生物制药过滤是如何分类的呢

生物制药中的过滤可以根据其目的、原理、工艺阶段和膜孔径等多个维度进行分类。下面是一个系统性的梳理：

一、 按工艺阶段和主要目的分类

这是最常用且最实用的分类方式，因为它直接对应生产流程。

1. 上游过滤

主要用于细胞培养前的液体准备，确保进入生物反应器的物料无菌无杂质。

培养基除菌过滤：在培养基进入生物反应器前，使用0.22 μm或0.1 μm的除菌级滤器进行过滤，去除细菌和颗粒物，防止污染。

缓冲液及添加剂除菌过滤：各种补料、pH调节液等也需要进行除菌过滤。

气体过滤：为生物反应器提供无菌空气或氧气，通常使用疏水性滤膜（如PTFE）来过滤进入和排出的气体，防止污染和气溶胶逃逸。

2. 下游纯化过滤

下游工艺复杂，过滤目的多样，可分为多个子类：

A. 澄清过滤 / 深层过滤

目的：在收获细胞培养液后，第一步就是去除细胞、细胞碎片和大颗粒杂质，为后续层析等精密纯化步骤做准备。

技术特点：

深层过滤器：依赖纤维基质（如纤维素、硅藻土）的深度、曲折路径通过吸附和机械截留来捕获杂质，载污能力很强。

微滤：使用孔径稍大（0.1 - 1.0 μm）的微滤膜，主要依靠筛分原理去除颗粒。常与深层过滤联用，作为精纯步骤。

典型应用：单克隆抗体生产中的收获料液澄清。

B. 除菌过滤

目的：在最终制剂灌装前，去除液体药品中的所有微生物（细菌、真菌等），是保证产品无菌的关键步骤。这是GMP法规要求的核心步骤。

技术特点：

使用0.22 μm（或更小如0.1 μm） 的除菌级滤膜。

必须进行完整性测试（如起泡点、扩散流、压力保持测试），以验证过滤后滤膜的完整性和过滤过程的有效性。

通常采用冗余过滤（一主一备两个滤器串联），增加安全性。

典型应用：层析纯化后的中间品、最终浓缩液、制剂缓冲液和最终产品的除菌过滤。

C. 病毒去除过滤

目的：专门用于去除或灭活可能存在的病毒，是生物制品（尤其是用哺乳动物细胞表达的产品）安全性保证的重中之重。

技术特点：

使用纳米级孔径（通常约20 nm） 的滤膜，其孔径远小于病毒颗粒（通常50-100 nm）。

基于尺寸排阻的原理，允许目标蛋白分子（如单抗，~10 nm）通过，而截留病毒。

同样必须进行严格的完整性测试来验证其病毒去除能力。

典型应用：在下游纯化工艺中，通常作为一步 dedicated 的病毒清除步骤（例如在层析步骤之后）。

D. 超滤/渗滤

目的：分离和纯化基于分子大小，主要用于：

浓缩：去除水分和小分子溶剂，提高目标蛋白的浓度。

缓冲液置换/透析：去除原来的缓冲盐，置换为新的制剂缓冲液，为最终制剂做准备。

技术特点：

使用超滤膜，其孔径以分子量截留值表示（如 10 kDa, 30 kDa, 50 kDa）。

目标蛋白的分子量应大于MWCO的2-3倍以确保被有效截留，而盐和小分子杂质则透过膜被去除。

典型应用：层析峰收集液的浓缩、制剂前的缓冲液置换。

二、 按过滤膜孔径和分离原理分类

三、 按过滤系统形式分类

（1）兼容性：滤膜材料（PES, PVDF, Nylon, RC）必须与料液的pH、溶剂、温度等化学兼容，且对目标蛋白吸附性低。
（2）载污能力：过滤器能处理多少料液而不发生堵塞，这直接影响成本和时间。

（3）效率：能否稳定、可靠地截留目标杂质（如细菌、病毒）。
（4）法规符合性：尤其是除菌和病毒过滤，必须使用有验证文件（可提取物/浸出物、细菌挑战测试、病毒验证报告）的除菌级或病毒清除级滤器。

（5）规模：从小试的针头式滤器到生产线的多平方 meter 的大型不锈钢套筒滤器。

总结：

生物制药的过滤是一个精心设计和严格控制的体系。从上游的预防污染，到下游的澄清（除杂质）-> 纯化（层析）-> 浓缩/换液（超滤）-> 去病毒（病毒过滤）-> 除菌（最终保障），每一步过滤都扮演着不可或缺的角色，共同确保了最终生物药品的纯度、效力和安全性。