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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表達的產物，轉移給下游做分離純化，起到去除雜質、減輕下游分離純化負擔的作用。

上游工藝中表達的產物，根據其在培養液中存在的方式可分為三類。

收獲選擇的方法必須匹配上游培養工藝的特點(哺乳動物細胞或細菌、高或低密度等)以及產物的性質(蛋白質、病毒、細胞等)，同時提供適合后續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重要。目前收獲主要使用的方法有兩大類：過濾和離心。這兩類方法各有優缺點，每類方法又可以細分多種。收獲時可能只使用其中一類方法，也可能兩類方法搭配使用。

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

圖1.深層過濾原理示意圖

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

因深層過濾會將細胞、細胞碎片等雜質截留和吸附在濾器內，所以深層過濾器需要有一定載量。當培養體積大或細胞密度很高時，所需濾器數量也會相應增加。在大規模生產時，可將多列或多排過濾器裝載到夾持系統上進行深層過濾。通常，2000L的反應器流加培養，收獲時要用30-60塊深層過濾器。

深層過濾器是一次性產品，用完之后要丟棄。如用于大生產，使用深層過濾器對生產空間和人員配置都有一定的要求，并且會產生大量的固體廢物。因為濾器的存放需要空間，這么多濾器的管理、領料、轉運、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，濾器通常已被浸濕，單個濾器的重量能達到十多公斤，搬運起來不方便，對力氣相對較小的女性不太友好。

近年來，細胞株的高效開發、培養基配方的優化、上游細胞培養工藝的技術提升等給收獲帶來了更高的細胞密度和更高的產量。這些變化也給收獲帶來了更多挑戰。近年來各種預處理方式開始受到關注，如絮凝劑處理，已經有部分藥企采用。絮凝劑的加入使小顆粒形成尺寸較大的顆粒，搭配特定的深層過濾器，可以大大增加濾器處理量，減少濾器使用量。

通過離心可以把細胞、細胞碎片等固體雜質從培養液中分離出來。離心大致分為非連續離心和連續流離心兩種方式。

非連續離心使用普通離心機，單次處理量小。并且普通離心機需要每個離心杯手動裝液和配平，離心后還需要逐個手動打開倒出上清液，操作繁瑣，用時較長。所以普通離心機更適用于少量培養液的離心。一般100L以下的培養液還可以通過增加離心機數量實現，超過100L培養液的處理從周轉效率、設備空間和成本上考量，普通離心機都不再合適。

連續流離心機離心時持續進液，同時不斷地流出處理好的清液，可以用來處理大體積高密度的培養液。生物工藝中常用的連續流離心機有筒式連續流離心機和碟片式連續流離心機。

離心機利用離心力實現固體分離，過高的離心力會帶來較大的剪切力，導致細胞破碎釋放胞內雜質；離心力過低，則不能有效去除固體物質。所以需要進行離心工藝的開發。但是，由于碟片式連續流離心機的特點，缺少有效的小規模模型進行離心工藝開發，工藝開發需要在中試或大規模級別上進行。

離心分離能除去絕大部分固體雜質，但一些顆粒很小的雜質可能無法去除，所以一般離心處理之后，還需經過一次深層過濾，除去部分可溶性雜質及微小顆粒。離心機的合理運用能在很大程度上減少深層過濾膜包的使用量。

圖2.碟片式連續流離心機運行結構示意圖

碟片式連續流離心機的傳統機型是不銹鋼材質，需要配套的CIP、SIP、氣體等公用工程支持。不銹鋼設備在前期的投入會比較大，建設周期也相對較長。當前由于一次性技術在生物制藥工藝中廣泛應用，現在已有離心機廠家推出一次性碟片式連續流離心機。一次性碟片式連續流離心機在前期的投入相對較小，幾乎無需安裝，到貨即可使用；但后續可能會有一些耗材成本。

下面對目前主流的收獲方法進行對比總結：

總體而言，選擇收獲方法時需要根據生產規模、產品特性、收獲技術的特點和整體工藝經濟性，綜合考慮選擇合適的收獲解決方案。

Alfa Laval的碟片式連續流離心機，通過進料方式，大大減小了離心過程中的剪切力，確保離心過程中細胞的完整性，不增加后續分離純化的負擔。Alfa Laval既有傳統的不銹鋼碟片式連續流離心機，又有一次性碟片式連續流離心機，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流離心機

圖4.阿法拉伐一次性碟片式連續流離心機及耗材

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

圖5.默克生產級別3層深層過濾夾具

圖6.默克Clarisolve®系列深層過濾器和絮凝劑

圖7.Millistak+® DE系列過濾器（含硅藻土）

廣州東銳科技有限公司是阿法拉伐碟片式連續流離心機和默克深層過濾產品華南區授權代理商。如您對相關產品感興趣，歡迎致電交流！