过滤微生物截留实验

艾力特国际贸易有限公司2010年12月正式成为美国refine technology 公司在中国区的总代理。 Refine technology 公司是一家致力于研究细胞截留设备，通过独一无二的refine ATM system 能够使细胞密度或产物得到极大幅度的提高。官方数据表明，至少能够帮助客户提高10倍以上。 Refine system能够帮助您： 改进您的工艺 显著提高细胞密度 提高细胞及产物产量 独一无二的系统 ATF系统的独特之处在于它的运作流程，系统的核心部分是以可控制流量的经过滤后的空气为驱动力的隔膜泵。空气流交替进出隔膜泵底部使得培养基可以在生物反应器和ATF系统间进行循环。每经历一次10-15秒的循环都会使得滤器得到反冲，这样的反冲效应在即使细胞密度达到108个/ml级时也能阻止滤器阻塞，这也是ATF系统独特的防滤器阻塞技术。 目前证实可被应用的领域： 浓缩补料批次培养（Concentrated Fed-Batch,CFB)； 高产率细胞连续培养； 病毒生产和过滤 XD&trade 工艺； 快速移除和更换培养基； 纯化和收获； 浓缩细胞和产品； 高密度细胞库以及快速开始生产； 高密度种子转移以及减少种子驯化步骤； 微载体工艺培养细胞时冲洗、灌流、渗滤、培养； 基交换以及细胞分离。 【关于艾力特】 致力于为中国实验室用户提供先进的实验室仪器、技术和实验室理念。通过多年的发展，我们正将涉及生命科学、生物安全、制药、精细化工、食品等领域的先进的实验室仪器和设备源源不断的引入中国，为快速发展的中国贡献我们的力量。　　 我们承诺为我们的用户提供最优质的产品和最专业的服务。由我们的技术应用专家，销售专家和售后服务人员组成的团队，将为我们客户提供优质和专业的售前技术咨询、方案设计和售后服务。 艾力特国际贸易有限公司办事处联系方式： 全国客户服务热线：400 820 2912 上海办事处：上海市长宁区中山西路800弄55号9楼C座 电话：021-62297958 62299622 62290336 传真：021-62299650 北京办事处：北京市海淀区上地十街1号院2号楼2107室　 电话：010-59732137 59732138 传真：010-59732139 广州办事处：广州市天河区马赛国际公寓C栋2213A室 电话：020-62819702 传真：020-62819932 公司网址：www.alit.com.cn

概述哺乳动物细胞培养对于生物技术行业的蛋白质生产具有重要意义[1]。制药行业中约70%的重组蛋白是使用中国仓鼠卵巢细胞（CHO）生产的。在灌流培养中，营养物质持续供应并去除副产物[2]。与批培养和流加补料技术相比，灌流为细胞提供了有利的环境和较短的产品停留时间。这对于不稳定产品的质量尤为重要。灌流模式的另一个优点是它允许使用较小的生物反应器并减少在位清洗操作[3]。灌流需要一种装置将细胞保留在培养基中。灌流中使用的大多数哺乳动物细胞保留系统都基于细胞尺寸差异，例如使用滤器。然而，由于滤器不可避免的污染，传统的过滤膜无法实现真正的稳态灌流培养。此外，频繁更换过滤器会增加成本和污染风险[4]。声学分离器是一种替代的细胞截留系统，利用超声波驻波场中产生的力将细胞与清液分离。细胞被困在驻波的压力平面中，并收集为松散的聚集体。这些细胞聚集体通过重力沉降返回生物反应器[4]。 在本研究中，使用了一种针对高密度细胞培养物灌流的Applikon Biosep 10 L声学细胞分离器的高级版本。生物反应器中，细胞密度在11~144*106 cells/mL之间的CHO细胞评估其性能。材料和方法01细胞声学截留装置 – BioSep BioSep 系统由声学腔室和控制器组成。 控制器功能是自动产生声学腔室内的声场。 来自生物反应器的细胞悬液被泵输入到安装在生物反应器头板上的声学腔室中。 驻波迫使悬浮细胞进入平面，在那里它们形成松散的聚集体（图 1）。 清液向上通过声场而收获，而浓缩的细胞则返回到生物反应器。 随着细胞浓度和灌流速率的增加，声学腔室的功率输入被调整到更高水平，以保持高分离效率[5]。 运行时间对应于细胞与清液分离的时间段。在运行时间结束时，声场暂时关闭，收获暂停，同时腔室中的细胞返回生物反应器。 在这项研究中，功率水平和运行时间发生了变化，以获得最佳设置，使高密度CHO 细胞培养超过 125* 106 cells/mL。02实验装置 为了评估在一系列高细胞浓度下的分离性能，将CHO 细胞在摇瓶中培养，浓缩、然后悬浮在使用my-Control 操作系统的Applikon 250 mL MiniBio 生物反应器中。 BioSep 10 L的功率水平为2~7W。 实验设置如图2所示。2丨A） 实验装置包括：进料罐、废液罐、收获泵、进料泵、声学室、MiniBio 250 mL、my-ControlB）典型的实验装置[5]3 | 分析方法&bull BioSep 的分离效率根据公式 1 计算:SE (%) = 1 - HX / BX *100 [1] 其中HX对应于收获管路的活细胞浓度，BX对应于生物反应器中的活细胞浓度[4]。为确保稳定和可重复的声学条件，在从收获管路和生物反应器取样之前，超声波功率输入、收获速率和运行/反冲洗定时器设置至少恒定 30 分钟。根据所选运行周期的持续时间，在时间点采集收获样本，以获得一致且可比较的数据(表1）。结果和讨论1| 循环流速 在高细胞密度的灌流培养过程中，需要高循环速率，这会导致声学室内的湍流增加。 这种湍流诱导会影响声学诱导的细胞聚集[6]。 在目前的研究中观察到新的BioSep版本允许声学诱导的细胞聚集体不受干扰地沉降，最大流入速率高达7 mL/min（~10 L/天），允许保留超过100*106cells/mL的生物反应器浓度。2| 分离性能 从收获管路和生物反应器中采集的70对样品中测定分离效率。 CHO细胞总浓度范围为11~144*106 cells/mL。 研究了1~15L/天的不同净收获率、2~7 W的功率水平和2至10分钟的运行时间（未显示值），结果总结在图3中。 从图3中可以看出，当CHO细胞总浓度为100*106cells/mL时，可以实现高达3L/天的净收获率，同时保持98%的典型活细胞分离效率。超过4L/天的净收获率会影响最高密度下的效率，但分离仍保留了90%以上的细胞。 在总浓度为125*106 cells/mL时，以2L/天的净收获率运行，细胞分离效率达到98%。 在细胞浓度增加或收获率高的情况下，使用高功率水平和更短的运行周期是必要的[5]。 优化功率（w）和运行时间（min）的配对，以实现高密度细胞。这些值的组合使得最高的分离效率是：2 w - 10 min 3 W - 5 min 5 W - 3 min 7 W - 2 min。这些结果是意料之中的，因为更高的功率水平允许在高浓度或高流量条件下增加细胞的保留，而更短的运行时间避免了细胞聚集体在声室中过度积聚，然后才有机会沉降回到生物反应器。Figure 3 分离效率以黑色方块表示，作为记录的流入管线的净收获率和CHO细胞总浓度的函数。功率水平矩阵表示在该特定净收获率下应用的最大HF功率。黄色虚线表示循环速率20L/天和10L/天之间的边界。实验结论目前的研究证明了Biosep作为CHO细胞浓度高达125*106cells/mL的细胞保留系统，增强了细胞的沉降效率。在该细胞浓度下，以2 L/天的净收获率下运行，分离效率高达98%。参考文献[1]S. M. Woodside, B. D. Bowen, and J. M. Piret, “Mammalian cell retention devices for stirred perfusion bioreactors,” Cytotechnology, vol. 28, pp. 163–175, 1998.[2]T. Kwon, N. Madziva, J. D. Oliveira, S. K. Chandramohan, L. Yin, H. Prentice, J. Han, ‘Long-term steady state perfusion culture of mammalian cells using a robust microfluidic cell retention device”. 19th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences, 2015.[3]M. F. Clincke, C. lleryd, Y. Zhang, E. Lindskog, K. Walsh, and V. Chotteau, “Very high density of CHO cells in perfusion by ATF or TFF in WAVE bioreactor. Part I: Effect of the cell density on the process,” Biotechnol. Prog., 2013.[4]V. M. Gorenflo, J. B. Ritter, D. S. Aeschliman, H. Drouin, B. D. Bowen, and J. M. Piret, “Characterization and optimization of acoustic filter performance by experimental design methodology,” Biotechnol. Bioeng., 2005.[5]Biosep manual 10 and 50 L per day, Applikon Biotechnology.[6]I. Z. Shirgaonkar, S. Lanthier & A. Kamen, Acoustic cell filter: A proven cell retention technology for perfusion of animal cell cultures. Biotechnology Advances, 22(6), 433–444, 2004.

跟着刘老师一起解读指南(二）对过滤器供应商进行管理时要注意哪些要素？“ 《指南》提到“药品生产企业在选择除菌过滤器供应商时，应审核供应商提供的验证文件和质量证书，确保选择的过滤器是除菌级过滤器。药品生产企业应将除菌过滤器厂家作为供应商进行管理，例如进行文件审计或工厂现场审计、质量协议和产品变更控制协议的签订等。”那么对过滤器供应商进行管理为什么如此重要？在管理时需要注意哪些要素呢？”药品生产企业为了控制生产风险，会对供应商进行风险评估，根据评估的结果来决定供应商的管理策略。除菌过滤是生产工艺中的重要环节，因此对除菌过滤器的供应商进行科学合理的管理是保障药品生产质量和安全的重要环节。接下来我们从三个方面介绍对过滤器供应商进行管理时的重点考虑要素。1.过滤器供应商管理总述药品生产企业对除菌过滤器供应商的管理通常会进行文件审计、工厂现场审计、质量协议和产品变更控制协议和签订等。文件审计可以包括质量管理系统ISO证书、工厂质量管理的自我评估文件、除菌过滤器的验证指南、除菌过滤器的质量证书等文件的评估。工厂现场审计可以包括工厂质量管理系统、生产验证、仓储管理和供应商管理等内容。质量协议签订保障了使用者的权利，明确了供应商的质量职责。质量协议的范围可以包括产品的生产过程控制、变更控制、质量记录、质量证书、产品投诉和召回处理流程、产品保修/责任范围等。产品变更控制协议的签订，可以及时获取供应商的产品变更信息，评估变更带来的风险以及采取相应的措施。变更通知协议中可以约定变更通知的时间，变更的范围。2.除菌过滤器生产过程介绍除菌过滤膜的生产是整个过滤器装置生产中的重要环节。最常见的过滤膜生产是采用浸没铸造工艺，也有一些膜采用热致相分离工艺和膜拉伸工艺。下面是浸没铸造工艺的介绍。除菌过滤膜是通过浸没铸造方式将高分子聚合物铺在薄膜上。高分子聚合物铸模液需要进行混合、脱气和过滤，去除颗粒和气泡。然后通过精确控制的凹槽铺展到浇铸滚筒上的薄膜表面。薄膜通过滚筒的滚动进入浸没液的池中，使浇铸液中的有机溶剂扩散出去。聚合物则经过成核、生长和聚集形成的孔径结构。对于复合结构的膜，通常是两种铸模液先后铺入薄膜上形成复合结构的膜。形成的膜随后将被清洗去除残留的有机溶剂，并且进行表面化学修饰。其中浇铸液的成分、浸没液成分、浇铸的厚度、浇铸的速度、浸入池的温度和流速等是整个铸模生产过程的关键控制参数。图: 聚合物膜的铸造流程除菌过滤膜准备后，将进入过滤器装置的生产。根据不同的滤芯形式和尺寸，对膜进行切割和折叠，然后将过滤器的各个配件用热熔和或者有机溶剂熔和的方式进行组装。组装后的除菌过滤器用水冲洗润湿后进行完整性测试，测试通过的过滤器将被烘干、贴标签和包装。在生产过程中，每根过滤器的信息将会被记录用于追溯。对于无菌包装的除菌过滤器将会被送往进行辐照。辐照的剂量是经过验证的，通常是25-40KGy。辐照后的无菌过滤器要达到10^-6的无菌保证水平（SAL）。出厂前检验过滤器生产商必须进行相关的验证并结合批次放行之前的质量检验来保证除菌过滤器的性能。除菌过滤器的包装里通常都附带质量证书来保证每个放行的过滤器的生产、检测和放行都遵循验证中得到的参数标准。药品生产企业应该审核供应商提供的验证指南和质量证书来确保选择的过滤器就是除菌过滤器。同时了解各个检测项目，选择高质量的除菌过滤器提高除菌过滤的保障。另外一方面药品生产企业在使用除菌过滤器时不要超过过滤器验证的条件。除菌过滤器的质量标准和验证项目通常包含生产质量标准、动物来源申明、微生物截留测试、完整性测试、USP生物安全测试（毒性测试和内毒素测试）、流速测试、水压测试、多次灭菌测试、洁净度测试（可提取物测试、颗粒释放测试和纤维脱落测试）等。其中过滤器的批次放行检验通常是抽样检验，检验项目可能包括：细菌截留测试、USP细菌内毒素测试、完整性测试、水压测试、流速测试和可提取物测试。3.过滤器生产主要缺陷和影响除菌过滤器是除菌过滤无菌保证的关键，它的生产工艺和过程直接决定它的细菌截留性能和完整性。药品生产企业通过了解供应商的潜在生产缺陷，做好使用前物料质量检测工作，避免带来生产过程中的损失。滤膜生产过程中的很多因素都会影响到膜孔径结构的形成，从而影响膜的细菌截留能力。比如滤膜铸造时温度和湿度的控制、浇铸薄膜层的拉伸速度、浸没液的流动速度等，这些参数都需要研究并且精确控制。如果这些参数在生产过程中，有微小波动，都会导致膜的孔径和厚度不均匀，甚至孔径变大。由于膜的细菌截留检测是抽样检测，这些波动引起的膜的质量问题可能将不会被检测发现，导致无菌产品出现污染。这些参数的控制问题也会引起不同批次间膜的差异，并在过滤时表现不稳定。除菌过滤器生产中，也有可能存在缺陷导致过滤器完整性测试失败。如膜在折叠过程中可能会出现折叠处开裂，而导致膜不完整。膜和过滤器后盖热熔时，高的热熔温度可能会导致膜的边缘出现质量问题。另外过滤器各个组件热熔时，粘合接缝处可能会有微细孔道或者气泡，导致过滤器不完整。如果生产商不对过滤器进行完整性测试，就有可能导致现场使用前就存在完整性测试失败。除菌过滤器生产中原料的控制和环境的控制都会影响过滤器的质量。如膜生产或者过滤器装置生产中用到的水质如果没有良好控制，可能会影响过滤器的性能。例如过滤器内毒素检测失败的一个常见原因就是生产过程中的水质问题。而过滤器生产环境洁净度如颗粒、粉尘以及不同原料的交叉污染如果不能有效控制，也都会影响到过滤器成品的洁净度，并对产品料液造成污染。