生物制药下游纯化核心环节有哪些?

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1.核心环节之过滤：实现多种物质的分离和去除

在生物药生产过程中，培养基过滤、深层过滤、澄清、细菌过滤、病毒过滤 等多个环节会使用到不同的孔径大小的过滤膜或者过滤器来实现不同尺寸颗粒的 过滤，来实现分离和纯化。由于整个生产过程均需要在无菌的环境中进行，因此 培养基、缓冲液、进入生物反应器的空气等任何进入生产流程的物质均需要进行 减菌过滤，发酵液从生物反应器出来后需要进行澄清过滤，层析之后需要进行除 病毒过滤、除菌过滤，浓缩置换过程中也需要通过 TFF 过滤完成。

多项过滤中涉及不同的过滤原理。发酵液从生物反应器出来，经过离心后， 需要进行深层过滤，实现初步的固液分离。深层过滤的基本原理是通过筛分、拦 截、吸附的方式去除细胞、碎片以及其他颗粒。深层过滤是细胞固液分离后进行 的第一步过滤，需要将离心后的含有众多杂质的液体进行分离，在这个过程中可 以去除颗粒、亚微颗粒、胶质物以及可溶物质，理论上，粒径大于过滤器孔径的 污染物可以很容易地通过机械过滤去除。

在除菌、除病毒过滤中使用的是超滤。超滤是一种加压膜分离技术，即在一 定压力下，使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的膜，是对溶质中极小颗粒及可溶 性分子进行分离的方法。这种分离主要基于分子的大小，滤膜介质的通透性也会 受到样品的化学、分子及电荷特性的影响。超滤通常只能分离大小相差 3-5 倍以 上的分子，而不适合分离大小相似的分子。

通常，糖类、氨基酸、盐、抗生素、寡核苷酸等分子量较小的介质用反渗透 /纳滤的方式进行分离，蛋白质、部分疫苗、哺乳类病毒等用超滤的方式进行分 离，细菌、大肠杆菌等用微滤的方式进行分离。

2.核心环节之层析：实现蛋白捕获的重要环节

深层过滤后的液体经过澄清后进入亲和层析环节。亲和层析是整个下游纯化 工艺的核心环节，目标蛋白在该环节中被捕获。 根据物质性质的不同，层析填料的分离原理也不相同。亲和层析是通过配基 特异性识别来实现分离，主要在抗体领域应用。离子交换层析是利用分子所带电 荷的不同，通过正负电荷相互吸引来实现分离，在抗体、蛋白等领域有应用。体 积排阻层析主要利用分子大小的不同，在填料中滞留时间的长短来实现分离，在 胰岛素及小分子分离中应用较多。疏水层析利用分子表面极性的不同，来实现分 离，在抗体和蛋白中应用较多。

常用的大分子分离纯化技术有凝胶过滤层析、疏水层析、离子交换层析、亲 和层析等，小分子常用分离方法为反相层析。抗体生产过程中使用量最大的是亲 和层析，也是填料中价值量最大的种类。