내지 3.5배, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 1 내지 4배, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 1 내지 4.5배, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 1 내지 5배, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 1.1 내지 1.5배, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 1.1 내지 2배, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 1.1 내지 2.5배, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 1.1 내지 3배, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 1.1 내지 3.5배, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 1.1 내지 4배, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 1.1 내지 4.5배, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 1.1 내지 5배, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 2 내지 2.5배, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 2 내지 3배, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 2 내지 3.5배, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 2 내지 4배, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 2 내지 4.5배, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 2 내지 5배, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 2.5 내지 3배, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 2.5 내지 3.5배, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 2.5 내지 4배, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 2.5 내지 4.5배, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 2.5 내지 5배, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 3 내지 3.5배, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 3 내지 4배, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 3 내지 4.5배, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 3 내지 5배, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 3.5 내지 4배, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 3.5 내지 4.5배, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 3.5 내지 5배, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 4 내지 4.5배, 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 4 내지 5배, 또는 복수의 구멍의 평균 구멍 직경의 4.5 내지 5배이다. 복수의 구멍의 평균 구멍 직경은 복수의 구멍의 직경의 수 평균을 칭한다.
몇몇 실시예에서, 필터 프로브의 이격 요소의 복수의 구멍의 평균 중심간 거리는 적어도 약 0.5 mm, 적어도 약 1 mm, 적어도 약 1.5 mm, 적어도 약 2 mm, 적어도 약 2.5 mm, 적어도 약 3 mm, 적어도 약 3.5 mm, 적어도 약 4 mm, 적어도 약 4.5 mm, 또는 적어도 약 5 mm이다. 몇몇 실시예에서, 필터 프로브의 이격 요소의 복수의 구멍의 평균 중심간 거리는 약 0.5 mm 내지 약 1 mm, 약 0.5 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.5 mm 내지 약 2 mm, 약 0.5 mm 내지 약 2.5 mm, 약 0.5 mm 내지 약 3 mm, 약 0.5 mm 내지 약 3.5 mm, 약 0.5 mm 내지 약 4 mm, 약 0.5 mm 내지 약 4.5 mm, 약 0.5 mm 내지 약 5 mm, 약 1 mm 내지 약 2 mm, 약 1 mm 내지 약 2.5 mm, 약 1 mm 내지 약 3 mm, 약 1 mm 내지 약 3.5 mm, 약 1 mm 내지 약 4 mm, 약 1 mm 내지 약 4.5 mm, 약 1 mm 내지 약 5 mm, 약 2 mm 내지 약 3 mm, 약 2 mm 내지 약 3.5 mm, 약 2 mm 내지 약 4 mm, 약 2 mm 내지 약 4.5 mm, 약 2 mm 내지 약 5 mm, 약 3 mm 내지 약 5 mm, 또는 약 4 mm 내지 약 5 mm이다.
섬유 다발은 임의의 수의 중공 섬유를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발은 적어도 약 2개의 중공 섬유, 적어도 약 5개의 중공 섬유, 적어도 약 10개의 중공 섬유, 적어도 약 15개의 중공 섬유, 적어도 약 20개의 중공 섬유, 적어도 약 50개의 중공 섬유, 적어도 약 100개의 중공 섬유, 적어도 약 200개의 중공 섬유, 적어도 약 500개의 중공 섬유, 적어도 약 1000개의 중공 섬유, 적어도 약 1500개의 중공 섬유, 적어도 약 2000개의 중공 섬유, 적어도 약 2200개의 중공 섬유, 또는 적어도 약 2500개의 중공 섬유를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발은 약 2500개 중공 섬유 이하, 약 2200개 중공 섬유 이하, 약 2000개 중공 섬유 이하, 약 1500개 중공 섬유 이하, 약 1000개 중공 섬유 이하, 약 500개 중공 섬유 이하, 약 200개 중공 섬유 이하, 약 100개 중공 섬유 이하, 약 50개 중공 섬유 이하, 약 20개 중공 섬유 이하, 약 15개 중공 섬유 이하, 약 10개 중공 섬유 이하, 약 5개 중공 섬유 이하, 또는 약 2개 중공 섬유를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발은 2 내지 10개의 중공 섬유, 2 내지 20개의 중공 섬유, 2 내지 50개의 중공 섬유, 2 내지 100개의 중공 섬유, 2 내지 500개의 중공 섬유, 2 내지 1000개의 중공 섬유, 2 내지 1500개의 중공 섬유, 2 내지 2000개의 중공 섬유, 2 내지 2200개의 중공 섬유, 2 내지 2500개의 중공 섬유, 10 내지 20개의 중공 섬유, 10 내지 50개의 중공 섬유, 10 내지 100개의 중공 섬유, 10 내지 500개의 중공 섬유, 10 내지 1000개의 중공 섬유, 10 내지 1500개의 중공 섬유, 10 내지 2000개의 중공 섬유, 10 내지 2200개의 중공 섬유, 10 내지 2500개의 중공 섬유, 50 내지 100개의 중공 섬유, 50 및 500개의 중공 섬유, 50 내지 1000개의 중공 섬유, 50 내지 1500개의 중공 섬유, 50 내지 2000개의 중공 섬유, 50 내지 2200개의 중공 섬유, 50 내지 2500개의 중공 섬유, 100 내지 500개의 중공 섬유, 100 내지 1000개의 중공 섬유, 100 내지 1500개의 중공 섬유, 100 내지 2000개의 중공 섬유, 100 내지 2200개의 중공 섬유, 100 내지 2500개의 중공 섬유, 500 내지 1000개의 중공 섬유, 500 내지 1500개의 중공 섬유, 500 내지 2000개의 중공 섬유, 500 내지 2200개의 중공 섬유, 500 내지 2500개의 중공 섬유, 1000 내지 1500개의 중공 섬유, 1000 내지 2000개의 중공 섬유, 1000 내지 2200개의 중공 섬유, 1000 내지 2500개의 중공 섬유, 1500 내지 2000개의 중공 섬유, 1500 내지 2200개의 중공 섬유, 1500 내지 2500개의 중공 섬유, 또는 2000 내지 2500개의 중공 섬유를 포함한다.
섬유 다발의 각각의 중공 섬유는 외경을 가질 수도 있다. 중공 섬유의 직경(예를 들어, 외경)은 관련 기술분야에 공지된 임의의 방법에 따라 측정될 수도 있다. 예를 들어, 직경(예를 들어, 외경)은 캘리퍼를 사용하여 측정될 수도 있다. 섬유 다발의 중공 섬유의 평균 외경은 섬유 다발 내의 중공 섬유의 외경의 수 평균을 계산함으로써 얻어질 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발의 중공 섬유의 평균 외경은 적어도 약 0.5 mm, 적어도 약 0.6 mm, 적어도 약 0.7 mm, 적어도 약 0.8 mm, 적어도 약 0.9 mm, 적어도 약 1 mm, 적어도 약 1.1 mm, 적어도 약 1.2 mm, 적어도 약 1.3 mm, 적어도 약 1.4 mm, 적어도 약 1.5 mm, 적어도 약 2.0 mm, 적어도 약 3.0 mm, 적어도 약 4.0 mm, 또는 적어도 약 5.0 mm이다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발의 중공 섬유의 평균 외경은 약 5.0 mm 이하, 약 4.0 mm 이하, 약 3.0 mm 이하, 약 2.0 mm 이하, 약 1.5 mm 이하, 약 1.4 mm 이하, 약 1.3 mm 이하, 약 1.2 mm 이하, 약 1.1 mm 이하, 약 1 mm 이하, 약 0.9 mm 이하, 약 0.8 mm 이하, 약 0.7 mm 이하, 약 0.6 mm 이하 또는 약 0.5 mm 이하이다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발의 중공 섬유의 평균 외경은 약 0.5 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.5 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.5 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.5 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.5 mm 내지 약 1 mm, 약 0.5 mm 내지 약 1.1 mm, 약 0.5 mm 내지 약 1.2 mm, 약 0.5 mm 내지 약 1.3 mm, 약 0.5 mm 내지 약 1.4 mm, 약 0.5 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.5 mm 내지 약 2.0 mm, 약 0.5 mm 내지 약 3.0 mm, 약 0.5 mm 내지 약 4.0 mm, 약 0.5 mm 내지 약 5.0 mm, 약 0.8 mm 및 약 0.9 mm, 약 0.8 mm 내지 약 1 mm, 약 0.8 mm 내지 약 1.1 mm, 약 0.8 mm 내지 약 1.2 mm, 약 0.8 mm 내지 약 1.3 mm, 약 0.8 mm 내지 약 1.4 mm, 약 0.8 mm 내지 약 1.5 mm, 약 1.0 mm 내지 약 1.1 mm, 약 1.0 mm 내지 약 1.2 mm, 약 1.0 mm 내지 약 1.3 mm, 약 1.0 mm 내지 약 1.4 mm, 약 1.0 mm 내지 약 1.5 mm, 약 1.0 mm 내지 약 2.0 mm, 약 1.0 mm 내지 약 3.0 mm, 약 1.0 mm 내지 약 4.0 mm, 약 1.0 mm 내지 약 5.0 mm, 약 2.0 mm 내지 약 5.0 mm, 약 3.0 mm 내지 약 5.0 mm, 또는 약 4.0 mm 내지 약 5.0 mm이다.
섬유 다발의 각각의 중공 섬유는 내경을 또한 가질 수도 있다. 섬유 다발의 중공 섬유의 평균 내경은 섬유 다발 내의 중공 섬유의 내경의 수 평균을 계산함으로써 얻어질 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발의 중공 섬유의 평균 내경은 적어도 약 0.5 mm, 적어도 약 0.6 mm, 적어도 약 0.7 mm, 적어도 약 0.8 mm, 적어도 약 0.9 mm, 적어도 약 1 mm, 적어도 약 1.1 mm, 적어도 약 1.2 mm, 적어도 약 1.3 mm, 적어도 약 1.4 mm, 적어도 약 1.5 mm, 적어도 약 2.0 mm, 적어도 약 3.0 mm, 적어도 약 4.0 mm, 또는 적어도 약 5.0 mm이다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발의 중공 섬유의 평균 내경은 약 5.0 mm 이하, 약 4.0 mm 이하, 약 3.0 mm 이하, 약 2.0 mm 이하, 약 1.5 mm 이하, 약 1.4 mm 이하, 약 1.3 mm 이하, 약 1.2 mm 이하, 약 1.1 mm 이하, 약 1 mm 이하, 약 0.9 mm 이하, 약 0.8 mm 이하, 약 0.7 mm 이하, 약 0.6 mm 이하 또는 약 0.5 mm 이하이다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발의 중공 섬유의 평균 내경은 약 0.5 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.5 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.5 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.5 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.5 mm 내지 약 1 mm, 약 0.5 mm 내지 약 1.1 mm, 약 0.5 mm 내지 약 1.2 mm, 약 0.5 mm 내지 약 1.3 mm, 약 0.5 mm 내지 약 1.4 mm, 약 0.5 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.5 mm 내지 약 2.0 mm, 약 0.5 mm 내지 약 3.0 mm, 약 0.5 mm 내지 약 4.0 mm, 약 0.5 mm 내지 약 5.0 mm, 약 0.8 mm 및 약 0.9 mm, 약 0.8 mm 내지 약 1 mm, 약 0.8 mm 내지 약 1.1 mm, 약 0.8 mm 내지 약 1.2 mm, 약 0.8 mm 내지 약 1.3 mm, 약 0.8 mm 내지 약 1.4 mm, 약 0.8 mm 내지 약 1.5 mm, 약 1.0 mm 내지 약 1.1 mm, 약 1.0 mm 내지 약 1.2 mm, 약 1.0 mm 내지 약 1.3 mm, 약 1.0 mm 내지 약 1.4 mm, 약 1.0 mm 내지 약 1.5 mm, 약 1.0 mm 내지 약 2.0 mm, 약 1.0 mm 내지 약 3.0 mm, 약 1.0 mm 내지 약 4.0 mm, 약 1.0 mm 내지 약 5.0 mm, 약 2.0 mm 내지 약 5.0 mm, 약 3.0 mm 내지 약 5.0 mm, 또는 약 4.0 mm 내지 약 5.0 mm이다.
몇몇 실시예에서, 섬유 다발의 중공 섬유는 복수의 기공을 포함할 수도 있다. 특정 실시예에 따르면, 섬유 다발 내의 적어도 하나의 중공 섬유는 적어도 약 0.025 미크론(㎛), 적어도 약 0.05 ㎛, 적어도 약 0.08 ㎛, 적어도 약 0.1 ㎛, 적어도 약 0.2 ㎛, 적어도 약 0.3 ㎛, 적어도 약 0.4 ㎛, 적어도 약 0.5 ㎛, 적어도 약 0.8 ㎛, 적어도 약 1 ㎛, 적어도 약 1.5 ㎛ 또는 적어도 약 2.0 ㎛의 평균 기공 크기를 갖는 복수의 기공을 포함한다. 특정 예에서, 섬유 다발 내의 적어도 하나의 중공 섬유는 약 2.0 ㎛ 이하, 약 1.5 ㎛ 이하, 약 1 ㎛ 이하, 약 0.8 ㎛ 이하, 약 0.5 ㎛ 이하, 약 0.4 ㎛ 이하, 약 0.3 ㎛ 이하, 약 0.2 ㎛ 이하, 약 0.1 ㎛ 이하, 약 0.08 ㎛ 이하, 약 0.05 ㎛ 이하, 또는 약 0.025 ㎛ 이하의 평균 기공 크기를 갖는 복수의 기공을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발 내의 적어도 하나의 중공 섬유는 약 0.025 ㎛ 내지 약 0.05 ㎛, 약 0.025 ㎛ 내지 약 0.1 ㎛, 약 0.025 ㎛ 내지 약 0.5 ㎛, 약 0.025 ㎛ 내지 약 1 ㎛, 약 0.025 ㎛ 내지 약 1.5 ㎛, 약 0.025 ㎛ 내지 약 2.0 ㎛, 약 0.05 ㎛ 내지 약 0.1 ㎛, 약 0.05 ㎛ 내지 약 0.5 ㎛, 약 0.05 ㎛ 내지 약 1 ㎛, 약 0.05 ㎛ 내지 약 1.5 ㎛, 약 0.05 ㎛ 내지 약 2.0 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 0.5 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 1 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 1.5 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 2.0 ㎛, 약 0.2 ㎛ 약 0.5 ㎛, 약 0.2 ㎛ 내지 약 1 ㎛, 약 0.2 ㎛ 내지 약 1.5 ㎛, 약 0.2 ㎛ 내지 약 2.0 ㎛, 약 0.5 ㎛ 내지 약 1 ㎛, 약 0.5 ㎛ 내지 약 1.5 ㎛, 약 0.5 ㎛ 내지 약 2.0 ㎛, 또는 약 1.0 ㎛ 내지 약 2.0 ㎛의 범위의 평균 기공 크기를 갖는 복수의 기공을 포함한다. 중공 섬유의 평균 기공 크기는 관련 기술분야에 공지된 임의의 방법에 따라 측정될 수도 있다. 예를 들어, 평균 기공 크기는 기공 측정(예를 들어, 모세관 유동 기공 측정)에 의해 얻어질 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 섬유 다발 내의 각각의 중공 섬유는 적어도 약 0.025 ㎛, 적어도 약 0.05 ㎛, 적어도 약 0.08 ㎛, 적어도 약 0.1 ㎛, 적어도 약 0.2 ㎛, 적어도 약 0.3 ㎛, 적어도 약 0.4 ㎛, 적어도 약 0.5 ㎛, 적어도 약 0.8 ㎛, 적어도 약 1 ㎛, 적어도 약 1.5 ㎛, 또는 적어도 약 2.0 ㎛의 평균 기공 크기를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발 내의 각각의 중공 섬유는 약 2.0 ㎛ 이하, 약 1.5 ㎛ 이하, 약 1 ㎛ 이하, 약 0.8 ㎛ 이하, 약 0.5 ㎛ 이하, 약 0.4 ㎛ 이하, 약 0.3 ㎛ 이하, 약 0.2 ㎛ 이하, 약 0.1 ㎛ 이하, 약 0.08 ㎛ 이하, 약 0.05 ㎛ 이하 또는 약 0.025 ㎛ 이하의 평균 기공 크기를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발 내의 각각의 중공 섬유는 약 0.025 ㎛ 내지 약 0.05 ㎛, 약 0.025 ㎛ 내지 약 0.1 ㎛, 약 0.025 ㎛ 내지 약 0.5 ㎛, 약 0.025 ㎛ 내지 약 1 ㎛, 약 0.025 ㎛ 내지 약 1.5 ㎛, 약 0.025 ㎛ 내지 약 2.0 ㎛, 약 0.05 ㎛ 내지 약 0.1 ㎛, 약 0.05 ㎛ 내지 약 0.5 ㎛, 약 0.05 ㎛ 내지 약 1 ㎛, 약 0.05 ㎛ 내지 약 1.5 ㎛, 약 0.05 ㎛ 내지 약 2.0 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 0.5 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 1 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 1.5 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 2.0 ㎛, 약 0.2 ㎛ 약 0.5 ㎛, 약 0.2 ㎛ 내지 약 1 ㎛, 약 0.2 ㎛ 내지 약 1.5 ㎛, 약 0.2 ㎛ 내지 약 2.0 ㎛, 약 0.5 ㎛ 내지 약 1 ㎛, 약 0.5 ㎛ 내지 약 1.5 ㎛, 약 0.5 ㎛ 내지 약 2.0 ㎛, 또는 약 1.0 ㎛ 내지 약 2.0 ㎛의 범위의 평균 기공 크기를 갖는다.
몇몇 예에서, 중공 섬유의 복수의 기공은 분자량 컷오프 기공 크기에 의해 특징화될 수도 있다. 중공 섬유의 분자량 컷오프 기공 크기는 일반적으로 용질의 90%가 중공 섬유에 의해 거부되는 최저 분자량 용질을 칭한다. 중공 섬유의 분자량 컷오프 기공 크기는 관련 기술분야에 공지된 표준 방법에 의해 결정될 수도 있다. 예를 들어, 분자량 컷오프 기공 크기는 상이한 분자량의 용질로 투과 시험을 수행함으로써 얻어질 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발 내의 적어도 하나의 중공 섬유는 적어도 약 1 kDa 이상, 적어도 약 5 kDa, 적어도 약 10 kDa, 적어도 약 20 kDa, 적어도 약 50 kDa, 적어도 약 100 kDa, 적어도 약 150 kDa, 적어도 약 200 kDa, 적어도 약 250 kDa, 적어도 약 300 kDa, 적어도 약 350 kDa, 적어도 약 400 kDa, 적어도 약 450 kDa, 적어도 약 500 kDa, 적어도 약 1,000 kDa, 적어도 약 5,000 kDa, 적어도 약 10,000 kDa, 적어도 약 20,000 kDa, 적어도 약 50,000 kDa, 또는 적어도 약 100,000 kDa의 분자량 컷오프 기공 크기를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발 내의 적어도 하나의 중공 섬유는 약 100,000 kDa 이하, 약 50,000 kDa 이하, 약 20,000 kDa 이하, 약 10,000 kDa 이하, 약 5,000 kDa 이하, 약 1,000 kDa 이하, 약 500 kDa 이하, 약 450 kDa 이하, 약 400 kDa 이하, 약 350 kDa 이하, 약 300 kDa 이하, 약 250 kDa 이하, 약 200 kDa 이하, 약 150 kDa 이하, 약 100 kDa 이하, 약 50 kDa 이하, 약 20 kDa 이하, 약 10 kDa 이하, 약 5 kDa 이하, 또는 약 1 kDa 이하의 분자량 컷오프 기공 크기를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발 내의 적어도 하나의 중공 섬유는 약 1 kDa 내지 약 5 kDa, 약 1 kDa 내지 약 10 kDa, 약 1 kDa 내지 약 20 kDa, 약 1 kDa 내지 약 50 kDa, 약 1 kDa 내지 약 100 kDa, 약 1 kDa 내지 약 200 kDa, 약 1 kDa 내지 약 300 kDa, 약 1 kDa 내지 약 400 kDa, 약 1 kDa 내지 약 500 kDa, 약 1 kDa 내지 약 1,000 kDa, 약 1 kDa 내지 약 5,000 kDa, 약 1 kDa 내지 약 10,000 kDa, 약 1 kDa 내지 약 20,000 kDa, 약 1 kDa 내지 약 50,000 kDa, 약 1 kDa 내지 약 100,000 kDa, 약 10 kDa 내지 약 50 kDa, 약 10 kDa 내지 약 100 kDa, 약 10 kDa 내지 약 200 kDa, 약 10 kDa 내지 약 300 kDa, 약 10 kDa 내지 약 400 kDa, 약 10 kDa 내지 약 500 kDa, 약 10 kDa 내지 약 1,000 kDa, 약 10 kDa 내지 약 5,000 kDa, 약 10 kDa 내지 약 10,000 kDa, 약 10 kDa 내지 약 20,000 kDa, 약 10 kDa 내지 약 50,000 kDa, 약 10 kDa 내지 약 100,000 kDa, 약 100 kDa 내지 약 200 kDa, 약 100 kDa 내지 약 300 kDa, 약 100 kDa 내지 약 400 kDa, 약 100 kDa 내지 약 500 kDa, 약 100 kDa 내지 약 1,000 kDa, 약 100 kDa 내지 약 5,000 kDa, 약 100 kDa 내지 약 10,000 kDa, 약 100 kDa 내지 약 20,000 kDa, 약 100 kDa 내지 약 50,000 kDa, 약 100 kDa 내지 약 100,000 kDa, 약 500 kDa 내지 약 1,000 kDa, 약 500 kDa 내지 약 5,000 kDa, 약 500 kDa 내지 약 10,000 kDa, 약 500 kDa 내지 약 20,000 kDa, 약 500 kDa 내지 약 50,000 kDa, 약 500 kDa 내지 약 100,000 kDa, 약 1,000 kDa 내지 약 5,000 kDa, 약 1,000 kDa 내지 약 10,000 kDa, 약 1,000 kDa 내지 약 20,000 kDa, 약 1,000 kDa 내지 약 50,000 kDa, 약 1,000 kDa 내지 약 100,000 kDa, 약 5,000 kDa 내지 약 10,000 kDa, 약 5,000 kDa 내지 약 20,000 kDa, 약 5,000 kDa 내지 약 50,000 kDa, 약 5,000 kDa 내지 약 100,000 kDa, 약 10,000 kDa 내지 약 20,000 kDa, 약 10,000 kDa 내지 약 50,000 kDa, 약 10,000 kDa 내지 약 100,000 kDa, 또는 약 50,000 kDa 내지 약 100,000 kDa의 분자량 컷오프 기공 크기를 갖는다.
몇몇 실시예에서, 섬유 다발 내의 각각의 중공 섬유는 적어도 약 1 kDa 이상, 적어도 약 5 kDa, 적어도 약 10 kDa, 적어도 약 20 kDa, 적어도 약 50 kDa, 적어도 약 100 kDa, 적어도 약 150 kDa, 적어도 약 200 kDa, 적어도 약 250 kDa, 적어도 약 300 kDa, 적어도 약 350 kDa, 적어도 약 400 kDa, 적어도 약 450 kDa, 적어도 약 500 kDa, 적어도 약 1,000 kDa, 적어도 약 5,000 kDa, 적어도 약 10,000 kDa, 적어도 약 20,000 kDa, 적어도 약 50,000 kDa, 또는 적어도 약 100,000 kDa의 분자량 컷오프 기공 크기를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발 내의 각각의 중공 섬유는 약 100,000 kDa 이하, 약 50,000 kDa 이하, 약 20,000 kDa 이하, 약 10,000 kDa 이하, 약 5,000 kDa 이하, 약 1,000 kDa 이하, 약 500 kDa 이하, 약 450 kDa 이하, 약 400 kDa 이하, 약 350 kDa 이하, 약 300 kDa 이하, 약 250 kDa 이하, 약 200 kDa 이하, 약 150 kDa 이하, 약 100 kDa 이하, 약 50 kDa 이하, 약 20 kDa 이하, 약 10 kDa 이하, 약 5 kDa 이하, 또는 약 1 kDa 이하의 분자량 컷오프 기공 크기를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발 내의 각각의 중공 섬유는 약 1 kDa 내지 약 5 kDa, 약 1 kDa 내지 약 10 kDa, 약 1 kDa 내지 약 20 kDa, 약 1 kDa 내지 약 50 kDa, 약 1 kDa 내지 약 100 kDa, 약 1 kDa 내지 약 200 kDa, 약 1 kDa 내지 약 300 kDa, 약 1 kDa 내지 약 400 kDa, 약 1 kDa 내지 약 500 kDa, 약 1 kDa 내지 약 1,000 kDa, 약 1 kDa 내지 약 5,000 kDa, 약 1 kDa 내지 약 10,000 kDa, 약 1 kDa 내지 약 20,000 kDa, 약 1 kDa 내지 약 50,000 kDa, 약 1 kDa 내지 약 100,000 kDa, 약 10 kDa 내지 약 50 kDa, 약 10 kDa 내지 약 100 kDa, 약 10 kDa 내지 약 200 kDa, 약 10 kDa 내지 약 300 kDa, 약 10 kDa 내지 약 400 kDa, 약 10 kDa 내지 약 500 kDa, 약 10 kDa 내지 약 1,000 kDa, 약 10 kDa 내지 약 5,000 kDa, 약 10 kDa 내지 약 10,000 kDa, 약 10 kDa 내지 약 20,000 kDa, 약 10 kDa 내지 약 50,000 kDa, 약 10 kDa 내지 약 100,000 kDa, 약 100 kDa 내지 약 200 kDa, 약 100 kDa 내지 약 300 kDa, 약 100 kDa 내지 약 400 kDa, 약 100 kDa 내지 약 500 kDa, 약 100 kDa 내지 약 1,000 kDa, 약 100 kDa 내지 약 5,000 kDa, 약 100 kDa 내지 약 10,000 kDa, 약 100 kDa 내지 약 20,000 kDa, 약 100 kDa 내지 약 50,000 kDa, 약 100 kDa 내지 약 100,000 kDa, 약 500 kDa 내지 약 1,000 kDa, 약 500 kDa 내지 약 5,000 kDa, 약 500 kDa 내지 약 10,000 kDa, 약 500 kDa 내지 약 20,000 kDa, 약 500 kDa 내지 약 50,000 kDa, 약 500 kDa 내지 약 100,000 kDa, 약 1,000 kDa 내지 약 5,000 kDa, 약 1,000 kDa 내지 약 10,000 kDa, 약 1,000 kDa 내지 약 20,000 kDa, 약 1,000 kDa 내지 약 50,000 kDa, 약 1,000 kDa 내지 약 100,000 kDa, 약 5,000 kDa 내지 약 10,000 kDa, 약 5,000 kDa 내지 약 20,000 kDa, 약 5,000 kDa 내지 약 50,000 kDa, 약 5,000 kDa 내지 약 100,000 kDa, 약 10,000 kDa 내지 약 20,000 kDa, 약 10,000 kDa 내지 약 50,000 kDa, 약 10,000 kDa 내지 약 100,000 kDa, 또는 약 50,000 kDa 내지 약 100,000 kDa의 분자량 컷오프 기공 크기를 갖는다.
몇몇 실시예에서, 섬유 다발 내의 임의의 2개의 중공 섬유(예를 들어, 바로 인접한 중공 섬유를 포함함) 사이의 중심간 거리는 비교적 크다. 특정 실시예에서, 섬유 다발의 길이를 따른 하나 이상의 지점에서 섬유 다발 내의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리는 섬유 다발의 중공 섬유의 평균 외경 이상, 평균 외경의 1.5배 이상, 평균 외경의 2배 이상, 평균 외경의 2.5배 이상, 평균 외경의 3배 이상, 평균 외경의 3.5배 이상, 평균 외경의 4배 이상, 평균 외경의 4.5배 이상, 또는 평균 외경의 5배 이상이다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발의 길이를 따른 하나 이상의 지점에서 섬유 다발 내의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리는 평균 외경의 1 내지 1.5배, 평균 외경의 1 내지 2배, 평균 외경의 1 내지 2.5배, 평균 외경의 1 내지 3배, 평균 외경의 1 내지 3.5배, 평균 외경의 1 내지 4배, 평균 외경의 1 내지 4.5배, 평균 외경의 1 내지 5배, 평균 외경의 2 내지 2.5배, 평균 외경의 2 내지 3배, 평균 외경의 2 내지 3.5배, 평균 외경의 2 내지 4배, 평균 외경의 2 내지 4.5배, 평균 외경의 2 내지 5배, 평균 외경의 2.5 내지 3배, 평균 외경의 2.5 내지 3.5배, 평균 외경의 2.5 내지 4배, 평균 외경의 2.5 내지 4.5배, 평균 외경의 2.5 내지 5배, 평균 외경의 3 내지 3.5배, 평균 외경의 3 내지 4배, 평균 외경의 3 내지 4.5배, 평균 외경의 3 내지 5배, 평균 외경의 3.5 내지 4배, 평균 외경의 3.5 내지 4.5배, 평균 외경의 3.5 내지 5배, 평균 외경의 4 내지 4.5배, 평균 외경의 4 내지 5배, 또는 평균 외경의 4.5 내지 5배이다. 섬유 다발 내의 중공 섬유 사이의 중심간 거리는 관련 기술분야에 공지된 임의의 방법에 따라 측정될 수 있다. 예를 들어, 중심간 거리는 캘리퍼를 사용하여 측정될 수도 있다.
특정 실시예에서, 섬유 다발의 길이를 따른 하나 이상의 지점에서 섬유 다발 내의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리는 2개의 중공 섬유의 최소 직경 이상, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.1배 이상, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.2배 이상, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.3배 이상, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.4배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.5배 이상, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 2배 이상, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 2.5배 이상, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 3배 이상, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 3.5배 이상, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 4배 이상, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 4.5배 이상, 또는 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 5배 이상이다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발의 길이를 따른 하나 이상의 지점에서 섬유 다발 내의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리는 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1 내지 1.5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1 내지 2배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1 내지 2.5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1 내지 3배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1 내지 3.5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1 내지 4배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1 내지 4.5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1 내지 5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.1 내지 1.5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.1 내지 2배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.1 내지 2.5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.1 내지 3배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.1 내지 3.5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.1 내지 4배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.1 내지 4.5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.1 내지 5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 2 내지 2.5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 2 내지 3배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 2 내지 3.5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 2 내지 4배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 2 내지 4.5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 2 내지 5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 2.5 내지 3배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 2.5 내지 3.5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 2.5 내지 4배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 2.5 내지 4.5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 2.5 내지 5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 3 내지 3.5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 3 내지 4배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 3 내지 4.5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 3 내지 5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 3.5 내지 4배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 3.5 내지 4.5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 3.5 내지 5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 4 내지 4.5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 4 내지 5배, 또는 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 4.5 내지 5배이다. 중공 섬유의 최소 직경은 일반적으로 중공 섬유의 최소 단면 치수를 칭한다. 2개의 중공 섬유(예를 들어, 제1 중공 섬유, 제2 중공 섬유)의 최소 직경은 일반적으로 제1 중공 섬유의 최소 직경과 제2 중공 섬유의 최소 직경 중 더 작은 값을 칭한다.
몇몇 실시예에서, 섬유 다발의 길이를 따른 하나 이상의 지점에서 섬유 다발 내의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리는 적어도 약 0.5 mm, 적어도 약 1 mm, 적어도 약 1.5 mm, 적어도 약 2 mm, 적어도 약 2.5 mm, 적어도 약 3 mm, 적어도 약 3.5 mm, 적어도 약 4 mm, 적어도 약 4.5 mm, 또는 적어도 약 5 mm이다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발의 길이를 따른 하나 이상의 지점에서 섬유 다발 내의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리는 약 0.5 mm 내지 약 1 mm, 약 0.5 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.5 mm 내지 약 2 mm, 약 0.5 mm 내지 약 2.5 mm, 약 0.5 mm 내지 약 3 mm, 약 0.5 mm 내지 약 3.5 mm, 약 0.5 mm 내지 약 4 mm, 약 0.5 mm 내지 약 4.5 mm, 약 0.5 mm 내지 약 5 mm, 약 1 mm 내지 약 2 mm, 약 1 mm 내지 약 2.5 mm, 약 1 mm 내지 약 3 mm, 약 1 mm 내지 약 3.5 mm, 약 1 mm 내지 약 4 mm, 약 1 mm 내지 약 4.5 mm, 약 1 mm 내지 약 5 mm, 약 2 mm 내지 약 3 mm, 약 2 mm 내지 약 3.5 mm, 약 2 mm 내지 약 4 mm, 약 2 mm 내지 약 4.5 mm, 약 2 mm 내지 약 5 mm, 약 3 mm 내지 약 5 mm, 또는 약 4 mm 내지 약 5 mm이다.
몇몇 실시예에서, 섬유 다발의 중공 섬유의 평균 중심간 거리(예를 들어, 각각의 중공 섬유와 그 가장 가까운 이웃 사이의 거리의 수 평균)는 비교적 크다. 특정 실시예에서, 섬유 다발의 길이를 따른 하나 이상의 지점에서 섬유 다발의 중공 섬유의 평균 중심간 거리는 섬유 다발의 중공 섬유의 평균 외경 이상, 평균 외경의 1.5배 이상, 평균 외경의 2배 이상, 평균 외경의 2.5배 이상, 평균 외경의 3배 이상, 평균 외경의 3.5배 이상, 평균 외경의 4배 이상, 평균 외경의 4.5배 이상, 또는 평균 외경의 5배 이상이다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발의 길이를 따른 하나 이상의 지점에서 섬유 다발의 중공 섬유의 평균 중심간 거리는 섬유 다발의 중공 섬유의 평균 외경의 1 내지 1.5배, 평균 외경의 1 내지 2배, 평균 외경의 1 내지 2.5배, 평균 외경의 1 내지 3배, 평균 외경의 1 내지 3.5배, 평균 외경의 1 내지 4배, 평균 외경의 1 내지 4.5배, 평균 외경의 1 내지 5배, 평균 외경의 2 내지 2.5배, 평균 외경의 2 내지 3배, 평균 외경의 2 내지 3.5배, 평균 외경의 2 내지 4배, 평균 외경의 2 내지 4.5배, 평균 외경의 2 내지 5배, 평균 외경의 2.5 내지 3배, 평균 외경의 2.5 내지 3.5배, 평균 외경의 2.5 내지 4배, 평균 외경의 2.5 내지 4.5배, 평균 외경의 2.5 내지 5배, 평균 외경의 3 내지 3.5배, 평균 외경의 3 내지 4배, 평균 외경의 3 내지 4.5배, 평균 외경의 3 내지 5배, 평균 외경의 3.5 내지 4배, 평균 외경의 3.5 내지 4.5배, 평균 외경의 3.5 내지 5배, 평균 외경의 4 내지 4.5배, 평균 외경의 4 내지 5배, 또는 평균 외경의 4.5 내지 5배이다.
특정 실시예에서, 섬유 다발의 길이를 따른 하나 이상의 지점에서 섬유 다발의 중공 섬유의 평균 중심간 거리는 중공 섬유의 최소 직경 이상, 중공 섬유의 최소 직경의 1.1배 이상, 중공 섬유의 최소 직경의 1.2배 이상, 중공 섬유의 최소 직경의 1.3배 이상, 중공 섬유의 최소 직경의 1.4배, 중공 섬유의 최소 직경의 1.5배 이상, 중공 섬유의 최소 직경의 2배 이상, 중공 섬유의 최소 직경의 2.5배 이상, 중공 섬유의 최소 직경의 3배 이상, 중공 섬유의 최소 직경의 3.5배 이상, 중공 섬유의 최소 직경의 4배 이상, 중공 섬유의 최소 직경의 4.5배 이상, 또는 중공 섬유의 최소 직경의 5배 이상이다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발의 길이를 따른 하나 이상의 지점에서 섬유 다발의 중공 섬유의 평균 중심간 거리는 섬유 다발의 중공 섬유의 최소 직경의 1 내지 1.5배, 중공 섬유의 최소 직경의 1 내지 2배, 중공 섬유의 최소 직경의 1 내지 2.5배, 중공 섬유의 최소 직경의 1 내지 3배, 중공 섬유의 최소 직경의 1 내지 3.5배, 중공 섬유의 최소 직경의 1 내지 4배, 중공 섬유의 최소 직경의 1 내지 4.5배, 중공 섬유의 최소 직경의 1 내지 5배, 중공 섬유의 최소 직경의 1.1 내지 1.5배, 중공 섬유의 최소 직경의 1.1 내지 2배, 중공 섬유의 최소 직경의 1.1 내지 2.5배, 중공 섬유의 최소 직경의 1.1 내지 3배, 중공 섬유의 최소 직경의 1.1 내지 3.5배, 중공 섬유의 최소 직경의 1.1 내지 4배, 중공 섬유의 최소 직경의 1.1 내지 4.5배, 중공 섬유의 최소 직경의 1.1 내지 5배, 중공 섬유의 최소 직경의 2 내지 2.5배, 중공 섬유의 최소 직경의 2 내지 3배, 중공 섬유의 최소 직경의 2 내지 3.5배, 중공 섬유의 최소 직경의 2 내지 4배, 중공 섬유의 최소 직경의 2 내지 4.5배, 중공 섬유의 최소 직경의 2 내지 5배, 중공 섬유의 최소 직경의 2.5 내지 3배, 중공 섬유의 최소 직경의 2.5 내지 3.5배, 중공 섬유의 최소 직경의 2.5 내지 4배, 중공 섬유의 최소 직경의 2.5 내지 4.5배, 중공 섬유의 최소 직경의 2.5 내지 5배, 중공 섬유의 최소 직경의 3 내지 3.5배, 중공 섬유의 최소 직경의 3 내지 4배, 중공 섬유의 최소 직경의 3 내지 4.5배, 중공 섬유의 최소 직경의 3 내지 5배, 중공 섬유의 최소 직경의 3.5 내지 4배, 중공 섬유의 최소 직경의 3.5 내지 4.5배, 중공 섬유의 최소 직경의 3.5 내지 5배, 중공 섬유의 최소 직경의 4 내지 4.5배, 중공 섬유의 최소 직경의 4 내지 5배, 또는 중공 섬유의 최소 직경의 4.5 내지 5배이다.
몇몇 실시예에서, 섬유 다발의 길이를 따른 하나 이상의 지점에서 섬유 다발의 중공 섬유의 평균 중심간 거리는 적어도 약 0.5 mm, 적어도 약 1 mm, 적어도 약 1.5 mm, 적어도 약 2 mm, 적어도 약 2.5 mm, 적어도 약 3 mm, 적어도 약 3.5 mm, 적어도 약 4 mm, 적어도 약 4.5 mm, 또는 적어도 약 5 mm이다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발의 길이를 따른 하나 이상의 지점에서 섬유 다발의 중공 섬유의 평균 중심간 거리는 약 0.5 mm 내지 약 1 mm, 약 0.5 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.5 mm 내지 약 2 mm, 약 0.5 mm 내지 약 2.5 mm, 약 0.5 mm 내지 약 3 mm, 약 0.5 mm 내지 약 3.5 mm, 약 0.5 mm 내지 약 4 mm, 약 0.5 mm 내지 약 4.5 mm, 약 0.5 mm 내지 약 5 mm, 약 1 mm 내지 약 2 mm, 약 1 mm 내지 약 2.5 mm, 약 1 mm 내지 약 3 mm, 약 1 mm 내지 약 3.5 mm, 약 1 mm 내지 약 4 mm, 약 1 mm 내지 약 4.5 mm, 약 1 mm 내지 약 5 mm, 약 2 mm 내지 약 3 mm, 약 2 mm 내지 약 3.5 mm, 약 2 mm 내지 약 4 mm, 약 2 mm 내지 약 4.5 mm, 약 2 mm 내지 약 5 mm, 약 3 mm 내지 약 5 mm, 또는 약 4 mm 내지 약 5 mm이다.
몇몇 실시예에서, 필터 프로브는 비교적 작은 직경을 갖는다. 본 명세서에서 사용될 때, 필터 프로브의 직경은 필터 프로브의 최대 단면 치수를 칭한다. 특정 경우에, 필터 프로브는 약 50 mm 이하, 약 45 mm 이하, 약 40 mm 이하, 약 35 mm 이하, 약 30 mm 이하, 약 25 mm 이하, 약 20 mm 이하, 약 15 mm 이하, 약 13.4 mm 이하, 약 10 mm 이하, 또는 약 5 mm 이하의 직경을 갖는다. 몇몇 실시예에서, 필터 프로브는 약 5 mm 내지 약 10 mm, 약 5 mm 내지 약 13.4 mm, 약 5 mm 내지 약 20 mm, 약 5 mm 내지 약 30 mm, 약 5 mm 내지 약 40 mm, 약 5 mm 내지 약 50 mm, 약 10 mm 내지 약 20 mm, 약 10 mm 내지 약 30 mm, 약 10 mm 내지 약 40 mm, 약 10 mm 내지 약 50 mm, 약 20 mm 내지 약 30 mm, 약 20 mm 내지 약 40 mm, 약 20 mm 내지 약 50 mm, 약 30 mm 내지 약 40 mm, 약 30 mm 내지 약 50 mm, 또는 약 40 mm 및 약 50 mm의 직경을 갖는다.
몇몇 실시예에서, 특정 직경을 갖는 필터 프로브는 비교적 적은 수의 중공 섬유를 포함한다. 몇몇 예에서, 필터 프로브는 적어도 약 5 mm, 적어도 약 10 mm, 적어도 약 13.4 mm, 적어도 약 15 mm, 적어도 약 20 mm, 또는 적어도 약 25 mm의 직경을 갖는다. 특정 실시예에서, 적어도 약 5 mm, 적어도 약 10 mm, 적어도 약 15 mm, 적어도 약 20 mm, 또는 적어도 약 25 mm의 직경을 갖는 필터 프로브는 2500개 이하의 섬유, 2200개 이하의 섬유, 2000개 이하의 섬유, 1500개 이하의 섬유, 1000개 이하의 섬유, 500개 이하의 섬유, 100개 이하의 섬유, 50개 이하의 섬유, 10개 이하의 섬유, 5개 이하의 섬유, 또는 2개 이하의 섬유를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 적어도 약 5 mm, 적어도 약 10 mm, 적어도 약 13.4 mm, 적어도 약 15 mm, 적어도 약 20 mm, 또는 적어도 약 25 mm의 직경을 갖는 필터 프로브는 2 내지 5개의 섬유, 2 내지 10개의 섬유, 2 내지 50개의 섬유, 2 내지 100개의 섬유, 2 내지 500개의 섬유, 2 내지 1000개의 섬유, 2 내지 1500개의 섬유, 2 내지 2000개의 섬유, 2 내지 2200개의 섬유, 2 내지 2500개의 섬유, 10 내지 50개의 섬유, 10 내지 100개의 섬유, 10 내지 500개의 섬유, 10 내지 1000개의 섬유, 10 내지 1500개의 섬유, 10 내지 2000개의 섬유, 10 내지 2200개의 섬유, 10 내지 2500개의 섬유, 50 내지 100개의 섬유, 50 및 500개의 섬유, 50 내지 1000개의 섬유, 50 내지 1500개의 섬유, 50 내지 2000개의 섬유, 50 내지 2200개의 섬유, 50 내지 2500개의 섬유, 100 내지 500개의 섬유, 100 내지 1000개의 섬유, 100 내지 1500개의 섬유, 100 내지 2000개의 섬유, 100 내지 2200개의 섬유, 100 내지 2500개의 섬유, 500 내지 1000개의 섬유, 500 내지 1500개의 섬유, 500 내지 2000개의 섬유, 500 내지 2200개의 섬유, 500 내지 2500개의 섬유, 1000 내지 1500개의 섬유, 1000 내지 2000개의 섬유, 1000 내지 2200개의 섬유, 1000 내지 2500개의 섬유, 1500 내지 2000개의 섬유, 1500 내지 2200개의 섬유, 1500 내지 2500개의 섬유, 또는 2000 내지 2500개의 섬유를 포함한다.
필터 프로브는 임의의 적합한 길이(예를 들어, 필터 프로브의 가장 긴 치수)를 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 필터 프로브는 생물반응기의 높이(예를 들어, 생물반응기의 반응 챔버의 최대 수직 치수)에 비교하여 비교적 큰 길이를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 필터 프로브는 생물반응기의 높이의 적어도 약 10%, 적어도 약 20%, 적어도 약 30%, 적어도 약 40%, 적어도 약 50%, 적어도 약 60%, 적어도 약 70%, 적어도 약 80%, 적어도 약 90%, 또는 적어도 약 95%인 길이를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 필터 프로브는 생물반응기의 높이의 약 10% 내지 약 50%, 생물반응기의 높이의 약 10% 내지 약 60%, 생물반응기의 높이의 약 10% 내지 약 70%, 생물반응기의 높이의 약 10% 내지 약 80%, 생물반응기의 높이의 약 10% 내지 약 90%, 생물반응기의 높이의 약 10% 내지 약 95%, 생물반응기의 높이의 약 20% 내지 약 50%, 생물반응기의 높이의 약 20% 내지 약 60%, 생물반응기의 높이의 약 20% 내지 약 70%, 생물반응기의 높이의 약 20% 내지 약 80%, 생물반응기의 높이의 약 20% 내지 약 90%, 생물반응기의 높이의 약 20% 내지 약 95%, 생물반응기의 높이의 약 50% 내지 약 60%, 생물반응기의 높이의 약 50% 내지 약 70%, 생물반응기의 높이의 약 50% 내지 약 80%, 생물반응기의 높이의 약 50% 내지 약 90%, 생물반응기의 높이의 약 50% 내지 약 95%, 생물반응기의 높이의 약 60% 내지 약 70%, 생물반응기의 높이의 약 60% 내지 약 80%, 생물반응기의 높이의 약 60% 내지 약 90%, 생물반응기의 높이의 약 60% 내지 약 95%, 생물반응기의 높이의 약 70% 내지 약 80%, 생물반응기의 높이의 약 70% 내지 약 90%, 생물반응기의 높이의 약 70% 내지 약 95%, 생물반응기의 높이의 약 80% 내지 약 90%, 생물반응기의 높이의 약 80% 내지 약 95%, 생물반응기의 높이의 약 90% 내지 약 95%, 또는 생물반응기의 높이의 약 95% 내지 약 100%인 길이를 갖는다.
필터 프로브는 임의의 적합한 형상을 가질 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 필터 프로브는 실질적으로 원형, 실질적으로 육각형, 실질적으로 타원형, 실질적으로 정사각형, 실질적으로 직사각형 또는 실질적으로 삼각형인 단면을 갖는다. 특정 실시예에서, 필터 프로브는 실질적으로 실린더, 육각형 프리즘, 직사각형 프리즘 또는 삼각형 프리즘이다.
몇몇 실시예에서, 필터 프로브의 필터 다발은 구조화된 세그먼트를 포함한다. 본 명세서에 사용될 때, 필터 다발의 구조화된 세그먼트는 복수의 중공 섬유가 사용 중에 외부 환경(예를 들어, 생물반응기 유체)에 노출되고 비교적 큰 중심간 거리를 갖는 - 중공 섬유가 통상적으로 더 적은 중심간 이격으로 더 조밀하게 패킹되는 입구 영역 및 출구 영역과 비교하여 - 대부분의 능동 여과 길이를 포함하는 세그먼트를 칭한다. 몇몇 예에서, 예를 들어, 구조화된 세그먼트 내의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리는 평균 외경 이상, 평균 외경의 1.5배 이상, 평균 외경의 2배 이상, 평균 외경의 2.5배 이상, 평균 외경의 3배 이상, 평균 외경의 3.5배 이상, 평균 외경의 4배 이상, 평균 외경의 4.5배 이상, 또는 평균 외경의 5배 이상이다. 몇몇 실시예에서, 구조화된 세그먼트 내의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리는 평균 외경의 1 내지 1.5배, 평균 외경의 1 내지 2배, 평균 외경의 1 내지 2.5배, 평균 외경의 1 내지 3배, 평균 외경의 1 내지 3.5배, 평균 외경의 1 내지 4배, 평균 외경의 1 내지 4.5배, 평균 외경의 1 내지 5배, 평균 외경의 2 내지 2.5배, 평균 외경의 2 내지 3배, 평균 외경의 2 내지 3.5배, 평균 외경의 2 내지 4배, 평균 외경의 2 내지 4.5배, 평균 외경의 2 내지 5배, 평균 외경의 2.5 내지 3배, 평균 외경의 2.5 내지 3.5배, 평균 외경의 2.5 내지 4배, 평균 외경의 2.5 내지 4.5배, 평균 외경의 2.5 내지 5배, 평균 외경의 3 내지 3.5배, 평균 외경의 3 내지 4배, 평균 외경의 3 내지 4.5배, 평균 외경의 3 내지 5배, 평균 외경의 3.5 내지 4배, 평균 외경의 3.5 내지 4.5배, 평균 외경의 3.5 내지 5배, 평균 외경의 4 내지 4.5배, 평균 외경의 4 내지 5배, 또는 평균 외경의 4.5 내지 5배이다.
특정 실시예에서, 구조화된 세그먼트 내의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리는 2개의 중공 섬유의 최소 직경 이상, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.1배 이상, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.2배 이상, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.3배 이상, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.4배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.5배 이상, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 2배 이상, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 2.5배 이상, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 3배 이상, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 3.5배 이상, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 4배 이상, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 4.5배 이상, 또는 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 5배 이상이다. 몇몇 실시예에서, 구조화된 세그먼트 내의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리는 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1 내지 1.5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1 내지 2배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1 내지 2.5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1 내지 3배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1 내지 3.5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1 내지 4배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1 내지 4.5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1 내지 5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.1 내지 1.5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.1 내지 2배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.1 내지 2.5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.1 내지 3배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.1 내지 3.5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.1 내지 4배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.1 내지 4.5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.1 내지 5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 2 내지 2.5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 2 내지 3배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 2 내지 3.5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 2 내지 4배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 2 내지 4.5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 2 내지 5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 2.5 내지 3배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 2.5 내지 3.5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 2.5 내지 4배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 2.5 내지 4.5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 2.5 내지 5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 3 내지 3.5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 3 내지 4배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 3 내지 4.5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 3 내지 5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 3.5 내지 4배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 3.5 내지 4.5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 3.5 내지 5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 4 내지 4.5배, 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 4 내지 5배, 또는 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 4.5 내지 5배이다. 중공 섬유의 최소 직경은 일반적으로 중공 섬유의 최소 단면 치수를 칭한다. 2개의 중공 섬유(예를 들어, 제1 중공 섬유, 제2 중공 섬유)의 최소 직경은 일반적으로 제1 중공 섬유의 최소 직경과 제2 중공 섬유의 최소 직경 중 더 작은 값을 칭한다.
몇몇 실시예에서, 구조화된 세그먼트 내의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리는 적어도 약 0.5 mm, 적어도 약 1 mm, 적어도 약 1.5 mm, 적어도 약 2 mm, 적어도 약 2.5 mm, 적어도 약 3 mm, 적어도 약 3.5 mm, 적어도 약 4 mm, 적어도 약 4.5 mm, 또는 적어도 약 5 mm이다. 몇몇 실시예에서, 구조화된 세그먼트 내의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리는 약 0.5 mm 내지 약 1 mm, 약 0.5 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.5 mm 내지 약 2 mm, 약 0.5 mm 내지 약 2.5 mm, 약 0.5 mm 내지 약 3 mm, 약 0.5 mm 내지 약 3.5 mm, 약 0.5 mm 내지 약 4 mm, 약 0.5 mm 내지 약 4.5 mm, 약 0.5 mm 내지 약 5 mm, 약 1 mm 내지 약 2 mm, 약 1 mm 내지 약 2.5 mm, 약 1 mm 내지 약 3 mm, 약 1 mm 내지 약 3.5 mm, 약 1 mm 내지 약 4 mm, 약 1 mm 내지 약 4.5 mm, 약 1 mm 내지 약 5 mm, 약 2 mm 내지 약 3 mm, 약 2 mm 내지 약 3.5 mm, 약 2 mm 내지 약 4 mm, 약 2 mm 내지 약 4.5 mm, 약 2 mm 내지 약 5 mm, 약 3 mm 내지 약 5 mm, 또는 약 4 mm 내지 약 5 mm이다.
구조화된 세그먼트는 임의의 적합한 길이를 가질 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 구조화된 세그먼트는 적어도 약 10 mm, 적어도 약 20 mm, 적어도 약 50 mm, 적어도 약 100 mm, 적어도 약 150 mm, 적어도 약 200 mm, 적어도 약 250 mm, 적어도 약 300 mm, 적어도 약 350 mm, 적어도 약 400 mm, 적어도 약 450 mm, 또는 적어도 약 500 mm의 길이를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 구조화된 세그먼트는 약 500 mm 이하, 약 450 mm 이하, 약 400 mm 이하, 약 350 mm 이하, 약 300 mm 이하, 약 250 mm 이하, 약 200 mm 이하, 약 150 mm 이하, 약 100 mm 이하, 약 50 mm 이하, 약 20 mm 이하, 또는 약 10 mm 이하의 길이를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 구조화된 세그먼트는 약 10 mm 내지 약 20 mm, 약 10 mm 내지 약 50 mm, 약 10 mm 내지 약 100 mm, 약 10 mm 내지 약 150 mm, 약 10 mm 내지 약 200 mm, 약 10 mm 내지 약 250 mm, 약 10 mm 내지 약 300 mm, 약 10 mm 내지 약 350 mm, 약 10 mm 내지 약 400 mm, 약 10 mm 내지 약 450 mm, 약 10 mm 내지 약 500 mm, 약 50 mm 내지 약 100 mm, 약 50 mm 내지 약 150 mm, 약 50 mm 내지 약 200 mm, 약 50 mm 내지 약 250 mm, 약 50 mm 내지 약 300 mm, 약 50 mm 내지 약 350 mm, 약 50 mm 내지 약 400 mm, 약 50 mm 내지 약 450 mm, 약 50 mm 내지 약 500 mm, 약 100 mm 내지 약 150 mm, 약 100 mm 내지 약 200 mm, 약 100 mm 내지 약 250 mm, 약 100 mm 내지 약 300 mm, 약 100 mm 내지 약 350 mm, 약 100 mm 내지 약 400 mm, 약 100 mm 내지 약 450 mm, 약 100 mm 내지 약 500 mm, 약 200 mm 내지 약 250 mm, 약 200 mm 내지 약 300 mm, 약 200 mm 내지 약 350 mm, 약 200 mm 내지 약 400 mm, 약 200 mm 내지 약 450 mm, 약 200 mm 내지 약 500 mm, 약 300 mm 내지 약 500 mm, 또는 약 400 nm 내지 약 500 nm의 길이를 갖는다.
몇몇 실시예에서, 구조화된 세그먼트는 생물반응기의 높이(예를 들어, 생물반응기의 반응 챔버의 최대 수직 치수)에 비교하여 비교적 큰 길이를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 구조화된 세그먼트는 생물반응기의 높이의 적어도 약 10%, 적어도 약 20%, 적어도 약 30%, 적어도 약 40%, 적어도 약 50%, 적어도 약 60%, 적어도 약 70%, 적어도 약 80%, 적어도 약 90%, 또는 적어도 약 95%인 길이를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 구조화된 세그먼트는 생물반응기의 높이의 약 10% 내지 약 50%, 생물반응기의 높이의 약 10% 내지 약 60%, 생물반응기의 높이의 약 10% 내지 약 70%, 생물반응기의 높이의 약 10% 내지 약 80%, 생물반응기의 높이의 약 10% 내지 약 90%, 생물반응기의 높이의 약 10% 내지 약 95%, 생물반응기의 높이의 약 20% 내지 약 50%, 생물반응기의 높이의 약 20% 내지 약 60%, 생물반응기의 높이의 약 20% 내지 약 70%, 생물반응기의 높이의 약 20% 내지 약 80%, 생물반응기의 높이의 약 20% 내지 약 90%, 생물반응기의 높이의 약 20% 내지 약 95%, 생물반응기의 높이의 약 50% 내지 약 60%, 생물반응기의 높이의 약 50% 내지 약 70%, 생물반응기의 높이의 약 50% 내지 약 80%, 생물반응기의 높이의 약 50% 내지 약 90%, 생물반응기의 높이의 약 50% 내지 약 95%, 생물반응기의 높이의 약 60% 내지 약 70%, 생물반응기의 높이의 약 60% 내지 약 80%, 생물반응기의 높이의 약 60% 내지 약 90%, 생물반응기의 높이의 약 60% 내지 약 95%, 생물반응기의 높이의 약 70% 내지 약 80%, 생물반응기의 높이의 약 70% 내지 약 90%, 생물반응기의 높이의 약 70% 내지 약 95%, 생물반응기의 높이의 약 80% 내지 약 90%, 생물반응기의 높이의 약 80% 내지 약 95%, 생물반응기의 높이의 약 90% 내지 약 95%, 또는 생물반응기의 높이의 약 95% 내지 약 100%인 길이를 갖는다.
구조화된 세그먼트는 임의의 적합한 직경을 가질 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 구조화된 세그먼트의 직경은 적어도 약 5 mm, 적어도 약 10 mm, 적어도 약 15 mm, 적어도 약 20 mm, 적어도 약 25 mm, 적어도 약 30 mm, 적어도 약 35 mm, 적어도 약 40 mm, 적어도 약 45 mm, 또는 적어도 약 50 mm이다. 몇몇 실시예에서, 구조화된 세그먼트의 직경은 약 50 mm 이하, 약 45 mm 이하, 약 40 mm 이하, 약 35 mm 이하, 약 30 mm 이하, 약 25 mm 이하, 약 20 mm 이하, 약 15 mm 이하, 약 10 mm 이하, 또는 약 5 mm 이하이다. 몇몇 실시예에서, 구조화된 세그먼트의 직경은 약 5 mm 내지 약 10 mm, 약 5 mm 내지 약 20 mm, 약 5 mm 내지 약 30 mm, 약 5 mm 내지 약 40 mm, 약 5 mm 내지 약 50 mm, 약 10 mm 내지 약 20 mm, 약 10 mm 내지 약 30 mm, 약 10 mm 내지 약 40 mm, 약 10 mm 내지 약 50 mm, 약 20 mm 내지 약 30 mm, 약 20 mm 내지 약 40 mm, 약 20 mm 내지 약 50 mm, 약 30 mm 내지 약 40 mm, 약 30 mm 내지 약 50 mm, 또는 약 40 mm 및 약 50 mm이다.
몇몇 실시예에서, 섬유 다발은 구조화된 세그먼트 내에서 비교적 높은 표면적을 갖는다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발은 적어도 약 20 cm2, 적어도 약 50 cm2, 적어도 약 100 cm2, 적어도 약 150 cm2, 적어도 약 200 cm2, 적어도 약 250 cm2, 적어도 약 300 cm2, 적어도 약 350 cm2, 적어도 약 400 cm2, 적어도 약 450 cm2, 적어도 약 500 cm2, 적어도 약 1000 cm2, 적어도 약 5000 cm2, 적어도 약 10,000 cm2, 적어도 약 15,000 cm2, 또는 적어도 약 20,000 cm2, 적어도 약 30,000 cm2, 적어도 약 40,000 cm2, 또는 적어도 약 50,000 cm2의 구조화된 세그먼트 내의 표면적을 갖는다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발은 약 20 cm2 내지 약 50 cm2, 약 20 cm2 내지 약 100 cm2, 약 20 cm2 내지 약 150 cm2, 약 20 cm2 내지 약 200 cm2, 약 20 cm2 내지 약 250 cm2, 약 20 cm2 내지 약 300 cm2, 약 20 cm2 내지 약 350 cm2, 약 20 cm2 내지 약 400 cm2, 약 20 cm2 내지 약 450 cm2, 약 20 cm2 및 약 500 cm2, 약 20 cm2 내지 약 1000 cm2, 약 20 cm2 내지 약 5000 cm2, 약 20 cm2 내지 약 10,000 cm2, 약 20 cm2 내지 약 15,000 cm2, 약 20 cm2 내지 약 20,000 cm2, 약 20 cm2 내지 약 30,000 cm2, 약 20 cm2 내지 약 40,000 cm2, 약 20 cm2 내지 약 50,000 cm2, 약 100 cm2 내지 약 200 cm2, 약 100 cm2 내지 약 250 cm2, 약 100 cm2 내지 약 300 cm2, 약 100 cm2 내지 약 350 cm2, 약 100 cm2 내지 약 400 cm2, 약 100 cm2 내지 약 450 cm2, 약 100 cm2 내지 약 500 cm2, 약 100 cm2 내지 약 1000 cm2, 약 100 cm2 내지 약 5000 cm2, 약 100 cm2 내지 약 10,000 cm2, 약 100 cm2 내지 약 15,000 cm2, 약 100 cm2 내지 약 20,000 cm2, 약 100 cm2 내지 약 30,000 cm2, 약 100 cm2 내지 약 40,000 cm2, 약 100 cm2 내지 약 50,000 cm2, 약 500 cm2 내지 약 1000 cm2, 약 500 cm2 내지 약 5000 cm2, 약 500 cm2 내지 약 10,000 cm2, 약 500 cm2 내지 약 15,000 cm2, 약 500 cm2 내지 약 20,000 cm2, 약 500 cm2 내지 약 30,000 cm2, 약 500 cm2 내지 약 40,000 cm2, 약 500 cm2 내지 약 50,000 cm2, 약 1000 cm2 내지 약 5000 cm2, 약 1000 cm2 내지 약 10,000 cm2, 약 1000 cm2 내지 약 15,000 cm2, 약 1000 cm2 내지 약 20,000 cm2, 약 1000 cm2 내지 약 30,000 cm2, 약 1000 cm2 내지 약 40,000 cm2, 약 1000 cm2 내지 약 50,000 cm2, 약 5000 cm2 내지 약 10,000 cm2, 약 5000 cm2 내지 약 15,000 cm2, 약 5000 cm2 내지 약 20,000 cm2, 약 5000 cm2 내지 약 30,000 cm2, 약 5000 cm2 내지 약 40,000 cm2, 약 5000 cm2 내지 약 50,000 cm2, 약 10,000 cm2 내지 약 20,000 cm2, 약 10,000 cm2 내지 약 30,000 cm2, 약 10,000 cm2 내지 약 40,000 cm2, 약 10,000 cm2 내지 약 50,000 cm2, 또는 약 10,000 cm2 내지 약 50,000 cm2의 구조화된 세그먼트 내의 표면적을 갖는다.
섬유 다발의 중공 섬유는 임의의 적합한 배열로 위치될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발의 중공 섬유는 어레이로 배열된다. 특정 실시예에 따르면, 어레이는 육각형, 선형, 환형 또는 정사각형 어레이일 수도 있다.
섬유 다발의 중공 섬유는 임의의 적합한 재료를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발 내의 적어도 하나의 중공 섬유는 폴리머를 포함한다. 몇몇 예에서, 섬유 다발 내의 각각의 중공 섬유는 폴리머를 포함한다. 적합한 폴리머의 비한정적인 예는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 및 폴리에테르설폰(PES) 및 다른 폴리설폰을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발 내의 적어도 하나의 중공 섬유는 세라믹 및/또는 금속(예를 들어, 다공성 금속)을 포함한다. 몇몇 예에서, 섬유 다발 내의 각각의 중공 섬유는 세라믹 및/또는 금속(예를 들어, 다공성 금속)을 포함한다. 적합한 세라믹의 비한정적인 예는 알루미나이다. 적합한 금속의 예는 강, 플래티늄, 알루미늄, 티타늄, 금, 및 이들의 합금을 포함하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 몇몇 경우에, 섬유 다발의 중공 섬유는 세포 배양 배지의 존재 하에서 화학적으로 안정한 재료를 포함한다. 특정 경우에, 섬유 다발의 중공 섬유는 메탄올 및/또는 글리세롤의 존재 하에서 화학적으로 안정하다.
몇몇 실시예에서, 섬유 다발의 적어도 하나의 중공 섬유는 2차 필터(예를 들어, 중공 섬유의 루멘을 통해 유동하는 여과물 스트림을 더 여과하도록 구성된 디바이스)와 연관된다(예를 들어, 유체 연결됨). 몇몇 경우에, 중공 섬유와 연관된(예를 들어, 유체 연결된) 2차 필터의 존재는 유리하게는 섬유의 고장(예를 들어, 세포가 중공 섬유의 루멘 내로 유동하게 하는 완전성의 손실)의 경우에 중공 섬유의 여과 능력을 유지할 수도 있다. 이는 개별 중공 섬유로부터의 여과물 스트림이 필터 프로브를 빠져나가기 전에 병합되는 시스템에서 특히 유리할 수도 있는데, 이는 이러한 시스템에서 단일의 중공 섬유의 고장이 전체 여과 능력의 손실 및/또는 적어도 하나의 여과물 스트림 내로의 세포의 도입을 야기할 수도 있기 때문이다.
몇몇 실시예에서, 섬유 다발의 중공 섬유의 적어도 약 10%, 적어도 약 25%, 적어도 약 50%, 적어도 약 75%, 적어도 약 90%, 적어도 약 95%, 적어도 약 99%, 또는 약 100%가 2차 필터와 연관된다(예를 들어, 유체 연결됨). 몇몇 실시예에서, 2차 필터와 연관된 하나 이상의 중공 섬유는 상이한 2차 필터와 연관된다. 특정 실시예에서, 2차 필터와 연관된 각각의 중공 섬유는 상이한 2차 필터와 연관된다. 몇몇 경우에, 각각의 중공 섬유를 상이한 2차 필터와 연관시키는 것은 유리하게는 임의의 단일 중공 섬유의 고장으로부터 발생하는 임의의 여과 능력 손실을 최소화할 수도 있다. 특정 예에서, 2차 필터와 연관된 하나 이상의 중공 섬유는 동일한 2차 필터와 연관된다. 몇몇 경우에, 2차 필터와 연관된 각각의 중공 섬유는 동일한 2차 필터(예를 들어, 필터 프로브의 하류측에 위치된 단일의 2차 필터)와 연관된다.
몇몇 실시예에서, 중공 섬유와 연관된(예를 들어, 유체 연결됨) 2차 필터는 중공 섬유의 외부에 위치된다. 이러한 실시예에서, 외부 2차 필터는 임의의 적합한 유형의 필터(예를 들어, 멤브레인 필터)일 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 중공 섬유와 연관된 2차 필터는 중공 섬유의 내부에 위치된다. 특정 예에서, 2차 필터는 중공 섬유의 일체형 부분을 형성할 수도 있다. 특정 경우에, 예를 들어, 중공 섬유는 생물반응기의 내용물에 노출된 제1 영역(예를 들어, 적어도 부분적으로 필터 프로브의 구조화된 세그먼트 내의 영역) 및 생물반응기의 내용물로부터 격리된(예를 들어, 필터 하우징 및/또는 포팅 영역에 의해) 제2 영역을 포함할 수도 있다. 특정 경우에, 중공 섬유의 제2 영역은 2차 필터로서 기능할 수도 있다.
2차 필터와 연관된 예시적인 중공 섬유의 개략도가 도 6에 도시되어 있다. 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 필터 프로브(600)는 중공 섬유(610) 및 필터 하우징(620)을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 필터 프로브(600)는 중공 섬유(610)의 제1 단부에 제1 포팅 영역(680) 및/또는 중공 섬유(610)의 제2 대향 단부에 제2 포팅 영역(690)을 더 포함한다. 제1 포팅 영역(680) 및/또는 제2 포팅 영역(690)은 유체 스트림(예를 들어, 세포 현탁액 스트림)이 중공 섬유(610)의 하나 이상의 단부를 통해 중공 섬유(610)의 중심 공동(즉, 루멘)으로 진입하는 것을 방지할 수도 있다. 중공 섬유(610)는 생물반응기의 내용물에 노출되는 제1 영역(630)(예를 들어, 구조화된 세그먼트를 포함함) 및 제2 영역(640)을 포함한다. 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 제2 영역(640)은 필터 하우징(620), 제1 포팅 영역(680), 및 제2 포팅 영역(690)에 의해 생물반응기의 내용물로부터 격리된다. 몇몇 경우에, 중공 섬유(610)와 필터 하우징(620) 사이에 중공 섬유(610)는 유체가 통과할 수도 있는 간극이 없도록 필터 하우징(620)에 유체 밀봉된다.
동작시에, 화살표(650)에 의해 지시되어 있는 바와 같이, 생물학적 세포, 적어도 하나의 생물학적으로 생성된 생성물, 및 세포 배양 배지를 포함하는 세포 현탁액 스트림이 중공 섬유(610)의 제1 영역(630)을 통해 유동하여 제1 여과물 스트림을 생성하도록 유도될 수도 있다. 몇몇 실시예에 따르면, 제1 여과물 스트림은 적어도 하나의 생물학적으로 생성된 생성물을 포함하고, 세포 현탁액 스트림에 비해 생물학적 세포에 있어서 희박하다. 몇몇 실시예에서, 제1 여과물 스트림은 화살표(660)에 의해 지시되어 있는 바와 같이, 제1 영역(630)으로부터 제2 영역(640)으로 중공 섬유(610)의 루멘을 통해 유동하도록 유도된다. 제1 여과물 스트림은 이어서 화살표(670)에 의해 지시되어 있는 바와 같이, 제2 여과물 스트림을 생성하도록 제2 영역(640)으로부터 필터 하우징(620)의 내부로 유동하도록 유도될 수도 있다. 제1 영역(630)은 따라서 1차 필터로서 작용하고, 제2 영역(640)은 중공 섬유(610)와 연관된 2차 필터로서 작용한다. 제1 영역(630)의 완전성의 손실의 경우에, 세포 현탁액 스트림 내의 바이오매스(예를 들어, 생물학적 세포)는 제1 영역(630)에 진입하고 중공 섬유(610)의 루멘을 따라 유동하는 것이 허용될 수도 있지만, 중공 섬유(610)가 제2 영역(640)을 통해 빠져나가는 것이 방지될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 중공 섬유의 제2 영역은 기공 오염 및 농도 분극(예를 들어, 생물반응기 유동장으로의 노출의 결핍으로 인한)의 영향을 완화시키기 위해 비교적 높은 표면적을 가질 수도 있다. 특정 실시예에서, 섬유 다발의 적어도 하나의 중공 섬유는 적어도 약 10 cm2, 적어도 약 50 cm2, 적어도 약 100 cm2, 적어도 약 200 cm2, 적어도 약 500 cm2, 적어도 약 800 cm2, 적어도 약 1000 cm2, 적어도 약 5000 cm2, 적어도 약 8000 cm2, 적어도 약 10,000 cm2, 적어도 약 20,000 cm2, 적어도 약 50,000 cm2, 적어도 약 80,000 cm2, 또는 적어도 약 100,000 cm2의 표면적을 갖는 제2 영역을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발의 적어도 하나의 중공 섬유는 약 10 cm2 내지 약 50 cm2, 약 10 cm2 내지 약 100 cm2, 약 10 cm2 내지 약 200 cm2, 약 10 cm2 내지 약 500 cm2, 약 10 cm2 내지 약 800 cm2, 약 10 cm2 내지 약 1000 cm2, 약 10 cm2 내지 약 5000 cm2, 약 10 cm2 내지 약 8000 cm2, 약 10 cm2 내지 약 10,000 cm2, 약 10 cm2 내지 약 20,000 cm2, 약 10 cm2 내지 약 50,000 cm2, 약 10 cm2 내지 약 80,000 cm2, 약 10 cm2 내지 약 100,000 cm2, 약 50 cm2 내지 약 100 cm2, 약 50 cm2 내지 약 200 cm2, 약 50 cm2 내지 약 500 cm2, 약 50 cm2 내지 약 800 cm2, 약 50 cm2 내지 약 1000 cm2, 약 50 cm2 내지 약 5000 cm2, 약 50 cm2 내지 약 8000 cm2, 약 50 cm2 내지 약 10,000 cm2, 약 50 cm2 내지 약 20,000 cm2, 약 50 cm2 내지 약 50,000 cm2, 약 50 cm2 내지 약 80,000 cm2, 약 50 cm2 내지 약 100,000 cm2, 약 100 cm2 내지 약 500 cm2, 약 100 cm2 내지 약 1000 cm2, 약 100 cm2 내지 약 5000 cm2, 약 100 cm2 내지 약 8000 cm2, 약 100 cm2 내지 약 10,000 cm2, 약 100 cm2 내지 약 20,000 cm2, 약 100 cm2 내지 약 50,000 cm2, 약 100 cm2 내지 약 80,000 cm2, 약 100 cm2 내지 약 100,000 cm2, 약 500 cm2 내지 약 1000 cm2, 약 500 cm2 내지 약 5000 cm2, 약 500 cm2 내지 약 8000 cm2, 약 500 cm2 내지 약 10,000 cm2, 약 500 cm2 내지 약 20,000 cm2, 약 500 cm2 내지 약 50,000 cm2, 약 500 cm2 내지 약 80,000 cm2, 약 500 cm2 내지 약 100,000 cm2, 약 1000 cm2 내지 약 5000 cm2, 약 1000 cm2 내지 약 8000 cm2, 약 1000 cm2 내지 약 10,000 cm2, 약 1000 cm2 내지 약 20,000 cm2, 약 1000 cm2 내지 약 50,000 cm2, 약 1000 cm2 내지 약 80,000 cm2, 약 1000 cm2 내지 약 100,000 cm2, 약 5000 cm2 내지 약 10,000 cm2, 약 5000 cm2 내지 약 20,000 cm2, 약 5000 cm2 내지 약 50,000 cm2, 약 5000 cm2 내지 약 80,000 cm2, 약 5000 cm2 내지 약 100,000 cm2, 약 10,000 cm2 내지 약 20,000 cm2, 약 10,000 cm2 내지 약 50,000 cm2, 약 10,000 cm2 내지 약 80,000 cm2, 약 10,000 cm2 내지 약 100,000 cm2, 또는 약 50,000 cm2 내지 약 100,000 cm2의 표면적을 갖는 제2 영역을 포함한다.
특정 실시예에서, 섬유 다발의 각각의 중공 섬유는 적어도 약 10 cm2, 적어도 약 50 cm2, 적어도 약 100 cm2, 적어도 약 200 cm2, 적어도 약 500 cm2, 적어도 약 800 cm2, 적어도 약 1000 cm2, 적어도 약 5000 cm2, 적어도 약 8000 cm2, 적어도 약 10,000 cm2, 적어도 약 20,000 cm2, 적어도 약 50,000 cm2, 적어도 약 80,000 cm2, 또는 적어도 약 100,000 cm2의 표면적을 갖는 제2 영역을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발의 각각의 중공 섬유는 약 10 cm2 내지 약 50 cm2, 약 10 cm2 내지 약 100 cm2, 약 10 cm2 내지 약 200 cm2, 약 10 cm2 내지 약 500 cm2, 약 10 cm2 내지 약 800 cm2, 약 10 cm2 내지 약 1000 cm2, 약 10 cm2 내지 약 5000 cm2, 약 10 cm2 내지 약 8000 cm2, 약 10 cm2 내지 약 10,000 cm2, 약 10 cm2 내지 약 20,000 cm2, 약 10 cm2 내지 약 50,000 cm2, 약 10 cm2 내지 약 80,000 cm2, 약 10 cm2 내지 약 100,000 cm2, 약 50 cm2 내지 약 100 cm2, 약 50 cm2 내지 약 200 cm2, 약 50 cm2 내지 약 500 cm2, 약 50 cm2 내지 약 800 cm2, 약 50 cm2 내지 약 1000 cm2, 약 50 cm2 내지 약 5000 cm2, 약 50 cm2 내지 약 8000 cm2, 약 50 cm2 내지 약 10,000 cm2, 약 50 cm2 내지 약 20,000 cm2, 약 50 cm2 내지 약 50,000 cm2, 약 50 cm2 내지 약 80,000 cm2, 약 50 cm2 내지 약 100,000 cm2, 약 100 cm2 내지 약 500 cm2, 약 100 cm2 내지 약 1000 cm2, 약 100 cm2 내지 약 5000 cm2, 약 100 cm2 내지 약 8000 cm2, 약 100 cm2 내지 약 10,000 cm2, 약 100 cm2 내지 약 20,000 cm2, 약 100 cm2 내지 약 50,000 cm2, 약 100 cm2 내지 약 80,000 cm2, 약 100 cm2 내지 약 100,000 cm2, 약 500 cm2 내지 약 1000 cm2, 약 500 cm2 내지 약 5000 cm2, 약 500 cm2 내지 약 8000 cm2, 약 500 cm2 내지 약 10,000 cm2, 약 500 cm2 내지 약 20,000 cm2, 약 500 cm2 내지 약 50,000 cm2, 약 500 cm2 내지 약 80,000 cm2, 약 500 cm2 내지 약 100,000 cm2, 약 1000 cm2 내지 약 5000 cm2, 약 1000 cm2 내지 약 8000 cm2, 약 1000 cm2 내지 약 10,000 cm2, 약 1000 cm2 내지 약 20,000 cm2, 약 1000 cm2 내지 약 50,000 cm2, 약 1000 cm2 내지 약 80,000 cm2, 약 1000 cm2 내지 약 100,000 cm2, 약 5000 cm2 내지 약 10,000 cm2, 약 5000 cm2 내지 약 20,000 cm2, 약 5000 cm2 내지 약 50,000 cm2, 약 5000 cm2 내지 약 80,000 cm2, 약 5000 cm2 내지 약 100,000 cm2, 약 10,000 cm2 내지 약 20,000 cm2, 약 10,000 cm2 내지 약 50,000 cm2, 약 10,000 cm2 내지 약 80,000 cm2, 약 10,000 cm2 내지 약 100,000 cm2, 또는 약 50,000 cm2 내지 약 100,000 cm2의 표면적을 갖는 제2 영역을 포함한다.
몇몇 실시예에서, 중공 섬유의 제2 영역은 복수의 기공을 포함한다. 중공 섬유의 제2 영역의 복수의 기공은 중공 섬유의 제1 영역의 복수의 기공의 평균 기공 크기와 동일하거나 상이한 평균 기공 크기를 가질 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발 내의 적어도 하나의 중공 섬유는 적어도 약 0.025 ㎛, 적어도 약 0.05 ㎛, 적어도 약 0.08 ㎛, 적어도 약 0.1 ㎛, 적어도 약 0.2 ㎛, 적어도 약 0.3 ㎛, 적어도 약 0.4 ㎛, 적어도 약 0.5 ㎛, 적어도 약 0.8 ㎛, 적어도 약 1 ㎛, 적어도 약 1.5 ㎛ 또는 적어도 약 2.0 ㎛의 평균 기공 크기를 갖는 복수의 기공을 포함하는 제2 영역을 포함한다. 특정 예에서, 섬유 다발 내의 적어도 하나의 중공 섬유는 약 2.0 ㎛ 이하, 약 1.5 ㎛ 이하, 약 1 ㎛ 이하, 약 0.8 ㎛ 이하, 약 0.5 ㎛ 이하, 약 0.4 ㎛ 이하, 약 0.3 ㎛ 이하, 약 0.2 ㎛ 이하, 약 0.1 ㎛ 이하, 약 0.08 ㎛ 이하, 약 0.05 ㎛ 이하, 또는 약 0.025 ㎛ 이하의 평균 기공 크기를 갖는 복수의 기공을 포함하는 제2 영역을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발 내의 각각의 중공 섬유는 약 0.025 ㎛ 내지 약 0.05 ㎛, 약 0.025 ㎛ 내지 약 0.1 ㎛, 약 0.025 ㎛ 내지 약 0.5 ㎛, 약 0.025 ㎛ 내지 약 1 ㎛, 약 0.025 ㎛ 내지 약 1.5 ㎛, 약 0.025 ㎛ 내지 약 2.0 ㎛, 약 0.05 ㎛ 내지 약 0.1 ㎛, 약 0.05 ㎛ 내지 약 0.5 ㎛, 약 0.05 ㎛ 내지 약 1 ㎛, 약 0.05 ㎛ 내지 약 1.5 ㎛, 약 0.05 ㎛ 내지 약 2.0 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 0.5 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 1 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 1.5 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 2.0 ㎛, 약 0.2 ㎛ 약 0.5 ㎛, 약 0.2 ㎛ 내지 약 1 ㎛, 약 0.2 ㎛ 내지 약 1.5 ㎛, 약 0.2 ㎛ 내지 약 2.0 ㎛, 약 0.5 ㎛ 내지 약 1 ㎛, 약 0.5 ㎛ 내지 약 1.5 ㎛, 약 0.5 ㎛ 내지 약 2.0 ㎛, 또는 약 1.0 ㎛ 내지 약 2.0 ㎛의 범위의 평균 기공 크기를 갖는 복수의 기공을 포함하는 제2 영역을 포함한다.
몇몇 실시예에서, 섬유 다발 내의 각각의 중공 섬유는 적어도 약 0.025 ㎛, 적어도 약 0.05 ㎛, 적어도 약 0.08 ㎛, 적어도 약 0.1 ㎛, 적어도 약 0.2 ㎛, 적어도 약 0.3 ㎛, 적어도 약 0.4 ㎛, 적어도 약 0.5 ㎛, 적어도 약 0.8 ㎛, 적어도 약 1 ㎛, 적어도 약 1.5 ㎛, 또는 적어도 약 2.0 ㎛의 평균 기공 크기를 갖는 제2 영역을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발 내의 각각의 중공 섬유는 약 2.0 ㎛ 이하, 약 1.5 ㎛ 이하, 약 1 ㎛ 이하, 약 0.8 ㎛ 이하, 약 0.5 ㎛ 이하, 약 0.4 ㎛ 이하, 약 0.3 ㎛ 이하, 약 0.2 ㎛ 이하, 약 0.1 ㎛ 이하, 약 0.08 ㎛ 이하, 약 0.05 ㎛ 이하 또는 약 0.025 ㎛ 이하의 평균 기공 크기를 갖는 제2 영역을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발 내의 적어도 하나의 중공 섬유는 약 0.025 ㎛ 내지 약 0.05 ㎛, 약 0.025 ㎛ 내지 약 0.1 ㎛, 약 0.025 ㎛ 내지 약 0.5 ㎛, 약 0.025 ㎛ 내지 약 1 ㎛, 약 0.025 ㎛ 내지 약 1.5 ㎛, 약 0.025 ㎛ 내지 약 2.0 ㎛, 약 0.05 ㎛ 내지 약 0.1 ㎛, 약 0.05 ㎛ 내지 약 0.5 ㎛, 약 0.05 ㎛ 내지 약 1 ㎛, 약 0.05 ㎛ 내지 약 1.5 ㎛, 약 0.05 ㎛ 내지 약 2.0 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 0.5 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 1 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 1.5 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 2.0 ㎛, 약 0.2 ㎛ 약 0.5 ㎛, 약 0.2 ㎛ 내지 약 1 ㎛, 약 0.2 ㎛ 내지 약 1.5 ㎛, 약 0.2 ㎛ 내지 약 2.0 ㎛, 약 0.5 ㎛ 내지 약 1 ㎛, 약 0.5 ㎛ 내지 약 1.5 ㎛, 약 0.5 ㎛ 내지 약 2.0 ㎛, 또는 약 1.0 ㎛ 내지 약 2.0 ㎛의 범위의 평균 기공 크기를 갖는 제2 영역을 포함한다.
중공 섬유의 제2 영역의 복수의 기공은 중공 섬유의 제1 영역의 분자량 컷오프 기공 크기와 동일하거나 상이한 분자량 컷오프 기공 크기를 가질 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발 내의 적어도 하나의 중공 섬유는 적어도 약 1 kDa 이상, 적어도 약 5 kDa, 적어도 약 10 kDa, 적어도 약 20 kDa, 적어도 약 50 kDa, 적어도 약 100 kDa, 적어도 약 150 kDa, 적어도 약 200 kDa, 적어도 약 250 kDa, 적어도 약 300 kDa, 적어도 약 350 kDa, 적어도 약 400 kDa, 적어도 약 450 kDa, 적어도 약 500 kDa, 적어도 약 1,000 kDa, 적어도 약 5,000 kDa, 적어도 약 10,000 kDa, 적어도 약 20,000 kDa, 적어도 약 50,000 kDa, 또는 적어도 약 100,000 kDa의 분자량 컷오프 기공 크기를 갖는 제2 영역을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발 내의 적어도 하나의 중공 섬유는 약 100,000 kDa 이하, 약 50,000 kDa 이하, 약 20,000 kDa 이하, 약 10,000 kDa 이하, 약 5,000 kDa 이하, 약 1,000 kDa 이하, 약 500 kDa 이하, 약 450 kDa 이하, 약 400 kDa 이하, 약 350 kDa 이하, 약 300 kDa 이하, 약 250 kDa 이하, 약 200 kDa 이하, 약 150 kDa 이하, 약 100 kDa 이하, 약 50 kDa 이하, 약 20 kDa 이하, 약 10 kDa 이하, 약 5 kDa 이하, 또는 약 1 kDa 이하의 분자량 컷오프 기공 크기를 갖는 제2 영역을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발 내의 적어도 하나의 중공 섬유는 약 1 kDa 내지 약 5 kDa, 약 1 kDa 내지 약 10 kDa, 약 1 kDa 내지 약 20 kDa, 약 1 kDa 내지 약 50 kDa, 약 1 kDa 내지 약 100 kDa, 약 1 kDa 내지 약 200 kDa, 약 1 kDa 내지 약 300 kDa, 약 1 kDa 내지 약 400 kDa, 약 1 kDa 내지 약 500 kDa, 약 1 kDa 내지 약 1,000 kDa, 약 1 kDa 내지 약 5,000 kDa, 약 1 kDa 내지 약 10,000 kDa, 약 1 kDa 내지 약 20,000 kDa, 약 1 kDa 내지 약 50,000 kDa, 약 1 kDa 내지 약 100,000 kDa, 약 10 kDa 내지 약 50 kDa, 약 10 kDa 내지 약 100 kDa, 약 10 kDa 내지 약 200 kDa, 약 10 kDa 내지 약 300 kDa, 약 10 kDa 내지 약 400 kDa, 약 10 kDa 내지 약 500 kDa, 약 10 kDa 내지 약 1,000 kDa, 약 10 kDa 내지 약 5,000 kDa, 약 10 kDa 내지 약 10,000 kDa, 약 10 kDa 내지 약 20,000 kDa, 약 10 kDa 내지 약 50,000 kDa, 약 10 kDa 내지 약 100,000 kDa, 약 100 kDa 내지 약 200 kDa, 약 100 kDa 내지 약 300 kDa, 약 100 kDa 내지 약 400 kDa, 약 100 kDa 내지 약 500 kDa, 약 100 kDa 내지 약 1,000 kDa, 약 100 kDa 내지 약 5,000 kDa, 약 100 kDa 내지 약 10,000 kDa, 약 100 kDa 내지 약 20,000 kDa, 약 100 kDa 내지 약 50,000 kDa, 약 100 kDa 내지 약 100,000 kDa, 약 500 kDa 내지 약 1,000 kDa, 약 500 kDa 내지 약 5,000 kDa, 약 500 kDa 내지 약 10,000 kDa, 약 500 kDa 내지 약 20,000 kDa, 약 500 kDa 내지 약 50,000 kDa, 약 500 kDa 내지 약 100,000 kDa, 약 1,000 kDa 내지 약 5,000 kDa, 약 1,000 kDa 내지 약 10,000 kDa, 약 1,000 kDa 내지 약 20,000 kDa, 약 1,000 kDa 내지 약 50,000 kDa, 약 1,000 kDa 내지 약 100,000 kDa, 약 5,000 kDa 내지 약 10,000 kDa, 약 5,000 kDa 내지 약 20,000 kDa, 약 5,000 kDa 내지 약 50,000 kDa, 약 5,000 kDa 내지 약 100,000 kDa, 약 10,000 kDa 내지 약 20,000 kDa, 약 10,000 kDa 내지 약 50,000 kDa, 약 10,000 kDa 내지 약 100,000 kDa, 또는 약 50,000 kDa 내지 약 100,000 kDa의 분자량 컷오프 기공 크기를 갖는 제2 영역을 포함한다.
몇몇 실시예에서, 섬유 다발 내의 각각의 중공 섬유는 적어도 약 1 kDa 이상, 적어도 약 5 kDa, 적어도 약 10 kDa, 적어도 약 20 kDa, 적어도 약 50 kDa, 적어도 약 100 kDa, 적어도 약 150 kDa, 적어도 약 200 kDa, 적어도 약 250 kDa, 적어도 약 300 kDa, 적어도 약 350 kDa, 적어도 약 400 kDa, 적어도 약 450 kDa, 적어도 약 500 kDa, 적어도 약 1,000 kDa, 적어도 약 5,000 kDa, 적어도 약 10,000 kDa, 적어도 약 20,000 kDa, 적어도 약 50,000 kDa, 또는 적어도 약 100,000 kDa의 분자량 컷오프 기공 크기를 갖는 제2 영역을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발 내의 각각의 중공 섬유는 약 100,000 kDa 이하, 약 50,000 kDa 이하, 약 20,000 kDa 이하, 약 10,000 kDa 이하, 약 5,000 kDa 이하, 약 1,000 kDa 이하, 약 500 kDa 이하, 약 450 kDa 이하, 약 400 kDa 이하, 약 350 kDa 이하, 약 300 kDa 이하, 약 250 kDa 이하, 약 200 kDa 이하, 약 150 kDa 이하, 약 100 kDa 이하, 약 50 kDa 이하, 약 20 kDa 이하, 약 10 kDa 이하, 약 5 kDa 이하, 또는 약 1 kDa 이하의 분자량 컷오프 기공 크기를 갖는 제2 영역을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 섬유 다발 내의 각각의 중공 섬유는 약 1 kDa 내지 약 5 kDa, 약 1 kDa 내지 약 10 kDa, 약 1 kDa 내지 약 20 kDa, 약 1 kDa 내지 약 50 kDa, 약 1 kDa 내지 약 100 kDa, 약 1 kDa 내지 약 200 kDa, 약 1 kDa 내지 약 300 kDa, 약 1 kDa 내지 약 400 kDa, 약 1 kDa 내지 약 500 kDa, 약 1 kDa 내지 약 1,000 kDa, 약 1 kDa 내지 약 5,000 kDa, 약 1 kDa 내지 약 10,000 kDa, 약 1 kDa 내지 약 20,000 kDa, 약 1 kDa 내지 약 50,000 kDa, 약 1 kDa 내지 약 100,000 kDa, 약 10 kDa 내지 약 50 kDa, 약 10 kDa 내지 약 100 kDa, 약 10 kDa 내지 약 200 kDa, 약 10 kDa 내지 약 300 kDa, 약 10 kDa 내지 약 400 kDa, 약 10 kDa 내지 약 500 kDa, 약 10 kDa 내지 약 1,000 kDa, 약 10 kDa 내지 약 5,000 kDa, 약 10 kDa 내지 약 10,000 kDa, 약 10 kDa 내지 약 20,000 kDa, 약 10 kDa 내지 약 50,000 kDa, 약 10 kDa 내지 약 100,000 kDa, 약 100 kDa 내지 약 200 kDa, 약 100 kDa 내지 약 300 kDa, 약 100 kDa 내지 약 400 kDa, 약 100 kDa 내지 약 500 kDa, 약 100 kDa 내지 약 1,000 kDa, 약 100 kDa 내지 약 5,000 kDa, 약 100 kDa 내지 약 10,000 kDa, 약 100 kDa 내지 약 20,000 kDa, 약 100 kDa 내지 약 50,000 kDa, 약 100 kDa 내지 약 100,000 kDa, 약 500 kDa 내지 약 1,000 kDa, 약 500 kDa 내지 약 5,000 kDa, 약 500 kDa 내지 약 10,000 kDa, 약 500 kDa 내지 약 20,000 kDa, 약 500 kDa 내지 약 50,000 kDa, 약 500 kDa 내지 약 100,000 kDa, 약 1,000 kDa 내지 약 5,000 kDa, 약 1,000 kDa 내지 약 10,000 kDa, 약 1,000 kDa 내지 약 20,000 kDa, 약 1,000 kDa 내지 약 50,000 kDa, 약 1,000 kDa 내지 약 100,000 kDa, 약 5,000 kDa 내지 약 10,000 kDa, 약 5,000 kDa 내지 약 20,000 kDa, 약 5,000 kDa 내지 약 50,000 kDa, 약 5,000 kDa 내지 약 100,000 kDa, 약 10,000 kDa 내지 약 20,000 kDa, 약 10,000 kDa 내지 약 50,000 kDa, 약 10,000 kDa 내지 약 100,000 kDa, 또는 약 50,000 kDa 내지 약 100,000 kDa의 분자량 컷오프 기공 크기를 갖는 제2 영역을 포함한다.
몇몇 실시예에서, 필터 프로브는 비교적 높은 차압을 견디는 것이 가능하다. 통상의 기술자는 차압이 필터 프로브의 중공 섬유의 루멘 내의 압력과 생물반응기 내의 압력 사이의 차이를 칭하는 것이라는 것을 이해할 수 있을 것이다. 몇몇 경우에, 차압은 대기압(즉, 약 1 bar) 초과의 생물반응기의 가압 및/또는 중공 섬유의 루멘으로의 진공의 인가로 인해 음일 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 필터 프로브는 적어도 약 -5 bar, 적어도 약 -4 bar, 적어도 약 -3 bar, 적어도 약 -2 bar, 적어도 약 -1 bar, 적어도 약 -0.5 bar, 적어도 약 0 bar, 적어도 약 0.5 bar, 적어도 약 1 bar, 적어도 약 2 bar, 적어도 약 3 bar, 적어도 약 4 bar, 또는 적어도 약 5 bar의 차압을 견디는 것이 가능하다. 몇몇 실시예에서, 필터 프로브는 약 5 bar 이하, 약 4 bar 이하, 약 3 bar 이하, 약 2 bar 이하, 약 1 bar 이하, 약 0.5 bar 이하, 약 0 bar 이하, 약 -0.5 bar 이하, 약 -1 bar 이하, 약 -2 bar 이하, 약 -3 bar 이하, 약 -4 bar 이하, 또는 약 -5 bar 이하의 차압을 견디는 것이 가능하다. 몇몇 실시예에서, 필터 프로브는 약 -5 bar 내지 약 -1 bar, 약 -5 bar 내지 약 0 bar, 약 -5 bar 내지 약 1 bar, 약 -5 bar 내지 약 5 bar, 약 -1 bar 내지 약 0 bar, 약 -1 bar 내지 약 1 bar, 약 -1 bar 내지 약 5 bar, 약 0 bar 내지 약 1 bar, 약 0 bar 내지 약 5 bar, 약 1 bar 내지 약 2 bar, 약 1 bar 내지 약 3 bar, 약 1 bar 내지 약 4 bar, 약 1 bar 내지 약 5 bar, 약 2 bar 내지 약 5 bar, 약 3 bar 내지 약 5 bar, 또는 약 4 bar 내지 약 5 bar의 차압을 견디는 것이 가능하다.
몇몇 실시예에서, 필터 프로브는 멸균을 견디는 것이 가능하다. 특정 예에서, 예를 들어, 필터 프로브는 방사선(예를 들어, 감마 방사선), 증기, 건열 및/또는 멸균 화학물(예를 들어, 에틸렌 옥사이드, 이산화질소, 오존, 과산화수소)에 대한 노출을 견디는 것이 가능하다. 몇몇 실시예에서, 필터 프로브는 비교적 높은 감마 방사선을 견디는 것이 가능하다. 몇몇 예에서, 비교적 높은 감마 방사선을 견디는 필터 프로브의 능력은, 필터 프로브가 감마 방사선을 사용하여 안전하게 멸균되게 할 수 있기 때문에 적어도 부분적으로 유리할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 필터 프로브는 적어도 약 10 kGy, 적어도 약 20 kGy, 적어도 약 30 kGy, 적어도 약 40 kGy, 적어도 약 50 kGy, 또는 적어도 약 100 kGy의 감마 방사선을 견디는 것이 가능하다. 몇몇 실시예에서, 필터 프로브는 약 10 kGy 내지 약 50 kGy, 약 10 kGy 내지 약 100 kGy, 약 20 kGy 내지 약 50 kGy, 약 20 kGy 내지 약 100 kGy, 또는 50 kGy 내지 약 100 kGy의 감마 방사선을 견디는 것이 가능하다. 필터 프로브가 특정 양의 감마 방사선을 견디는 것이 가능한지 여부를 결정하기 위해 관련 기술분야에 공지된 임의의 방법이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 완전성을 보장하기 위한 조사후 시험이 수행될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 필터 프로브는 중심 샤프트(예를 들어, 도 1의 샤프트(120))를 더 포함한다. 중심 샤프트는 임의의 적합한 크기 및 형상을 가질 수도 있다. 특정 예에서, 예를 들어, 중심 샤프트는 실질적으로 원통형이다. 몇몇 실시예에서, 필터 프로브는 하나 이상의 이격 요소(예를 들어, 도 1의 이격 요소(130A 내지 130B))를 더 포함한다. 몇몇 경우에, 하나 이상의 이격 요소는 중심 샤프트를 에워싼다. 몇몇 예에서, 예를 들어, 하나 이상의 이격 요소는 샤프트가 삽입될 수도 있는 중심 간극 구멍(예를 들어, 이격 요소의 제1 표면으로부터 이격 요소의 제2 대향 표면으로 연장되는 구멍)을 포함한다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 이격 요소는 섬유 다발의 적어도 하나의 중공 섬유를 위한 간극 구멍을 더 포함한다. 몇몇 예에서, 하나 이상의 이격 요소는 섬유 다발의 각각의 중공 섬유를 위한 간극 구멍을 포함한다. 하나 이상의 이격 요소는 몇몇 예에서, 중공 섬유 사이에 원하는 이격(예를 들어, 복수의 중공 섬유의 평균 외경보다 큰 이격)을 유지할 수도 있다. 하나 이상의 이격 요소는 또한 특정 예에서, 기계적 안정성을 제공할 수도 있다. 예시적인 이격 요소의 개략도가 도 3b에 도시되어 있다.
필터 프로브는 임의의 수의 이격 요소를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 필터 프로브는 적어도 1개, 적어도 2개, 적어도 3개, 적어도 4개, 적어도 5개, 적어도 10개, 적어도 15개, 적어도 20개, 또는 적어도 50개의 이격 요소를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 필터 프로브는 1 내지 2개, 1 내지 3개, 1 내지 4개, 1 내지 5개, 1 내지 10개, 1 내지 15개, 1 내지 20개, 1 내지 50개, 2 내지 3개, 2 내지 4개, 2 내지 5개, 2 내지 10개, 2 내지 15개, 2 내지 20개, 2 내지 50개, 3 내지 4개, 3 내지 5개, 3 내지 10개, 3 내지 15개, 3 내지 20개, 3 내지 50개, 4 내지 5개, 4 내지 10개, 4 내지 15개, 4 내지 20개, 4 내지 50개, 5 내지 10개, 5 내지 15개, 5 내지 20개, 5 내지 50개, 10 내지 15개, 10 내지 20개, 10 내지 50개, 또는 20 내지 50개의 이격 요소를 포함한다.
몇몇 실시예에서, 필터 프로브는 단부편을 더 포함한다. 단부편은 하나 이상의 개별 단편을 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 단부편은 허브 및/또는 장착 칼라를 포함한다. 도 3c는 예시적인 허브(330A) 및 예시적인 장착 칼라(330B)의 개략도를 도시하고 있다. 몇몇 예에서, 허브(330A)는 필터 프로브의 중심 샤프트가 삽입될 수도 있는 중심 간극 구멍을 포함한다. 몇몇 예에서, 허브(330A)는 중공 섬유가 통과하기 위한 개방 영역을 더 포함한다. 몇몇 실시예에서, 허브를 통과하는 중공 섬유는 비교적 높은 패킹 밀도를 가질 수도 있다.
몇몇 경우에, 허브(330A)는 장착 칼라(330B)에 물리적으로 연결될(예를 들어, 직접 물리적으로 연결될) 수도 있다. 예를 들어, 허브(330A)는 장착 칼라(330B)에 용접되거나 에폭시 접착될 수도 있다. 몇몇 경우에, 허브(330A)는 필터 프로브의 중공 섬유 및 샤프트에 인가된 유체로부터의 힘을 장착 칼라(330B)에 분배한다. 특정 실시예에서, 장착 칼라(330B)는 허브(330A)를 수용하고 포팅을 위해 중공 섬유를 넥다운(neck down)한다. 넥킹은 유리하게는 이중벽 특징부의 필요성을 회피할 수도 있는데, 이는 필터 프로브의 외경을 증가시키지 않고 중공 섬유 수를 증가시킬 수도 있다. 장착 칼라의 상부에서, 중공 섬유가 포팅되고 벽개될 수도 있다. 몇몇 경우에, 장착 칼라는 생물반응기 유체 내에서 원하는 깊이로 배치를 허용하도록 다른 샤프트에 스레딩되고 부착될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 완전히 조립된 필터 프로브(예를 들어, 추가의 조립을 요구하지 않는 필터 프로브)가 생물반응기 내로 삽입될 수도 있다(예를 들어, 생물반응기의 포트를 통해). 특정 다른 실시예에서, 필터 프로브의 제1 부분은 생물반응기 내로 삽입될 수도 있고(예를 들어, 생물반응기의 포트를 통해), 필터 프로브의 하나 이상의 부가의 부분은 생물반응기 내에 개별적으로 설치될 수도 있다(예를 들어, 생물반응기의 저부 부분을 통해). 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 단계(예를 들어, 하나의 부분의 일부를 다른 부분의 일부에 삽입하고, 부분의 일부를 회전시킴)가 필터 프로브의 조립을 완료하기 위해 요구될 수도 있다. 몇몇 경우에, 필터 프로브의 2개 이상의 부분을 생물반응기에 개별적으로 삽입하는 것과 연관된 장점이 존재할 수도 있다. 예를 들어, 소형 생물반응기는 작은 단면적을 갖는 포트를 가질 수도 있는데, 이는 엄격한 공차(예를 들어, 섬유 면적을 최대화하기 위해 필터 프로브의 직경에서)를 필요로 할 수도 있다. 몇몇 경우에, 직경에 대한 엄격한 공차를 갖는 필터 프로브는 인간 에러에 민감할 수도 있다. 예를 들어, 생물반응기의 포트를 통한 필터 프로브(예를 들어, 직경에 대한 엄격한 공차를 갖는 완전히 조립된 필터 프로브)의 삽입 중에 인간 에러는 필터 프로브의 하나 이상의 섬유가 생물반응기 구성요소와 물리적으로 접촉하게 할 수도 있는데, 이는 하나 이상의 섬유에 손상을 유발하고 필터 완전성의 손실을 야기할 수도 있다. 몇몇 경우에, 그 하나 이상이 생물반응기의 포트(예를 들어, 생물반응기의 헤드플레이트의 포트)를 통한 삽입 이외의 방식으로 설치될 수도 있는 2개 이상의 부분을 포함하는 필터 프로브는 유리하게는 생물반응기 내로의 필터 프로브의 삽입 중에 인간 에러에 의해 유발되는 손상을 최소화할 수도 있다.
도 7a는 제1 부분(예를 들어, 상부 부분)(710) 및 제2 부분(예를 들어, 하부 부분)(720)을 포함하는 예시적인 필터 프로브의 개략도이다. 도 7b는 제1 부분(710) 및 제2 부분(720)의 특정 구성요소의 부분, 특히 제1 부분(710)을 제2 부분(720)에 연결하는 메커니즘과 관련된 이들 구성요소의 상세도를 제공한다. 도 7b에 도시되어 있는 바와 같이, 제1 부분(710)은 웨이브 스프링(730), O-링(740) 및 4개의 유지 핀(750)을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 필터 프로브의 제1 부분은 생물반응기의 포트(예를 들어, PG13.5 포트) 내에 삽입되도록 구성될 수도 있다. 제1 부분은 이들에 한정되는 것은 아니지만, 금속, 금속 합금(예를 들어, 스테인리스강), 또는 폴리머를 포함하는 임의의 적합한 재료로부터 형성될 수도 있다. 도 7b에 도시되어 있는 바와 같이, 제2 부분(720)은 중공 섬유(760), 4개의 슬롯(770), 및 범퍼(780)를 포함한다.
도 7c 내지 도 7e는 제1 부분(710)과 제2 부분(720)을 연결하기 위한 예시적인 단계를 도시하고 있다. 도 7c에 도시되어 있는 바와 같이, 제1 부분(710)의 4개의 유지 핀(750)은 세그먼트(720)의 4개의 슬롯(770)과 정렬될 수도 있다. 도 7d에 도시되어 있는 바와 같이, 제1 부분(710)은 이어서 제2 부분(720) 내에 삽입될 수도 있고, O-링(740)은 필터 프로브(700)를 통해 유동하는 임의의 유체를 생물반응기의 환경(예를 들어, 생물반응기의 헤드스페이스)으로부터 분리하는 유체 밀봉부를 제공할 수도 있다. 도 7e에 도시되어 있는 바와 같이, 제1 부분(710) 및/또는 제2 부분(720)은 2개의 세그먼트를 연결하기 위해 적어도 부분적으로 회전될(예를 들어, 1/4 회전에 관여함) 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 범퍼(780)는 조립 프로세스 중에 외부 물체(예를 들어, 제1 부분(710)과 제2 부분(720)을 조립하는 사람의 부속물)가 제2 부분(720)의 중공 섬유(760)와 접촉하고 잠재적으로 손상될 가능성을 감소시킬 수도 있다.
도 7f는 생물반응기(790) 내에 설치된 완전히 조립된 필터 프로브(700)를 포함하는 시스템을 도시하고 있다. 필터 프로브(700)는 임의의 적합한 조립 프로세스에 따라 조립될 수도 있다.
하나의 예시적인 프로세스에서, 제1 부분(710) 및 제2 부분(720)은 생물반응기(790) 내에 설치될 수도 있고, 생물반응기(790)는 이후에 멸균될 수도 있다.
다른 예시적인 프로세스에서, 제1 부분(710)은 생물반응기(790) 내에 설치될 수도 있다. 생물반응기(790)는 이후에 멸균을 경험할 수도 있다. 생물반응기(790)는 이어서 클린룸 환경에서 개방될 수도 있고, 제2 부분(720)이 설치될 수도 있다.
또 다른 예시적인 프로세스에서, 제2 부분(720)은 생물반응기(790) 내에 설치될 수도 있다. 제1 부분(710)은 이후에 생물반응기(790) 내로 삽입될 수도 있다(예를 들어, 생물반응기(790)의 포트를 통해).
몇몇 경우에, 제1 부분(710)은 도 7c 내지 도 7e에 도시되어 있는 단계(예를 들어, 유지 핀 및 슬롯을 정렬하고 제1 부분(710) 및/또는 제2 부분(720)의 적어도 일부를 회전시킴)를 통해 제2 부분(720)에 연결될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 웨이브 스프링(730), 유지 핀(750) 및/또는 슬롯(770)은 제2 부분(720)이 적소에 유지되게 하고 임의의 진동(예를 들어, 유체 스트림 및/또는 생물반응기의 구성요소를 통해 전달된 진동)에 의해 제거되는 것을 방지할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 필터 프로브는 회전하도록(예를 들어, 그 종축을 중심으로) 구성된다. 특정 경우에, 필터 프로브의 회전(예를 들어, 그 종축을 중심으로)은 유리하게는 오염을 방지하고 그리고/또는 필터 프로브의 중공 섬유의 오염 제거를 용이하게 할 수도 있다(예를 들어, 전단 속도를 증가시킴으로써). 몇몇 실시예에서, 필터 프로브는 회전을 용이하게 하는 하나 이상의 베어링을 포함한다. 필터 프로브는 임의의 유형의 적합한 구동부(예를 들어, 자기 구동부, 직접 구동부)에 의해 구동될 수도 있고 시계방향 및/또는 반시계방향으로 회전하도록 구성될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 필터 프로브는 분당 적어도 약 10 회전수(RPM), 적어도 약 20 RPM, 적어도 약 50 RPM, 적어도 약 100 RPM, 적어도 약 150 RPM, 적어도 약 200 RPM, 적어도 약 300 RPM, 적어도 약 400 RPM, 적어도 약 500 RPM, 적어도 약 600 RPM, 적어도 약 700 RPM, 적어도 약 800 RPM, 적어도 약 900 RPM, 적어도 약 1,000 RPM, 적어도 약 2,000 RPM, 또는 적어도 약 5,000 RPM의 속도로 회전될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 필터 프로브는 약 10 RPM 내지 약 50 RPM, 약 10 RPM 내지 약 100 RPM, 약 10 RPM 내지 약 500 RPM, 약 10 RPM 내지 약 1,000 RPM, 약 10 RPM 내지 약 2,000 RPM, 약 10 RPM 내지 약 5,000 RPM, 약 100 RPM 내지 약 500 RPM, 약 100 RPM 내지 약 1,000 RPM, 약 100 RPM 내지 약 2,000 RPM, 약 100 RPM 내지 약 5,000 RPM, 약 500 RPM 내지 약 1,000 RPM, 약 500 RPM 내지 약 2,000 RPM, 약 500 RPM 내지 약 5,000 RPM, 또는 약 1,000 RPM 내지 약 5,000 RPM의 속도로 회전될 수도 있다.
본 명세서에 설명된 특정 실시예는 키트에 관한 것이다. 몇몇 실시예에서, 키트는 본 명세서에 설명된 필터 프로브 및 용기(예를 들어, 저장 용기)를 포함한다. 저장 용기는 필터 프로브를 수용하기에 충분히 큰 임의의 용기일 수도 있다.
본 명세서에 설명된 특정 실시예는 생물반응기 및 필터 프로브를 포함하는 시스템에 관한 것이다. 몇몇 예에서, 본 명세서에 설명된 필터 프로브는 생물반응기를 포함하는 시스템에 사용될 수도 있다. 생물반응기를 포함하는 적합한 시스템은 2017년 4월 1일 출원되고, 발명의 명칭이 "바이오 치료제의 고농도/처리량 고속 관류 기반 생산을 위한 프로세스/장비(Process/Equipment for High Concentration/Throughput Rapid Perfusion Based Production of Biotherapeutics)"인 미국 가특허 출원 제62/480,428호 및 대리인 문서 번호 M0925.70563US01 하에서 본 출원과 동일자로 출원된 발명의 명칭이 "생물학적으로 생성된 생성물을 제조하기 위한 관류 기반 시스템 및 방법을 위한 레벨 감지 시스템(Level Sensing Systems for Perfusion-Based Systems and Methods for Manufacturing Biologically-Produced Products)"인 미국 특허 출원에 설명된 것들을 포함하는데, 이들 출원의 모두는 모든 목적으로 본 명세서에 그대로 참조로서 합체되어 있다.
몇몇 실시예에서, 생물반응기는 관류 생물반응기이다. 관류 생물반응기는 일반적으로 세포의 적어도 일부가 생물반응기의 반응 챔버 내에 보유되지만 세포 배양 배지의 적어도 일부가 연속적으로 제거되도록(그리고 보충됨) 연속적으로 동작되는(예를 들어, 입력 스트림 및 출력 스트림이 지정된 시간 기간에 걸쳐 0이 아닌 유량을 가짐) 생물반응기를 칭한다. 몇몇 예에서, 관류 생물반응기는, 정화를 위한 생물학적으로 생성된 생성물(예를 들어, 발현된 단백질)의 더 높은 세포 농도 및 생산 수율, 더 낮은 레벨의 축적된 폐기물, 즉각적인 가용성 및 감소된 열화(예를 들어, 산화, 응집, 탈아미드화, 단백질 분해) 및 더 일관된 발현 프로파일과 같은, 유가식 생물반응기(예를 들어, 세포, 배지 및 생성물이 운전의 종료까지 생물반응기에 남아있는 생물반응기)에 비한 특정 장점과 연관될 수도 있다. 몇몇 경우에, 생물학적으로 생성된 생성물의 즉각적인 가용성은 오염의 경우에 원하는 생성물의 구제를 허용할 수도 있다. 게다가, 관류 생물반응기에서 달성될 수 있는 더 높은 세포 농도로 인해, 특정 레벨의 생산성을 갖는 관류 생물반응기는 동일한 레벨의 생산성을 갖는 대응하는 유가식 반응기보다 실질적으로 더 작은 물리적 크기를 가질 수도 있다. 몇몇 경우에, 더 작은 물리적 크기의 관류 생물반응기는 1회 사용, 일회용 바이오제조 시스템에 대한 매력적인 후보가 될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 생물반응기는 화학조절 배양장치이다. 화학조절 배양장치는 일반적으로 세포 배양 배지를 포함하는 입력 스트림이 연속적으로 공급되고 세포 배양 배지 및 생물학적 세포의 적어도 일부를 포함하는 출력 스트림이 연속적으로 제거되어 생물학적 세포의 습식 세포 중량이 실질적으로 일정한 값으로 유지되게 하도록 연속적으로 동작되는 생물반응기를 칭한다. 몇몇 실시예에서, 생물반응기는 연속 교반 탱크 반응기(continuous stirred tank reactor: CSTR)이다.
몇몇 실시예에서, 생물반응기는 반응 챔버를 포함한다. 특정 실시예에서, 반응 챔버는 적어도 약 50 mL, 적어도 약 100 mL, 적어도 약 200 mL, 적어도 약 500 mL, 적어도 약 1L, 적어도 약 2L, 적어도 약 5L, 적어도 약 10L, 적어도 약 50L, 적어도 약 100L, 적어도 약 150L, 또는 적어도 약 200L의 내부 체적(즉, 세포 현탁액과 같은 유체를 수납하는 것이 가능한 체적)을 갖는다. 몇몇 실시예에서, 반응 챔버는 약 200 L 이하, 약 150 L 이하, 약 100 L 이하, 약 50 L 이하, 약 10 L 이하, 약 5 L 이하, 약 2 L 이하, 약 1 L 이하, 약 500 mL 이하, 약 200 mL 이하, 약 100 mL 이하, 또는 약 50 mL 이하의 내부 체적을 갖는다. 몇몇 실시예에서, 반응 챔버는 약 50 mL 내지 약 100 mL, 약 50 mL 내지 약 500 mL, 약 50 mL 내지 약 1 L, 약 50 mL 내지 약 5 L, 약 50 mL 내지 약 10 L, 약 50 mL 내지 약 50 L, 약 50 mL 내지 약 100 L, 약 50 mL 내지 약 200 L, 약 100 mL 내지 약 500 mL, 약 100 mL 내지 약 1 L, 약 100 mL 내지 약 5 L, 약 100 mL 내지 약 10 L, 약 100 mL 내지 약 50 L, 약 100 mL 내지 약 100 L, 약 100 mL 내지 약 200 L, 약 500 mL 내지 약 1 L, 약 500 mL 내지 약 5 L, 약 500 mL 내지 약 10 L, 약 500 mL 내지 약 50 L, 약 500 mL 내지 약 100 L, 약 500 mL 내지 약 200 L, 약 1 L 내지 약 10 L, 약 1 L 내지 약 50 L, 약 1 L 내지 약 100 L, 약 1 L 내지 약 200 L, 약 10 L 내지 약 50 mL, 약 10 L 내지 약 100 L, 약 10 L 내지 약 200 L, 약 50 L 내지 약 100 L, 약 50 L 약 200 L, 또는 약 100 L 내지 약 200 L의 내부 체적을 갖는다.
생물반응기의 반응 챔버는 임의의 적합한 형상을 가질 수도 있다. 특정 실시예에 따르면, 예를 들어, 반응 챔버는 실질적으로 원통형일 수도 있다. 반응 챔버는 또한 임의의 적합한 재료로 형성될 수도 있다. 적합한 재료의 비한정적인 예는 스테인리스강, 유리, 및 플라스틱을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 반응 챔버는 교반기와 같은 하나 이상의 내부 구성요소를 포함한다. 교반기는 예를 들어, 세포 배양 배지 내에서 세포의 현탁을 촉진시킬 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 생물반응기는 가스 농축 디바이스에 유체 연결된다(예를 들어, 직접 유체 연결됨). 특정 경우에, 가스 농축 디바이스는 산소 농축기이다.
몇몇 실시예에서, 생물반응기는 적어도 2개의 페이즈: 즉 세포 성장 페이즈 및 생물학적으로 생성된 생성물 생산 페이즈에서 동작된다. 특정 실시예에 따르면, 세포 성장 페이즈에서, 생물반응기는 적어도 하나의 생물학적으로 생성된 생성물을 발현하도록 구성된 제1 유형의 생물학적 세포를 수용하고(즉, 생물반응기는 제1 유형의 생물학적 세포와 "접종됨") 제1 유형의 생물학적 세포의 성장을 촉진하도록 구성된 성장 세포 배양 배지를 포함하는 공급물 스트림을 수용한다. 몇몇 실시예에서, 제1 유형의 생물학적 세포는 적어도 약 1시간, 적어도 약 6시간, 적어도 약 12시간, 적어도 약 24시간, 적어도 약 32시간, 적어도 약 36시간, 적어도 약 2일, 적어도 약 3일, 적어도 약 4일, 적어도 약 5일, 적어도 약 6일, 적어도 약 7일의 기간 동안 성장 세포 배양 배지 내에서 배양된다. 몇몇 실시예에서, 제1 유형의 생물학적 세포는 약 1시간 내지 약 12시간, 약 1시간 내지 약 24시간, 약 1시간 내지 약 32시간, 약 1시간 내지 약 36시간, 약 1시간 내지 약 48시간, 약 1시간 내지 약 72시간, 약 1시간 내지 약 4일, 약 1시간 내지 약 5일, 약 1시간 내지 약 6일, 약 1시간 내지 약 7일, 약 12 시간 내지 약 24시간, 약 12 시간 내지 약 36시간, 약 12 시간 내지 약 48시간, 약 12 시간 내지 약 72시간, 약 12 시간 내지 약 4일, 약 12 시간 내지 약 5일, 약 12 시간 내지 약 6일, 약 12 시간 내지 약 7일, 약 24시간 내지 약 36시간, 약 24시간 내지 약 48시간, 약 24시간 내지 약 72시간, 약 24시간 내지 약 4일 약 24시간 내지 약 5일, 약 24시간 내지 약 6일, 약 24시간 내지 약 7일, 약 36시간 내지 약 72시간, 약 3일 내지 약 4일 약 3일 내지 약 5일, 약 3일 내지 약 6일, 약 3일 내지 약 7일, 약 4일 내지 약 7일, 또는 약 5일 내지 약 7일의 범위의 기간 동안 성장 세포 배양 배지에서 배양된다.
몇몇 실시예에서, 제1 유형의 생물학적 세포는 이들이 적어도 약 150 g/L, 적어도 약 200 g/L, 적어도 약 250 g/L, 적어도 약 300 g/L, 적어도 약 350 g/L, 적어도 약 400 g/L, 적어도 약 450 g/L, 적어도 약 500 g/L, 적어도 약 550 g/L, 적어도 약 600 g/L, 적어도 약 650 g/L, 또는 적어도 약 700 g/L의 습식 세포 중량에 도달할 때까지 성장 세포 배양 배지에서 배양된다. 몇몇 실시예에서, 제1 유형의 생물학적 세포는 이들이 약 150 g/L 내지 약 200 g/L, 약 150 g/L 내지 약 300 g/L, 약 150 g/L 내지 약 400 g/L, 약 150 g/L 내지 약 500 g/L, 약 150 g/L 내지 약 550 g/L, 약 150 g/L 내지 약 600 g/L 약 150 g/L 내지 약 660 g/L, 약 150 g/L 내지 약 700 g/L, 약 200 g/L 내지 약 300 g/L, 약 200 g/L 내지 약 400 g/L, 약 200 g/L 내지 약 500 g/L, 약 200 g/L 내지 약 550 g/L, 약 200 g/L 내지 약 600 g/L, 약 200 g/L 내지 약 660 g/L, 약 200 g/L 내지 약 700 g/L, 약 300 g/L 내지 약 500 g/L, 약 300 g/L 내지 약 550 g/L, 약 300 g/L 내지 약 600 g/L, 약 300 g/L 약 660 g/L, 약 300 g/L 내지 약 700 g/L, 약 400 g/L 내지 약 500 g/L, 약 400 g/L 내지 약 550 g/L, 약 400 g/L 내지 약 600 g/L, 약 400 g/L 내지 약 660 g/L, 약 400 g/L 내지 약 700 g/L, 약 500 g/L 내지 약 600 g/L, 약 500 g/L 약 700 g/L, 또는 약 600 g/L 내지 약 700 g/L의 범위의 습식 세포 중량에 도달할 때까지 성장 세포 배양 배지에서 배양된다. 습식 세포 중량은 질량 균형에 의해 측정될 수도 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 세포 성장 페이즈는 생물반응기의 반응 챔버로부터 성장 세포 배양 배지를 제거함으로써 종료된다. 몇몇 실시예에서, 생물학적으로 생성된 생성물 생산 페이즈는 적어도 하나의 생물학적으로 생성된 생성물의 발현을 촉진하도록 구성된 생산 세포 배양 배지를 반응 챔버 내로 도입함으로써 개시된다. 몇몇 실시예에 따르면, 생물학적으로 생성된 생성물 생산 페이즈에서, 생물반응기는 생산 세포 배양 배지를 포함하는 공급물 스트림을 수용한다.
몇몇 실시예에서, 생산 세포 배양 배지에 현탁된 제1 유형의 생물학적 세포는 적어도 약 1일, 적어도 약 2일, 적어도 약 3일, 적어도 약 4일, 적어도 약 5일, 적어도 약 6일, 적어도 약 7일, 적어도 약 2주, 적어도 약 4주, 적어도 약 6주, 또는 적어도 약 10주의 기간 동안 적어도 하나의 생물학적으로 생성된 생성물을 생성한다. 몇몇 실시예에서, 생산 세포 배양 배지에 현탁된 제1 유형의 생물학적 세포는 약 1일 내지 약 7일, 약 1일 내지 약 2주, 약 1일 내지 약 4주, 약 1일 내지 약 6주, 약 1일 내지 약 10주, 약 7일 내지 약 2주, 약 7일 내지 약 4주, 약 7일 내지 약 6주, 약 7일 내지 약 10주, 약 4주 내지 약 6주, 또는 약 4주 내지 약 10주의 기간 동안 적어도 하나의 생물학적으로 생성된 생성물을 생성한다.
몇몇 실시예에서, 생산 세포 배양 배지에 현탁된 제1 유형의 생물학적 세포는 적어도 약 150 g/L, 적어도 약 200 g/L, 적어도 약 250 g/L, 적어도 약 300 g/L, 적어도 약 350 g/L, 적어도 약 400 g/L, 적어도 약 450 g/L, 적어도 약 500 g/L, 적어도 약 550 g/L, 적어도 약 600 g/L, 적어도 약 650 g/L, 또는 적어도 약 700 g/L의 습식 세포 중량을 갖는다. 몇몇 실시예에서, 생산 세포 배양 배지에 현탁된 제1 유형의 생물학적 세포는 약 150 g/L 내지 약 200 g/L, 약 150 g/L 내지 약 300 g/L, 약 150 g/L 내지 약 400 g/L, 약 150 g/L 내지 약 500 g/L, 약 150 g/L 내지 약 550 g/L, 약 150 g/L 내지 약 600 g/L 약 150 g/L 내지 약 660 g/L, 약 150 g/L 내지 약 700 g/L, 약 200 g/L 내지 약 300 g/L, 약 200 g/L 내지 약 400 g/L, 약 200 g/L 내지 약 500 g/L, 약 200 g/L 내지 약 550 g/L, 약 200 g/L 내지 약 600 g/L, 약 200 g/L 내지 약 660 g/L, 약 200 g/L 내지 약 700 g/L, 약 300 g/L 내지 약 500 g/L, 약 300 g/L 내지 약 550 g/L, 약 300 g/L 내지 약 600 g/L, 약 300 g/L 약 660 g/L, 약 300 g/L 내지 약 700 g/L, 약 400 g/L 내지 약 500 g/L, 약 400 g/L 내지 약 550 g/L, 약 400 g/L 내지 약 600 g/L, 약 400 g/L 내지 약 660 g/L, 약 400 g/L 내지 약 700 g/L, 약 500 g/L 내지 약 600 g/L, 약 500 g/L 약 700 g/L, 또는 약 600 g/L 내지 약 700 g/L의 범위의 습식 세포 중량을 갖는다.
몇몇 실시예에서, 현탁액의 적어도 일부(예를 들어, 세포 배양 배지에 현탁된 제1 유형의 생물학적 세포)는 여과물 스트림을 생성하기 위해 비교적 높은 유량으로 필터 프로브를 통해 유동한다. 몇몇 실시예에서, 유량은 적어도 약 0.1 mL/min, 적어도 약 0.5 mL/min, 적어도 약 1 mL/min, 적어도 약 2 mL/min, 적어도 약 3 mL/min, 적어도 약 4 mL/min, 적어도 약 5 mL/min, 적어도 약 6 mL/min, 적어도 약 7 mL/min, 적어도 약 8 mL/min, 적어도 약 9 mL/min, 적어도 약 10 mL/min, 적어도 약 15 mL/min, 적어도 약 20 mL/min, 적어도 약 50 mL/min, 적어도 약 100 mL/min, 적어도 약 150 mL/min, 적어도 약 200 mL/min, 적어도 약 250 mL/min, 또는 적어도 약 300 mL/min이다. 몇몇 실시예에서, 유량은 지정된 시간 기간에 걸쳐 약 0.1 mL/min 내지 약 1 mL/min, 약 0.1 mL/min 내지 약 5 mL/min, 약 0.1 mL/min 내지 약 10 mL/min, 약 0.1 mL/min 내지 약 15 mL/min, 약 0.1 mL/min 내지 약 20 mL/min, 약 0.1 mL/min 내지 약 50 mL/min, 약 0.1 mL/min 내지 약 100 mL/min, 약 0.1 mL/min 내지 약 150 mL/min, 약 0.1 mL/min 내지 약 200 mL/min, 약 0.1 mL/min 내지 약 250 mL/min, 약 0.1 mL/min 내지 약 300 mL/min 약 1 mL/min 내지 약 5 mL/min, 약 1 mL/min 내지 약 10 mL/min, 약 1 mL/min 내지 약 15 mL/min, 약 1 mL/min 내지 약 20 mL/min, 약 1 mL/min 내지 약 50 mL/min, 약 1 mL/min 내지 약 100 mL/min, 약 1 mL/min 내지 약 150 mL/min, 약 1 mL/min 내지 약 200 mL/min, 약 1 mL/min 내지 약 250 mL/min, 약 1 mL/min 내지 약 300 mL/min, 약 5 mL/min 내지 약 10 mL/min, 약 5 mL/min 내지 약 15 mL/min, 약 5 mL/min 내지 약 20 mL/min, 약 5 mL/min 내지 약 50 mL/min 약 5 mL/min 내지 약 100 mL/min, 약 5 mL/min 내지 약 150 mL/min, 약 5 mL/min 내지 약 200 mL/min, 약 5 mL/min 내지 약 250 mL/min, 약 5 mL/min 내지 약 300 mL/min, 약 10 mL/min 내지 약 20 mL/min, 약 10 mL/min 내지 약 50 mL/min, 약 10 mL/min 내지 약 100 mL/min, 약 10 mL/min 내지 약 150 mL/min, 약 10 mL/min 내지 약 200 mL/min, 약 10 mL/min 내지 약 250 mL/min, 약 10 mL/min 사이 및 약 300 mL/min, 약 50 mL/min 내지 약 100 mL/min, 약 50 mL/min 내지 약 150 mL/min, 약 50 mL/min 내지 약 200 mL/min, 약 50 mL/min 내지 약 250 mL/min, 약 50 mL/min 내지 약 300 mL/min, 약 100 mL/min 내지 약 200 mL/min, 또는 약 100 mL/min 및 약 300 mL/min이다. 시스템 내의 임의의 유체 스트림의 유량은 관련 기술분야에 공지된 임의의 적합한 유량 측정 디바이스를 사용하여 측정될 수도 있다. 적합한 유량 측정 디바이스의 비한정적인 예는 초음파 유량계, 패들 휠 유량계, 로터미터(rotameter), 와류 유량계, 자기 유량계, 터빈 유량계, 및 광학 유량 센서(예를 들어, 미세 입자 또는 기포 검출 디바이스)를 포함한다.
몇몇 실시예에서, 지정된 시간 기간은 적어도 약 1시간, 적어도 약 2시간, 적어도 약 5시간, 적어도 약 10시간, 적어도 약 1일, 적어도 약 2일, 적어도 약 3일, 적어도 약 4일, 적어도 약 5일, 적어도 약 6일, 적어도 약 7일, 적어도 약 2주, 적어도 약 5주, 또는 적어도 약 10주이다.
몇몇 실시예에서, 여과물 스트림의 적어도 일부는 필터 프로브를 오염 제거하기 위해 비교적 높은 유량으로 필터 프로브를 통해 백플러시될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 유량은 적어도 약 1 mL/min, 적어도 약 2 mL/min, 적어도 약 3 mL/min, 적어도 약 4 mL/min, 적어도 약 5 mL/min, 적어도 약 6 mL/min, 적어도 약 7 mL/min, 적어도 약 8 mL/min, 적어도 약 9 mL/min, 적어도 약 10 mL/min, 적어도 약 11 mL/min, 적어도 약 12 mL/min, 적어도 약 13 mL/min, 적어도 약 14 mL/min, 적어도 약 15 mL/min, 적어도 약 20 mL/min, 적어도 약 30 mL/min, 적어도 약 40 mL/min, 적어도 약 50 mL/min, 적어도 약 100 mL/min, 적어도 약 150 mL/min, 적어도 약 200 mL/min, 적어도 약 250 mL/min, 적어도 약 300 mL/min, 적어도 약 350 mL/min, 적어도 약 400 mL/min, 적어도 약 450 mL/min, 적어도 약 500 mL/min, 적어도 약 550 mL/min, 또는 적어도 약 600 mL/min이다. 몇몇 실시예에서, 유량은 지정된 시간 기간에 걸쳐 약 1 mL/min 내지 약 5 mL/min, 약 1 mL/min 내지 약 10 mL/min, 약 1 mL/min 내지 약 15 mL/min, 약 1 mL/min 내지 약 20 mL/min, 1 mL/min 내지 약 30 mL/min, 약 1 mL/min 내지 약 40 mL/min, 약 1 mL/min 내지 약 50 mL/min, 약 1 mL/min 내지 약 100 mL/min, 약 1 mL/min 내지 약 200 mL/min, 약 1 mL/min 내지 약 300 mL/min, 약 1 mL/min 내지 약 400 mL/min, 약 1 mL/min 내지 약 500 mL/min, 약 1 mL/min 내지 약 600 mL/min, 약 5 mL/min 내지 약 10 mL/min, 약 5 mL/min 내지 약 15 mL/min, 약 5 mL/min 내지 약 20 mL/min, 5 mL/min 내지 약 30 mL/min, 약 5 mL/min 내지 약 40 mL/min, 약 5 mL/min 내지 약 50 mL/min, 약 5 mL/min 내지 약 100 mL/min, 약 5 mL/min 내지 약 200 mL/min, 약 5 mL/min 내지 약 300 mL/min 약 5 mL/min 내지 약 400 mL/min, 약 5 mL/min 내지 약 500 mL/min, 약 5 mL/min 내지 약 600 mL/min, 약 10 mL/min 내지 약 20 mL/min, 10 mL/min 내지 약 30 mL/min, 약 10 mL/min 내지 약 40 mL/min, 약 10 mL/min 내지 약 50 mL/min, 약 10 mL/min 내지 약 100 mL/min, 약 10 mL/min 내지 약 200 mL/min, 약 10 mL/min 내지 약 300 mL/min, 약 10 mL/min 내지 약 400 mL/min, 약 10 mL/min 내지 약 500 mL/min, 약 10 mL/min 내지 약 600 mL/min, 20 mL/min 내지 약 30 mL/min, 약 20 mL/min 내지 약 40 mL/min, 약 20 mL/min 내지 약 50 mL/min, 약 20 mL/min 내지 약 100 mL/min, 약 20 mL/min 내지 약 200 mL/min, 약 20 mL/min 내지 약 300 mL/min, 약 20 mL/min 내지 약 400 mL/min, 약 20 mL/min 내지 약 500 mL/min, 약 20 mL/min 내지 약 600 mL/min, 약 50 mL/min 내지 약 100 mL/min, 약 50 mL/min 내지 약 200 mL/min, 약 50 mL/min 내지 약 300 mL/min, 약 50 mL/min 내지 약 400 mL/min 약 50 mL/min 내지 약 500 mL/min, 약 50 mL/min 내지 약 600 mL/min, 약 100 mL/min 내지 약 200 mL/min, 약 100 mL/min 내지 약 300 mL/min, 약 100 mL/min 내지 약 400 mL/min, 약 100 mL/min 내지 약 500 mL/min, 약 100 mL/min 내지 약 600 mL/min, 약 200 mL/min 내지 약 600 mL/min, 약 300 mL/min 내지 약 600 mL/min, 약 400 mL/min 내지 약 600 mL/min, 또는 약 500 mL/min 내지 약 600 mL/min이다.
몇몇 실시예에서, 지정된 시간 기간은 적어도 약 1초, 적어도 약 5초, 적어도 약 10초, 적어도 약 30초, 적어도 약 1분, 적어도 약 2분, 적어도 약 3분, 적어도 약 4분, 적어도 약 5분, 적어도 약 6분, 적어도 약 7분, 적어도 약 8분, 적어도 약 9분, 또는 적어도 약 10분이다. 몇몇 실시예에서, 지정된 시간 기간은 약 1초 내지 약 10초, 약 1초 내지 약 30초, 약 1초 내지 약 1분, 약 1초 내지 약 5분, 약 1초 내지 약 10분, 약 1분 내지 약 5분, 약 1분 내지 약 10분, 또는 약 5분 내지 약 10분이다.
몇몇 실시예에서, 1일당 현탁액의 비교적 많은 부분(예를 들어, 세포 배양 배지에 현탁된 제1 유형의 생물학적 세포)이 필터 프로브를 통해 유동한다. 특정 실시예에서, 유량은 1일당 적어도 약 0.5 반응기 체적(RV/일), 적어도 약 1 RV/일, 적어도 약 1.5 RV/일, 적어도 약 2 RV/일, 적어도 약 2.5 RV/일, 적어도 약 3 RV/일, 적어도 약 3.5 RV/일, 적어도 약 4 RV/일, 적어도 약 4.5 RV/일, 또는 적어도 약 5 RV/일이다. 몇몇 실시예에서, 유량은 약 0.5 RV/일 내지 약 1 RV/일, 약 0.5 RV/일 내지 약 1.5 RV/일, 약 0.5 RV/일 내지 약 2 RV/일, 약 0.5 RV/일 및 약 2.5 RV/일, 약 0.5 RV/일 내지 약 3 RV/일, 약 0.5 RV/일 내지 약 3.5 RV/일, 약 0.5 RV/일 내지 약 4 RV/일, 약 0.5 RV/일 내지 약 4.5 RV/일, 약 0.5 RV/일 내지 약 5 RV/일, 약 1 RV/일 내지 약 1.5 RV/일, 약 1 RV/일 내지 약 2 RV/일, 약 1 RV/일 내지 약 2.5 RV/일, 약 1 RV/일 내지 약 3 RV/일, 약 1 RV/일 내지 약 3.5 RV/일, 약 1 RV/일 내지 약 4 RV/일, 약 1 RV/일 내지 약 4.5 RV/일, 약 1 RV/일 내지 약 5 RV/일, 약 2 RV/일 내지 약 2.5 RV/일, 약 2 RV/일 내지 약 3 RV/일, 약 2 RV/일 내지 약 3.5 RV/일, 약 2 RV/일 내지 약 4 RV/일, 약 2 RV/일 내지 약 4.5 RV/일, 약 2 RV/일 내지 약 5 RV/일, 약 3 RV/일 내지 약 3.5 RV/일, 약 3 RV/일 내지 약 4 RV/일, 약 3 RV/일 내지 약 4.5 RV/일, 약 3 RV/일 내지 약 5 RV/일, 약 4 RV/일 내지 약 4.5 RV/일, 또는 약 4 RV/일 내지 약 5 RV/일이다. 본 명세서에 될 때, 반응기 체적은 생물반응기의 반응 챔버의 체적을 칭한다.
몇몇 실시예에서, 1일당 현탁액의 비교적 많은 부분(예를 들어, 세포 배양 배지에 현탁된 제1 유형의 생물학적 세포)이 비교적 작은 직경을 갖는 필터 프로브를 통해 유동한다. 특정 실시예에서, 약 25 mm 이하, 약 20 mm 이하, 약 15 mm 이하, 약 10 mm 이하, 또는 약 5 mm 이하의 직경을 갖는 필터 프로브는 적어도 약 0.5 RV/일, 적어도 약 1 RV/일, 적어도 약 1.5 RV/일, 적어도 약 2 RV/일, 적어도 약 2.5 RV/일, 적어도 약 3 RV/일, 적어도 약 3.5 RV/일, 적어도 약 4 RV/일, 적어도 약 4.5 RV/일, 또는 적어도 약 5 RV/일의 유량을 갖는다. 몇몇 실시예에서, 약 25 mm 이하, 약 20 mm 이하, 약 15 mm 이하, 약 10 mm 이하, 또는 약 5 mm 이하의 직경을 갖는 필터 프로브는 약 0.5 RV/일 내지 약 1 RV/일, 약 0.5 RV/일 내지 약 1.5 RV/일, 약 0.5 RV/일 내지 약 2 RV/일, 약 0.5 RV/일 및 약 2.5 RV/일, 약 0.5 RV/일 내지 약 3 RV/일, 약 0.5 RV/일 내지 약 3.5 RV/일, 약 0.5 RV/일 내지 약 4 RV/일, 약 0.5 RV/일 내지 약 4.5 RV/일, 약 0.5 RV/일 내지 약 5 RV/일, 약 1 RV/일 내지 약 1.5 RV/일, 약 1 RV/일 내지 약 2 RV/일, 약 1 RV/일 내지 약 2.5 RV/일, 약 1 RV/일 내지 약 3 RV/일, 약 1 RV/일 내지 약 3.5 RV/일, 약 1 RV/일 내지 약 4 RV/일, 약 1 RV/일 내지 약 4.5 RV/일, 약 1 RV/일 내지 약 5 RV/일, 약 2 RV/일 내지 약 2.5 RV/일, 약 2 RV/일 내지 약 3 RV/일, 약 2 RV/일 내지 약 3.5 RV/일, 약 2 RV/일 내지 약 4 RV/일, 약 2 RV/일 내지 약 4.5 RV/일, 약 2 RV/일 내지 약 5 RV/일, 약 3 RV/일 내지 약 3.5 RV/일, 약 3 RV/일 내지 약 4 RV/일, 약 3 RV/일 내지 약 4.5 RV/일, 약 3 RV/일 내지 약 5 RV/일, 약 4 RV/일 내지 약 4.5 RV/일, 또는 약 4 RV/일 내지 약 5 RV/일의 유량을 갖는다.
몇몇 실시예에서, 여과물 스트림은 생물반응기에 수납된 세포 현탁액에 비해 제1 유형의 생물학적 세포에 있어서 희박하다. 특정 실시예에서, 예를 들어, 여과물 스트림 내의 제1 유형의 생물학적 세포의 습식 세포 중량은 약 1 ㎍/L 이하, 약 0.5 ㎍/L 이하, 약 0.1 ㎍/L 이하, 약 0.05 ㎍/L 이하, 또는 약 0.01 ㎍/L 이하이다. 몇몇 실시예에서, 여과물 스트림 내의 제1 유형의 생물학적 세포의 습식 세포 중량에 대한 생물반응기 내의 성장 배지에서 제1 유형의 생물학적 세포의 습식 세포 중량의 비는 적어도 약 1×106, 적어도 약 1×107, 적어도 약 1×108, 또는 적어도 약 1×109이다.
몇몇 실시예에서, 제1 유형의 생물학적 세포는 적어도 하나의 생물학적으로 생성된 생성물을 발현하도록 구성된다. 예를 들어, 제1 유형의 생물학적 세포는 적어도 하나의 생물학적으로 생성된 생성물을 발현하도록 유전자 조작될 수도 있다(예를 들어, 부위 지향 돌연변이 유발, 유전자 삽입, 바이러스 벡터, 미세 주사, 플라스미드, 재조합 DNA, 금속 나노입자, 전기 천공, 화학 천공을 통해). 몇몇 실시예에서, 생물학적으로 생성된 생성물은 단백질 생성물 및/또는 제약 생성물이다. 적합한 생물학적으로 생성된 생성물의 비한정적인 예는 시토카인, 항체, 항체 단편, 나노본체, 호르몬, 효소, 성장 인자, 혈액 인자, 재조합 면역원 및 융합 단백질을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 항체는 단일쇄 항체, 이중 특이적 항체 및/또는 단클론 항체이다. 몇몇 실시예에서, 시토카인은 인터페론이다. 특정 실시예에 따르면, 적어도 하나의 생물학적으로 생성된 생성물은 인간 성장 호르몬(hGH), 과립구-콜로니 자극 인자(G-CSF) 및/또는 인터페론-α2b(IFN-α2b)를 포함한다.
제1 유형의 생물학적 세포는 임의의 적합한 유형의 세포일 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 유형의 생물학적 세포는 원핵 세포이다. 적합한 원핵 세포의 비한정적 예는 시아노박테리아 조류 및 박테리아를 포함한다. 박테리아는 이들에 한정되는 것은 아니지만, 에스케리키아, 살모넬라, 시겔라, 슈도모나스, 나이세리아, 클라미디아, 예르시니아, 모락셀라, 헤모필루스, 헬리코박터, 아시네토박터, 스테노트로포모나스, 브델로비브리오, 레지오넬라 및 아세트산 박테리아를 포함하는 그람 음성 박테리아일 수도 있다. 다른 실시예에서, 박테리아는 이들에 한정되는 것은 아니지만, 스트렙토코쿠스, 스타필로코쿠스, 코리네박테륨, 리스테리아, 바실루스, 클로스트리듐, 락토바실루스, 및 마이코박테리아를 포함하는 그람 양성 박테리아일 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 유형의 생물학적 세포는 저등 진핵 세포이다. 저등 진핵 생물은 효모, 진균, 깃형 편모류(collar-flagellate), 미포자충, 유포생물(alveolate)(예를 들어, 와편모조류), 부등편모조류(예를 들어, 갈조류, 원생동물), 홍조식물(예를 들어, 적조류), 식물(예를 들어, 녹조류, 식물 세포, 이끼) 및 다른 원생생물을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 제1 유형의 생물학적 세포는 미세조류 세포이다. 미세조류 세포의 비한정적인 예는 클라미도모나스 레인하르티이 세포이다. 몇몇 실시예에서, 제1 유형의 생물학적 세포는 규조류 세포이다. 규조류 세포의 비한정적인 예는 파에오닥틸룸 트리코르누툼(Phaeodactylum tricornutum) 세포이다. 몇몇 실시예에서, 제1 유형의 생물학적 세포는 식물 세포(예를 들어, 당근 세포)이다.
몇몇 실시예에서, 제1 유형의 생물학적 세포는 효모 세포이다. 효모 세포의 예는 아르술라 아데니니보란스(Arxula adeninivorans), 아우레오바시디움 풀루란스(Aureobasidium pullulans), 아우레오바시디움 멜라노지움(Aureobasidium melanogenum), 아우레오바시디움 나미비에(Aureobasidium namibiae), 아우레오바시디움 서브글라시알레(Aureobasidium subglaciale), 브레타노마이세스 브룩셀렌시스(Brettanomyces bruxellensis), 브레타노미세스 클라우세니이(Brettanomyces claussenii), 칸디다 알비칸스(Candida albicans), 칸디다 아우리스(Candida auris), 칸디다 브라카렌시스(Candida bracarensis), 칸디다브로멜리아시럼(Candida bromeliacearum), 칸디다 두블리니엔시스(Candida dubliniensis), 칸디다글라브라타(Candida glabrata), 칸디다 후미리스(Candida humilis), 칸디다 케로세네에(Candida keroseneae), 칸디다 크루세이(Candida krusei), 칸디다 루시타니에(Candida lusitaniae), 칸디다 올레오필라(Candida oleophila), 칸디다 파라프실로시스(Candida parapsilosis), 칸디다 리조포리엔시스(Candida rhizophoriensis), 칸디다 샤르키엔시스(Candida sharkiensis), 칸디다 스텔라테(Candida stellate), 칸디다티에(Candida theae), 칸디다 톨러란스(Candida tolerans), 칸디다 트로피칼리스(Candida tropicalis), 칸디다 어바터번시스(Candida ubatubensis), 칸디다 비스와나티이(Candida viswanathii), 칸디다 젬플리니나(Candida zemplinina), 크립토콕쿠스 가티(Cryptococcus gattii), 크립토콕쿠스 네오포르만스(Cryptococcus neoformans), 데바리오마이세스 한세니(Debaryomyces hansenii), 한세눌라 폴리모르파(Hansenula polymorpha), 한센니아스포라 귈리에르몬디이(Hanseniaspora guilliermondii), 클루이베로마이세스 락티스(Kluyveromyces lactis) 및 유사종, 클루이베로마이세스 마르시아누스(Kluyveromyces marxianus), 류코스포리디움 프리기둠(Leucosporidium frigidum), 마르코하브두스 오니토가스터(Macrorhabdus ornithogaster), 말라세지아 카프레(Malassezia caprae), 말라세지아 더마티스(Malassezia dermatis), 말라세지아 에퀸(Malassezia equine), 말라세지아 자포니카(Malassezia japonica), 말라세지아 나나(Malassezia nana), 말라세지아 심포디알리스(Malassezia sympodialis), 아가타에아 메타놀리카(Ogataea methanolica), 오가타에아 폴리모파(Ogataea polymorpha), 파치솔렌 타노필루스(Pachysolen tannophilus), 피키아 아노말라(Pichia anomala), 피키아 길리에르몬디(Pichia guilliermondii), 피키아 파스토리스(Pichia pastoris), 피키아 스티피테스(Pichia stipites), 피키아 핀란디카(Pichia finlandica), 피키아 트레할로필라(Pichia trehalophila), 피키아 코클라마에(Pichia koclamae), 피키아 멤브라나에파시엔스(Pichia membranaefaciens), 피키아 미누타(Pichia minuta)(오가타에 미누타(Ogataea minuta), 피키아 린드네리(Pichia lindneri)), 피키아 오푼티에(Pichia opuntiae), 피키아 테르모톨러런스(Pichia thermotolerans), 피키아 살릭타리아(Pichia salictaria), 피키아 구에르쿠엄(Pichia guercuum), 피키아 피즈페리(Pichia pijperi), 피키아 스팁티스(Pichia stiptis), 피키아 메타놀리카(Pichia methanolica), 로도토룰라 클라디엔시스(Rhodotorula cladiensis), 로도토룰라 에버글라디엔시스(Rhodotorula evergladiensis), 사카로마이세스 바야누스(Saccharomyces bayanus), 사카로마이세스 보울라르디이(Saccharomyces boulardii), 사카로마이세스 세레비시아에(Saccharomyces cerevisiae), 사카로마이세스 파라독수스(Saccharomyces paradoxus), 쉬조사카로미세스 폼베(Schizosaccharomyces pombe), 야로위아 리폴리티카(Yarrowia lipolytica), 및 자이고사카로마이세스 바일리이(Zygosaccharomyces bailii)를 포함한다. 일 실시예에서, 효모는 피키아 파스토리스이다.
몇몇 실시예에서, 제1 유형의 생물학적 세포는 사상균이다. 사상균의 비한정적인 예는, 예를 들어 트리코더마 레에세이(Trichoderma reesei)로부터의 트리코더마; 예를 들어, 뉴로스포라 크라사(Neurospora crassa)로부터의 뉴로스포라; 예를 들어, 소르다리아 마크로스포라(Sordaria macrospora)로부터의 소르다리아; 예를 들어, 아스페르길루스 니게르(Aspergillus niger), 아스페르길루스 니둘란스(Aspergillus nidulans), 아스페르길루스 오리자에(Aspergillus oryzae)로부터의 또는 아스페르길루스 소자에(Aspergillus sojae)로부터의 아스페르길루스; 예를 들어, 폰세카에아 페드로소이(Fonsecaea pedrosoi)로부터의 폰세카에아; 예를 들어, 클라도스포륨 카리오니(Cladosporium carrionii)로부터의 클라도스포륨; 크리소스포륨 루치오우엔세(Chrysosporium luchiowense); 푸사리움 에스피(Fusarium sp.) (예를 들어, 푸사리움 그라미네움(Fusarium gramineum), 푸사리움 베네나툼(Fusarium venenatum)); 피스코미트렐라 파텐스(Physcomitrella patens); 또는 예를 들어, 피알로포라 베루코사(Phialophora verrucosa)로부터의 피알로포라를 포함한다.
피키아 파스토리스 및 유사한 세포와 같은 유기체의 더 작은 세크레톰(secretome)은 특정 실시예의 통합 시스템을 설계하고 동작하는 맥락에서 놀랍게도 유리하다. 예를 들어, 메틸로트로프 효모인 피키아 파스토리스는 단백질 접힘, 글리코실화 및 분비를 위한 필수 세포 기구를 함유하고 있어, 따라서 치료 약물로 사용되는 복합 이종 단백질을 생산하는 데 사용될 수 있다. 그러나, 그 더 작은 세그레톰은 고등 진핵 세포보다 더 간소화된 하류측(예를 들어, 정화) 프로세스를 허용한다.
몇몇 실시예에서, 제1 유형의 생물학적 세포는 고등 진핵 세포이다. 고등 진핵 세포는 포유동물 세포를 포함한다. 적합한 포유동물 세포의 비한정적인 예는 소 세포, 돼지 세포, 양 세포, 인간 세포, 쥐 세포, 중국 햄스터 난소(CHO) 세포, 개 세포, 고양이 세포 및 하이브리도마를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 고등 진핵 세포는 곤충 세포이다.
몇몇 실시예에서, 반응 챔버는 제1 유형의 생물학적 세포의 성장을 촉진하도록 구성된 성장 세포 배양 배지를 포함한다. 적합한 성장 세포 배양 배지의 비한정적 예는 완충된 글리세롤-복합체 배지(BMGY), 기저염 배지, FM22 및 당주(d'Anjou) 배지를 포함한다. 적합한 세포 배양 배지의 다른 예는 2018년 3월 30일 출원된 발명의 명칭이 "미생물 배양을 위한 배지 및 관련 조성물 및 방법(Media for Microorganism Culture and Related Compositions and Methods)"인 PCT 출원 번호 PCT/US2018/025406호, 2018년 3월 19일 출원된 발명의 명칭이 "미생물 배양을 위한 배지 및 관련 조성물 및 방법(Media for Microorganism Culture and Related Compositions and Methods)"인 미국 가특허 출원 제62/644,820호, 및 2017년 4월 1일 출원된 발명의 명칭이 "미생물 배양을 위한 배지 및 관련 조성물 및 방법(Media for Microorganism Culture and Related Compositions and Methods)"인 미국 가특허 출원 제62/480,416호에 설명되어 있고, 이들 출원의 모두의 내용은 모든 목적으로 본 명세서에 참조로서 합체되어 있다. 몇몇 실시예에서, 성장 세포 배양 배지의 pH는 적어도 약 4.0, 적어도 약 5.0, 적어도 약 5.5, 적어도 약 6.0, 적어도 약 6.5, 적어도 약 7.0, 적어도 약 7.5, 적어도 약 8.0, 또는 적어도 약 8.5이다. 몇몇 실시예에서, 성장 세포 배양 배지의 pH는 약 8.5 이하, 약 8.0 이하, 약 7.5 이하, 약 7.0 이하, 약 6.5 이하, 약 6.0 이하, 약 5.5 이하, 약 5.0 이하, 또는 약 4.0 이하이다. 몇몇 실시예에서, 성장 세포 배양 배지의 pH는 약 4.0 내지 약 6.0, 약 4.0 내지 약 7.0, 약 4.0 내지 약 8.0, 약 4.0 내지 약 8.5, 약 5.0 내지 약 7.0, 약 5.0 내지 약 8.0, 약 5.0 내지 약 8.5, 약 6.0 내지 약 7.0, 약 6.0 내지 약 8.0, 약 6.0 내지 약 8.5, 약 7.0 내지 약 8.0, 또는 약 7.0 내지 약 8.5의 범위이다. 성장 세포 배양 배지의 pH는 관련 기술분야에 공지된 임의의 방법에 따라 측정될 수도 있다. 예를 들어, pH는 디지털 pH 미터를 사용하여 측정될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 반응 챔버는 제1 유형의 생물학적 세포에 의한 적어도 하나의 생물학적으로 생성된 생성물의 발현을 촉진하도록 구성된 생산 세포 배양 배지를 수납한다. 적합한 생산 세포 배양 배지의 비한정적인 예는 완충된 메탄올-복합체 배지(BMMY), 메탄올을 갖는 기저염 배지, 메탄올을 갖는 FM22, 및 메탄올을 갖는 당주 배지를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 생산 세포 배양 배지의 pH는 적어도 약 4.0, 적어도 약 5.0, 적어도 약 5.5, 적어도 약 6.0, 적어도 약 6.5, 적어도 약 7.0, 적어도 약 7.5, 적어도 약 8.0, 또는 적어도 약 8.5이다. 몇몇 실시예에서, 생산 세포 배양 배지의 pH는 약 8.5 이하, 약 8.0 이하, 약 7.5 이하, 약 7.0 이하, 약 6.5 이하, 약 6.0 이하, 약 5.5 이하, 약 5.0 이하, 또는 약 4.0 이하이다. 몇몇 실시예에서, 생산 세포 배양 배지의 pH는 약 4.0 내지 약 6.0, 약 4.0 내지 약 7.0, 약 4.0 내지 약 8.0, 약 4.0 내지 약 8.5, 약 5.0 내지 약 7.0, 약 5.0 내지 약 8.0, 약 5.0 내지 약 8.5, 약 6.0 내지 약 7.0, 약 6.0 내지 약 8.0, 약 6.0 내지 약 8.5, 약 7.0 내지 약 8.0, 또는 약 7.0 내지 약 8.5의 범위이다.
몇몇 실시예에서, 시스템은 생물반응기 및 필터 프로브에 추가하여 부가의 구성요소를 더 포함한다. 예를 들어, 도 8은 생물반응기(802), 필터 프로브(804), 조정 모듈(806), 정화 모듈(808), 및 제형 모듈(810)을 포함하는 예시적인 시스템(800)의 개략도이다. 몇몇 실시예에 따르면, 조정 모듈(806)은 필터 프로브(804) 및/또는 생물반응기(802)에 유체 연결(예를 들어, 직접 유체 연결)된다. 조정 모듈(806)은 필터 프로브(804) 및/또는 생물반응기(802)의 유출부의 하나 이상의 특성(예를 들어, pH, 전도도, 안정성)을 조정(예를 들어, 증가, 감소)하도록 구성될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 정화 모듈(808)은 생물반응기(802), 필터 프로브(804) 및/또는 조정 모듈(806)에 유체 연결(예를 들어, 직접 유체 연결)된다. 정화 모듈(808)은 몇몇 실시예에서, 조정 모듈(806), 필터 프로브(804) 및/또는 생물반응기(802)의 출력으로부터 적어도 하나의 유형의 불순물을 제거하도록 구성될 수도 있다. 특정 경우에, 정화 모듈(808)은 적어도 하나의 유형의 불순물을 제거하도록 구성된 하나 이상의 파티셔닝 유닛을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 제형 모듈(810)은 정화 모듈(808), 조정 모듈(806), 필터 프로브(804), 및/또는 생물반응기(802)에 유체 연결(예를 들어, 직접 유체 연결)된다. 몇몇 예에서, 제형 모듈(810)은 제형된 생성물을 생성하기 위해 생물반응기(802), 필터 프로브(804), 조정 모듈(806) 및/또는 정화 모듈(808)의 출력을 추가로 처리하도록 구성된다. 몇몇 경우에, 제형 모듈(810)은 여과 유닛(예를 들어, 접선 유동 여과 디바이스), 바이러스 제거/비활성화 유닛, 생성물 패키징 유닛 및/또는 희석 조정 유닛을 포함한다.
동작시에, 생물반응기(802)는 몇몇 실시예에 따르면, 적어도 하나의 생물학적으로 생성된 생성물을 발현하도록 구성된 제1 유형의 생물학적 세포(812)를 수용한다. 몇몇 실시예에서, 생물반응기(802)는 세포 배양 배지를 포함하는 공급물 스트림(824)을 추가로 수용한다. 세포 배양 배지는 예를 들어, 제1 유형의 생물학적 세포의 성장을 촉진하도록 구성된 성장 세포 배양 배지 및/또는 적어도 하나의 생물학적으로 생성된 생성물의 발현을 촉진하도록 구성된 생산 세포 배양 배지일 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 유형의 생물학적 세포는 세포 배양 배지에 현탁되어, 생물반응기(802)의 반응 챔버가 제1 유형의 생물학적 세포 및 세포 배양 배지를 포함하는 현탁액을 수납하게 된다. 몇몇 실시예에 따르면, 현탁액 내의 제1 유형의 생물학적 세포는 적어도 하나의 생물학적으로 생성된 생성물을 증식하고 그리고/또는 발현한다. 특정 실시예에서, 제1 유형의 생물학적 세포는 적어도 하나의 생물학적으로 생성된 생성물을 현탁액의 세포 배양 배지 내로 분비한다.
몇몇 실시예에서, 현탁액의 적어도 일부는 제1 여과물(816)을 생성하기 위해 세포 현탁액 스트림(814)으로서 필터 프로브(804)를 통해 유동하도록 유도된다. 몇몇 실시예에 따르면, 제1 여과물(816)은 적어도 하나의 생물학적으로 생성된 생성물을 포함하고, 세포 현탁액 스트림(814)에 비해 제1 유형의 생물학적 세포에 있어서 희박하다.
몇몇 실시예에서, 제1 여과물(816)은 조정된 여과물(818)을 생성하기 위해 제1 여과물(816)의 하나 이상의 특성(예를 들어, pH, 전도도, 안정성)을 조정할(예를 들어, 증가, 감소함) 수도 있는 조정 모듈(806)로 유동하도록 유도된다. 몇몇 실시예에서, 조정된 여과물(818)은 정화된 여과물(820)을 생성하기 위해 정화 모듈(808)로 유동하도록 유도된다. 특정 실시예에 따르면, 조정된 여과물(818)의 하나 이상의 특성은 정화 모듈(808)에 의해 적용되는 파티셔닝 기술 및 연관 조건과 호환 가능할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 정화된 여과물(820)은 제형된 생성물 스트림(822)을 생성하기 위해 제형 모듈(810)로 유동하도록 유도된다.
몇몇 실시예에서, 바이오제조 시스템(800)(도 8에 도시되어 있는 바와 같은)은 통합 시스템이다. 통합 시스템은 일반적으로 각각의 시스템 구성요소가 적어도 하나의 다른 시스템 구성요소에 직접 유체 연결되어 유체 경로(예를 들어, 폐쇄 유체 경로)가 시스템의 제1 구성요소로부터 마지막 구성요소까지 존재하게 되는 시스템을 칭한다. 몇몇 실시예에 따르면, 예를 들어, 바이오제조 시스템(800)의 각각의 구성요소는 바이오제조 시스템(800)의 적어도 하나의 다른 구성요소에 직접 유체 연결된다. 특정 실시예에서, 생물반응기(802)는 필터 프로브(804)에 직접 유체 연결되고, 필터 프로브(804)는 조정 모듈(806)에 직접 유체 연결된다. 특정 다른 실시예에서, 생물반응기(802)는 필터 프로브(804)에 직접 유체 연결되고, 필터 프로브(804)는 조정 모듈(806)에 직접 유체 연결되고, 조정 모듈(806)은 정화 모듈(808)에 직접 유체 연결되고, 정화 모듈(808)은 제형 모듈(810)에 직접 연결된다. 몇몇 실시예에서, 시스템(800)은 제1 모듈(예를 들어, 생물반응기(802))로부터 시스템(800)의 단부 모듈(예를 들어, 정화 모듈(808), 제형 모듈(810))로의 유체 경로를 포함한다.
본 명세서에 사용될 때, 제1 구성요소로부터 제2 구성요소로 유동함에 따라 연결 유체 스트림의 조성이 실질적으로 변화하지 않도록(즉, 5% 초과만큼 상대 존재비에 있어서 어떠한 상변화도 발생하지 않고 어떠한 유체 성분도 변화하지 않음) 이들이 서로 유체 연결될 때 제1 구성요소와 제2 구성요소 사이에 직접 유체 연결이 존재한다(그리고 2개의 구성요소는 서로 "직접 유체 연결된" 것으로 일컬어짐). 예시적인 예로서, 제1 구성요소 및 제2 구성요소는, 연결 유체 스트림이 제1 구성요소로부터 제2 구성요소로의 통과 중에 압력 및/또는 온도의 변화를 경험하면 "직접 유체 연결"되지만, 연결 유체 스트림이 제1 구성요소로부터 제2 구성요소로의 통과 중에 연결 유체 스트림의 화학적 조성을 실질적으로 변경시키는 분리 단계 또는 화학 반응을 경험하면 그렇지 않다. 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 모듈 사이의 하나 이상의 유체 연결부(예를 들어, 직접 유체 연결부)는 "기능적으로 폐쇄"되어 있다(예를 들어, 하나 이상의 모듈 내에서 무균 상태를 유지하도록 조립됨).
몇몇 실시예에서, 시스템(800)(도 8에 도시되어 있는 바와 같이)은 관류 시스템이다. 특정 실시예에서, 시스템(800)은 실질적으로 연속적 및/또는 반연속 조건 하에서 동작될 수도 있다. 시스템은 일반적으로 시스템의 적어도 입력 스트림 및 출력 스트림이 지정된 시간 기간에 걸쳐 0이 아닌 유량을 가지면, 실질적으로 연속적인 조건 하에서 동작되는 것으로 고려된다. 몇몇 실시예에 따르면, 시스템(800)의 적어도 하나의 구성요소(예를 들어, 생물반응기(802), 필터 프로브(804), 조정 모듈(806), 정화 모듈(808), 제형 모듈(810))은 실질적으로 연속적 및/또는 반연속 조건 하에서 동작된다. 몇몇 실시예에서, 시스템(800)의 각각의 구성요소는 실질적으로 연속적 및/또는 반연속 조건 하에서 동작된다. 특정 실시예에서, 시스템(800)은 전체로서 실질적으로 연속적 및/또는 반연속 조건 하에서 동작된다. 몇몇 실시예에 따르면, 시스템(800)의 각각의 구성요소는 유체 스트림이 하나의 구성요소로부터 다른 구성요소로 유동하도록 적어도 하나의 다른 구성요소에 직접 유체 연결된다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 제1 여과물(816)은 제1 여과물 스트림이다. 몇몇 실시예에서, 조정된 여과물(818)은 조정된 여과물 스트림이다. 몇몇 실시예에서, 정화된 여과물(820)은 정화된 여과물 스트림이다.
예 1
본 예는 54개의 중공 섬유를 포함하는 예시적인 필터 프로브를 설명한다. 54개의 중공 섬유의 각각은 0.8 mm의 외경 및 0.5 mm의 내경을 갖는다. 필터 프로브는 250 mm의 길이 및 17.5 mm의 직경을 갖는 구조화된 세그먼트를 포함한다. 구조화된 세그먼트 내에서, 각각의 중공 섬유는 중공 섬유들 사이의 중심간 거리가 적어도 2 mm(0.8 mm의 외경의 2.5배)가 되도록 이격되어 있다. 구조화된 세그먼트 내의 중공 섬유의 노출된 표면적은 340 cm2이며, 이는 프로브를 오염 제거하기 위해 피키아 파스토리스의 액체 배지에서 필터 프로브를 통한 7 mL/min의 유량 및 14 mL/min의 역류 유량을 허용한다. 중공 섬유는 0.2 ㎛의 평균 기공 크기를 갖는다.
54개의 중공 섬유에 추가하여, 필터 프로브는 중심 샤프트를 에워싸고 그에 고정된 3개의 이격 요소를 포함한다. 각각의 이격 요소는 17.5 mm의 외경을 갖고, 중심 샤프트 및 각각의 54개의 중공 섬유에 대한 간극 구멍을 포함한다. 각각의 중공 섬유는 다음의 가장 가까운 중공 섬유 및 중심 샤프트로부터 적어도 2 mm 이격되어 있다.
필터 프로브는 허브 및 칼라(단부편을 집합적으로 형성함)를 또한 포함한다. 3개의 이격 요소를 통해 스레딩된 후, 중공 섬유는 허브를 통해 넥다운된다. 넥킹은 이중벽 특징부의 필요성을 제거하는데, 이는 필터 프로브의 외경을 증가시키지 않고 증가된 중공 섬유 수를 허용한다. 17.5 mm의 최대 외경을 갖는 허브는 54개의 중공 섬유가 75%의 패킹 밀도로 통과하기에 충분한 개방 영역을 갖는다. 허브는 장착 칼라에 용접되거나 에폭시 접착되고, 허브는 중공 섬유 및 중심 샤프트에 인가된 유체로부터의 힘을 장착 칼라에 분배한다. 칼라의 상부에서, 중공 섬유는 포팅되고 벽개되며, 칼라는 생물반응기 유체 내에서 원하는 깊이에 배치되도록 개별 샤프트에 스레딩되고 부착될 수 있다.
필터 프로브는 비교적 높은 압력 및 방사선의 레벨을 견디는 것이 가능하다. 특히, 필터 프로브는 1 bar의 음의(예를 들어, 진공) 압력 및 3 bar의 양의 압력을 견디는 것이 가능하다. 게다가, 필터 프로브는 USP 클래스 VI이고, 50 kGy의 감마 방사선을 견디는 것이 가능하다. 필터 프로브의 재료(중공 섬유의 재료를 포함함)는 또한 메탄올 및 글리세롤에 화학적으로 안정하다.
예 2
본 예는 예 1에서 설명된 필터 프로브의 소형화 버전을 설명한다. 본 예의 필터 프로브는 표준 PG 13.5 포트 및 12 mm 관통 구멍을 갖는 Infors Bioreactor에 사용되는 것이 가능하다.
필터 프로브는 18개의 중공 섬유를 포함한다. 18개의 중공 섬유의 각각은 0.9 mm의 외경 및 0.5 mm의 내경을 갖는다. 필터 프로브는 56 mm의 길이를 갖는 구조화된 세그먼트를 포함한다. 구조화된 세그먼트 내에서, 각각의 중공 섬유는 중공 섬유들 사이의 중심간 거리가 적어도 2.25 mm(0.9 mm의 외경의 2.5배)가 되도록 이격되어 있다. 구조화된 세그먼트 내의 중공 섬유의 노출된 표면적은 28.4 cm2이며, 이는 프로브를 오염 제거하기 위해 피키아 파스토리스의 액체 배지에서 필터 프로브를 통한 4 mL/min의 유량 및 8 mL/min의 역류 유량을 허용한다. 중공 섬유는 0.2 ㎛의 평균 기공 크기를 갖는다.
18개의 중공 섬유에 추가하여, 필터 프로브는 중심 샤프트를 에워싸고 그에 고정된 2개의 이격 요소를 포함한다. 각각의 이격 요소는 중심 샤프트 및 18개의 중공 섬유 각각에 대한 간극 구멍을 포함하고, 여기서 각각의 중공 섬유 간극 구멍은 1.16 mm(0.9 mm의 외경보다 0.26 mm 더 큼)의 직경을 갖는다. 각각의 중공 섬유는 다음의 가장 가까운 중공 섬유 및 중심 샤프트로부터 적어도 2.25 mm 이격되어 있다.
필터 프로브는 허브 및 칼라를 또한 포함한다. 2개의 이격 요소를 통해 스레딩된 후, 중공 섬유는 허브를 통해 넥다운되고 에폭시 내에 완전히 포팅된다. 노출된 중공 섬유(예를 들어, 구조화된 세그먼트에서)는 생물반응기 유체 높이에 중심 설정된다. 예상되는 습식 세포 중량은 약 400 g/L이고, 예상되는 세포 점도는 약 5 cP이다.
필터 프로브는 비교적 높은 압력 및 방사선의 레벨을 견디는 것이 가능하다. 특히, 필터 프로브는 1 bar의 음의(예를 들어, 진공) 압력 및 3 bar의 양의 압력을 견디는 것이 가능하다. 게다가, 필터 프로브는 USP 클래스 VI이고, 50 kGy의 감마 방사선을 견디는 것이 가능하다. 필터 프로브의 재료(중공 섬유의 재료를 포함함)는 또한 메탄올 및 글리세롤에 화학적으로 안정하다.
예 3
본 예는 중공 섬유 필터 프로브를 설명한다. 필터 프로브는 표준 12 mm PG13.5 포트의 인벨로프 내에서 설계되었고, 따라서 상용 교반-탱크 생물반응기와 호환 가능하였다. 프로브의 성능은 고밀도 피키아 파스토리스 배양물이 G-CSF를 반연속적으로 생성하는 데 사용되었던 시스템에서 증명되었다.
내부 중공 섬유
프로브
설계
교반 탱크 생물반응기 내에서 사용을 위한 중공 섬유 프로브가 설계되었다. 생물반응기의 교반 및 살포는 외부 교차 유동을 유지하기 위해 사용되었고, 투과물 유동은 중공 섬유의 루멘 내에서 진공의 인가에 의해 달성되었다. 섬유는 프로브의 말단부에서 밀봉되고 포팅되었고, 반면 섬유는 다른 단부에서 포팅되고 개방 방치되고 12 mm PG13.5 포트에 연결되었다. 포트의 작은 푸트프린트는 여과 플럭스를 유지하기 위해 요구 교차 유속을 달성하는 데 필요한 섬유들 사이의 이격과 여과 영역 사이의 절충을 필요로 했다.
전산 유체 역학 분석
전산 유체 역학(CFD)이 섬유의 최적 이격을 결정하기 위해 사용되었다. 섬유 설계의 2차원 단면은 생물반응기 내의 유체의 회전 속도와 동등한 주위 유속으로 시뮬레이션되었다.
유동 조건 하에서, 정체 지점은 섬유 다발의 상류, 경계 또는 내부에서 발생하였다. 다수의 섬유 직경 및 중심간 거리의 시뮬레이션에 기초하여, 섬유 다발 내에서 정체 및 섬유를 가로지르는 순 교차 유동의 손실을 회피하기 위해 섬유의 중심간 이격이 섬유 직경의 2.5배여야 한다는 것이 결정되었다.
섬유 표면에서의 전단은 또한 기준 세라믹 필터 설계 및 섬유를 전단으로부터의 편향으로부터 지지하고 속도의 최대화를 위해 다양한 설계와 비교되었다. 중심 지지는 섬유 표면에서 가장 높은 평균 전단 및 가장 높은 내부 유속을 갖기 위해, 구성을 위해 선택되었다.
섬유 조립체는 CFD에 의해 결정된 기계적 강도 요구를 충족시키도록 구성되었다. 반가요성 섬유를 서로 동일한 상대 위치에 유지하기 위해, 스페이서가 노출된 섬유의 중간점에 배치되었다(도 9a). 섬유는 생물반응기(도 9c) 내에서 중심을 벗어나 위치되었던 육각형 중심 지지부 주위에 배열되었다(도 9b).
중공 섬유 생물반응기 운전
프로브의 성능을 검증하기 위해, 피키아 파스토리스는 필터 프로브가 12 mm PG13.5 포트 중 하나에 설치된 상태에서 일회용 5 L 생물반응기에서 성장하였다. 포트를 통해 수집된 유출물은 인라인 pH 조정 및 하류측 정화 모듈로 유도되었다. 도 10a에 도시되어 있는 바와 같이, 제한된 힘이 섬유의 표면에 오염된 재료를 제거하기 위해 요구되었기 때문에 초기에 진공 압력은 낮았지만, 증가하는 양의 재료가 각각의 플러싱 후에 섬유 표면에 부착되어 유지됨에 따라 진공 압력은 시간 경과에 따라 천천히 상승하였다. 필터 프로브는 사이클-평균화 진공 압력이 그 때 1 기압 미만인 것으로 볼 때, 100시간 초과 동안 동작 가능하게 유지되었다. 대부분의 재료가 각각의 사이클의 플러시 단계 동안 제거되었지만, 초기 과도 상태 후에, 재료가 섬유 표면 상에 천천히 축적됨에 따라 사이클-평균화 역세척 압력이 천천히 증가되었다(도 10b). 사이클-평균화 펌프 듀티 사이클은 최대 130시간 동안 100% 미만이었으며(도 10c), 펌프가 그 시점까지 정상적으로 동작하고 있음을 나타내고 있다. 130시간 후에, 오염은 반응기 레벨을 유지하기 위해 요구되는 진공 압력이 펌프의 성능을 초과하게 하여, 100% 듀티 사이클을 야기하였다.
예 4
본 예는 상부 부분 및 하부 부분을 포함하는(예를 들어, 도 7a에 도시되어 있는 구조를 갖는) 2-부분 필터 프로브의 검증을 설명한다. 본 예에서, 피키아 파스토리스는 필터 프로브가 12 mm PG13.5 포트 중 하나에 설치된 상태에서 유리 0.75 L 생물반응기에서 성장되었다. 유출물이 시간 경과에 따라 반응기로부터 수집되었다. 도 11a에 도시되어 있는 바와 같이, 500 g/L 초과의 습식 세포 중량이 40시간의 접종에 도달되었다. 발효는 180시간 초과 동안 수행되었다. 도 11b에 도시되어 있는 바와 같이, 발효는 바이오매스의 축적 또는 24시간 동안의 증식으로부터 188시간 동안 관류로 전이되었다. 암모늄 설페이트가 165시간에 첨가되어 질소 결핍을 시험하였다. 시스템을 통한 유량은 그 지점과 일치했다.
예 5
본 예는 회전하도록 구성된 중공 섬유 프로브를 설명한다. 프로브 설계는 프로브 회전의 영향을 이해하기 위해 CFD를 사용하여 평가되었다. 중공 섬유 프로브, 2개의 소형 및 2개의 대형 프로브, 4개의 배플 및 6-블레이드 임펠러를 갖는 반응기의 2차원 표현을 생성되었다. 유동장은 다중 기준 프레임 접근법을 사용하여 평가되었는데, 여기서 중공 섬유 프로브 및 임펠러 블레이드는 독립적인 이동 기준 프레임에서 평가되었고, 반면 유체 유동장의 나머지는 단일 고정 기준 프레임에서 평가되었다. 프로브를 회전시키는 것은 프로브 내에서 가시적으로 더 높은 전체 속도를 야기하였고, 역세척 사이클 내에서 제거된 이전에 부착된 고체 재료의 더 신속한 제거를 허용하였다. CFD 시뮬레이션은 20 내지 80 라디안/초의 임펠러와 프로브(시계방향 80 rad/sec 내지 반시계방향 80 rad/sec)의 회전 속도에 대해 수행되었다. 임펠러 속도와 프로브 속도의 모두를 증가시키는 것은 전단 속도의 증가를 야기하였다. 반시계방향으로 프로브를 동작하는 것은 시계방향에 비교하여 더 높은 전단 속도를 야기하였다.
예 6
본 실시예는 이전의 예에서와 같이 생물반응기 내에 내부에 위치된 필터와 대조적으로 고밀도 피키아 파스토리스 배양물을 갖는 외부 필터 구성을 이용하는 것의 영향을 분석한다.
물에 대한 헨리 상수(Henry's constant)는 0.0013 mol/kg-bar인데, 이는 공기와 평형을 이루는 용액이 34.8 m g/L의 산소의 용존 산소 함량을 갖는다는 것을 의미한다. 피키아 파스토리스 배양물은 통상적으로 공기에 의한 약 25%의 포화도에서 동작하는데, 이는 8.5 m g/L의 용존 산소 함량에 대응한다. 메탄올 함유 배지에서 배양될 때, 피키아 파스토리스는 1 gO2/gMeOH의 대략적인 산소-메탄올 수율을 갖는다. 0.05 g MeOH/gWCW-h의 특정 메탄올 흡수 속도 및 500 gWCW/L 배양 밀도에서, 산소 흡수 속도는 6.9 m g/L-s이다. 이들 조건 하에서, 배양물 내의 산소는 1.3초 내에 완전히 소비될 수 있다.
이들 결과에 기초하여, 통상의 10초 사이클 시간이 외부 디바이스 내에서 저산소 조건을 야기할 가능성이 있을 것이다. 게다가, 유체 사구역은 연장된 체류 시간을 갖는 세포의 서브세트를 야기하여, 문제를 악화시킬 수도 있다. 이러한 저산소 조건은 배양물 생존율 및 용해의 손실을 초래하여, 생성물 열화에 기여하는 프로테아제의 방출을 야기할 수도 있다. 생물반응기 체적을 증가시키는 것은 필터 면적과 카트리지 체적의 정합된 증가를 야기하여, 더 긴 체류 시간을 초래하여, 문제점을 더 악화시킨다.
본 발명의 다수의 실시예가 본 명세서에 설명되고 예시되었지만, 통상의 기술자는 본 명세서에 설명된 기능을 수행하고 그리고/또는 결과 및/또는 장점 중 하나 이상을 얻기 위한 다양한 다른 수단 및/또는 구조체를 즉시 고려할 수 있을 것이고, 각각의 이러한 변형 및/또는 수정은 본 발명의 범주 내에 있는 것으로 간주된다. 더 일반적으로, 통상의 기술자는 본 명세서에 설명된 모든 파라미터, 치수, 재료, 및 구성이 예시적인 것으로 의도되고, 실제 파라미터, 치수, 재료, 및/또는 구성이 본 발명의 교시가 사용되는 특정 용례 또는 용례들에 좌우될 것이라는 것을 즉시 이해할 수 있을 것이다. 통상의 기술자는 단지 관례적인 실험을 사용하여, 본 명세서에 설명된 본 발명의 특정 실시예의 다수의 등가물을 인식할 것이고, 또는 확인하는 것이 가능할 것이다. 따라서, 상기 실시예는 단지 예로서만 제시된 것이고, 첨부된 청구범위 및 그 등가물의 범주 내에서, 본 발명은 구체적으로 설명되고 청구된 것 이외로 실시될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 본 발명은 본 명세서에 설명된 각각의 개별 특징부, 시스템, 물품, 재료, 키트, 및/또는 방법에 관한 것이다. 게다가, 2개 이상의 이러한 특징부, 시스템, 물품, 재료, 키트, 및/또는 방법의 임의의 조합은, 이러한 특징부, 시스템, 물품, 재료, 키트, 및/또는 방법이 서로 불일치하지 않으면, 본 발명의 범주 내에 포함된다.
이와 같이 적어도 하나의 실시예의 다수의 양태가 설명되었지만, 다양한 변경, 수정 및 개량이 통상의 기술자에게 즉시 발생할 것이라는 것이 이해되어야 한다. 이러한 변경, 수정 및 개량은 본 개시내용의 사상 및 범주 내에 있는 것으로 의도된다. 이에 따라, 상기 설명 및 도면은 단지 예일 뿐이다.
본 개시내용의 전술된 실시예는 임의의 수많은 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예는 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합을 사용하여 구현될 수도 있다. 소프트웨어로 구현될 때, 소프트웨어 코드는 단일 컴퓨터에 제공되건 또는 다수의 컴퓨터에 분산되건간에, 임의의 적합한 프로세서 또는 프로세서의 집합에서 실행될 수 있다.
또한, 본 명세서에 약술된 다양한 방법 또는 프로세스는 다양한 운영 체제 또는 플랫폼 중 임의의 하나를 채용하는 하나 이상의 프로세서 상에서 실행 가능한 소프트웨어로서 코딩될 수도 있다. 부가적으로, 이러한 소프트웨어는 다수의 적합한 프로그래밍 언어 및/또는 프로그래밍 또는 스크립팅 툴 중 임의의 것을 사용하여 기입될 수도 있고, 또한 프레임워크 또는 가상 기계에서 실행되는 실행 가능한 기계 언어 코드 또는 중간 코드로서 컴파일링될 수도 있다.
이와 관련하여, 본 명세서에 개시된 개념은, 하나 이상의 컴퓨터 또는 다른 프로세서 상에서 실행될 때, 전술된 본 개시내용의 다양한 실시예를 구현하는 방법을 수행하는 하나 이상의 프로그램으로 인코딩된 비일시적 컴퓨터-판독 가능 매체(또는 다중 컴퓨터-판독 가능 매체)(예를 들어, 컴퓨터 메모리, 하나 이상의 플로피 디스크, 콤팩트 디스크, 광학 디스크, 자기 테이프, 플래시 메모리, 필드 프로그램 가능 게이트 어레이 또는 다른 반도체 디바이스 내의 회로 구성, 또는 다른 비일시적 탠저블 컴퓨터 저장 매체)로서 구체화될 수도 있다. 컴퓨터-판독 가능 매체 또는 매체들은, 그 위에 저장된 프로그램 또는 프로그램들이 전술된 바와 같은 본 개시내용의 다양한 양태를 구현하기 위해 하나 이상의 상이한 컴퓨터 또는 다른 프로세서 상에 로딩될 수 있도록 운송 가능할 수 있다.
용어 "프로그램" 또는 "소프트웨어"는 전술된 바와 같이 본 개시내용의 다양한 양태를 구현하기 위해 컴퓨터 또는 다른 프로세서를 프로그래밍하는 데 채용될 수 있는 임의의 유형의 컴퓨터 코드 또는 컴퓨터 실행 가능 명령의 세트를 칭하기 위해 본 명세서에 사용된다. 또한, 본 실시예의 일 양태에 따르면, 실행될 때 본 개시내용의 방법을 수행할 때 하나 이상의 컴퓨터 프로그램은 단일 컴퓨터 또는 프로세서 상에 상주할 필요는 없고, 본 개시내용의 다양한 양태를 구현하기 위해 다수의 상이한 컴퓨터 또는 프로세서 사이에서 모듈형 방식으로 분산될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.
컴퓨터 실행 가능 명령은 하나 이상의 컴퓨터 또는 다른 디바이스에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 다수의 형태일 수도 있다. 일반적으로, 프로그램 모듈은 특정 작업을 수행하거나 특정 추상 데이터 유형을 구현하는 루틴, 프로그램, 객체, 구성요소, 데이터 구조 등을 포함한다. 통상적으로, 프로그램 모듈의 기능성은 다양한 실시예에서 원하는 바에 따라 조합되거나 분산될 수도 있다.
또한, 데이터 구조는 임의의 적합한 형태로 컴퓨터-판독 가능 매체에 저장될 수도 있다. 예시의 단순화를 위해, 데이터 구조는 데이터 구조 내의 위치를 통해 관련된 필드를 갖는 것으로 도시될 수도 있다. 이러한 관계는 마찬가지로 필드 사이의 관계를 전달하는 컴퓨터-판독 가능 매체 내의 위치를 갖는 필드에 대한 저장소를 할당함으로써 달성될 수도 있다. 그러나, 데이터 요소 사이의 관계를 설정하는 포인터, 태그 또는 다른 메커니즘의 사용을 통한 것을 포함하여, 데이터 구조의 필드 내의 정보 사이의 관계를 설정하기 위해 임의의 적합한 메커니즘이 사용될 수도 있다.
본 개시내용의 다양한 특징 및 양태는 단독으로, 2개 이상의 임의의 조합으로, 또는 상기에 설명된 실시예에서 구체적으로 설명되지 않은 다양한 배열로 사용될 수도 있으며, 따라서 상기 설명에 설명되거나 도면에 도시되어 있는 구성요소의 상세 및 배열에 그 용례가 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 일 실시예에서 설명된 양태는 다른 실시예에서 설명된 양태와 임의의 방식으로 조합될 수도 있다.
또한, 본 명세서에 개시된 개념은, 그 예가 제공되어 있는 방법으로서 구현될 수도 있다. 방법의 일부로서 수행되는 동작은 임의의 적합한 방식으로 순서화될 수도 있다. 이에 따라, 예시적인 실시예에서 순차적인 동작으로서 도시되어 있지만, 일부 동작을 동시에 수행하는 것을 포함할 수도 있는, 예시되어 있는 것과는 상이한 순서로 동작이 수행되는 실시예가 구성될 수도 있다.
청구항 요소를 수식하기 위해 청구항에서 "제1", "제2", "제3" 등과 같은 서수 용어의 사용은 자체로 임의의 우선순위, 선행, 또는 다른 청구항 요소에 비한 하나의 청구항 요소의 순서 또는 방법의 동작이 수행되는 시간적인 순서를 암시하는 것은 아니고, 청구항 요소들을 구별하기 위해 동일한 명칭(그러나 서수 용어의 사용을 위해)을 갖는 다른 요소로부터 특정 명칭을 갖는 하나의 청구항 요소를 구별하기 위한 라벨로서만 사용된다.
또한, 본 명세서에서 사용된 어구 및 용어는 설명을 위한 것이며 한정으로서 간주되어서는 안된다. 본 명세서에서 "구비하는", "포함하는", "갖는", "함유하는", "수반하는" 및 이들의 변형의 사용은 그 이후에 열거된 아이템 및 그 등가물뿐만 아니라 부가의 아이템을 포함하는 것으로 의도된다.
모든 정의는, 본 명세서에 정의되고 사용될 때, 사전적 정의, 참조로서 합체되어 있는 문헌 내의 정의, 및/또는 정의된 용어의 일반적인 의미보다 우선하는 것으로 이해되어야 한다.
단수 표현은 상세한 설명 및 청구범위에서 본 명세서에 사용될 때, 명백히 반대로 지시되지 않으면, "적어도 하나"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
구문 "및/또는"은 상세한 설명 및 청구범위에서 본 명세서에 사용될 때, 이와 같이 연접된 요소 중 "어느 하나 또는 모두", 즉 몇몇 경우에 연접적으로 존재하고 다른 경우에 이접적으로 존재하는 요소를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. "및/또는"으로 열거된 다수의 요소는 동일한 방식으로, 즉 이와 같이 연접된 요소의 "하나 이상"으로 해석되어야 한다. 구체적으로 식별된 이들 요소에 관련되거나 관련되지 않건간에, "및/또는" 절에 의해 구체적으로 식별된 요소 이외의 다른 요소가 선택적으로 존재할 수도 있다. 따라서, 비한정적인 예로서, "A 및/또는 B"의 언급은, "포함하는"과 같은 개방형 언어와 함께 사용될 때, 일 실시예에서 A만(선택적으로 B 이외의 요소를 포함함); 다른 실시예에서, B만(선택적으로 A 이외의 요소를 포함함); 또 다른 실시예에서 A 및 B의 모두(선택적으로 다른 요소를 포함함) 등을 칭할 수 있다.
상세한 설명 및 청구범위에서 본 명세서에 사용된 바와 같이, "또는"은 상기에 정의된 바와 같은 "및/또는"과 동일한 의미를 갖도록 이해되어야 한다. 예를 들어, 리스트 내의 아이템을 분리할 때, "또는" 또는 "및/또는"은 포함적인 것으로서, 즉 다수의 요소 또는 요소의 리스트의 적어도 하나의 포함, 뿐만 아니라 하나 초과를 포함하고, 선택적으로 부가의 열거되지 않은 아이템을 포함하는 것으로서 해석되어야 한다. 단지 "~중 단지 하나" 또는 "~중 정확히 하나"와 같은 명백히 반대로 지시된 용어, 또는 청구범위에 사용될 때, "~로 이루어지는"은 다수의 요소 또는 요소의 리스트 중 정확히 하나의 요소의 포함을 칭할 것이다. 일반적으로, 용어 "또는"은 본 명세서에 사용될 때, 상기에 정의된 바와 같은 "및/또는"과 동일한 의미를 갖는 것으로서 해석되어야 하고, "어느 하나", "~중 하나", "~중 단지 하나" 또는 "~중 정확히 하나"와 같은, 배제의 용어에 선행하지 않으면, 배제적인 대안(즉, "하나 또는 다른 하나 그러나 모두는 아님")을 지시하는 것으로서 해석되어서는 안된다. "~으로 필수적으로 이루어지는"은 청구범위에 사용될 때, 특허법의 범위에서 사용되는 그 일반적인 의미를 가질 것이다.
상세한 설명 및 청구범위에서 본 명세서에 사용된 바와 같이, 하나 이상의 요소의 리스트와 관련하여 구문 "적어도 하나"는, 요소의 리스트 내의 요소 중 임의의 하나 이상으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 의미하지만, 반드시 요소의 리스트 내에 구체적으로 열거된 각각의 모든 요소의 적어도 하나를 포함하고 요소의 리스트 내의 요소의 임의의 조합을 배제하는 것은 아니라는 것이 이해되어야 한다. 이 정의는 또한, 구체적으로 식별된 이들 요소에 관련되거나 관련되지 않건간에, 구문 "적어도 하나"가 칭하는 요소의 리스트 내에 구체적으로 식별된 요소 이외의 요소가 선택적으로 존재할 수도 있는 것을 허용한다. 따라서, 비한정적인 예로서, "A와 B 중 적어도 하나"(또는 등가적으로, "A 또는 B 중 적어도 하나, 또는 등가적으로 "A 및/또는 B 중 적어도 하나")는 일 실시예에서, 적어도 하나, 선택적으로 하나 초과의 A를 포함하고, B는 존재하지 않는 것(및 선택적으로 B 이외의 요소를 포함함); 다른 실시예에서 적어도 하나, 선택적으로 하나 초과의 B를 포함하고, A는 존재하지 않는 것(및 선택적으로 A 이외의 요소를 포함함); 또 다른 실시예에서, 적어도 하나, 선택적으로 하나 초과의 A를 포함하고, 적어도 하나, 선택적으로 하나 초과의 B를 포함하는 것(및 선택적으로 다른 요소를 포함함) 등을 칭할 수 있다.
명백히 반대로 지시되지 않으면, 하나 초과의 단계 또는 동작을 포함하는 본 명세서에 청구된 임의의 방법에서, 방법의 단계 또는 동작의 순서는 방법의 단계 또는 동작이 상술되는 순서에 반드시 한정되는 것은 아니라는 것이 또한 이해되어야 한다.
청구범위에서, 뿐만 아니라 상기 상세한 설명에서, 모든 "포함하는", "구비하는", "갖춘", "갖는", "함유하는", "수반하는", "소지하는", "~으로 구성된" 등과 같은 모든 연결구는 개방형인 것으로, 즉 포함하지만 이에 한정되는 것은 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 단지 연결구 "~으로 이루어지는" 및 "~으로 필수적으로 이루어지는"은 미국 특허청의 특허 심사 절차의 지침서, 섹션 2111.03에 설명된 바와 같이, 폐쇄형 또는 반폐쇄형 연결구 각각일 것이다.
Claims (60)
- 필터 프로브이며,
복수의 종방향으로 정렬된 중공 섬유를 포함하는 섬유 다발을 포함하고,
섬유 다발의 길이를 따른 하나 이상의 지점에서 섬유 다발 내의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리는 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.1배 이상인, 필터 프로브. - 필터 프로브이며,
복수의 종방향으로 정렬된 중공 섬유를 포함하는 섬유 다발을 포함하고,
섬유 다발의 길이를 따른 하나 이상의 지점에서 섬유 다발 내의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리는 섬유 다발의 중공 섬유의 평균 외경 이상인, 필터 프로브. - 제2항에 있어서, 섬유 다발의 길이를 따른 하나 이상의 지점에서 섬유 다발 내의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리는 섬유 다발의 중공 섬유의 평균 외경의 2배 이상인, 필터 프로브.
- 제2항 또는 제3항에 있어서, 섬유 다발의 중공 섬유의 평균 외경은 약 0.5 mm 내지 약 5 mm의 범위에 있는, 필터 프로브.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유 다발의 중공 섬유는 약 0.1 mm 내지 약 5 mm 범위의 평균 내경을 갖는, 필터 프로브.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유 다발의 중공 섬유는 어레이로 배열되는, 필터 프로브.
- 제6항에 있어서, 어레이는 육각형, 선형, 환형, 또는 정사각형 어레이인, 필터 프로브.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유 다발은 적어도 약 10개의 종방향으로 정렬된 중공 섬유, 적어도 약 50개의 종방향으로 정렬된 중공 섬유, 적어도 약 100개의 종방향으로 정렬된 중공 섬유, 적어도 약 500개의 종방향으로 정렬된 중공 섬유, 적어도 약 1000개의 종방향으로 정렬된 중공 섬유, 적어도 약 2000개의 종방향으로 정렬된 중공 섬유, 또는 적어도 약 2500개의 종방향으로 정렬된 중공 섬유를 포함하는, 필터 프로브.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 필터 다발은 섬유 다발 내의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리가 섬유 다발의 중공 섬유의 평균 외경 이상인 구조화된 세그먼트를 포함하는, 필터 프로브.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 필터 다발은 섬유 다발 내의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리가 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.1배 이상인 구조화된 세그먼트를 포함하는, 필터 프로브.
- 제9항 또는 제10항에 있어서, 구조화된 세그먼트는 적어도 약 50 mm, 적어도 약 100 mm, 적어도 약 200 mm, 또는 적어도 약 500 mm의 길이를 갖는, 필터 프로브.
- 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 구조화된 세그먼트 내의 중공 섬유는 적어도 약 20 cm2, 적어도 약 50 cm2, 적어도 약 100 cm2, 적어도 약 500 cm2, 적어도 약 1000 cm2, 적어도 약 5000 cm2, 적어도 약 10,000 cm2, 적어도 약 20,000 cm2, 또는 적어도 약 50,000 cm2의 표면적을 갖는, 필터 프로브.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유 다발 내의 적어도 하나의 중공 섬유는 약 0.025 ㎛ 내지 약 2.0 ㎛ 범위의 기공 측정법에 의해 측정될 때의 평균 기공 크기를 갖는 복수의 기공을 포함하는, 필터 프로브.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유 다발 내의 각각의 중공 섬유는 약 0.025 ㎛ 내지 약 2.0 ㎛ 범위의 기공 측정법에 의해 측정될 때의 평균 기공 크기를 갖는 복수의 기공을 포함하는, 필터 프로브.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유 다발 내의 적어도 하나의 중공 섬유는 약 1 kDa 내지 약 250 kDa의 분자량 컷오프 기공 크기를 갖는 복수의 기공을 포함하는, 필터 프로브.
- 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유 다발 내의 각각의 중공 섬유는 약 1 kDa 내지 약 250 kDa의 분자량 컷오프 기공 크기를 갖는 복수의 기공을 포함하는, 필터 프로브.
- 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유 다발 내의 적어도 하나의 중공 섬유는 약 1 kDa 내지 약 100,000 kDa의 분자량 컷오프 기공 크기를 갖는 복수의 기공을 포함하는, 필터 프로브.
- 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유 다발 내의 각각의 중공 섬유는 약 1 kDa 내지 약 100,000 kDa의 분자량 컷오프 기공 크기를 갖는 복수의 기공을 포함하는, 필터 프로브.
- 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유 다발 내의 하나 이상의 중공 섬유는 폴리머, 세라믹, 및/또는 금속을 포함하는, 필터 프로브.
- 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 필터 프로브는 약 50 mm 이하, 약 25 mm 이하, 약 15 mm 이하, 또는 약 10 mm 이하의 직경을 갖는, 필터 프로브.
- 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 필터 프로브는 약 25 mm 이하의 직경을 갖고, 2500개 이하의 섬유를 포함하는, 필터 프로브.
- 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 필터 프로브는 샤프트 및 하나 이상의 이격 요소를 더 포함하고, 하나 이상의 이격 요소는 섬유 다발의 중공 섬유를 위한 간극 구멍을 포함하는, 필터 프로브.
- 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 필터 프로브는 약 -5 bar 내지 약 5 bar의 차압을 견디도록 구성되는, 필터 프로브.
- 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 필터 프로브는 약 50 kGy 이하의 감마 방사선을 견디도록 구성되는, 필터 프로브.
- 필터 프로브이며,
복수의 중공 섬유를 포함하는 섬유 다발을 포함하고,
섬유 다발의 길이를 따른 하나 이상의 지점에서 섬유 다발 내의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리는 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.1배 이상인, 필터 프로브. - 필터 프로브이며,
복수의 중공 섬유를 포함하는 섬유 다발을 포함하고,
섬유 다발의 길이를 따른 하나 이상의 지점에서 섬유 다발 내의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리는 섬유 다발의 중공 섬유의 평균 외경 이상인, 필터 프로브. - 제25항 또는 제26항에 있어서, 복수의 중공 섬유는 필터 프로브의 구조화된 세그먼트를 따라 가변 정렬을 갖는, 필터 프로브.
- 필터 프로브이며,
적어도 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 구조화된 세그먼트를 포함하고, 각각의 영역은 중공 섬유 다발 또는 중공 섬유 다발 길이의 일부를 포함하고,
구조화된 세그먼트의 제1 영역에서, 중공 섬유 다발의 적어도 제1 중공 섬유는 구조화된 세그먼트의 제1 영역 또는 제2 영역에 위치된 중공 섬유 다발의 제2 중공 섬유와 종방향으로 정렬되지 않는, 필터 프로브. - 제28항에 있어서, 중공 섬유 다발의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리는 구조화된 세그먼트의 제1 영역 및/또는 제2 영역의 하나 이상의 지점에서 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.1배 이상인, 필터 프로브.
- 제28항 또는 제29항에 있어서, 섬유 다발의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리는 구조화된 세그먼트의 제1 영역 및/또는 제2 영역의 하나 이상의 지점에서 섬유 다발의 중공 섬유의 평균 외경 이상인, 필터 프로브.
- 필터 프로브이며,
복수의 중공 섬유를 포함하는 섬유 다발; 및
2차 필터를 포함하고,
섬유 다발의 적어도 하나의 중공 섬유는 2차 필터에 유체 연결되는, 필터 프로브. - 제31항에 있어서, 섬유 다발의 각각의 중공 섬유는 2차 필터에 유체 연결되는, 필터 프로브.
- 제31항 또는 제32항에 있어서, 섬유 다발의 각각의 중공 섬유는 상이한 2차 필터에 유체 연결되는, 필터 프로브.
- 필터 프로브이며,
복수의 중공 섬유를 포함하는 섬유 다발을 포함하고,
필터 프로브는 적어도 약 10 RPM의 속도로 회전하도록 구성되는, 필터 프로브. - 시스템이며,
반응 챔버를 포함하는 생물반응기; 및
복수의 종방향으로 정렬된 중공 섬유를 포함하는 섬유 다발을 포함하는 필터 프로브를 포함하고, 섬유 다발의 길이를 따른 하나 이상의 지점에서 섬유 다발 내의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리는 섬유 다발의 중공 섬유의 평균 외경 이상인, 시스템. - 시스템이며,
반응 챔버를 포함하는 생물반응기; 및
복수의 종방향으로 정렬된 중공 섬유를 포함하는 섬유 다발을 포함하는 필터 프로브를 포함하고, 섬유 다발의 길이를 따른 하나 이상의 지점에서 섬유 다발 내의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리는 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.1배 이상인, 시스템. - 제35항 또는 제36항에 있어서, 반응 챔버는 적어도 하나의 세포 배양 배지 및 적어도 하나의 생물학적으로 생성된 생성물을 발현하도록 구성된 제1 유형의 생물학적 세포를 포함하는 현탁액을 수납하는, 시스템.
- 제35항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 생물반응기는 관류 생물반응기인, 시스템.
- 제38항에 있어서, 필터 프로브는 현탁액에 적어도 부분적으로 침지되는, 시스템.
- 제35항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 필터 프로브는 현탁액에 비해 제1 유형의 생물학적 세포에 있어서 희박한 적어도 하나의 여과물 스트림을 생성하도록 구성되는, 시스템.
- 제40항에 있어서, 적어도 하나의 여과물 스트림은 적어도 하나의 생물학적으로 생성된 생성물을 포함하는, 시스템.
- 제45항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서, 생물반응기는 화학조절 배양장치인, 시스템.
- 제35항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 반응 챔버는 약 0.5 L 내지 약 200 L 범위의 체적을 갖는, 시스템.
- 제35항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 유형의 생물학적 세포는 박테리아 세포, 효모 세포, 사상균 세포, 미세조류 세포, 규조류 세포 또는 포유동물 세포를 포함하는, 시스템.
- 제44항에 있어서, 효모 세포는 피키아 파스토리스 세포인, 시스템.
- 제35항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 생물학적으로 생성된 생성물은 시토카인, 항체, 항체 단편, 나노본체, 호르몬, 효소, 성장 인자, 혈액 인자, 재조합 면역원, 및/또는 융합 단백질을 포함하는, 시스템.
- 제35항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 생물학적으로 생성된 생성물은 인간 성장 호르몬(hGH), 과립구-콜로니 자극 인자(G-CSF) 및/또는 인터페론을 포함하는, 시스템.
- 제35항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서, 필터 프로브는 생물반응기 높이의 적어도 약 60%, 적어도 약 70%, 적어도 약 80%, 또는 적어도 약 90%인 길이를 갖는, 시스템.
- 적어도 하나의 생물학적으로 생성된 생성물을 생산하는 방법이며,
적어도 하나의 세포 배양 배지를 포함하는 적어도 하나의 공급물 스트림을 제1 유량으로 생물반응기에 공급하는 단계;
생물반응기 내에서, 적어도 하나의 세포 배양 배지 및 적어도 하나의 생물학적으로 생성된 생성물을 발현하는 적어도 제1 유형의 생물학적 세포를 포함하는 현탁액을 생성하는 단계; 및
적어도 하나의 여과물 스트림을 생성하기 위해 현탁액의 적어도 일부를 제2 유량으로 필터 프로브를 통해 유동시키는 단계를 포함하고, 필터 프로브는 복수의 종방향으로 정렬된 중공 섬유를 포함하는 섬유 다발을 포함하고, 제2 유량은 1일당 적어도 약 0.5 반응기 체적인, 방법. - 제49항에 있어서, 적어도 하나의 세포 배양 배지를 포함하는 적어도 하나의 공급물 스트림을 생물반응기에 공급하는 단계 전에,
생물반응기에 성장 세포 배양 배지를 공급하는 단계;
적어도 약 1일의 기간 동안 성장 세포 배양 배지에서 제1 유형의 생물학적 세포를 배양하는 단계; 및
생물반응기로부터 성장 세포 배양 배지를 적어도 부분적으로 제거하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제49항 또는 제50항에 있어서, 생물반응기는 관류 생물반응기 또는 화학조절 배양장치인, 방법.
- 제49항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 여과물 스트림은 제1 유형의 생물학적 세포에 있어서 희박한, 방법.
- 제49항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 여과물 스트림은 적어도 하나의 생물학적으로 생성된 생성물을 포함하는, 방법.
- 제49항 내지 제53항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 공급물 스트림은 적어도 약 1일의 기간에 걸쳐 제1 유량으로 생물반응기에 실질적으로 연속적으로 공급되는, 방법.
- 제49항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 여과물 스트림은 적어도 약 1일의 기간에 걸쳐 제2 유량으로 생물반응기로부터 실질적으로 연속적으로 제거되는, 방법.
- 제49항 내지 제55항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 유량 및 제2 유량은 실질적으로 동일한, 방법.
- 생물반응기로부터 적어도 하나의 생물학적으로 생성된 생성물을 수확하는 방법이며,
생물반응기 내에서, 현탁액을 생성하는 단계; 및
생물반응기 내에 수납되고 적어도 하나의 세포 배양 배지 및 적어도 하나의 생물학적으로 생성된 생성물을 발현하는 적어도 제1 유형의 생물학적 세포를 포함하는 현탁액의 적어도 일부를, 1일당 적어도 약 0.5 반응기 체적의 유량으로 중공 섬유 필터 프로브를 통해 유동하게 하여 제1 유형의 생물학적 세포에 있어서 희박한 적어도 하나의 여과물 스트림을 생성하는 단계를 포함하고,
필터 프로브는 약 25 mm 이하의 직경을 갖는, 방법. - 방법이며,
적어도 하나의 생물학적으로 생성된 생성물 및 생물학적 세포를 포함하는 세포 현탁액 스트림을 중공 섬유의 제1 영역을 통해 유동시켜, 적어도 하나의 생물학적으로 생성된 생성물을 포함하고 세포 현탁액 스트림에 비해 생물학적 세포에 있어서 희박한 제1 여과물 스트림을 중공 섬유의 루멘에서 생성하는 단계;
제1 여과물 스트림을 중공 섬유의 루멘을 통해 제1 영역으로부터 제2 영역으로 유동하게 유도하는 단계; 및
제1 여과물 스트림을 중공 섬유의 제2 영역을 통해 루멘으로부터 필터 하우징의 내부 영역으로 유동하게 유도하여 제2 여과물 스트림을 생성하는 단계를 포함하는, 방법. - 키트이며,
복수의 종방향으로 정렬된 중공 섬유를 포함하는 섬유 다발을 포함하는 필터 프로브로서, 섬유 다발의 길이를 따른 하나 이상의 지점에서 섬유 다발 내의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리는 섬유 다발의 중공 섬유의 평균 외경 이상인, 필터 프로브; 및
저장 용기를 포함하는, 키트. - 키트이며,
복수의 종방향으로 정렬된 중공 섬유를 포함하는 섬유 다발을 포함하는 필터 프로브로서, 섬유 다발의 길이를 따른 하나 이상의 지점에서 섬유 다발 내의 임의의 2개의 중공 섬유 사이의 중심간 거리는 2개의 중공 섬유의 최소 직경의 1.1배 이상인, 필터 프로브; 및
저장 용기를 포함하는, 키트.
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