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纯化工艺精选 | 解决高细胞密度甜蜜的烦恼—絮凝技术

人阅读 发布时间:2020-03-18 19:10

随着生物制药技术的发展,高细胞密度和高产物滴度的细胞培养已经成为一种趋势,这给传统下游澄清工艺带来了越来越大的负担,使得我们传统深层过滤器载量下降,整体纯化效率降低。

什么是絮凝技术?

絮凝技术,是通过改变pH值或离子环境,诱导小的易堵塞杂质絮凝或沉淀的方法,从而增加杂质颗粒粒径,减少难以通过离心方式分离且会堵塞下游过滤器的微小颗粒,进一步通过Clarisolve®深层过滤器一步澄清,实现高细胞密度料液(>10^7/ml)的高效澄清。

絮凝原理示意图:



不同絮凝方式处理后粒径变化:



絮凝方案如何实现? 

针对高密度细胞收获液,默克可提供两款GMP级别絮凝剂:pDADMAC和mPAA。二者均为阳离子聚合物,料液可在絮凝剂加入后30分钟内高效完成絮凝过程。



絮凝剂& Clarisolve®深层过滤器:



经过絮凝处理后的料液,颗粒物直径会提高2-4倍,往往会大于传统深层过滤器的截留孔径,容易造成滤器的迅速堵塞,载量降低。
Clarisolve® 深层过滤器是首款针对絮凝处理后料液的粒径分布而特别设计的,具有梯度密度结构的澄清滤器。

Clarisolve® 深层过滤器示意图


  
优点:
  • 孔径分布范围大,适用于颗粒粒径范围广的杂质去除
  • 梯度过滤,载量高
  • 单级过滤即可有效降低浊度,减少深层过滤使用面积
  • 对于HCP/DNA 有较高的去除能力

传统澄清过滤 VS 絮凝技术

相较于传统深层过滤而言,采用絮凝技术进而进行深层过滤,可达到更高的过滤载量,从而降低深层过滤膜包的使用面积和使用前冲水量。同时,絮凝所需时间在30-60 min,相比于两级深层过滤,大大降低了澄清过滤的时间成本。

以2000L生产工艺为例,对两种技术进行对比:



* 细胞密度>20*10^6 cells/mL

絮凝剂的残留

絮凝剂通常是一类带正电荷高分子聚合物,在抗体纯化的工艺中,每一个步骤都会对絮凝剂有一定去除作用,大部分的絮凝剂会在阳离子层析后被大量去除,在最终制剂前的蛋白料液中,絮凝剂残留量满足毒理要求,经过细胞血红蛋白释放检测,残留的絮凝剂剂量不具有细胞毒性。

絮凝剂 pDADMAC 通过层析工艺后的残留:



絮凝剂 mPAA 通过层析工艺后的残留:



絮凝剂毒性反应对比:



随着上游培养技术的迅速发展,高密度细胞培养将成为趋势,在这种情况下,采用传统深层过滤会迅速堵塞,造成澄清工艺的载量大幅度降低。而采用絮凝技术,则能够有效地解决澄清滤器低载量的挑战,与此同时,对 HCP 和 DNA有更好的去除能力。

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