医药工艺用亲水性和疏水性滤芯简介

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2025-10-31              环球过滤分离技术网             guolvfenlitech6

一、滤芯的分类：

1.按过滤介质分类分为气体滤芯和液体滤芯。

2.按滤芯滤膜性质分为疏水性和亲水性。

过滤介质	过滤介质类型	滤芯滤膜性质	常用材质
压缩空气	气  体	疏水性	PTFE
氮气
呼吸器
工艺用水	液  体	亲水性	PES
药液
消毒液

3.按结构分类分为折叠式、烧结网（蒸汽常用）等。

4.按滤芯的外形可分为囊式、筒式、碟式等。

5.按照是否具备除菌能力分为除菌级滤芯和非除菌级滤芯两大类。

二、除菌级滤芯

1.定义：能够有效拦截、吸附细菌、病毒等微生物的滤芯。通常为0.22um。需通过细菌挑战测试（如ASTM F838），证明对特定微生物的截留率≥99.9999%（LRV≥7）。

2.0.22um滤芯和0.45um滤芯的区别：

参数

0.22μm 滤芯

0.45μm 滤芯

过滤精度

0.22 微米（220 纳米）

0.45 微米（450 纳米）

除菌能力

绝对除菌级（可截留细菌、支原体）

非绝对除菌级（可截留部分细菌，但不能保证完全无菌）

适用微生物

细菌（如缺陷假单胞菌）、支原体

较大细菌、酵母、霉菌

ASTM F838 验证

必须通过（LRV≥7）

一般不要求

典型材质

PES（聚醚砜）、PVDF（聚偏二氟乙烯）、PTFE（聚四氟乙烯）

尼龙（Nylon）、醋酸纤维素（CA）、PES

流量

较低（因孔径小，阻力大）

较高（孔径大，流速快）

应用场景

无菌制剂、注射用水（WFI）、细胞培养液

预过滤、澄清过滤、颗粒去除

灭菌方式

高压蒸汽（121°C）、γ射线、环氧乙烷

可耐受部分灭菌方式，但可能影响膜结构

0.22μm 滤芯：

无菌注射液（如大输液、疫苗）的终端过滤

注射用水（WFI）的最终除菌

生物制剂的除菌过滤（如单抗、重组蛋白

0.45μm 滤芯

药液的预过滤（去除颗粒，保护下游0.22μm滤芯）

非无菌制剂的澄清过滤（如口服液、眼药水）

3.为什么0.22μm能除菌，而0.45μm不能？

细菌大小：大多数细菌直径在0.5~5μm，但某些小细菌（如缺陷假单胞菌）仅0.3μm左右。

0.45μm滤芯：可截留较大细菌（如大肠杆菌，1~2μm），但小细菌可能穿透。

0.22μm滤芯：能完全拦截小细菌，确保无菌。

ASTM F838验证：0.22μm滤芯必须通过细菌挑战测试（LRV≥7），而0.45μm滤芯一般不要求。

4. 0.22μm滤芯能过滤病毒吗？

不能，病毒通常更小（20~300nm），需使用超滤（UF）或纳米过滤（如20nm）。

5.0.45μm滤芯能否用于终端除菌？

不能，除非工艺验证证明其有效性（如某些热原控制工艺）。

三、滤芯选择

1.用于药液过滤的任何滤芯均应按产品专用。

2.过滤器的生产厂家应为过滤器专业生产厂家，应能提供过滤器的质量证明文件。

四、滤芯的安装

1.确认滤芯的材质、孔径及规格正确。

2.安装前戴好手套后进行操作。

3.亲水性除菌级过滤器滤芯在使用过程中，如有必要应对其上下游压差进行监测，不应超出其规定压差。

4.拆开滤芯的包装袋，按照滤器完整性测试仪相应标准操作规程对滤芯的完整性进行测试。

5.滤芯完整性测试合格后，确保安装位置的设备设施处于关闭状态，且安装过滤器的管路已经完全排空，打开过滤器套筒，检查是否具有密封胶圈，目视检查滤芯外观应完好。

6.确认滤芯的卡口上清洁无杂质、过滤方向与管道流向一致，将滤芯接头垂直向下紧紧插入套筒底座接口，轻轻旋转并向下按压直到接口同底座完全吻合。

7.安装滤芯时切勿倾斜，以免损坏接头或密封圈。

8.安装过滤器套筒，检查套筒的密封垫是否到位，用卡箍收紧套筒和套筒底座。

五、滤芯的完整性测试

1.为什么需要完整性测试？

·法规要求：

FDA 21 CFR Part 210/211（cGMP）要求过滤系统必须经过验证。

EU GMP Annex 1（无菌药品生产）明确要求除菌过滤前后进行完整性测试。

中国GMP（2010版）附录1规定无菌工艺需进行滤芯完整性测试。

·风险控制：

防止因滤芯破损导致微生物污染（如注射液、生物制剂）。

避免因过滤失效导致产品召回或合规问题。

2.所有除菌级过滤器应进行完整性测试。

3.新领入的除菌级滤芯首次使用前做完整性测试。

4.达到测试周期但未使用的过滤器，可不执行完整性测试，但在下次投入使用前必须先通过完整性测试。

5.常见的完整性测试方法

(1) 泡点测试

原理：滤膜被液体（如水或酒精）润湿后，气体需克服表面张力才能穿透膜孔。

泡点压力（Bubble Point Pressure）与膜孔径成反比，孔径越小，所需压力越高。

适用滤芯：0.22μm、0.45μm 等微孔滤膜（亲水性材质，如PES、PVDF）。

标准要求：测试压力 ≥ 滤芯标称泡点值（如0.22μm PES膜通常≥3.5 bar）。

(2) 扩散流测试

原理：在低于泡点压力的条件下，气体会通过润湿膜孔中的液体扩散。

测量气体扩散速率，判断滤膜是否完整。

适用滤芯：亲水性和疏水性滤芯均可（如PES、PTFE）。

标准要求：扩散流量 ≤ 滤芯标称最大允许值（如0.22μm滤芯通常≤10 mL/min·cm²）。

(3) 水侵入测试

原理：用于疏水性滤芯（如PTFE气体滤芯）。

在低压下，水无法穿透疏水膜，但若膜破损，水会渗入并导致压力下降。

适用滤芯：疏水PTFE滤芯（如压缩空气、氮气过滤）。

标准要求：水侵入速率 ≤ 滤芯标称值（如≤1 mL/min）。

6.滤芯完整性测试频率

测试时机

要求

使用前

必须测试（确保滤芯未损坏）。

灭菌后

推荐测试（如高压灭菌可能影响滤膜）。

使用后

推荐测试（确认过滤过程中无破损）。

长期存放后

需重新测试（如滤芯库存超过6个月）。

7.滤芯完整性测试失败的可能原因

滤芯破损：

机械损伤（安装不当、高压冲击）。

化学腐蚀（强酸、强碱或有机溶剂侵蚀）。

密封问题：

型圈或垫片老化/泄漏。

润湿不完全：

亲水滤芯未充分润湿（需用纯水或酒精浸泡）。

测试参数错误：

压力设置过低或测试时间不足。

六、滤芯的灭菌

1.能够在线灭菌的滤芯通过在线灭菌。

2.不能够在线灭菌的滤芯，每阶段生产前，用脉动真空灭菌器的器械程序进行湿热灭菌。

七、滤芯的干燥：

1.使用压缩空气吹干（注意压力，压力建议 ≤2 bar，避免损坏滤膜）

2.热风干燥（烘箱）：40-60℃，通常需要1-4h。温度不宜过高，避免超过滤芯耐温极限。

3.真空干燥：将滤芯放入真空干燥箱，抽真空至 -0.8~-0.9 bar，加速水分挥发。

4.干燥后滤芯应密封保存（如塑料袋+干燥剂）。

滤芯类型

推荐干燥方法

亲水性滤芯（PES、PVDF）

压缩空气吹扫、热风干燥

疏水性滤芯（PTFE）

氮气吹扫、酒精置换

不锈钢滤芯

烘箱干燥、压缩空气吹扫

一次性滤芯

通常不干燥，直接丢弃

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除菌滤芯浸出物存在于最终药品中，由于分离和检测方法的限制以及浸出物的量极小，很难被定量或定性检测。怎么先获得可提取物数据是首要任务，再根据提取出来元素，用于药品的安全性评估。可提取物反映了浸出物的最大可能，无论是否要做浸出物试验，可提取物的测试和评估都非常重要。
可提取物试验在选择模型溶剂之前必须对产品处方进行全面的评估，离子理性、极性等要分析透彻。用于测试的模型溶剂应能够模拟实际的药品性质，通常应具有与产品相同或相似的理化性质，如pH值、极性或离子强度等。
可提取物试验可以用循环流动的方法，其影响因素包括灭菌方法、灭菌的次数、是否冲洗、工艺时间、工艺温度、过滤压力、过滤量与过滤膜面积之比等。使用苛刻挑战方法：最长过滤时间、最高过滤温度、最多次蒸汽灭菌循环、增加灭菌射的次数都可能会增加可提取物水平。应使用灭菌后的滤器来完成。用于试验的除菌滤芯尽量不进行预冲洗。
在完成可提取物试验后，将溶剂替换成药液做浸出物试验，应针对过滤器浸出物的种类和含量，结合药品最终剂型中的浓度、给药剂量、给药周期、给药途径等对结果进行安全性评估，以评估可提取物是否存在安全性风险。