生物制品病毒去除工艺---膜滤芯过滤

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2026-07-14             环球过滤分离技术网            guolvfenlitech6





       膜过滤通过膜孔径的筛分效应来进行的
第一, 膜对病毒的清除是以20纳米的孔径膜为主，对于细小病毒来说，18-22纳米的细小病毒一般要用20纳米的膜，因为这个孔径的膜对病毒的去除对数能达到4lg以上.
第二, 病毒的大小与我们的目标产物非常接近，以单抗为例，这个重组蛋白分子量是150kb，从直径上来说是8-10纳米，病毒是18-22纳米;  一要保证病毒的高清除率，最少也要在4lg以上，二要保证目标产物的高回收率，这个高回收率要保证在90%以上，综合筛选膜孔径，20纳米的膜除病毒是最合适的。


        对于膜材质的要求， PES（聚醚砜）和PVDF（聚偏氟乙烯），这两种膜之间的选择，还是要根据物料来决定，像血液制品类的，以凝血酶为例，这一类的产品要看膜通量和膜载量，处理相同的物料，在相同的膜面积和相同的压力下所有的条件都是一样的情况下，看那种膜过滤的速度快，选择过滤速度快的，膜载量是指单位膜面积能够过滤药液的最大体积，不同的物料膜载量是不一样的。当膜载量与膜通量确定以后，下一个就是过滤效率了，通常选择滤速度快的那种膜。

     为什么选择膜过滤的方式来对下游工艺除病毒，根据现行的药典规定，一般要采用两步工艺来对病毒进行清除，如果要用膜过滤的话，清除对数要大于4lg。


       选择膜过滤的好处有回收率高，选择合适的过滤膜，无论是切向流过滤还是死端过滤，回收率一般都可以做到90%以上。并且膜过滤使用方便，在膜过滤时可采用压力过滤方式，也可以采用泵送的方式。膜过滤工艺可以线性放大，从小试中试到大生产，线性放大性较稳定，同时过滤膜一次性使用，省去了清洁和验证的麻烦。膜过滤除病毒不会降解目标蛋白，膜过滤是筛分原理，利用不同孔径膜对不同大小分子进行拦截，是一种物理操作，不需要高温参与;所以对于绝大部分的蛋白都可以使用，并且经济实惠。


      膜组件,折叠式还是板式膜堆亦或是中空纤维膜，都可以进行完整性测试，通过测定扩散流，可以得知过滤前后膜的完整性，使用前膜可以高温灭菌，可以使用射线灭菌，这几种常规的灭菌方式都可以使用，具有良好的物理稳定性和化学兼容性。

     膜滤的问题，对于不同的药液，单一使用一种材质的膜组件有时不能解决所有的问题，根据不同的药液或不同的样品浓度、不同的工艺条件要选择合适的过滤材质，过滤膜容易堵塞，导致堵塞的原因有外部堵塞和内部堵塞，外部堵塞主要是样品中大颗粒物质在膜表面堆积导致堵塞，所以说药液黏度大的和固含量高的，黏度大马上就糊有膜表面，膜孔全部堵死，导到通量越来越小，这就属于外部因素。内部因素就是我们的药液在过滤时有可能不是新鲜的药液，可能是冻融后的，形成了多聚体、变性蛋白、脂类等，单聚体的蛋白是很好过滤的，当形成聚体以后，进入膜孔也就会糊上，堵在膜孔内部。基于这种原因，无论是在超滤还是在除病毒工艺中，最好是选择新鲜的药液，如果要冻融，次数不要太多，不要超过两次。为了防止内部堵塞，可以加上一步预过滤，用于去除多聚体，如果不加预过滤,你会发现，过滤器一下子就堵死了。

     在膜过滤时影响过滤的因素:


       首先是压力（流速），过滤时可以用压力过滤，如果对于死端过滤可以压力过滤也可以用泵送的方式，除病毒压力一般在2-3bar。达以保证病毒的高截留，同时保证膜的通量，压力越大膜通量也就越大，压力过高可能会影响到病毒的去除效果，压力越大膜的截留率越低，超出一定的压力值以后，就会影响到截留率，压力波动的情况下可能会造成病毒穿透。

    过滤时间，对于大部分蛋白过滤时间建议控制在6个小时以内，主要还是看蛋白的稳定性，再结合蛋白的浓度，要保证在合适的时间内完成过滤，适当的调整过滤膜的面积，或进行稀释药液。

        膜性质，不同蛋白，不同除病毒滤器对蛋白的载量差异很大。针对不同的药液要选用不同的材质，对于生物制品来讲蛋白的多样性，蛋白的性质决定选用的膜材，适合的才是最好的，需要注意的是如果药液有发泡，过滤前要消泡，切向流过滤不影响，但死端过滤时是有影响的。




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