摘要：宝子们，前面推文里，我们讨论过高粘度料液的除菌过滤，今天咱们再来聊聊除菌滤器吸附那些事儿。如果感兴趣可以到默克www.sigmaaldrich.cn看具体内容。
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在药品生产过程中，除菌滤器发挥着超级重要的作用。它不仅去除溶液中的颗粒，还能截留细菌和其他微生物，确保药品的无菌性，直接关系到药品的质量和安全性。不过，除菌滤器的吸附问题要处理不好，会带来不少麻烦。
就拿表面活性剂来说，可能会在过滤过程中被滤器出现吸附。表面活性剂通常在治疗性蛋白质配方中用作稳定剂，用来防止蛋白质在制造、储存和运输过程中吸附到表面、界面或因剪切应力导致的蛋白降解。常用的表面活性剂是非离子型聚山梨醇酯 20（吐温20，PS-20）和聚山梨醇酯80（吐温80，PS-80）。这些非离子表面活性剂以比蛋白质更高的亲和力与表面竞争性结合，从而保护蛋白质免受界面应力（如吸附、变性和聚集）的影响。被滤器吸附后，会导致溶液里表面活性剂浓度改变，从而导致蛋白质聚集，影响药品稳定性。
对于除菌滤器吸附的改善研究主要可以集中在几个方面：
一是对不同类型膜材质，滤器形式的吸附特性进行研究，看看哪种滤器吸附少；
二是分析对吸附行为影响的因素，如温度、压力、溶液pH值、离子强度等；
三是探索如何减少吸附对药品质量和生产过程的不良影响，找到合适的解决办法。
除菌滤器对蛋白的吸附
蛋白在除菌滤器上的吸附程度与膜材质紧密相关。如在某单抗蛋白的吸附研究中，评估对比了不同供应商提供的过滤材料：包括用于蛋白药物过滤的三种最推荐的过滤膜聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚醚砜（PES）和醋酸纤维素（CA），聚酰胺（尼龙Nylon）过滤膜作为蛋白质吸附的阳性对照。结果显示（表1），尼龙过滤器对蛋白的吸附最为显著，每17cm²过滤表面吸附量可达1.9±0.1mg；而PVDF和PES过滤器的吸附量则相对较少，在11-37μg/17cm² 范围内，吸附量少100倍。默克的PVDF和PES滤器未检测到蛋白吸附。不同供应商的相同膜材质，其蛋白吸附程度也存在差异，这可能是由膜制造或制备工艺不同导致膜的表面性质有所区别。此外，除菌滤器不仅由过滤膜本身组成，还包括其他支撑层，在实验中测试的是整个过滤膜，这也可能导致蛋白质吸附。相关研究表明，聚山梨醇酯可减少蛋白吸附，这种效果在尼龙过滤器中最为显著，在醋酸纤维素过滤器中也明显可见。
表1 蛋白吸附数据
除菌滤器对吐温的吸附
不同材质除菌滤器对吐温的吸附差异明显，PVDF材质滤器对吐温吸附最少。如图1A所示， Durapore（PVDF）过滤器对PS-20最小吸附饱和点约为10L/m²，Express SHC(PES)的最小吸附饱和点约为40L/m²，而Nylon过滤器是PS – 20吸附饱和点值最高。为提高除菌滤器的载量，通常在膜过滤器内的0.2μm膜层顶部使用具有较大孔径的预过滤层，虽然这额外的膜层可能提高除菌滤器的性能，但它也可能导致额外的PS - 20吸附。从图1B可知，双层膜相比于单层膜的吐温吸附量约是2倍。因此，如果在载量相当的情况下，考虑最小化PS - 20吸附，可以优先考虑单层过滤器。
图1 0.2μm滤器对PS-20的吸附结果对比
图B：第1列为对照；第2列Durapore（PVDF-单层）；第3列Supplier 1（PES-双层）；第4列，SHC（PES双层）；第5列为计算出的SHC单层结合量（第4列的值除以2）
在结构上，由于PES的主链有多个苯基环，而PVDF的主链是多个二碳氟化单元（图2），因此PES具有比PVDF更强的疏水性，或许非特异性疏水结合是这些过滤器吸附PS-20的作用机理。
图2 PES和PVDF结构比较
除去材质因素影响，同时评估了三种不同疏水性的单抗分子测试Express SHC，从结果来看（图3）这三种分子的聚山梨酯-20结合曲线相似，表明三种疏水性不同的分子使用相同PES膜材质对PS-20吸附效果相似。
图3 PS-20在不同单抗体中除菌过滤中吸附表现
对于过滤温度和流速，相关测试结果显示对吐温吸附没有明显影响。
由于PS-20与除菌滤器的疏水基形成非特异性结合，可通过在蛋白料液过滤前使用含PS-20的缓冲液预过滤使滤器吸附饱和来克服，但需要考虑和评估生产工艺可行性和和工艺合规性。为了进一步减少潜在的聚山梨醇酯分布不均和浓度降低，可使用少量产品进行预冲洗，以预处理饱和膜。由于产品预冲洗会有产量损失，因此在预冲洗的工艺中使用滞留体积更小的过滤器将有利于最小化冲洗体积，减少操作中的产品损失。
过滤器尺寸通常会依据Vmax和通量综合考虑选择。表2提供了一个70g/L单抗产品的例子，其中原液中含有0.004% PS-20。通过Durapore滤器的过滤仅导致PS-20的少量损失，并且药品的PS-20浓度仍在0.0035%以上，完全在制剂规格范围内。由于无菌和产品质量要求，在灌装完成操作中不考虑对过滤器进行缓冲液预处理，必须根据灌装设施和设备采取替代的缓解方法来提高均匀性。
表2 生产过程中聚山梨酯-20预估的平均浓度
对于其他非离子聚山梨醇酯表面活性剂（如聚山梨醇酯80，PS-80）可能相似且适用，尽管由于PS-80中较长的脂肪族尾可能诱导更强疏水性并通过疏水作用促进更大的吸附，可以预期到PS-80在无菌过滤器上的吸附更大。
在原液和制剂过滤过程中如何最小化滤器吸附，会影响无菌滤器选择和工艺设计。亲水改性的PES和PVDF膜表现出更低的蛋白和吐温吸附。但不同供应商的铸造工艺可能会导致不同的结果。此外，单层过滤器会优于双层过滤器。通过载量优化后选择更小膜面积有助于进一步减少吐温吸附。
参考文献
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来源：不能胖胖胖
