除菌级亲水性滤器

探讨除菌级过滤器的重复使用(上) 专为液体和气体灭菌而设计的膜式过滤器在许多生产工艺中被广泛使用。随着经济和市场因素的影响，医药、生物技术和疫苗产业开始寻求降低操作成本、提高收益率的新方法，其中人们可能会考虑除菌级过滤器的重复使用。虽然液体除菌级过滤器一般设计和建议只在单一的批次或者周期生产中使用，但是在许多应用中可能会涉及到多次使用（重复使用）。本文作者在上半篇中总结了可能被定义为重复使用的不同工艺过程，讨论了除菌级过滤器能否重复使用的决定因素，并将在下半篇。中提供一个综述重复使用过程中的潜在风险和工艺验证的案例研究，对此作更加翔实的说明。 当孔径为0.2μm和0.1μm的除菌级膜式过滤器应用于非无菌的流体输送过程时，例如：减少或控制生物负载和颗粒物时，过滤器既可以进行完整性试验，也可以不进行完整性试验，因为在此情况下，并不一定期望细菌的去除率达到100%，亦即无菌，也不宣称其滤出液无菌。此类过滤器可以被用作预过滤器，或用作终过滤器来控制在进料液中可能已经很低的生物负荷。这些过滤器在标准状态下完好时，虽然经过制造商细菌定量去除的验证，可还是存在边际风险或者总体失效的风险，但与在无菌药物生产或者生产过程需要维持无菌状态时发生染菌所致风险相比，所带来的后果要小得多。尽管在这些应用中所要求的条件不太苛刻，但是在风险评估中还是要考虑使用无菌级过滤器所带来的众多风险。 疏水性0.2μm精度聚四氟乙烯或者聚偏二氟乙烯膜材质的空气、气体除菌过滤器及呼吸过滤器传统上在多批次生产或工艺过程间结合高压灭菌或在线蒸汽灭菌经重复使用。因为本文集中讨论液体除菌过滤器的应用问题，故空气、气体及呼吸过滤器的重复使用问题将不再进行阐述。 重复使用的定义 一般认为除菌级过滤器的重复使用可以定义为用于产品或其他工艺流体的多批次过滤。这种情况与多批次空气、气体过滤器除菌及呼吸过滤器的重复使用是一致的。然而，就液体除菌过滤器来说，其重复使用有着很多种说法。每一种解释都对过滤膜性能有不同的意义。在下述情形中，多批次使用的过滤器可被认为重复使用： 批次间无需移动、冲洗、清洗、消毒或者再次灭菌； 仅在批次间进行冲洗； 批次间冲洗和再次灭菌； 批次间冲洗、清洁和再次灭菌； 间歇使用并批次间烘干。 无需清洁或者再次[/font

实验中用于样品前处理，我们经常会遇到不同材质的针头式过滤器，可是不同材质的滤膜如何选择呢？下面分享一下：尼龙（NY）通用型滤膜，适合大多数样品溶液及溶剂的过滤，滤膜本身具有疏水特性，但同时适用于水溶液及有机溶剂的过滤，因此常用于HPLC 和GC 样品及溶剂的过滤。聚四氟乙烯（PTFE）疏水性滤膜，适合于有机溶剂介质样品（包括强酸、强碱）及有机溶剂的过滤。虽然本身是有疏水性滤膜，但也可以通过加入乙醇和去离子水使其具有一定的亲水性。聚偏二氟乙烯（PVDF）疏水性滤膜，具有极低的蛋白吸附，特别适用于生物样品的过滤及除菌，且阻力小、滤速快，另外它还具有很高的化学兼容性，适用于大多数介质的过滤。醋酸纤维素（CA）亲水系滤膜，孔径均匀，孔隙率高，阻力小，滤速快，吸附极小。主要用于滤除生物样品和水溶性样品中的微粒和细菌。聚醚砜（PES）亲水性滤膜，阻力小，滤速快，低蛋白吸附，特别适合于那些粘稠的生物及细胞组织样品的过滤。另外，它还具有很好的通透性，适合快速过滤大体积的水溶液样品。玻璃纤维（GF）通用型预过滤膜，孔径1.0 μm，适用于颗粒含量高或黏稠样品过滤；和不带GF 预过滤膜的针头式滤器相比，处理量提高2-4 倍。红色标记的两款是用得最多的，基本上可以涵盖大部分样品。

[B][center]样品及流动相过滤滤器及滤膜选择指南[/center] [/B][B]一.过滤的重要性[/B] 由于色谱系统的精密性和对结果分析的准确性要求，对样品的过滤显得尤为重要。过滤可以保护色谱系统和色谱柱，延长柱子的使用寿命，改善数据的精确度。过滤可以消除由于摩擦产生颗粒而引起的压力波动和无规律的杂质引起的基线波动。可以消除由于存在气泡对检测系统的干扰。因此通常采用微孔滤膜(Membrane)来过滤流动相，使用针头滤器（Filter）来过滤样品。[B]二.滤膜的相关参数及常识[/B]1.绝对孔径：绝对孔径等级是指通过在十分严格的测试条件下100% 截留下某种特定尺寸的挑战菌来区分孔径。必须指明的条件里有：测试有机体（或分子）尺寸及浓度，测试压力和检测法。2. 空气通量:为测量空气通过滤器之一种方法。即在不同的压力、不同的孔率和不同滤器面积情况下，空气所流过的流量。 3. 气泡点:在微孔滤膜行业中，使用特定液体浸湿滤膜，并在特定温度下，所须排挤出滤膜孔中液体的最小压力之称。4. 过滤器功效:过滤器在其特定压力下，以其过滤总量和阻碍微粒大小定义其过滤功效。一般来说，阻碍程度及压力越低时，过滤器的功效越大。5. 滤材寿命:在特定操作条件下，过滤器的最长使用时间。它取决于许多因素，例如过滤液的性质，操作温度，过滤材质的选择等。6. 亲水性:Hydrophilicity 的定义为亲水性，亲水性的滤膜通常有一层特殊化学层使得滤膜可以被水浸润 Hydrophobiity 是对水的斥力的一个参考。疏水性滤膜很少完全不吸水。在观察上可目视小水液滴停留在滤膜的表面而不会被表面吸附而扩散成水面。疏水性的大小取决于滤材的孔径和滤膜原料的特性。7. 流率和流量:流率是在特定温度及压力下单位时间内过滤液通过滤膜的总量。流率与滤膜表面性质有密切关系。流率和通量是滤材和设计性能的二个重要参数。这种性能取决于以下几个方面：1)粘性:粘度决定了液体流动的难易。液体的粘度越高（在一定的温度和压力条件下）流率越低。而要达到相同流率时所需的压力越高。2)压力差:过滤中进口与出口的压力差，当滤器的满负荷时，过滤压力差增大。 3) 孔率:是指滤膜上所有孔的体积占全部滤膜体积的比例。通常滤膜有50-90% 孔面积，流率与膜的孔率有直接的关系。[B]三.选择滤膜滤头要考虑的因素[/B]微孔滤膜的主要功能是从[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相[/url]或者液相中截留微粒，细菌及其他杂质，以达到分离，净化，提纯的目的。因此选择滤膜要考虑以下几个因素：1.滤膜的材质（化学兼容性）：选择滤膜时，首先要考虑化学相容性。滤器是否耐酸、碱、有机溶剂等。具体参见滤膜化学相容性表。2.滤膜的孔径：对于使用3um或更大粒径填料的色谱柱系统，可采用0.45um的针头滤器或滤膜；对于使小于3um填料的色谱系统，或涉及微生物生长的色谱系统，推荐使用0.2um的滤膜。对于难处理的混浊溶液，可以使用1-5um的滤膜进行预过滤，然后再用相应的滤膜进行续滤。3.样品的特性：1）亲水性样品：选用亲水膜片。对水有亲和力，适合过滤水为基质的溶液。可用的滤膜有：混合纤维素酯，聚醚砜（PEs）,Nylon等。2）强腐蚀性有机溶剂：一般采用疏水性膜。如PTFE，聚丙烯（PP）等材质的滤膜3）蛋白溶液：选择低蛋白吸附的滤膜，如PVDF滤膜。4）[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/3p][color=#3333ff]离子色谱[/color][/url]：通常认为PEs滤膜比较适合低无机离子的溶液的过滤。4.选择针头滤器时，除了考虑上述因素外，还要考虑赝品的体积（即选择什么规格的针头式滤器）：通常样品量小于2ml时，选用4mm直径的微型虑头。样品量在2-10ml之间，选用13mm直径的虑头，当样品量大于10ml时，选用25mm直径的虑头。