切向流过滤在制药工艺中的应用

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1、切向流过滤技术在制药工艺中的应用付丙鹏纯化与过滤产品应用专家bingpeng.fu@sartorius-stedim.com主要内容•切向流过滤原理•切向流过滤的应用•切向流过滤膜的选型•膜包的使用方法和清洗•切向流过滤工艺优化•应用举例膜过滤技术按孔径大小分类：死端过滤压力滤饼层厚度通量滤膜时间过滤方向和滤膜垂直切向流过滤原理压力切向流滤过液压力是驱动力；剪切力抑制了溶质的沉积；切向流过滤是以多孔膜做为过滤介质的分离过程截留颗粒或分子从液体中分离出来切向流过滤原理进液滤膜回流滤过通量滤饼层厚度时间层流和湍流（紊流）层流和湍流（紊流）雷诺系数R管子半径v平均流速d浓度

2、h黏度FlowwithRe<2.000层流FlowwithRe>2.000–10.000过渡流FlowwithRe>10.000湍流筛网•通常在两层膜之间加入筛网，进行支撑，并具有扰流作用，增强对膜的冲刷效果层流和湍流透过液透过液层流层层流湍流层层流层透过液透过液层流过滤湍流过滤浓差极化模型进料回流液凝胶层滤过液由于膜对溶质的截留，使得越接近膜界面的区域浓度越高。切向流过滤装置循环浓缩液LC料液罐P2P1P3泵过滤器透过液主要内容•切向流过滤原理•切向流过滤的应用•切向流过滤膜的选型•膜包的使用方法和清洗•切向流过滤工艺优化•应用举例切向流过滤的应用切向流过滤的应用澄清（Cla

3、rification）——分离细胞、E.coli、酵母、细胞碎片浓缩（Concentration）——提高浓度，缩小体积透析（Diafiltration）——缓冲液的置换/脱盐纯化（Purification）——去除杂质（内毒素、杂蛋白等）切向流过滤工艺浓缩浓缩因子小分子残留（%）V1/V0250%333%425%520%1010%205%303.3%402.5%•收膜上大分子——————浓缩/去除小分子•100%permeable•收膜下小分子——————去除大分子/澄清切向流过滤工艺洗滤/透析——进一步去除料液中的小分子，或回收小分子物质•向料液中加入水或缓冲液，再浓缩—

4、———不连续洗滤加入浓缩buffer循环切向流过滤工艺连续洗滤示意图边浓缩边加入水或缓冲液，维持体积不变————连续洗滤•补液速度=滤出速度•浓缩端体积恒定切向流过滤工艺连续洗滤和不连续洗滤效率对比DiafiltrationContinuousDiscontinuous2xVolumes（100%permeable）（100%permeable）163.2%50.0%286.5%75.0%395.0%87.5%498.2%93.8%599.3%96.9%699.7%98.4%799.9%99.2%主要内容•切向流过滤原理•切向流过滤的应用•切向流过滤膜的选型•膜包的使用方法和清洗•

5、切向流过滤工艺优化•应用举例切向流过滤的核心组件——膜膜组件类型Membranemodules1.平板膜（FlatmembranemodulesinCassettes，膜包）2.中空纤维（血液透析）3.卷式膜（SpiralWoundModule）4.管式（内径大，如陶瓷膜）膜组件类型中空纤维（HollowFiberModule）中空纤维横切面中空纤维柱内径1.2um膜组件类型卷式膜（SpiralWoundModule）膜组件类型平板膜包膜组件类型平板膜包回流筛网----湍流进液端透过切向流过滤膜微滤膜结构(PESU0.1µm)Crosssection„Skin“viewBottom

6、view切向流过滤膜超滤膜结构(稳定化再生纤维素)Crosssection„Skin“viewBottomview切向流过滤膜的截留率（RejectionCoefficient）1.对已知分子量蛋白marker的截留率切向流过滤膜的截留率（RejectionCoefficient）2.对特定dextran标准物质的截留率通过凝胶渗透色谱（GPC）检测Dextran分子量和含量，判断超滤膜的截留率切向流过滤膜的截留率（RejectionCoefficient）微滤膜包的截留率：细菌动物细胞支原体切向流过滤膜包常用膜材质及其特点膜材优点&缺点PESU1.杰出的pH兼容性，可用酸碱清洗；

7、（聚醚砜）2.孔径范围广；3.水流速较快；4.疏水性质易导致流速衰减快；5.对有机溶剂兼容性差；6.对消泡剂敏感（易堵塞）；Cellulosetriacetate1.亲水性好，蛋白吸附低，收率高；(再生纤维素）2.不易污染，流速衰减慢；3.pH2-11，不耐碱，限制清洗和消毒Hydrosart1.优点与再生纤维素相同；（稳定化再生纤维素）2.经稳定化改良的纤维素；3.pH2-14，耐碱，可用1MNaOH清洗主要内容•切向流过滤原理•切向流过滤的应用•切向流过滤膜的选型