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在生物制藥工藝中，收獲是承上啟下的一步，該步驟收取上游工藝中生產(chǎn)表達(dá)的產(chǎn)物，轉(zhuǎn)移給下游做分離純化，起到去除雜質(zhì)、減輕下游分離純化負(fù)擔(dān)的作用。

上游工藝中表達(dá)的產(chǎn)物，根據(jù)其在培養(yǎng)液中存在的方式可分為三類(lèi)。

收獲選擇的方法必須匹配上游培養(yǎng)工藝的特點(diǎn)(哺乳動(dòng)物細(xì)胞或細(xì)菌、高或低密度等)以及產(chǎn)物的性質(zhì)(蛋白質(zhì)、病毒、細(xì)胞等)，同時(shí)提供適合后續(xù)純化步驟所需的生物工藝料液。所以選擇合適的收獲方法至關(guān)重要。目前收獲主要使用的方法有兩大類(lèi)：過(guò)濾和離心。這兩類(lèi)方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，每類(lèi)方法又可以細(xì)分多種。收獲時(shí)可能只使用其中一類(lèi)方法，也可能兩類(lèi)方法搭配使用。

收獲步驟使用的過(guò)濾技術(shù)主要是以深層過(guò)濾為主。深層過(guò)濾通過(guò)多孔的介質(zhì)截留流動(dòng)相中的顆粒物質(zhì)，其截留不僅僅在介質(zhì)的表面，更多的是在介質(zhì)內(nèi)部，因?yàn)樯顚舆^(guò)濾的介質(zhì)都有一定的厚度。除了通過(guò)孔截留，有些深層過(guò)濾器還有一些其他特性，比如有的介質(zhì)帶電荷、有的過(guò)濾器里加了助濾劑（硅藻土、活性炭等），通過(guò)這些改造可以吸附除去部分溶解性雜質(zhì)（HCP、HCD、病毒、內(nèi)毒素等）。所以深層過(guò)濾既可以除去固體雜質(zhì)也可以除去部分可溶雜質(zhì)。

圖1.深層過(guò)濾原理示意圖

在使用深層過(guò)濾器過(guò)濾料液之前，必須先用水沖洗深層過(guò)濾器，去除可能從過(guò)濾器基質(zhì)中析出的任何松散顆粒和不需要的化學(xué)物質(zhì)。沖洗后，一般還需要用緩沖液平衡濾器，把濾器內(nèi)的水替換成緩沖液以保護(hù)目的產(chǎn)物。之后才進(jìn)行料液過(guò)濾。料液過(guò)濾后，還需要用緩沖液沖洗過(guò)濾器，把過(guò)濾器內(nèi)的殘留料液沖洗出來(lái)，增加回收率，但收獲后的沖洗通常也會(huì)導(dǎo)致料液體積增加。

因深層過(guò)濾會(huì)將細(xì)胞、細(xì)胞碎片等雜質(zhì)截留和吸附在濾器內(nèi)，所以深層過(guò)濾器需要有一定載量。當(dāng)培養(yǎng)體積大或細(xì)胞密度很高時(shí)，所需濾器數(shù)量也會(huì)相應(yīng)增加。在大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，可將多列或多排過(guò)濾器裝載到夾持系統(tǒng)上進(jìn)行深層過(guò)濾。通常，2000L的反應(yīng)器流加培養(yǎng)，收獲時(shí)要用30-60塊深層過(guò)濾器。

深層過(guò)濾器是一次性產(chǎn)品，用完之后要丟棄。如用于大生產(chǎn)，使用深層過(guò)濾器對(duì)生產(chǎn)空間和人員配置都有一定的要求，并且會(huì)產(chǎn)生大量的固體廢物。因?yàn)闉V器的存放需要空間，這么多濾器的管理、領(lǐng)料、轉(zhuǎn)運(yùn)、安裝、拆卸、滅活丟棄，都需要人工操作。尤其是濾器使用完從夾具上拆卸時(shí)，濾器通常已被浸濕，單個(gè)濾器的重量能達(dá)到十多公斤，搬運(yùn)起來(lái)不方便，對(duì)力氣相對(duì)較小的女性不太友好。

近年來(lái)，細(xì)胞株的高效開(kāi)發(fā)、培養(yǎng)基配方的優(yōu)化、上游細(xì)胞培養(yǎng)工藝的技術(shù)提升等給收獲帶來(lái)了更高的細(xì)胞密度和更高的產(chǎn)量。這些變化也給收獲帶來(lái)了更多挑戰(zhàn)。近年來(lái)各種預(yù)處理方式開(kāi)始受到關(guān)注，如絮凝劑處理，已經(jīng)有部分藥企采用。絮凝劑的加入使小顆粒形成尺寸較大的顆粒，搭配特定的深層過(guò)濾器，可以大大增加濾器處理量，減少濾器使用量。

通過(guò)離心可以把細(xì)胞、細(xì)胞碎片等固體雜質(zhì)從培養(yǎng)液中分離出來(lái)。離心大致分為非連續(xù)離心和連續(xù)流離心兩種方式。

非連續(xù)離心使用普通離心機(jī)，單次處理量小。并且普通離心機(jī)需要每個(gè)離心杯手動(dòng)裝液和配平，離心后還需要逐個(gè)手動(dòng)打開(kāi)倒出上清液，操作繁瑣，用時(shí)較長(zhǎng)。所以普通離心機(jī)更適用于少量培養(yǎng)液的離心。一般100L以下的培養(yǎng)液還可以通過(guò)增加離心機(jī)數(shù)量實(shí)現(xiàn)，超過(guò)100L培養(yǎng)液的處理從周轉(zhuǎn)效率、設(shè)備空間和成本上考量，普通離心機(jī)都不再合適。

連續(xù)流離心機(jī)離心時(shí)持續(xù)進(jìn)液，同時(shí)不斷地流出處理好的清液，可以用來(lái)處理大體積高密度的培養(yǎng)液。生物工藝中常用的連續(xù)流離心機(jī)有筒式連續(xù)流離心機(jī)和碟片式連續(xù)流離心機(jī)。

離心機(jī)利用離心力實(shí)現(xiàn)固體分離，過(guò)高的離心力會(huì)帶來(lái)較大的剪切力，導(dǎo)致細(xì)胞破碎釋放胞內(nèi)雜質(zhì)；離心力過(guò)低，則不能有效去除固體物質(zhì)。所以需要進(jìn)行離心工藝的開(kāi)發(fā)。但是，由于碟片式連續(xù)流離心機(jī)的特點(diǎn)，缺少有效的小規(guī)模模型進(jìn)行離心工藝開(kāi)發(fā)，工藝開(kāi)發(fā)需要在中試或大規(guī)模級(jí)別上進(jìn)行。

離心分離能除去絕大部分固體雜質(zhì)，但一些顆粒很小的雜質(zhì)可能無(wú)法去除，所以一般離心處理之后，還需經(jīng)過(guò)一次深層過(guò)濾，除去部分可溶性雜質(zhì)及微小顆粒。離心機(jī)的合理運(yùn)用能在很大程度上減少深層過(guò)濾膜包的使用量。

圖2.碟片式連續(xù)流離心機(jī)運(yùn)行結(jié)構(gòu)示意圖

碟片式連續(xù)流離心機(jī)的傳統(tǒng)機(jī)型是不銹鋼材質(zhì)，需要配套的CIP、SIP、氣體等公用工程支持。不銹鋼設(shè)備在前期的投入會(huì)比較大，建設(shè)周期也相對(duì)較長(zhǎng)。當(dāng)前由于一次性技術(shù)在生物制藥工藝中廣泛應(yīng)用，現(xiàn)在已有離心機(jī)廠家推出一次性碟片式連續(xù)流離心機(jī)。一次性碟片式連續(xù)流離心機(jī)在前期的投入相對(duì)較小，幾乎無(wú)需安裝，到貨即可使用；但后續(xù)可能會(huì)有一些耗材成本。

下面對(duì)目前主流的收獲方法進(jìn)行對(duì)比總結(jié)：

總體而言，選擇收獲方法時(shí)需要根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品特性、收獲技術(shù)的特點(diǎn)和整體工藝經(jīng)濟(jì)性，綜合考慮選擇合適的收獲解決方案。

Alfa Laval的碟片式連續(xù)流離心機(jī)，通過(guò)進(jìn)料方式，大大減小了離心過(guò)程中的剪切力，確保離心過(guò)程中細(xì)胞的完整性，不增加后續(xù)分離純化的負(fù)擔(dān)。Alfa Laval既有傳統(tǒng)的不銹鋼碟片式連續(xù)流離心機(jī)，又有一次性碟片式連續(xù)流離心機(jī)，可滿足您所有的離心需求。

圖3.阿法拉伐不銹鋼碟片式連續(xù)流離心機(jī)

圖4.阿法拉伐一次性碟片式連續(xù)流離心機(jī)及耗材

Merck有多個(gè)系列深層過(guò)濾產(chǎn)品，包含不同規(guī)模大小的濾器和夾具，可滿足不同的生產(chǎn)工藝。如：Millistak+®DE系列（含硅藻土）適用于普通的初級(jí)或二級(jí)澄清、Clarisolve®深層過(guò)濾器+絮凝劑適用于高細(xì)胞密度料液、Millistak HC Pro®深層過(guò)濾器（全人工合成介質(zhì)）具有潔凈、批次間差異小，降低50%沖洗水量等優(yōu)點(diǎn)。

圖5.默克生產(chǎn)級(jí)別3層深層過(guò)濾夾具

圖6.默克Clarisolve®系列深層過(guò)濾器和絮凝劑

圖7.Millistak+® DE系列過(guò)濾器（含硅藻土）

廣州東銳科技有限公司是阿法拉伐碟片式連續(xù)流離心機(jī)和默克深層過(guò)濾產(chǎn)品華南區(qū)授權(quán)代理商。如您對(duì)相關(guān)產(chǎn)品感興趣，歡迎致電交流！