摘要：随着生物制药工艺的快速发展，深层过滤作为关键的质量控制环节，已广泛应用于发酵液和细胞培养液的澄清工艺。相比离心和切向流过滤（TFF），深层过滤因其操作简便、工艺兼容性强、成本低且验证容易，逐渐成为业内的首选方案。同时，随着深层过滤材料与结构的不断优化，其在高效
转自：东富龙
引言
随着生物制药工艺的快速发展，深层过滤作为关键的质量控制环节，已广泛应用于发酵液和细胞培养液的澄清工艺。相比离心和切向流过滤（TFF），深层过滤因其操作简便、工艺兼容性强、成本低且验证容易，逐渐成为业内的首选方案。同时，随着深层过滤材料与结构的不断优化，其在高效去除杂质、延长后续纯化步骤寿命等方面的表现也得到了显著提升。
深层过滤的工作原理与关键影响因素
深层过滤采用多层不规则介质（如硅藻土、纤维素等），其独特的孔隙结构使其具备机械截留、静电吸附、疏水相互作用及化学结合等多种过滤机制[1]。其主要过滤过程包括：
（1）机械截留：较大颗粒因尺寸限制直接被阻挡在滤材表面或介质内部；
（2）惯性碰撞与扩散拦截：小颗粒在流动过程中因惯性作用或布朗运动进入滤材孔隙后，在孔道内逐步沉积；
（3）静电吸附：许多生物制药工艺中的杂质（如DNA、HCP、内毒素）通常带负电，而特定深层滤材可通过表面改性提供正电荷，提高对这些杂质的吸附能力；
（4）疏水相互作用：亲水性和疏水性杂质在不同的pH值和盐浓度下，对滤材的结合能力有所不同，从而实现特定选择性去除。
值得注意的是，过滤效果受到多个工艺参数的影响，包括过滤流速、pH值、电导率、料液成分及温度等。因此，在实际应用中，优化这些参数对于提高深层过滤效率至关重要。
深层过滤在生物制药工艺中的应用
初步澄清：高效去除细胞碎片及HCP
在下游纯化过程中，第一步是从细胞收获液中去除细胞、碎片及胶状杂质，以减少对后续层析填料的污染，并提高纯化效率。深层过滤相较于传统的离心和TFF，具备高通量、可扩展性强及工艺集成度高的优势。
东富龙考察了SaiClear®深层滤器在CHO细胞收获澄清工艺中的表现。小试结果如表1所示，P43滤器过滤后目的蛋白回收率约为95.04%，P42*2+S29两级澄清过滤后目的蛋白回收率约为95.85%，均满足客户要求。
表1. 一级P43滤器，二级P42*2+S29澄清过滤收率计算
同样的，另一个CHO细胞收获澄清工艺中，SaiClear®深层滤器小试结果如表2，P02滤器过滤后目的蛋白回收率约为95.66%，P20滤器过滤后目的蛋白回收率约为95.27%。由图2得知，P20的载量优于P02，且在达到浊度终点时浊度的控制更稳定，因此后续使用P20滤器。P02*3+S15两级澄清过滤后目的蛋白回收率约为95.48%。
表2. 一级P02、P20滤器，二级P02*3+S15澄清过滤收率计算
二次澄清及病毒去除：增强下游纯化稳定性
深层过滤不仅可用于初步澄清，还广泛应用于提高除菌过滤或除病毒过滤的前处理效果。例如，在捕获层析后的澄清阶段，深层过滤可进一步降低HCP和DNA残留，从而减少对后续纯化步骤的影响。图3（A）显示了深层过滤减少低pH病毒灭活池中的HCP与通量的关系。减少程度受pH影响。图3（B）表明用水稀释降低电导率和产物浓度也会增加HCP的减少[2]。Solamo等人[3]对DNA的减少也做了类似的研究。
(B) 改变电导率后HCP与通量的关系
此外，研究表明[4]，深层过滤可显著降低HCP和DNA含量，例如：在微滤澄清后，深层过滤可吸附3.9-7.6g/m²的DNA及0.4-5.4g/m²的CHOP，且其去除效果受pH值、电导率等工艺参数影响，表现出类似膜层析的选择性特征。
更重要的是，研究表明，深层过滤可通过静电吸附和疏水相互作用实现1-5个对数级的病毒去除。例如：
▶ Zhou[5]等研究表明，在不同测试条件下，深层过滤可有效去除逆转录病毒和细小病毒；
▶Tipton[6]等研究认为，深层过滤的病毒去除机理与其对工艺杂质（如HCP、DNA）的吸附机制相似，主要依赖静电作用和疏水相互作用，并且不同滤材的病毒去除能力存在较大差异，因此其工艺开发仍具挑战性。
此外，深层过滤还可用于除热原、精制大分子/小分子、血液制品分离纯化等特殊应用，展现出广阔的应用前景。
东富龙深层过滤解决方案
随着连续生物工艺（CBP）的兴起，深层过滤材料与结构的不断优化正推动工艺效率的提升。高性能深层过滤不仅能延长后续纯化耗材的使用寿命，还能减少更换频率，降低工艺中断风险，并有助于降低生产的无菌风险。
东富龙推出的SaiClear® 深层过滤器，凭借其优化的介质结构、增强的静电吸附能力及更高的杂质去除效率，能够满足当前生物制药工艺的严格要求，为行业提供更稳定、高效、易验证的解决方案，助力生物制药行业迈向更高质量标准。
参考文献
[1] Roush D J , Lu Y .Advances in Primary Recovery: Centrifugation and Membrane Technology[J].Biotechnology Progress, 2010, 24(3):488-495.
[2]David,J,Roush,et al.Advances in Primary Recovery: Centrifugation and Membrane Technology[J].Biotechnology Progress, 2008.
[3] Solamo F , Zhou J X , Dermawan S , Hong T , Shear M , Tressel T. Utilization of depth filters for removal of non-product related impurities in a large scale monoclonal antibody[C]. Purification of Biological Products, 2005,12:5-7.
[4] Kandula J R , Jain S, Ma , J .Optimization and implementation of harvest depth filtration for a fusion protein from mammalian cell[C]. culture-A case study. 2007,234:43.
[5] Zhou J X , Solamo F , Hong T ,et al.Viral clearance using disposable systems in monoclonal antibody commercial downstream processing[J].Biotechnology & Bioengineering, 2010, 100(3):488-496.
[6] Tipton B , Boose J A , Larsen W ,et al.Retrovirus and parvovirus clearance from an affinity column product using adsorptive depth filtration[J].Biopharm, 2002, 15(9):43-50.
来源：新浪财经
