阴离子交换膜吸附剂在超滤/渗滤缓冲液制备中内毒素去除的对比分析：高通量筛选与工艺优化

这篇研究对比了三种商用阴离子交换膜（AEX）吸附剂（两种季铵盐Q修饰膜和一种胍盐杂化吸附剂）在超滤/渗滤（UFDF）缓冲液体系中的内毒素（EU）清除效能。通过实验设计（DoE）方法，揭示了Q基膜在低离子强度（<24 mS/cm）下的有效性，而胍盐（G）杂化膜在宽pH范围（4.7–8.3）和高电导率（43 mS/cm）下仍能实现内毒素极限检测（LOD）。研究为生物制药终产品（DS）的安全生产提供了关键工艺优化策略。

　　

阴离子交换膜吸附剂在内毒素去除中的性能对比

摘要
内毒素作为革兰氏阴性菌细胞膜组分，是药物活性成分（API）生产中的高风险污染物。本研究系统评估了三种商用阴离子交换膜吸附剂在超滤/渗滤（UFDF）缓冲液体系中的清除效能，为终产品（DS）质量控制提供解决方案。

材料与方法
采用实验设计（DoE）方法，对比两种季铵盐（Q）修饰膜（Cytiva Mustang^TM E Q1和Sartorius Sartobind^? Q Q2）与胍盐（G）杂化膜（3M^TM Polisher ST G1）。模拟UFDF起始缓冲液（20-400 mM NaCl，pH 4.7-7.7）和渗滤缓冲液（含组氨酸/精氨酸，pH 4.7-8.3），通过动力学浊度法（LAL）定量内毒素。

预处理步骤的影响
研究发现，Q1和Q2经1 M NaOH/NaCl预处理后性能无显著差异，而G1无需预处理即实现>1.96 log内毒素去除。值得注意的是，Q1在200 mM NaCl条件下仅降低内毒素87%-88%，而G1和Q2均达到检测限（<0.01 EU/mL）。

缓冲液成分的干扰效应
在UFDF起始缓冲液中，Q1和Q2分别耐受最高8 mS/cm和24 mS/cm电导率。转入含组氨酸/精氨酸的渗滤缓冲液后，Q基膜性能显著下降：Q1在21.6 mS/cm时残留0.12 EU/mL，Q2在21.8 mS/cm出现突破（0.25 EU/mL）。胍盐杂化膜则展现卓越耐受性，即使43 mS/cm高盐条件下仍保持>93.9%去除率。

机制探讨
胍盐基团的独特优势在于其双齿氢键与静电协同作用，能克服缓冲液中组氨酸/精氨酸的竞争干扰。相比之下，Q基膜仅依赖静电相互作用，易受多价盐（如柠檬酸盐）抑制。

工艺放大验证
G1在极端条件（400 mM NaCl，pH 6.2）下以3,600 LMH通量处理10,000 L/m²，各馏分内毒素均<0.1 EU/mL，证实其工业化应用潜力。

结论
该研究为生物制药工艺开发提供关键数据：Q基膜适用于低盐缓冲体系，而胍盐杂化膜可覆盖更广的操作窗口。研究强调缓冲液组成与膜化学特性的匹配是内毒素风险控制的核心要素。