除菌级过滤器的选择和应用

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2026-11-02            环球过滤分离技术网             guolvfenlitech1

除菌过滤工艺是生物制药行业常用的技术，由于往往涉及到终端产品的无菌要求，法规部门对除菌过滤要求也十分严格，例如，早在2004年，FDA的法规文件“Sterile Drug Products Produced by Aseptic Processing-Current Good Manufacturing Practice”中，就已经对除菌过滤的定义、相关验证条目，以及完整性测试等做了明确描述。

我国国家药品监督管理局（NMPA）在2018年也专门针对除菌过滤技术起草了相关的应用指南，内容囊括了除菌过滤的设计、验证、操作等细节。本文将从筛选和应用等角度，为您详细介绍除菌过滤的相关知识。

除菌级过滤器筛选时需要考虑的要素

细菌截留水平

这是最关键的选择要点，每平方厘米的滤膜应至少可以截留107CFU挑战细菌（通常采用模式细菌Brevundimonas diminuta），且完整性测试数据需与细菌截留测试相关联。

载量和通量

单位面积滤膜对实际待过滤料液的处理量和流速，应尽量高。

非特异性吸附

药物活性成分在过滤工艺前后，回收率不得受到明显影响。

可提取物水平

过滤工艺中，应尽量降低过滤器中的成分进入到实际料液中。

化学兼容性

应考虑待过滤料液和过滤器的兼容性，尤其是对于过酸或者过碱的料液，比如层析工艺中可能用到的再生和清洗缓冲液。

灭菌方式

过滤器是否有推荐的灭菌方式，比如在线蒸汽灭菌、高压蒸汽灭菌、伽马辐照灭菌等，且灭菌方式应该经过验证。

除菌级过滤器的应用

缓冲液过滤（Buffer）

该步骤通常不定义为严格的除菌过滤工艺，目的仅仅是去除缓冲液中的不溶微粒，或者降低缓冲液中的微生物负荷。

在下面的案例中，研究员在实验室以600g/L蔗糖溶液作为样品，对乐纯生物单层0.2μm PES膜片进行了测试。实验采用14.5psi的恒定压力，共测试了110分钟，PES膜片的过滤载量和流速衰减如下图所示：

图1：蔗糖溶液过滤载量随时间的变化曲线

图2：蔗糖溶液过滤流速的衰减曲线

从实验结果可以看出，在整个测试时间内，单层PES膜过滤流速衰减不明显，至测试结束时，载量达到了2306.46L/m2，且膜片尚有足够的安全余量，由恒压过滤模型估计，过滤载量可达9700L/m2。

中间品过滤（Intermediate）

该步骤通常也不定义为严格的除菌过滤工艺，目的是去除中间品中的不溶微粒，保护层析柱和层析介质，或者降低中间品中的微生物负荷。

在一个案例中，研究员使用乐纯生物双层PES（0.45+0.2μm）膜片对捕获后的单抗料液中间品进行了测试，料液浓度约15-20g/L，测试前经过了长时间储存，并略显乳白色的胶束。测试在14.5psi的恒定压力下进行了8分钟，测试曲线如下所示：

图3：单抗中间品过滤载量测试

图4：单抗中间品过滤流速衰减测试

由于样品略有浑浊，测试过程中过滤流速衰减比较明显，至测试结束时，体积载量达到了355.40L/m2。可以预测，如果是新鲜制备的料液，载量还会继续走高。

终端产品（Drug product）

严格的除菌过滤工艺，通常需要用实际料液以缩小模型的方式在相关验证实验室进行，并需要定义最差条件。

在一项测试中，研究员使用乐纯生物单层PES膜片，对大肠杆菌表达的某种重组蛋白酶进行了终端除菌过滤测试，料液浓度约0.2g/L，测试前恢复到室温，测试曲线如下所示：

图5：某重组蛋白过滤载量测试

图6：某重组蛋白过滤流速衰减趋势

从实验结果可以看出，至测试终止时，过滤流速没有发生明显衰减，过滤载量达到了1916.96L/m[size=0.75em]2，由恒压过滤的模型分析，预计实际载量应超过10000L/m2，过滤器十分适合该料液的终端除菌过滤。


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