專利名稱：適于紫外線檢測的聚合物裝置的制作方法
專利說明
背景技術：
大量的文獻涉及開發適于紫外線(UV)檢測的裝置，其一般用作生物分子過濾、或色譜分析或電泳分離系統中的檢測器。
傳統上，石英是用于UV檢測裝置中的優選材料，因為其是UV可穿透的。然而，石英有許多的缺點其比聚合材料更貴，并且石英裝置的生產方法相對復雜且昂貴。因此，石英裝置不適合用于一次性系統。對一次性系統存在顯著的興趣，尤其是用于嚴格控制的過程，例如用于藥物應用的化學物質、生物分子或其它組分的分離或純化。在此類系統中使用的材料必須滿足美國藥典(USP)VI類的要求，以保證在使用的過程中它們不會釋放有害物質。盡管這一標準對用于分析目的系統具有較小的關聯性，然而其對用于制備目的的系統是極其重要的標準。此類用于制備目的的系統應當還提供無菌的環境，以滿足此類應用的嚴格衛生要求。因此，應當可以對該系統進行消毒。在本文中將消毒解釋為減少微生物群的意思。
可通過應用許多種方法對設備消毒，例如通過應用100％環氧乙烯氣體。然而，這一方法具有許多缺點。首先，消毒后，必須將該設備轉移至充氣室中，其保持在該充氣室中直到氣體被驅散并且可以安全的使用該設備。此外，該氣體可能沒有深入到待消毒設備內的所有腔，并且封條可能是緊張的。此外，可能必須使用氣體可滲透包裝材料，以允許氣體通過。
γ輻射是用于消毒設備的另一種方法。在本文中將γ輻射消毒解釋為通過應用γ輻射減少微生物群的意思。一般而言，將25kGy的輻射劑量用于這一目的，并且該輻射源一般是60Co，但也可以使用137Cs。輻射劑量應當為至少15kGy。對于少于15kGy的輻射劑量(例如，10kGy)，管理機構需要存在于待消毒系統上所有細菌的清單，以及所有列出的細菌均被殺死的證據。因此，優選應用高于15kGy的輻射劑量。在測試USP<85>中提供了γ輻射后的無菌可接受的測試標準，并且包括流通道內微生物載量(CFU/100ml)和內毒素水平(EU/ml)的結果。應用γ輻射克服了上面提到的環氧乙烯消毒的缺陷。在γ輻射期間，設備的包裝保持完整且封條不緊張。γ輻射可穿透深入大多數材料，并且排除了對氣體可滲透包裝材料的需要。在γ輻射后，可以直接使用該設備，因為其不留有有害殘余或污染物。
用于非UV檢測的裝置的通過γ輻射的設備消毒是本領域公知的。因此，例如，用于生物膜生長在線顯微研究的連續培養室或流通池是可獲得的(例如，Stovall Life Sciences，Inc.，參見www.slscience.com/flowcell)。由于在此類應用中應用了可見光，與UV檢測相反，可以應用許多材料，這些材料即使在γ輻射后在可見范圍內仍然可透射。
在WO02/29397中描述了在用于UV檢測的裝置中應用聚合物材料。WO02/29397公開了在UV檢測裝置中應用環烯共聚物或無定形氟聚合物(優選稱為Teflon
的氟聚合物)。其還公開的應用
(乙烯和降冰片烯共聚物)，據說其在250nm以上以＞50％的效率透射UV。然而，多數環烯共聚物(從降冰片烯單體制得的聚合物)不是USP分類的。此外，許多環烯共聚物在γ輻射處理后將阻斷UV輻射。實際上，在經過γ輻射處理后，多數聚合物傾向于阻斷UV輻射。作為原料Teflon
無定形氟聚合物非常昂貴，這使得對于一次性裝置是經濟上不適合的。
美國專利5,885,470公開了由聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氨基甲酸酯、聚砜、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯乙烯(PVC)和聚碳酸酯制得的聚合物裝置。這些材料的每一種都有缺點。根據WO02/29397，PDMS和聚氨基甲酸酯不是可注模的，PVC一般是化學不純的，PMMA和聚碳酸酯不是特別UV可穿透的(300nm以下)，以及PTFE一般為光學不透明的。此外，作為原料和進行加工，聚砜都是非常昂貴的。
發明概述 本發明的一個目的是提供用于UV檢測的裝置，適合用于分離和純化在藥物應用中使用的化學物質、生物分子或其它組分。此類系統應當提供消毒環境以滿足此類應用的嚴格要求。因此，應當能夠通過應用γ輻射消毒該系統。γ輻射是用于例如在分離或純化生物分子之前消毒裝置的優選方法。應當理解，取決于所使用的γ輻射的劑量，在該裝置中存在的微生物群可能沒有被完全消滅，而是在數量上顯著減少。不幸的是，多數聚合物在用γ輻射處理后，傾向于阻斷UV輻射。此外，在γ輻射后，UV輻射對多數聚合物具有漂白效果，因此，聚合物暴露于UV輻射的時間越長，則該聚合物的UV吸收就越減少。這一效果導致UV檢測的不穩定信號，這是一個缺點。
出人意料地，已發現聚丙烯即使在用γ輻射消毒后，仍然可用于UV檢測裝置。盡管在γ輻射后，多數聚合物在用UV輻射照射時，其UV吸收隨著時間降低，但這沒有在聚丙烯中發現令人驚訝地發現聚丙烯的UV吸收保持得非常穩定，即使在延長時間(最長達40小時)的UV輻射后也如此(表1)。時間穩定性是重要的，因為分離或純化實驗的一般運行時間都相對長(約10小時)并且該應用需要的是維持檢測器穩定性＜10mAU/h。如從表1中可看到，在γ輻射后，聚丙烯提供了比這顯著更好的UV吸收穩定性。如從
圖1可看到，與PMMA相比，聚丙烯提供了顯著改善的UV吸收穩定性。在具有約5mm2光斑尺寸的使用的實驗設置中，估計到達流通池的總UV輻射強度約為3μW(表2)，得到約0.6μW/mm2的到達流通池的估計總UV輻射強度。
傳統上認為聚丙烯不能作為用于UV檢測的合適材料，因為對于1mm厚的材料層而言，UV僅透射約13％(±1％，λ＝280nm，在用γ輻射消毒后，對聚丙烯測量，RF830MO，從Borealis，Norway獲得的醫學質量)。然而，現已發現，當應用高強度UV光源，例如光發射二極管(LED)時，這一透射是足夠的。可從若干個供應商獲得提供UV輻射的LED，例如Sensor Electronic Technology Inc.(Columbia，South Carolina，USA)。盡管多數UV輻射源產生非常高的熱，使得它們能夠很容易引起聚合物(如熱塑性塑料)變軟或熔解，然而LED一般不會這樣。聚丙烯是可注模的，并且作為原料和進行加工，其都是便宜的。此外，可以獲得滿足USP VI類要求的質量的聚丙烯，該標準使得其適合用于在高度控制環境中操作的系統，例如，用于分離、純化和制備用于醫學或制藥應用的化學物質、生物分子、藥物或其它組分的系統。
因此，根據本發明的第一方面，提供了包含通過樣本流通室分開的流體入口和流體出口的流通池，所述樣本流通室包含至少一個UV穿透窗口，其特征在于所述至少一個UV穿透窗口由聚合物材料制得并且經過γ輻射消毒。本文中詞語“聚合物”定義為“有機聚合物”。
一方面，將至少10kGy的劑量用于γ輻射消毒。
另一方面，在經過γ輻射消毒后，該聚合物材料在280nm的波長下具有每mm1％-40％的UV透射率。
再一方面，在經受γ輻射消毒后，在暴露于約0.6μW/mm2的強度的UV光72小時期間，該聚合物材料的透射率不會變化超過10％。
另一方面，在經受γ輻射消毒后，在暴露于約0.6μW/mm2的強度的UV光48小時期間，該聚合物材料的透射率不會變化超過10％。
一方面，在經受γ輻射消毒后，該聚合物材料的UV透射率每mm大于2％且少于30％。在經受γ輻射消毒后，該聚合物材料的UV透射率優選每mm大于5％且少于20％。在經受γ輻射消毒后，該聚合物材料的UV透射率更優選每mm大于12％且少于18％。
可容易地將本發明的流通池裝到分離、純化或制備系統中，也很容易從該系統中卸下，不需要使用傳統偶聯裝置，例如螺旋裝置、箍和套管。在本發明中，通過應用特別構造的覆蓋該UV檢測裝置主要部分的密封工具達到這一目的。該密封工具由不透明材料制得，以最小化進入該檢測器的散射光，因此基本上沒有UV輻射、可見輻射或近紅外輻射可以通過該材料。該密封工具還可以包含UV輻射透射窗口。
一方面，該流通池是可燃的。這對于一次性系統是有利的，因為其最小化化學污染的危險，并且減少了環境負擔。
根據本發明的第二方面，提供了制備上文描述的流通池的方法，其中該流通池通過模制制造。
根據本發明的第三方面，提供了制備上文描述的流通池的方法，其中該流通池通過注模制造。
根據本發明的第四方面，提供了制備上文描述的流通池的方法，其中該流通池通過擠壓制造。
根據本發明的第五方面，提供了制備上文描述的流通池的方法，其中該流通池通過共擠壓制造。
根據本發明的第六方面，提供了應用上文描述的流通池測量樣本UV吸收的方法。在第六方面的一個實施方案中，通過光發射二極管(LED)提供UV輻射。
根據本發明的第七方面，提供了試劑盒，其包含上文描述的流通池，以及UV吸收檢測器，所述檢測器在一側開口，以通過將該單元簡單地裝在一側從而便于不需松開該管地更換流通池。
本領域技術人員將能理解，在本發明的另一方面，提供了包含通過樣本流通室分開的流體入口和流體出口的流通池，所述樣本流通室包含至少一個UV穿透窗口，其特征在于所述至少一個UV穿透窗口由聚合物材料制得，在經過γ輻射消毒后，該聚合物材料在280nm的波長下具有每mm1％-40％的UV透射率。優選地，在經受γ輻射消毒后，該聚合物材料的UV透射率每mm大于2％且少于30％。更優選地，在經受γ輻射消毒后，該聚合物材料的UV透射率每mm大于5％且少于20％。最優選地，在經受γ輻射消毒后，該聚合物材料的UV透射率每mm大于12％且少于18％。最優選地，該流通池是可燃的。
本領域技術人員能夠理解，包含至少一個由聚合物材料制得且經過γ輻射消毒的UV穿透窗口的比色杯適合用于測量樣本UV吸收的方法中。優選地，該比色杯已經經受了至少10kGy劑量的γ輻射消毒。更優選地，在經過輻射消毒后，該聚合物材料在280nm的波長下具有每mm1％-40％的UV透射率。更優選地，在經受γ輻射消毒后，該聚合物材料具有每mm大于15％且少于18％的UV透射率。最優選地，該比色杯是可燃的。
發明簡述 圖1是示出了與PMMA相比較的聚丙烯UV吸收穩定性(λ＝280nm)的圖。
圖2是根據本發明的流通池的第一個實施方案的示意透視圖。
圖3是根據本發明的流通池的第二個實施方案的示意透視圖。
圖4是示出了根據本發明的流通池的一個實施方案如何可與液體流通通道連接的示意透視分解圖。
發明詳述 通常將根據本發明的聚合物流通池置于UV輻射源和UV輻射檢測器之間。
UV輻射源可以是汞(Hg)燈、氘燈、氙燈、光發射二極管(LED)、空心陰極燈、激光或本領域技術人員公知的任何其它UV輻射源。應用多個同類輻射源、或聯合應用不同的輻射源也在本發明的范圍之內。由于其低的熱產生以及此類輻射源的穩定性，優選使用LED。
UV輻射檢測器可以是光電倍增管、光電二極管、CCD相機或本領域技術人員公知的任何其它UV檢測器。本領域技術人員能夠理解，還可將分光光度計用作UV檢測器。應用多個同類檢測器，或聯合應用不同的檢測器(例如，其具有對不同波長輻射的不同的反應，和/或具有不同的動態范圍)也在本發明的范圍內。一般地，使用相同類型和性能的兩個檢測器一個樣本檢測器用于測量樣本信號，以及一個參照檢測器檢測參照信號。
通常通過應用位于UV源和流通池之間的分光鏡將來自UV源的輻射束分為兩個獨立的束。第一束從分光鏡通過流通池進入樣本檢測器。通常使第二束反射，使得其不經過流通池即進入參照檢測器。
備選地，可將兩個束引導至同一個檢測器。在這種情況下，應用光斷續器和一些鏡子交替地引導該光線直接進入檢測器或通過樣本進入檢測器。
根據本發明的流通池可以具有0.2-15mm范圍內的光程(在圖2中用H標記)。具有不同光程的流通池提供了不同的測量動態范圍。1mm的光程適于光密樣本，而5mm的光程適于具有低光學密度的樣本。盡管在圖中僅應用了一個流通池以例示根據本發明的流通池的不同實施方案的實施例，應用串聯的兩個或更多個流通池也是可以想到的。通過串聯若干個具有不同光程的流通池，可以增加系統的動態范圍。還可以并聯兩個或更多個根據本發明的流通池。為最小化并聯流通池的譜帶增寬效應，可以應用流導閥，以引導樣本在一定時間相繼地流入流通池。可以以預定的間隔轉換并聯流通池之間的樣本流。備選地，可以響應從UV輻射測量得到的信號而轉換并聯流通池之間的樣本流。
圖1是展現了聚丙烯與PMMA相比較的UV吸收穩定性的圖。在本發明的一個實施方案中，流通池由聚丙烯制得。
圖2是根據本發明的流通池(10)的一個實施方案的示意透視圖。盡管此處闡明的是基本上正方形的，但該流通池(10)可以是任何幾何形狀。該流通池被成形為由壁(14)包圍的室(12)，預期入口(16)將液體流接受至流通池(10)中，以及預期出口(18)將液體流運出流通池(10)。顯示流通池(10)為具有成形為矩形的橫截面，所述矩形具有兩個短側和兩個長側，但是其它形狀也是可以想得到的，諸如正方形、橢圓形、圓形等，其中所述室(12)由兩對相互連接的壁限定——一對短壁(20’，20”)和一對長壁(22’，22”)。形成每對壁的兩個壁(20’，20”，22’，22”)通常是彼此平行并對齊的。該兩對壁(20’-22”)以彼此90度的角度放置，形成流通池(10)的室(12)。所述流通池的壁(22’-22”)具有＜2mm，優選＜1.5mm，更優選＜1.0mm，甚至更優選＜0.5mm的厚度，以促進UV輻射的穿透。在使用期間，預期UV光從流通池外側的UV輻射源(未顯示)穿過壁(22’)，穿過室(12)，并穿出壁(22”)，到達UV輻射檢測器。因此，壁(22’，22”)扮演進出室(12)的窗口的角色。壁22’和22”的內表面之間的距離(H)優選為1-5mm的范圍。作為壁，在所示實施方案中22’、22”基本上是連續的，可以理解，僅存在一個用于UV光進入和離開室(12)的窗口。還可以理解，其它的實施方案也是可能的，其中流通池具有圓形或管狀結構，其僅需要存在單個、連續的窗口。本領域技術人員還可以理解，在其它實施方案中，可以在單個窗口的對面放置鏡面。流通池(10)具有小于500mm2，優選小于50mm2的橫截面面積，且具有小于100mm，優選小于20mm的長(L)。在這些范圍內的尺寸下，流通池的反壓通常為＜0.5巴，在對于水溶液的25ml/min-9L/min之間的液體流速下操作。當在用于色譜分離的系統中使用時，在25ml/min-9L/min之間的液體流速下操作，估計根據本發明的流通池的譜帶增寬效應小于10％。
流通池(10)優選由可模制的材料生產。此外，流通池(10)的材料優選滿足USP VI類材料的要求。甚至更優選地，流通池(10)的材料是驗證了的USP VI類材料。根據本發明的流通池(10)可以通過應用模制生產。此外，可通過應用注模生產根據本發明的流通池(10)。還可以通過應用擠壓生產根據本發明的流通池(10)。可以通過應用共-擠壓生產根據本發明的流通池(10)。優選以一個單件模制流通池(10)，但也可以從若干個部分組裝流通池(10)。表3列出了可以用于生產根據本發明的流通池(10)的不同材料實例的非窮舉結果。
圖3是根據本發明的另一實施方案的示意透視圖。將特異設計的密封工具(30)裝配在流通池(10)外側，以提供可密封的流通池(31)。該單密封工具(30)在流通池(10)入口(16)和出口(18)末端均提供了密封，并且如果在裝配或使用期間遭遇沖擊或振動的話，其還保護了可能脆弱的流通池(10)不被打碎。該密封工具(30)優選覆蓋流通池(10)的所有壁，除了至少一個UV輻射透過窗口(44)之外。該密封工具(30)優選由不透明材料(在一個實施方案中，SantopreneTM TPV 181-64MED，Exxon Mobile Chemical，USA)制得，因此基本上沒有UV輻射、可見輻射或近紅外輻射能夠通過該材料。因此，進入流通池以及檢測器的散射光減到最小。
使密封工具(30)成形為適合上述流通池(10)的外側。因此，一般地使密封工具(30)形成為由至少一個壁(32)、預期提供圍繞流通池(10)入口部分(16)密封的入口部分(34)和預期提供圍繞流通池(10)出口部分(18)密封的出口部分(36)限定的殼。該密封工具(30)被顯示為具有成形為矩形的橫截面(但是其它橫截面形狀，諸如正方形、橢圓形、圓形等也是可以想得到的)，并且包括由兩對壁(40’，40”，42’，42”)限定的室(38)。所述室(38)被設計為緊密地包住流通池(10)，并圍繞其密封。形成每一對壁的兩個壁(40’，40”，42’，42”)一般相互平行并對齊。兩對壁以相互90度的角度放置，形密封工具(30)的室(38)。一對壁優選在每一壁上具有UV輻射透過窗口(44)。該兩個窗口(44)彼此相對放置并對齊，因此UV輻射光束能夠穿過兩個窗口。該窗口可以是任意幾何形狀。優選使該窗口(44)形成為圓形。圖3所示的可密封流通池(31)顯示為具有兩個UV輻射透過窗口(44)，但僅用一個窗口(44)或超過兩個窗口(44)也是可以想得到的。任選地，該密封工具包含環繞UV輻射透過窗口(44)的凸起的邊緣(46)，以提供幫助密封進或出流通池(10)的光路的結構。在實線顯示的實施方案中，流通池(10)的端面沒有被密封工具覆蓋，其允許簡化流通池/密封工具部件的生產。然而，這一實施方案具有光從暴露的端面進入流通池的危險，在本發明優選的實施方案中，流通池(10)暴露的端面也被不透明密封工具覆蓋，如圖3中虛線所示。
密封工具(30)的壁(40’-42”)優選具有＜3mm，優選＜1.5mm，更優選＜1.0mm，甚至更優選＜0.5mm的厚度。密封工具(30)優選是有彈性的，以有助于密封流通池和意圖使用該密封工具的系統的其它組件。密封工具(30)優選由可模制材料生產。此外，密封工具(30)的材料優選滿足USPVI類材料的要求。甚至更優選地，密封工具(30)的材料是驗證了的USP VI類材料。在一個實施方案中，作為分開的部分生產流通池(10)和密封工具(30)，例如通過應用模制。然而，當然也可以作為單個部分生產流通池(10)和密封工具(30)，例如通過應用序貫模制。
可通過應用模制生產根據本發明的可密封的流通池(31)。此外，可通過應用注模生產根據本發明的可密封的流通池(31)。還可以通過應用擠壓生產根據本發明的可密封的流通池(31)。此外，還可以通過應用共-擠壓生產根據本發明的可密封的流通池(31)。優選以一個單件模制可密封的流通池(31)，但也可以從若干個部分組裝可密封的流通池(31)。
圖4是闡明了根據本發明的可密封流通池(31)的實施方案如何可與液體流通道(50，52)連接的示意透視分解圖。在密封工具(30)內部包含流通池(10)的可密封流通池(31)很容易地被插入到系統中，以與液體流通道(50，52)連接，不需要使用標準的套管和箍。可通過應用支架(54，56)使密封工具(30)內部的流通池(10)連接至液體流通道(50，52)，如圖4所示。當然，也可以將該支架直接模制在裝在外面的密封工具(30)材料上，或直接模制在流通池(10)上面。
密封工具(30)使得能夠應用在一側開口的UV檢測器。在所示的實施方案中，可以不用松開管，僅通過從側面滑入流通池即可更換流通池。如果流通池和連接的液體流通道是作為一個整體消毒的話，這是有利的。
根據本發明的流通池適用于測量樣品UV吸收的方法中。此外，根據本發明的流通池適用于在色譜系統或過濾系統中測量樣品UV吸收的方法中。UV輻射源可以是本領域技術人員公知的任何源。在一個測量樣品UV吸收的方法中，由LED提供UV能量。
表1 在用γ輻射(20-30kGy)消毒后1mm聚丙烯的UV吸收(mAU，λ＝280nm) 表2 到達流通池的UV輻射(λ＝280nm)總強度的估測，計算自所使用的儀器和光學設置。
權利要求
1.包含通過樣本流通室(12)分開的流體入口(16)和流體出口(18)的流通池(10)，所述樣本流通室(12)包含至少一個UV穿透窗口(22’)，其特征在于所述至少一個UV穿透窗口(22’)由聚合物材料制得并且經過γ輻射消毒。
2.權利要求1的流通池，其特征在于將10kGy的劑量用于所述的γ輻射消毒。
3.權利要求1-2任一項的流通池，其特征在于在經受γ輻射消毒后，所述聚合物材料在280nm的波長下具有每mm 1％-40％的UV透射率。
4.權利要求1-3任一項的流通池，其特征在于在經受γ輻射消毒后，在暴露于約0.6μW/mm2的強度的UV光72小時期間，所述聚合物材料的透射率不會變化超過10％。
5.權利要求1-3任一項的流通池，其特征在于在經受γ輻射消毒后，在暴露于約0.6μW/mm2的強度的UV光48小時期間，該聚合物材料的透射率不會變化超過10％。
6.權利要求1-5任一項的流通池，其特征在于在經受γ輻射消毒后，該聚合物材料的UV透射率每mm大于2％且少于30％。
7.權利要求1-6任一項的流通池，其特征在于在經受γ輻射消毒后，該聚合物材料的UV透射率每mm大于5％且少于20％。
8.權利要求1-7任一項的流通池，其特征在于在經受γ輻射消毒后，該聚合物材料的UV透射率每mm大于12％且少于18％。
9.權利要求1-8任一項的流通池，其特征在于在所述流通池外側裝有密封工具(30)，以提供可密封的流通池(31)。
10.權利要求9的流通池，其特征在于該密封工具由不透明材料制得，因此基本上沒有UV輻射、可見輻射或近紅外輻射可以通過該材料，所述密封工具還包含UV輻射穿透窗口(44)。
11.權利要求1-10的流通池，其特征在于是可燃燒的。
12.生產權利要求1-11任一項的流通池的方法，其特征在于通過模制制造所述流通池。
13.生產權利要求1-11任一項的流通池的方法，其特征在于通過注模制造所述流通池。
14.生產權利要求1-11任一項的流通池的方法，其特征在于通過擠壓制造所述流通池。
15.生產權利要求1-11任一項的流通池的方法，其特征在于通過共擠壓制造所述流通池。
16.應用根據權利要求1-11任一項的流通池測量樣本UV吸收的方法。
17.權利要求16的方法，其特征在于通過一個或更多個發光二極管提供UV輻射。
18.試劑盒，其包含根據權利要求1-11任一項的流通池和在一側開口的UV吸收檢測器。
全文摘要
本發明涉及包含通過樣本流通室(12)分開的流體入口(16)和流體出口(18)的流通池(10)，所述樣本流通室(12)包含至少一個UV穿透窗口(22’)，其中所述至少一個UV穿透窗口(22’)由聚合物材料制得并且經過γ輻射消毒。一方面，該流通池可燃燒。
文檔編號G01N21/05GK101611305SQ200880004895
公開日2009年12月23日 申請日期2008年2月15日 優先權日2007年2月20日
發明者H·埃林 申請人:通用電氣健康護理生物科學股份公司
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