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在生物制药工艺中，收获是承上启下的一步，该步骤收取上游工艺中生产表达的产物，转移给下游做分离纯化，起到去除杂质、减轻下游分离纯化负担的作用。
上游工艺中表达的产物，根据其在培养液中存在的方式可分为三类。
第一类是分泌到培养基中的产物，如单抗类药物；此类产物要收获的是澄清液，需要除去固体杂质及部分溶解在上清液中的杂质。
第二类目标产物表达在细胞内或者细胞本身就是产物，如大肠杆菌表达的包涵体、益生菌类等；需要收获的目标产物是细胞。产物在细胞内的，要进行细胞破碎或裂解释放出产物，然后再除去固体杂质。
第三类目标产物同时表达在培养基和细胞内，如一些病毒载体疫苗。通常要先进行细胞裂解释放出产物，然后再除去固体杂质收获澄清液。
收获选择的方法必须匹配上游培养工艺的特点(哺乳动物细胞或细菌、高或低密度等)以及产物的性质(蛋白质、病毒、细胞等)，同时提供适合后续纯化步骤所需的生物工艺料液。所以选择合适的收获方法至关重要。目前收获主要使用的方法有两大类：过滤和离心。这两类方法各有优缺点，每类方法又可以细分多种。收获时可能只使用其中一类方法，也可能两类方法搭配使用。
收获步骤使用的过滤技术主要是以深层过滤为主。深层过滤通过多孔的介质截留流动相中的颗粒物质，其截留不仅仅在介质的表面，更多的是在介质内部，因为深层过滤的介质都有一定的厚度。除了通过孔截留，有些深层过滤器还有一些其他特性，比如有的介质带电荷、有的过滤器里加了助滤剂（硅藻土、活性炭等），通过这些改造可以吸附除去部分溶解性杂质（HCP、HCD、病毒、内毒素等）。所以深层过滤既可以除去固体杂质也可以除去部分可溶杂质。
图1.深层过滤原理示意图
在使用深层过滤器过滤料液之前，必须先用水冲洗深层过滤器，去除可能从过滤器基质中析出的任何松散颗粒和不需要的化学物质。冲洗后，一般还需要用缓冲液平衡滤器，把滤器内的水替换成缓冲液以保护目的产物。之后才进行料液过滤。料液过滤后，还需要用缓冲液冲洗过滤器，把过滤器内的残留料液冲洗出来，增加回收率，但收获后的冲洗通常也会导致料液体积增加。
因深层过滤会将细胞、细胞碎片等杂质截留和吸附在滤器内，所以深层过滤器需要有一定载量。当培养体积大或细胞密度很高时，所需滤器数量也会相应增加。在大规模生产时，可将多列或多排过滤器装载到夹持系统上进行深层过滤。通常，2000L的反应器流加培养，收获时要用30-60块深层过滤器。
深层过滤器是一次性产品，用完之后要丢弃。如用于大生产，使用深层过滤器对生产空间和人员配置都有一定的要求，并且会产生大量的固体废物。因为滤器的存放需要空间，这么多滤器的管理、领料、转运、安装、拆卸、灭活丢弃，都需要人工操作。尤其是滤器使用完从夹具上拆卸时，滤器通常已被浸湿，单个滤器的重量能达到十多公斤，搬运起来不方便，对力气相对较小的女性不太友好。
近年来，细胞株的高效开发、培养基配方的优化、上游细胞培养工艺的技术提升等给收获带来了更高的细胞密度和更高的产量。这些变化也给收获带来了更多挑战。近年来各种预处理方式开始受到关注，如絮凝剂处理，已经有部分药企采用。絮凝剂的加入使小颗粒形成尺寸较大的颗粒，搭配特定的深层过滤器，可以大大增加滤器处理量，减少滤器使用量。
通过离心可以把细胞、细胞碎片等固体杂质从培养液中分离出来。离心大致分为非连续离心和连续流离心两种方式。
非连续离心使用普通离心机，单次处理量小。并且普通离心机需要每个离心杯手动装液和配平，离心后还需要逐个手动打开倒出上清液，操作繁琐，用时较长。所以普通离心机更适用于少量培养液的离心。一般100L以下的培养液还可以通过增加离心机数量实现，超过100L培养液的处理从周转效率、设备空间和成本上考量，普通离心机都不再合适。
连续流离心机离心时持续进液，同时不断地流出处理好的清液，可以用来处理大体积高密度的培养液。生物工艺中常用的连续流离心机有筒式连续流离心机和碟片式连续流离心机。
筒式连续流离心机由于不能自动排渣，使用场景有限；
碟片式连续流离心机可实现自动排渣，更为常用。
离心机利用离心力实现固体分离，过高的离心力会带来较大的剪切力，导致细胞破碎释放胞内杂质；离心力过低，则不能有效去除固体物质。所以需要进行离心工艺的开发。但是，由于碟片式连续流离心机的特点，缺少有效的小规模模型进行离心工艺开发，工艺开发需要在中试或大规模级别上进行。
离心分离能除去绝大部分固体杂质，但一些颗粒很小的杂质可能无法去除，所以一般离心处理之后，还需经过一次深层过滤，除去部分可溶性杂质及微小颗粒。离心机的合理运用能在很大程度上减少深层过滤膜包的使用量。
图2.碟片式连续流离心机运行结构示意图
碟片式连续流离心机的传统机型是不锈钢材质，需要配套的CIP、SIP、气体等公用工程支持。不锈钢设备在前期的投入会比较大，建设周期也相对较长。当前由于一次性技术在生物制药工艺中广泛应用，现在已有离心机厂家推出一次性碟片式连续流离心机。一次性碟片式连续流离心机在前期的投入相对较小，几乎无需安装，到货即可使用；但后续可能会有一些耗材成本。
下面对目前主流的收获方法进行对比总结：
总体而言，选择收获方法时需要根据生产规模、产品特性、收获技术的特点和整体工艺经济性，综合考虑选择合适的收获解决方案。
Alfa Laval的碟片式连续流离心机，通过进料方式，大大减小了离心过程中的剪切力，确保离心过程中细胞的完整性，不增加后续分离纯化的负担。Alfa Laval既有传统的不锈钢碟片式连续流离心机，又有一次性碟片式连续流离心机，可满足您所有的离心需求。
图3.阿法拉伐不锈钢碟片式连续流离心机
图4.阿法拉伐一次性碟片式连续流离心机及耗材
Merck有多个系列深层过滤产品，包含不同规模大小的滤器和夹具，可满足不同的生产工艺。如：Millistak+®DE系列（含硅藻土）适用于普通的初级或二级澄清、Clarisolve®深层过滤器+絮凝剂适用于高细胞密度料液、Millistak HC Pro®深层过滤器（全人工合成介质）具有洁净、批次间差异小，降低50%冲洗水量等优点。
图5.默克生产级别3层深层过滤夹具
图6.默克Clarisolve®系列深层过滤器和絮凝剂
图7.Millistak+® DE系列过滤器（含硅藻土）
广州东锐科技有限公司是阿法拉伐碟片式连续流离心机和默克深层过滤产品华南区授权代理商。如您对相关产品感兴趣，欢迎致电交流！
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