实验室规模除菌过滤和澄清解决方案

在生命科学研究的各个阶段和生物开发工作流程中，过滤技术可用于减少微粒或尽可能减少杂质，如细菌、支原体和内毒素水平。

澄清和预过滤技术可用于处理含有大量微粒的溶液，例如当使用细菌生产目标重组蛋白时的发酵后肉汤。通过 0.2 µm 滤膜装置进行过滤是对细胞培养基、缓冲液和试剂进行灭菌的常用方法。敏感的组织培养应用可能需要大量去除支原体，通过 0.1 µm 孔径滤膜对溶液进行处理。

实验室规模的澄清和预过滤

过滤是减少液体中微粒污染的有效方法。过滤器可用于澄清微粒含量较高的溶液，如不需要无菌的试剂和缓冲液。或者，它们可用于延长孔径较小（如 0.2 µm）的最终过滤器的使用寿命。用于溶液澄清或预过滤的过滤器可以使用滤膜或由较厚的介质（深层介质）制成。深层介质通常具有高通量和高纳污能力，可将杂质捕获至其结构内。与深层介质不同，滤膜可以截留细菌和微粒（取决于孔径），因此在生命科学应用中，滤膜装置最常用于关键和最终过滤步骤。一些过滤器可能是多种过滤介质类型的组合。

含有不溶性微粒或沉淀物的溶液会干扰液体的分析、配制或外观。可以通过过滤去除不需要的微粒。过滤器孔径和容量的选择取决于溶液的最终用途和存在的微粒量。虽然最终目标可能是通过 0.2 µm 孔径过滤，但某些溶液（如含血清培养基或发酵后肉汤）可以通过大孔径预过滤器过滤，以去除多余的微粒、碎屑、胶质或可能过早堵塞最终过滤器的沉淀物。使用预过滤器将控制最终过滤的成本和效率。

澄清和预过滤应用包括：

• 缓冲液
• 试剂
• 血清和含血清培养基
• 复合生长培养基
• 发酵后肉汤
• 工业和环境水样

Cytiva 提供多种用于澄清和预过滤的产品，包括适用于小体积的滤板和针式滤器和一次过滤许多升溶液的囊式过滤器。Cytiva 还提供生物工艺过滤器。

去除内毒素

内毒素是酸性脂多糖 (LPS) 的复杂聚集体，包含疏水性脂肪酸基团的最内核和由亲水性多糖组成的中心区和最外区。

在水溶性试剂中，内毒素能够以高达 1 MDa 的各种聚集状态存在。发现二价阳离子（如 Ca²⁺ 和 Mg²⁺）可以稳定 LPS 的聚集结构，而去垢剂有助于将结构分解成更小的子单元。在大肠杆菌和其他革兰氏阴性细菌中生产重组蛋白时，通常需要从最终产品中去除 LPS。这在进行免疫学读数和开发生产工艺时尤为重要。内毒素会导致基于细胞的试验出现错误读数。人用产品中允许存在的内毒素含量具有相应限度。

内毒素污染的原因

内毒素持续从活的革兰氏阴性细菌的外膜脱落，并在细菌细胞死亡时释放。虽然使用 0.2 μm 除菌级过滤器通常可去除细菌，但由于 LPS 本身极耐热且可在各种 pH 值下保持稳定，因而很难去除或灭活。内毒素反应的致热阈量级为 1 EU（内毒素单位约为 0.1 ng）/kg 体重。这一含量的内毒素可来自 105 个细菌细胞。

内毒素去除工艺

去除内毒素是蛋白纯化过程中最困难的下游工艺之一。要想在不造成产品过度损失的情况下令人满意地去除内毒素并非易事。由于内毒素在 pH 值高于 2 时带负电荷，因此带正电荷的滤膜表面是去除内毒素的绝佳选择。

我们提供有效的去除内毒素过滤解决方案

使用大肠杆菌或其他革兰氏阴性细菌生产重组蛋白时，内毒素很可能污染质粒制剂和表达的蛋白。在进行其他试验（如免疫学读数或开发生产工艺）之前，应去除这种复杂的脂多糖 (LPS)。虽然可以使用 0.2 µm 过滤器捕获完整的细菌，但捕获 LPS 可能更具挑战性。去除带负电荷的 LPS 的有效方法是使用带正电荷的底物。我们提供具有 Mustang™ E 滤膜的 Acrodisc™ 装置（Pall™ 生命科学产品），用于有效去除内毒素。具有带正电荷的亲水性 Mustang™ E 滤膜的 Acrodisc™ 装置非常适合去除溶液中的内毒素，因为其具有高度交联的季胺化带电荷胺表面。从而可以在选定条件下提供非常高的动态容量，用于去除工艺补料流、缓冲液和水中的内毒素。

支原体过滤

支原体是一种常见的细胞培养杂质，是一种非常小的细菌，其特征是缺乏坚硬的细胞壁。这种细胞壁缺陷使得微生物具有特有的弹性，使它们能够形成从球体到分枝细丝等多种不同的形状，直径从 0.3 到 0.8 μm 不等。这种弹性可使支原体通过 0.2 μm（细菌截留）过滤器。此外，支原体缺乏细胞壁导致它对某些抗生素（如青霉素，可干扰细菌细胞壁的合成）产生耐药性。

我们为什么应关注支原体？

由于支原体极小和生长速率慢，因而不容易通过常规实验室方法辨别支原体污染。然而，支原体会对它们感染的任何细胞培养物产生潜伏性影响。例如，含有一百万个哺乳动物细胞的培养物可能会感染多达五亿个支原体。存在如此大量的杂质会对受感染宿主细胞的结构和功能产生巨大影响。

支原体污染对培养细胞的这些潜在负面影响清楚地表明，从受支原体感染的细胞培养物中获得的任何数据的准确性都存疑，应谨慎和怀疑地对待，避免导致结果延误、重复工作和额外成本。

如果 0.2 μm 不起作用，那么多大的孔径能有效减少支原体呢？

使用 0.1 μm 过滤器进行过滤可减少支原体。我们生产的 0.1 μm Supor™ 滤膜是一种本身具有亲水性的聚醚砜 (PES) 滤膜，能够减少支原体。我们将这种滤膜整合到许多适合组织和培养应用的实验室过滤器产品中，包括 Acrodisc™ 无菌针式滤器和 AcroPak™ 囊式过滤器（Pall™ 生命科学产品）。

使用我们具有 Supor™ (PES) 滤膜（0.1 μm 滤膜）的 Acrodisc™ 无菌针式滤器，可保证支原体不会通过血清或含血清培养基引入您的培养物中。

无菌膜过滤器

通过 0.2 µm 孔径过滤被认为是生产无菌滤液所必需的。过滤溶液的体积范围从几毫升到许多升不等。典型液体可能包括含或不含血清的培养基、缓冲液、生物或蛋白样品、试剂或其他需要不含微粒并满足微生物杂质严格标准的液体。

0.2 µm 孔径过滤器被认为适合生产无菌滤液，能够通过细菌挑战以保留至少 10⁷ cfu/cm² 缺陷短波单胞菌。应注意的是，一些样品可能更适合用 0.1 µm 孔径过滤，以去除敏感细胞培养应用中的支原体。除菌过滤被用于许多应用：

• 含或不含血清的培养基，以支持细胞培养物的生长
• 其他含有在高压灭菌温度下可能会降解的敏感组分的试剂或溶液
• 无法进行高压灭菌
• 过滤补充剂以添加至无菌生长培养基中
• 过滤样品以防止储存期间微生物生长
• 过滤缓冲液以去除微粒并防止储存期间微生物生长
• 过滤分析用生物样品，以保护昂贵的仪器免受微生物污染
• 过滤环境样品以进行分析
• 过滤发酵后肉汤以进行进一步纯化或分析

我们的无菌膜过滤解决方案

我们提供一系列除菌过滤产品以满足不同体积大小的应用。我们的产品包括滤膜、多孔滤板、针式滤器、真空装置和更大的囊式过滤器。

我们的 AcroPak™ 囊式过滤器产品的有效过滤面积 (EFA) 从 20 cm² 至 1500 cm² 不等。有三种滤膜可供选择，其配置可扩展至中试生产和全规模生产的产品。

具有 Supor™ 滤膜的 AcroPak™ 产品（Pall™ 生命科学产品）可快速处理难以过滤的溶液，如血清、补充血清的培养基和黏性或充满微粒的溶液。由于比其他大多数滤膜具有更高的孔隙率，Supor 滤膜可提供高流速和始终较高的溶液总通量。它适用于需要速滤或短处理时间或需要低蛋白吸附的情况。

无菌真空过滤

实验室真空过滤是一种简单方便的液体过滤方法，可以使用泵、内部真空管线或水龙头吸气系统生成。真空过滤装置又称瓶顶真空过滤器，常用于无菌培养基和缓冲液制备。我们提供全套 VacuCap™ 和 VacuCap PF（预过滤器）真空过滤设备（Pall™ 生命科学产品）。它们将液体直接从混合瓶抽取到过滤装置。

实验室真空过滤装置是过滤培养基、血清、缓冲液和小批量试剂的常用实验室必需品。真空过滤器的重要特性包括：

• 高流速
• 高通量
• 无浸提物
• 低结合

我们的 VacuCap 和 VacuCap PF 无菌真空过滤装置满足以上重要特性以及：

• 将液体直接从混合瓶中抽取到过滤装置，消除污染、溢出风险和时间损失。
• 利用全过滤潜力（最多 5 L）灌装多个培养基瓶
• 消除反复举起和倾倒，提高安全性和人体工程学设计
• 使用内置预过滤器 0.8/0.2 µm VacuCap PF 过滤装置，提高难以过滤溶液的通量和流速
• 与瓶顶真空过滤器相比，可以减少塑料废物和所需的储存空间。

了解用于细胞培养物、培养基和细胞裂解物的深层过滤装置。