循环滤饼过滤技术在生物反应器收获液澄清中的性能与可扩展性评估

《Applied Microbiology and Biotechnology》：Increasing CHO cell harvest efficiency with cyclical cake filtration

　　

摘要

生物反应器收获液的高效澄清仍然是生物制造中的一个关键瓶颈，直接影响产量、产品得率和运营成本。目前的行业实践通常依赖于深层过滤，因为它能有效去除颗粒物和杂质；然而，深层过滤器容易堵塞，需要过大的过滤面积，并可能通过非特异性吸附降低产品得率。沉积过滤通过使用硅藻土（DE）滤饼来保护下层滤材并延长过滤能力，从而解决了一些这些限制。循环滤饼过滤通过多周期滤布再生，进一步利用了硅藻土（DE）滤饼过滤的优势。本研究考察了循环滤饼过滤，并从性能和可扩展性方面将其与传统深层过滤和沉积深层过滤进行了比较。循环滤饼过滤保持了比深层过滤更高的流速，并且在测试条件下没有表现出堵塞。通过添加 DE 和各种离子交换树脂，循环滤饼过滤实现了低至 2.8 NTU 的滤液浊度，同时保持 91–94% 的产品得率。DNA 和宿主细胞蛋白浓度分别降低了高达 95% 和 62%，接近传统两级澄清工艺达到的水平。放大研究表明，在过滤面积增加 18 倍的三个过滤尺度上，流速表现和滤液质量相当。产品得率在各尺度上保持一致，而杂质水平和浊度表现出轻微变化。一项处理 2000 升中国仓鼠卵巢（CHO）细胞培养物的商业化规模评估估计，循环滤饼过滤的一级澄清过滤面积需求为 0.88 m²，而沉积过滤和深层过滤分别为 16.8 m² 和 28.5 m²。当处理时间和过滤面积被结合成一个建议的效率参数时，循环滤饼过滤表现出最有利的性能。这些结果表明，循环滤饼过滤是一种可扩展且高效的澄清技术，能够在保持高产品回收率和一致过滤性能的同时，降低过程风险和耗材需求，并提供具有竞争力的杂质去除选择。

关键点

• 循环滤饼过滤为深层过滤和沉积过滤提供了一种替代方案。

• 如果考虑结合后的过滤面积和处理时间，细胞收获效率更高。

• 过程风险、过滤面积需求、废物和成本更低。