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(chǎn)表達的產(chǎn)物，轉(zhuǎn)移給下游做分離純化，起到去除雜質(zhì)、減輕下游分離純化負擔的作用。

上游工藝中表達的產(chǎn)物，根據(jù)其在培養(yǎng)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(yǎng)工藝的特點(哺乳動物細胞或細菌、高或低密度等)以及產(chǎn)物的性質(zhì)(蛋白質(zhì)、病毒、細胞等)，同時提供適合后續(xù)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(guān)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(yōu)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(shù)主要是以深層過濾為主。深層過濾通過多孔的介質(zhì)截留流動相中的顆粒物質(zhì)，其截留不僅僅在介質(zhì)的表面，更多的是在介質(zhì)內(nèi)部，因為深層過濾的介質(zhì)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(zhì)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(zhì)（HCP、HCD、病毒、內(nèi)毒素等）。所以深層過濾既可以除去固體雜質(zhì)也可以除去部分可溶雜質(zhì)。

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(zhì)中析出的任何松散顆粒和不需要的化學物質(zhì)。沖洗后，一般還需要用緩沖液平衡濾器，把濾器內(nèi)的水替換成緩沖液以保護目的產(chǎn)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(nèi)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(zhì)截留和吸附在濾器內(nèi)，所以深層過濾器需要有一定載量。當培養(yǎng)體積大或細胞密度很高時，所需濾器數(shù)量也會相應增加。在大規(guī)模生產(chǎn)時，可將多列或多排過濾器裝載到夾持系統(tǒng)上進行深層過濾。通常，2000L的反應器流加培養(yǎng)，收獲時要用30-60塊深層過濾器。

深層過濾器是一次性產(chǎn)品，用完之后要丟棄。如用于大生產(chǎn)，使用深層過濾器對生產(chǎn)空間和人員配置都有一定的要求，并且會產(chǎn)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(lǐng)料、轉(zhuǎn)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(fā)、培養(yǎng)基配方的優(yōu)化、上游細胞培養(yǎng)工藝的技術(shù)提升等給收獲帶來了更高的細胞密度和更高的產(chǎn)量。這些變化也給收獲帶來了更多挑戰(zhàn)。近年來各種預處理方式開始受到關(guān)注，如絮凝劑處理，已經(jīng)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(zhì)從培養(yǎng)液中分離出來。離心大致分為非連續(xù)離心和連續(xù)流離心兩種方式。

非連續(xù)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(yǎng)液的離心。一般100L以下的培養(yǎng)液還可以通過增加離心機數(shù)量實現(xiàn)，超過100L培養(yǎng)液的處理從周轉(zhuǎn)效率、設備空間和成本上考量，普通離心機都不再合適。

連續(xù)流離心機離心時持續(xù)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(yǎng)液。生物工藝中常用的連續(xù)流離心機有筒式連續(xù)流離心機和碟片式連續(xù)流離心機。

離心機利用離心力實現(xiàn)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(nèi)雜質(zhì)；離心力過低，則不能有效去除固體物質(zhì)。所以需要進行離心工藝的開發(fā)。但是，由于碟片式連續(xù)流離心機的特點，缺少有效的小規(guī)模模型進行離心工藝開發(fā)，工藝開發(fā)需要在中試或大規(guī)模級別上進行。

離心分離能除去絕大部分固體雜質(zhì)，但一些顆粒很小的雜質(zhì)可能無法去除，所以一般離心處理之后，還需經(jīng)過一次深層過濾，除去部分可溶性雜質(zhì)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(xù)流離心機運行結(jié)構(gòu)示意圖

碟片式連續(xù)流離心機的傳統(tǒng)機型是不銹鋼材質(zhì)，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(shù)在生物制藥工藝中廣泛應用，現(xiàn)在已有離心機廠家推出一次性碟片式連續(xù)流離心機。一次性碟片式連續(xù)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(xù)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(jié)：

總體而言，選擇收獲方法時需要根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品特性、收獲技術(shù)的特點和整體工藝經(jīng)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(xù)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(xù)分離純化的負擔。Alfa Laval既有傳統(tǒng)的不銹鋼碟片式連續(xù)流離心機，又有一次性碟片式連續(xù)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(xù)流離心機

圖4.阿法拉伐一次性碟片式連續(xù)流離心機及耗材

Merck有多個系列深層過濾產(chǎn)品，包含不同規(guī)模大小的濾器和夾具，可滿足不同的生產(chǎn)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(zhì)）具有潔凈、批次間差異小，降低50%沖洗水量等優(yōu)點。

圖5.默克生產(chǎn)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(xù)流離心機和默克深層過濾產(chǎn)品華南區(qū)授權(quán)代理商。如您對相關(guān)產(chǎn)品感興趣，歡迎致電交流！