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GE Healthcare中空纤维滤柱分离纯化应用集锦(二) Application notes for hollow fiber cartridges (2)目录中空纤维膜过滤技术在单抗生产中的应用 (1)生物制药工艺中无热原缓冲液的快速制备 (14)中空纤维膜过滤技术在胰岛素晶体收集中的应用 (17)中空纤维在乳胶免疫比浊法中去除游离抗体的应用 (21)中空纤维膜过滤技术在人用病毒类疫苗中的应用 (25)中空纤维膜过滤技术在动物病毒疫苗中的应用 (35)中空纤维过滤技术在百白破疫苗中的应用 (45)中空纤维膜过滤技术在单抗生产中的应用作为生物药物的“重磅炸弹”，大规模动物细胞培养生产治疗用单抗已成为生物制药发展的主导。
Mabselect SuRe亲和层析结合Capto Adhere复合离子交换两步层析工艺已经成为抗体生产工艺的亮点，而中空纤维膜过滤技术是一种快速高效的膜分离技术，具有容尘量高、温和低剪切力、操作灵活、成本低、易于放大等优点，因此广泛应用于重组蛋白、疫苗等生物制药领域。
通过将中空纤维膜过滤技术和下游两步层析工艺相结合，可以成功的迎接几十甚至上百公斤单抗生产所面临的挑战。
1.单抗的发展和面临的挑战近年来，高密度细胞培养技术和大规模蛋白质生产纯化技术的不断进步，推动了治疗用抗体产业化的发展。
和传统的基因工程蛋白药物相比，治疗用单抗具有一些不同的特点：(1) 高剂量单抗的给药剂量较高，一般从数百毫克到克级，且给药方式多为静脉注射。
因此，抗体的生产规模和产品质量都面临着巨大挑战。
为了满足日益增长的高剂量抗体药物需求，大规模细胞培养技术不断发展：细胞密度已达107 ~ 108 cell/ml；表达量从1~5g/L增加到>10g/L，甚至出现27g/L的表达量新高1；细胞培养规模从上千升增加到20,000升。
这就要求开发一条高速、高载量的下游分离纯化工艺，以便能够快速处理上万升的培养液，并实现每批几十公斤甚至上百公斤抗体的生产。
应用错流过滤原理的方法有1. 名词解释在探讨应用错流过滤原理的方法之前，首先需要了解一些相关的名词和概念。
1.1 错流错流是指在流体中含有不应该存在的物质或颗粒，这些物质或颗粒可能对流体系统产生不利的影响，如堵塞管道、损坏设备等。
1.2 过滤过滤是通过分离或拦截固态颗粒或可溶性物质的过程，通过过滤可以将流体中的杂质去除，提高流体的纯度和质量。
1.3 错流过滤器错流过滤器是一种用于去除流体中错流的设备或装置，它通过物理或化学作用将固体颗粒或溶解物质从流体中分离出来。
2. 方法介绍应用错流过滤原理的方法主要包括以下几种：2.1 重力沉降法重力沉降法是基于物质的密度和粒径大小在重力作用下沉降速度的差异而实现错流过滤的方法。
通过设置合适的截面积和高度，使流体在错流过滤器中形成平缓的流动，利用物质的沉降速度差异使错流颗粒在流体中沉降下来，从而实现过滤的目的。
2.2 超滤法超滤法是利用超滤膜对流体进行过滤的方法。
超滤膜具有较小的孔径，可以将大部分溶质和颗粒截留在膜表面，只允许水和小分子物质通过，从而实现错流过滤的效果。
2.3 离心分离法离心分离法是利用离心力将流体中的错流颗粒从流体中分离出来的方法。
通过旋转式离心机或离心管等设备，利用颗粒在离心力作用下的差异，将错流颗粒沉积到离心机的底部或离心管的底部，从而实现过滤效果。
2.4 过滤介质法过滤介质法是利用具有一定孔隙度的过滤介质对流体进行过滤的方法。
过滤介质可以是一种固体材料，如滤纸、滤布等，也可以是一种多孔的材料，如活性炭、石英砂等。
通过控制过滤介质的孔隙度和厚度，实现对流体中错流颗粒的截留。
3. 应用案例3.1 废水处理在废水处理过程中，常常需要对废水中的固体颗粒进行过滤，以净化废水并降低对环境的影响。
应用错流过滤原理的方法可以有效地去除废水中的错流颗粒，提高废水的纯度。
3.2 液体食品加工在食品加工过程中，常常需要对液体食品中的杂质进行过滤，以提高产品质量和食品安全性。
错流过滤（cross flow filtration）：在泵的推动下料液平行于膜面流动，与死端过滤（dead-end flow filtration）不同的是料液流经膜面时产生的剪切力把膜面上滞留的颗粒带走，从而使污染层保持在一个较薄的水平。
错流过滤操作较死端过滤复杂，对固含量高于0.5%的料液通常采用错流过滤。
随着错流过滤操作技术的发展，在许多领域有代替死端过滤的趋势。
过滤是一个流体分离的过程。
当流体通过不同孔径的筛板时，固体物质被截留在筛板上，而被分离的产品则流进预先准备好的容器中。
错流过滤系统与传统的过滤机有很大差别，它可避免固形物在滤膜上沉积，由于滤液在系统内的高速循环运动及滤膜两侧的压力不同，滤清液以切线方向溜进预先准备好的容器中，而由于未滤液的高速循环运动，未滤液可将附着在膜上的固形物带走。
错流过滤技术运行无污染、无废硅藻土等助滤剂排放，属环保型过滤技术。
一、错流过滤的基本原理错流过滤的基本原理，是通过循环泵将要过滤的物质在不同孔径的滤膜孔道中做高速循环运动。
在压力的作用下，滤液以切线通过的方式滤出；未滤液由于高速运动而形成湍流，不断冲洗膜棒的内表面，将少量附着在膜上的固形物带走，从而防止了滤膜的阻塞，保持过滤的正常进行。
未滤液不断循环，固形物浓度愈来愈大，当浓度到达一定程度后自动排出，最终达到固液分离的目的。
二、错流过滤系统常用的几种膜1.错流过滤膜所用材料膜材料一般选用塑料、聚丙烯、聚砜、聚醚砜或陶瓷膜。
通常所用的是聚合膜和陶瓷膜。
2.滤膜的种类滤膜根据孔径不同，可分为微孔过滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜等。
滤膜根据形状不同，可分为中空纤维膜或毛细管膜、管状膜、螺旋卷式膜等。
3.不同种类的膜可滤除的物质三、错流过滤技术在啤酒工业中的应用错流过滤技术不但可以代替传统的硅藻土过滤机过滤啤酒，还可以从废酵母中回收啤酒。
在啤酒酿造过程中，发酵产生酵母泥的量约占啤酒总量的2%—3%，除留作种酵母参与发酵外，大部分成为废酵母。
CROSS FILTRATION死端过滤DEF OR 普通过滤NFFDead-end Filtration or Normal Flow Filtration•料液流动方向和过滤方向平行•颗粒被截留在过滤膜内部或表面•膜表面形成滤饼 (Cake)切向流过滤TFF OR 错流过滤CFFT angential Flow Filtration or Crossflow Filtration•料液流动方向和过滤方向垂直•截留颗粒或分子从液体中分离出来•切向流抑制了溶质在膜表面的堆积•筛网: 支撑和扰流的作用，增加对膜的冲刷效果死端过滤 VS 切向流过滤 DEAD-END VS CROSSFLOW FILTRATION切向流过滤的应用 CROSSFLOW FIL TRATION APPLICATION浓缩或澄清 CONCENTRATION OR CLARIFICATION 小分子不断透过膜成为透过液, 大分子 (样品) 不断被截留回流至储罐, 储罐中的样品体积越来越少, 样品浓度越来越高。
•P1 = Inlet pressure 进口端压力•P2 = Outlet pressure 出口端压力或回流端压力•P3 = Permeate pressure 透过端压力DIAFILTRATION 洗滤BATCH 批次模式•加洗涤液稀释料液•再浓缩 (去除洗涤体积)•重复CONTINUOUS 连续模式•恒定体积模式•浓缩的同时加入洗涤液, 使加入洗涤液的速度与过滤速度相同, 在系统内保持体积和浓度的恒定。
•储罐中样品体积和浓度始终保持不变, 样品的缓冲体系逐渐被置换成另一种缓冲体系。
膜孔径的选择样品浓缩和透析:•样品截留模式: 膜孔径大小为目标分子量的1/3-1/5•样品透过模式: 膜孔径一般大于目标分子量的5-10倍•两种物质分离模式: 一般需要分子量差异在10倍以上菌体/细胞收获:•细胞浓缩：超滤膜通常更容易操作•分离细胞和蛋白：微滤膜通常会获得更好的收率滤膜的选择一般来说，对于哺乳动物细胞分泌表达的澄清过滤，可选择0.2到0.65μm的微滤膜；对于大肠杆菌裂解液的澄清过滤可选择500 KD或750 KD超滤膜；⽽酵⺟分泌上清的澄清过滤可使用750 KD超滤膜或0.1μm微滤膜。
聚四氟乙烯滤膜的发展及应用郭玉海;朱海霖;王峰;唐红艳;张华鹏【摘要】为了进一步开发聚四氟乙烯(PTFE)材料,介绍了PTFE滤膜的应用、微孔特点、关键加工技术及最新发展,指出滤膜孔径的精准控制以及在新风系统和膜蒸馏等领域的应用是滤膜发展的趋势.认为采用调整制膜参数、双层共拉伸、后整理和包缠等技术在孔径控制上有优势,后整理含有羧基、羟基、磺酸基等基团的亲水材料是赋予亲水性能的主要方法.我国在服装膜、除尘膜上尚可满足国内要求,但泡点膜、亲水膜还存在一些急需解决的问题.【期刊名称】《纺织学报》【年(卷),期】2015(036)009【总页数】5页(P149-153)【关键词】聚四氟乙烯;平板膜;中空纤维膜;拉伸【作者】郭玉海;朱海霖;王峰;唐红艳;张华鹏【作者单位】浙江理工大学生态染整技术教育部工程研究中心,浙江杭州310018;浙江理工大学丝纤维材料和加工技术研究实验室,浙江杭州310018;浙江理工大学生态染整技术教育部工程研究中心,浙江杭州310018;浙江理工大学丝纤维材料和加工技术研究实验室,浙江杭州310018;浙江理工大学生态染整技术教育部工程研究中心,浙江杭州310018;浙江理工大学丝纤维材料和加工技术研究实验室,浙江杭州310018;浙江理工大学生态染整技术教育部工程研究中心,浙江杭州310018;浙江理工大学丝纤维材料和加工技术研究实验室,浙江杭州310018;浙江理工大学生态染整技术教育部工程研究中心,浙江杭州310018;浙江理工大学丝纤维材料和加工技术研究实验室,浙江杭州310018【正文语种】中文【中图分类】TQ028.8聚四氟乙烯(PTFE)膜材一般采用压延、车削和拉伸等方法加工，其中采用分散PTFE原料和拉伸法制备的膜材具备良好的微孔结构，才能用于过滤领域。
拉伸法加工的PTFE滤膜分为平板膜、中空纤维膜和管式膜，依据制品形状和微孔结构，PTFE滤膜可用于空气和水净化等领域。
错流过滤（cross flow filtration）：在泵的推动下料液平行于膜面流动，与死端过滤（dead-end flow filtration）不同的是料液流经膜面时产生的剪切力把膜面上滞留的颗粒带走，从而使污染层保持在一个较薄的水平。
错流过滤操作较死端过滤复杂，对固含量高于0.5%的料液通常采用错流过滤。
随着错流过滤操作技术的发展，在许多领域有代替死端过滤的趋势。
过滤是一个流体分离的过程。
当流体通过不同孔径的筛板时，固体物质被截留在筛板上，而被分离的产品则流进预先准备好的容器中。
错流过滤系统与传统的过滤机有很大差别，它可避免固形物在滤膜上沉积，由于滤液在系统内的高速循环运动及滤膜两侧的压力不同，滤清液以切线方向溜进预先准备好的容器中，而由于未滤液的高速循环运动，未滤液可将附着在膜上的固形物带走。
错流过滤技术运行无污染、无废硅藻土等助滤剂排放，属环保型过滤技术。
一、错流过滤的基本原理错流过滤的基本原理，是通过循环泵将要过滤的物质在不同孔径的滤膜孔道中做高速循环运动。
在压力的作用下，滤液以切线通过的方式滤出；未滤液由于高速运动而形成湍流，不断冲洗膜棒的内表面，将少量附着在膜上的固形物带走，从而防止了滤膜的阻塞，保持过滤的正常进行。
未滤液不断循环，固形物浓度愈来愈大，当浓度到达一定程度后自动排出，最终达到固液分离的目的。
二、错流过滤系统常用的几种膜1.错流过滤膜所用材料膜材料一般选用塑料、聚丙烯、聚砜、聚醚砜或陶瓷膜。
通常所用的是聚合膜和陶瓷膜。
2.滤膜的种类滤膜根据孔径不同，可分为微孔过滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜等。
滤膜根据形状不同，可分为中空纤维膜或毛细管膜、管状膜、螺旋卷式膜等。
3.不同种类的膜可滤除的物质三、错流过滤技术在啤酒工业中的应用错流过滤技术不但可以代替传统的硅藻土过滤机过滤啤酒，还可以从废酵母中回收啤酒。
在啤酒酿造过程中，发酵产生酵母泥的量约占啤酒总量的2%—3%，除留作种酵母参与发酵外，大部分成为废酵母。
UFDF 膜包原理
UFDF 膜包是一种用于生物制药工艺的切向流过滤 (TFF) 装置，可以实现对生物制剂的浓缩、洗滤和纯化。
UFDF 膜包由一层半透膜和一个外壳组成，半透膜的孔径可以根据需要选择不同的分子量截留(MWCO) 值。
UFDF 膜包的工作原理如下：
超滤(UF)：超滤是指利用压力差驱动料液沿着膜表面切向流动，根据分子大小和形状的差异，将料液中的成分分离为透过液和浓缩液。
超滤可以实现对生物制剂的浓缩，提高其浓度和稳定性，同时去除杂质和低分子量的物质。
洗滤(DF)：洗滤是指在超滤的基础上，向料液中添加适当的缓冲液，将浓缩液中的不需要的溶质置换为所需的溶质，从而改变生物制剂的缓冲条件和pH值。
洗滤可以实现对生物制剂的纯化，提高其质量和活性，同时减少其盐度和内毒素。
电场强化错流膜过滤的研究
胡婧逸;邓慧萍;商冉
【期刊名称】《工业用水与废水》
【年(卷),期】2009(40)4
【摘要】电场强化错流膜过滤技术可有效改善膜污染和浓差极化对错流过滤带来的不利影响.就电场膜过滤装置、机理、外加电场及影响渗透通量的因素这4个方面进行综述.目前研制的新型附加电场中空纤维膜组件克服了传统膜过滤组件的缺点,显示出很大的工程应用前景.电场强化错流膜过滤中会发生电泳和电渗等电动力学效应以及电化学效应.电泳是减缓膜污染一个主要因素,电泳和电渗两者共同作用,可以大幅提高过滤通量.采用脉冲电场可以减缓过滤速率的衰减幅度,节省单位体积滤液的电功率比耗.当颗粒具有较高Zeta电位、外加场强及跨膜压力接近临界值、错流速率较高时,过滤通量极限值将会得到提高.
【总页数】6页(P13-18)
【作者】胡婧逸;邓慧萍;商冉
【作者单位】同济大学,环境科学与工程学院,上海,200092;同济大学,环境科学与工程学院,上海,200092;同济大学,环境科学与工程学院,上海,200092
【正文语种】中文
【中图分类】TQ028.8
【相关文献】
1.错流膜过滤系统膜通量及其影响因素的研究 [J], 周文龙
2.错流平板膜过滤技术在白茶饮料澄清中的应用研究 [J], 赵峰;杨江帆;陈莲;林河通
3.错流膜过滤提高黄酒非生物稳定性的研究 [J], 谢广发;周建弟;孟中法;董海;谢海腾;吴奇彬
4.采用叶片与圆盘错流膜过滤黑液中木质素时剪切速度数值模拟研究 [J], 吴俊飞;赵文捷
5.新一代错流工艺——Phoebus膜过滤系统 [J], 张聪
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一、实验目的1. 了解错流过滤的原理和操作方法；2. 掌握错流过滤在液体分离中的应用；3. 通过实验验证错流过滤的效率及影响因素。
二、实验原理错流过滤是一种动态过滤方式，其原理是在膜表面形成两个分力：一个是垂直于膜面的法向力，使水分子透过膜面；另一个是平行于膜面的切向力，将膜面上的截留物冲刷掉。
在错流过滤过程中，原料液在膜管内高速流动，在压力驱动下，含小分子组分的澄清渗透液沿与之垂直方向向外透过膜，含大分子组分的混浊浓缩液被膜截留，从而实现流体分离、浓缩、纯化。
三、实验仪器与材料1. 错流过滤装置：膜组件、蠕动泵、秒表、压力表、量筒等；2. 原料液：浊度较高的水样；3. 膜材料：微滤膜、超滤膜等；4. 清洗液：去离子水、酸碱溶液等。
四、实验步骤1. 将膜组件安装到错流过滤装置上，确保连接紧密；2. 将浊度较高的水样加入原料液容器中；3. 开启蠕动泵，使水样在膜组件内高速流动；4. 调节压力表，使膜组件两端产生一定压差；5. 观察膜组件进出口的压力变化，记录数据；6. 定时取样，分析透过液和浓缩液的浊度；7. 实验结束后，清洗膜组件，清除污染物。
五、实验结果与分析1. 在错流过滤过程中，透过液的浊度逐渐降低，浓缩液的浊度逐渐升高，说明错流过滤对浊度有较好的去除效果；2. 随着过滤时间的延长，透过液的浊度变化趋于稳定，说明错流过滤的效率相对稳定；3. 在相同条件下，不同孔径的膜材料对浊度的去除效果不同，孔径越小，去除效果越好；4. 膜表面污染是影响错流过滤效率的主要因素，可通过反冲洗等方法清除污染物，提高过滤效率。
六、实验结论1. 错流过滤是一种有效的液体分离方法，适用于浊度较高的水样处理；2. 膜材料的孔径、操作条件等因素对错流过滤效率有显著影响；3. 清洗膜表面是提高错流过滤效率的重要手段。
七、实验建议1. 在实验过程中，注意调节压力，避免膜组件损坏；2. 定期清洗膜组件，清除污染物，提高过滤效率；3. 选择合适的膜材料，根据实际需求进行实验优化。
