如何選擇除病毒預(yù)過濾器
1、為什么需要預(yù)過濾器？
除病毒過濾在生物制藥的過程中是一個(gè)關(guān)鍵步驟。然而即使是層析純化后的樣品，蛋白聚體和雜質(zhì)也會(huì)限制除病毒過濾器的載量，導(dǎo)致過濾膜面積增加。
除病毒濾器堵塞主要是基于以下原因：
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除病毒膜孔需要透過蛋白攔截病毒，對(duì)膜孔徑要求較高。
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細(xì)小病毒直徑約為18-24nm，單抗分子約為8-12nm。聚體將導(dǎo)致膜孔堵塞。
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隨著蛋白濃度提高，蛋白單體產(chǎn)生聚體的幾率變大，增加了堵塞除病毒濾器的風(fēng)險(xiǎn)。
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蛋白不穩(wěn)定導(dǎo)致結(jié)構(gòu)改變或碎片，以及其他未分離雜質(zhì)，也有可能導(dǎo)致堵塞。
對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)過濾處理能夠有效的去除這些堵膜因素，因此許多工藝會(huì)加入預(yù)過濾器來提高除病毒過濾器的載量從而降低工藝成本。通過研究和大量實(shí)踐表明，增加預(yù)過濾器后的除病毒濾器的平均載量能比未增加提高2倍以上。
2、如何選擇預(yù)過濾器
預(yù)濾器的選擇需要根據(jù)樣品特性和工藝需求來決定。一般對(duì)于去除單抗工藝中的聚體來說，吸附比基于分子大小的尺寸排阻的預(yù)過濾方式更有效。
默克提供了表面改性膜和吸附型深層濾器這兩種預(yù)過濾器，針對(duì)于不同的需求，達(dá)成穩(wěn)健的工藝目的。
Viresolve®Pro Shield Viresolve® Pro Shield H
3、不同預(yù)過濾器的特點(diǎn)
3.1表面改性膜濾器
表面改性膜濾器有Viresolve Pro Shield （簡(jiǎn)稱Shield）和Viresolve Pro Shield H（簡(jiǎn)稱Shield H）兩種，它們具有以下特點(diǎn)：
- * 陽離子交換膜，帶有負(fù)電荷，能夠吸附帶有正電荷的聚體
- * 0.2um聚醚砜材質(zhì)，低析出
- * 膜表面修飾：交聯(lián)聚合磺酸基團(tuán)（Shield），交聯(lián)混合模式基團(tuán)（Shield H）
Shield和Shield H均為帶有負(fù)電荷的預(yù)過濾器，因此對(duì)于帶有正電荷的聚體有非常顯著的去除效果。因此對(duì)于聚體導(dǎo)致堵膜的蛋白樣品，優(yōu)先考慮表面改性膜濾器作為預(yù)過濾器。
由于Shield和Shield H都是基于電荷吸附的預(yù)過濾器，因此樣品緩沖液環(huán)境會(huì)對(duì)化學(xué)吸附產(chǎn)生較大影響。而Shield和Shield H正是基于不同的pH和電導(dǎo)來區(qū)分適用場(chǎng)景。Shield有效操作范圍：pH<5.5且電導(dǎo)率<25mS/cm；Shield H有效操作范圍：pH>5.5或電導(dǎo)率>25mS/cm；其余范圍兩者皆可。
3.2吸附型深層濾器
表面改性膜濾器有Viresolve Prefilter（簡(jiǎn)稱VPF）和 Millistak+ HC pro X0SP（簡(jiǎn)稱X0SP）。
VPF是除病毒過濾工藝中最為常用的預(yù)過濾器，它具有以下特點(diǎn)：
- * 深層濾器，帶有正電荷，能夠吸附帶負(fù)電和疏水性質(zhì)的雜質(zhì)
- * 對(duì)于絕大部分雜質(zhì)都有較好的去除效果
- * 由硅藻土，纖維素和含陽離子亞胺基團(tuán)粘合而成
- * 下端添加小孔徑纖維素膜層，減少潛在脫落并分配流速
- * 成本低
吸附式深層預(yù)過濾器吸附力較強(qiáng)，操作范圍也廣泛，在pH4-8和電導(dǎo)率 5-45 mS/cm范圍內(nèi)均能有效發(fā)揮作用。適用于絕大多數(shù)的料液環(huán)境，對(duì)各種類型的雜質(zhì)均有良好的去除效果。尤其是當(dāng)樣品狀態(tài)不穩(wěn)定時(shí)，VPF能夠消除各種不穩(wěn)定因素達(dá)成穩(wěn)健的工藝目的。
在沒有預(yù)濾器的情況下，平均質(zhì)量載量=5kg/m²，約50％測(cè)試的MAb達(dá)到5kg/m²，使用VPF后，平均質(zhì)量載量=13kg/m²。
但深層預(yù)過濾器的美中不足是由于其材質(zhì)的特殊性，在進(jìn)行預(yù)過濾時(shí)會(huì)有產(chǎn)生析出物的風(fēng)險(xiǎn)。VPF在濾器下端添加小孔徑纖維素膜層以減少潛在脫落的方法來解決這一隱患。
X0SP相對(duì)于VPF來說則是升級(jí)版本，它將VPF所含有的硅藻土和纖維素纖維更換為了二氧化硅和聚丙烯纖維，在保留吸附雜質(zhì)能力的基礎(chǔ)上，解決了析出物的問題。
總結(jié)
在除病毒過濾的工藝中，加入預(yù)過濾器能夠提高除病毒過濾器的載量，降低工藝成本，并讓除病毒過濾工藝更加穩(wěn)健。
在實(shí)際工藝開發(fā)的過程中，預(yù)濾器的選擇需要根據(jù)樣品特性，工藝需求以及濾器性質(zhì)來決定。
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